农业科技园区规划对景观格局变化的影响研究

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　　摘 要：采用91位图助手卫星影像，提取海峡现代农业示范园规划建设前后的历史卫星影像，通过CAD、Photoshop软件结合实地调查对卫星图像进行识别处理，对园区规划前后的景观本底、廊道、斑块等因子进行量化分析;应用景观生态多样性指数、景观均匀度指数、斑块面积分布指数、景观形状指数、斑块破碎化指数、斑块分维数等对规划建设前后园区的土地利用及景观生态格局的变化进行分析，探索规划人工干扰对景观生态格局变化的影响。
　　关键词：农业科技园区;规划;景观格局
　　中图分类号 F323 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2020）18-0189-04
　　Study on the Influence Agricultural Science and Technology Area Planning on the Change of Landscape Pattern
　　WEI Yunhua et al.
　　（Research Institute of  Agri-Engineering Technology，Fujian Academy of Agricultural Sciences，Fuzhou 350003，China）
　　Abstract：A This paper uses 91-bit MAP assistant satellite image，extraction of historical satellite images of the strait modern agriculture demonstration area before and after its planning and construction.The satellite image is recognized and processed by CAD and Photoshop software combined with field investigation，The landscape background，corridor，patch and other factors before and after the park planning were analyzed quantitatively.The landscape ecological diversity index，landscape evenness index，Patch area distribution index，landscape shape index，patch fragmentation index and patch fractal dimension were used to analyze the changes of land use and landscape ecological pattern before and after the planning and construction of the area，to explore the effect of planning artificial disturbance on the change of landscape ecological pattern.
　　Key words：Agricultural science and technology area;Planning;Landscape pattern
　　1 引言
　　農业科技园区建设工作是新时期我国解决“三农”问题，实现农业与科技、农村与企业、农民与专家紧密联系的重要举措，对于加快我国现代农业建设和推进社会主义新农村建设具有十分重要的意义。诸多学者针对农业园区的内涵特征、发展模式、总体评价、发展对策等方面开展了大量的研究[1-9]，但多采用静态分析、定性分析（如案例分析法、态势分析法等），缺乏时间、空间尺度上的动态变化特征分析和定量分析，对园区发展动态及趋势和园区间差异性的研究不足。
　　景观生态学着重研究景观中各组成的异质性、尺度性、镶嵌性和相互作用的规律性[10]。景观格局是由各种自然与人为因素在不同时空尺度上作用的最终结果，深深影响并决定着各种生态过程和功能。研究景观格局对有效管理景观和改善生态功能具有重要意义，它决定了景观功能以及景观的空间分布。数量化的分析景观格局可以阐明景观要素空间分布的基本规律以及与人工干扰的关系。
　　景观生态学理论应用于指导农业科技园区景观规划设计是当前发展的趋势。应用景观生态格局指数进行量化分析，对农业科技园区规划成果进行评判、总结并指导未来园区的规划建设，具有重要意义。海峡现代农业示范园是福建省最高的综合性农业科研机构——福建省农业科学院打造的福建特色农业科技示范基地和农业科普教育基地。本研究通过园区规划前后景观生态格局变化比较，探索通过规划人工干扰对景观生态格局变化的影响效果。
　　2 研究方法
　　2.1 研究区概况 海峡现代农业示范园位于福州市晋安区新店镇埔垱，经度119.34°，维度26.13°。总面积47.94hm2，本期规划面积10.67hm2，是一个集科研、示范、展示、推广、教育、休闲一体的多功能综合高科技园区。
　　2.2 数据来源及处理
　　2.2.1 数据来源 利用91位图助手软件，提取2007年7月4日、2017年10月12日海峡现代农业示范园规划建设前后的历史卫星影像（见图1、图2），分辨率：0.54m/像素。影像均来源于2019 Maxar Technologies。
