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地球信息科学学报 >

2018 , Vol. 20 >Issue 3: 340 - 350

DOI: https://doi.org/10.12082/dqxxkx.2018.170436

地理空间分析综合应用

珠江三角洲传统村落生态侵蚀时空演变特征

  • 黄铎 , 1, 2 ,
  • 孙莹 3 ,
  • 张世君 2 ,
  • 魏成 , 1, 2, *
展开
  • 1. 亚热带建筑科学国家重点实验室,广州 510640
  • 2. 华南理工大学建筑学院,广州 510640
  • 3. 广东财经大学,广州 510320
*通讯作者：魏 成（1972-）,男,硕士生导师,副教授,研究方向为区域与城市发展战略规划。E-mail:

作者简介：黄 铎（1973-）,男,湖北荆州人,博士,讲师,研究方向为城市规划中数字技术及应用。E-mail:

收稿日期: 2017-09-20

  要求修回日期: 2017-12-27

  网络出版日期: 2018-03-20

基金资助

资源与环境信息系统国家重点实验室开放课题

亚热带建筑科学国家重点实验室自主课题（2016KD21）

收起

Spatio-temporal Evolution and Model of Ecological Erosion in Traditional Villages in the Pearl River Delta

  • HUANG Duo , 1, 2 ,
  • SUN Ying 3 ,
  • ZHANG Shijun 2 ,
  • WEI Cheng , 1, 2, *
Expand
  • 1. State Key laboratory of Subtropical Building Science, Guangzhou 510640, China
  • 2. Architecture School, South China University of Technology, Guangzhou 510640, China
  • 3. Guangdong University of Finance & Economics, Guangzhou 510320, China;
*Corresponding author: WEI Cheng, E-mail:

Received date: 2017-09-20

  Request revised date: 2017-12-27

  Online published: 2018-03-20

Supported by

Open Subject of State Key Laboratory of Resources and Environment Information System

Independent Subject of State Key Laboratory of Subtropical Building Science, No.2016KD21.

Copyright

《地球信息科学学报》编辑部 所有
Fold

摘要

传统村落的保护随着中国第四批保护名录的公布逐渐成为全社会的共识。传统村落是人类与自然环境长期相互作用与有机融合的产物,其周边农田、山林、水塘等自然生态环境使着传统村落生产及生活活动得以延续。1978年改革开放后,快速城市化的背景下,不同背景下的城乡建设使得传统村落周边生态自然环境不断遭受到侵蚀威胁,为其整体保护带来极大的挑战。为开展快速城市化背景下传统村落生态环境的影响研究,本文首先界定了传统村落生态侵蚀的概念,应用侵蚀动力学理论对自我生态侵蚀、外来生态侵蚀、突发性生态侵蚀与生态侵蚀修复4种生态侵蚀方式提出生态侵蚀演变的4种模型,同时以珠江三角洲中国传统村落为研究案例,从时间和空间上对珠江三角洲地区传统村落生态侵蚀情况进行分析,探讨其生态侵蚀演变规律,揭示快速城市化背景下传统村落生态侵蚀的时空演变特征,总结了“城镇建设外侵模式、村落建设扩张模式、道路交通占领模式、综合发展模式”4种传统村落生态侵蚀的用地演化模式,丰富和深化传统村落生态视角的研究,为传统村落的保护和相关规划提供了重要参考。

关键词： 传统村落; 生态侵蚀; 侵蚀模型; 时空演变; 珠江三角洲

本文引用格式

黄铎 , 孙莹 , 张世君 , 魏成 . 珠江三角洲传统村落生态侵蚀时空演变特征[J]. 地球信息科学学报, 2018 , 20(3) : 340 -350 . DOI: 10.12082/dqxxkx.2018.170436

Abstract

Protecting traditional villages has gradually become the consensus of the whole society due to the announcement of the fourth batch of protection lists in China. Traditional villages are the product of the long-term interaction and organic fusion between human and natural environment. Such natural and ecological environments as the surrounding farmlands, mountains, forests and ponds maintain the production and living activities of traditional villages. However, against the backdrop of rapid urbanization after reform and opening up, the ecological environment around the villages is being threatened by increasingly serious erosion because of continuous urban and rural constructions. Urban and rural constructions also bring great challenges to the protection of traditional villages. We first define the concept of ecological erosion in traditional villages. After applying the theory of erosion dynamics, we analyze four ecological erosion ways, including self-ecological erosion, external ecological erosion, sudden ecological erosion and ecological erosion restoration. We also put forward four theoretical models of ecological erosion evolution. At the same time, according to analysis of the satellite images of ecological patches in different years, we take the traditional villages in the Pearl River Delta as the research case, analyze the ecological erosion based on various times and areas, discuss the evolvement law of ecological erosion and its temporal and spatial evolution characteristics in traditional villages under rapid urbanization. We summarize four models of ecological erosion in traditional villages, including "urban construction exterior invasion mode", "village construction expansion model", "road traffic occupation mode" and" comprehensive development model". As an effort to enrich and deepen the researches on traditional villages from ecological perspective, we provide an important reference for the protection and planning of traditional villages.

Key words： traditional villages; ecological erosion; erosion models; spatial-temporal evolution; the Pearl River Delta

1 引言

千百年来,传统村落作为人类与自然环境长期相互作用与有机融合的产物,体现着地域民俗文化、乡土建