　　2.2.2 斑块类型的划分和提取 根据规划建设前后的历史卫星影像，结合实地调查对卫星图像地形、地貌和土地利用形式等特征进行识别分析（见图3～4），运用景观生态学的景观格局指数分析方法，按照异质性和均质性相结合、景观功能与生态功能相协调、景观实用性等原则，提取斑块及廊道类型（见表1）;利用AutoCAD 2010软件提取斑块周长和面积等基本斑块信息。 　　2.2.3 景现格局分析及指标的选取 在生态学中主要是通过斑块的数目、周长或面积等来获得景观指数，以此来分析空间景观格局的特征。景观格局指数能够高度浓缩景观格局信息，反映其结构组成和空间配置某些方面特征的简单定量指标。本文选用景观格局指数（见表2），应用景观生态学的景观格局分析理论及方法，结合园区现状，在Office2007软件的支持下，对园区景观格局进行分析。
　　3 结果与分析
　　3.1 斑块及廊道类型指数分析 利用91位图助手卫星影像，结合实地踏查确定斑块边界，利用AutoCAD 2010软件提取斑块周长和面积等基本斑块信息。通过CAD、Photoshop软件结合实地调查对卫星图像进行识别处理，对园区规划前后的景观本底、廊道、斑块等因子进行量化分析。
　　从园区规划建设前后斑块指数表（见表3、4）可以直观地看到，海峡园区建设前后斑块类型增加了景观地斑块，斑块面积密度发生了重大变化，种植地斑块面积密度从90.982%大幅减少至38.651%，景观地斑块面积密度达到29.652%，设施和硬质地斑块面积密度增加。斑块总数量由27增加到81，景观地斑块数量达到39;斑块总周长从3836.0m增加到9502.5m，平均斑块周长从142.07m降低到117.31m，平均斑块面积从3786.43m2降低到1130.51m2;设施、种植地及建筑斑块形状指数变化不大，水体和硬质地斑块形状指数增大，增加的景观地斑块形状指数最大，达到了7.654。设施和种植地分维数指标变化不大，均在1.1～1.2，水体斑块分维数指标从1.167增大到1.281，硬质地和景观地斑块建设后分维数指标超过1.3。廊道类型作业道路变为景观游步道，总长度也大幅增加，从1264.8m增加到5220m。
　　形成这些变化，主要是因为海峡园区相对面积较小，建设前以种植地为主，后规划定位为集科研、示范、展示、推广、教育、休闲一体的多功能综合高科技园区，就需要更加有效的利用土地，更注重观光效果和休闲性景观的表达，采用了公园化的游憩设计手法，将示范、展示等功能（如果树品种等）融合到景观营造中，并通过大量的园路廊道将景观斑块进行了复杂的切割，达到科技展示与游赏合一的目的。
　　3.2 景观格局指数分析 由表5可知，海峡现代农业示范园景观多样性指数和均匀度指标出现大幅上升，最大斑块指标LPI大幅下降由90.982%下降为38.651%，这与大量种植地开发为景观地和设施地有关。形状指数大幅上升，从2.933升到7.419，说明建设后整体园区斑块形状复杂。建设后园区廊道密度大幅提高，达到0.063，说明建设后道路分布密集，通达性更强。
　　4 结论与讨论
　　海峡现代农业示范园相对面积较小，建设前以种植地为主，后规划定位为集科研、示范、展示、推广、教育、休闲一体的多功能综合高科技园区，就需要更加有效地利用土地，更注重观光效果和休闲性景观的表达，采用公园化的游憩设计手法，将示范、展示等功能（如果树品种等）融合到景观营造中，并通过大量的园路廊道将景观斑块进行复杂的切割，达到科技展示与游赏合一的目的。
　　从景观因素和景观格局指数分析结果表明，建设前后景观因素类型改变，斑块数量急剧增多，种植地斑块面积大幅下降，景观地斑块指标提升，景观本底虽未发生改变，但种植地的本底地位减弱;廊道系统发生了较大的变化，类型改变，作业廊道消失被更有休闲观赏性的景观步道廊道所替代;总长度大幅提升，以景觀游步道为主;破碎化指数和分维数高，说明可以与更多的异质性斑块相连接，场地布局更丰富多样，场地趣味性更高，达到“移步异景”的效果，提升游赏体验。
　　通过农业科技园区规划前后的景观因素分析和景观格局指数分析，可以初步得出以下结论：经过规划建设所产生的人为干扰，场地景观因素类型（斑块、廊道）发生改变，甚至景观本底都将可能发生改变，斑块呈现多样化、不规则化，而形状指数、分维数、破碎度指数等指标一般呈现上升趋势;景观格局总体的变化趋势是形状趋于复杂、异质性增加、破碎化加剧，人为干扰的影响更为明显。景观格局指数分析结果与景观因素分析结果相一致，也与前人的研究结果相一致。
　　本研究尝试用景观生态学理论，初步对海峡现代农业示范园规划建设前后景观因素和景观格局指数进行量化分析，揭示了通过规划建设人工干扰，景观生态格局变化趋势及差异。就景观生态学研究而言，本研究的对象尺度相对较小，景观类型偏少，但对景观类型进行了细致的划分，这是对中小尺度景观研究的一种尝试。本研究对评判农业科技园区规划成果、总结并指导未来园区的规划建设具有一定的意义。
　　本研究处于初步探索阶段，在研究中发现尚存在一些不足以及延伸性的探索，有待于进行后续的研究。例如，景观因素类型的提取将直接导致景观格局指数的取值进而整个分析结果，所以如何科学合理划分景观因素类型是今后深入研究的一个重点;本文未涉及景观美感度评价，虽然一般认为景观多样性和破碎度的增加会提升景观美感度和异质性，但仍需借助景观生态学理论结合景观美感度评判进行综合研究，形成更为科学的评价体系;加强对农业科技园区时间动态变化研究与未来发展趋势的预测，以及对农业园区发展的区域差异性进行研究等等，这些都有待于今后作进一步的探索。
　　参考文献
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　　（责编：张宏民）
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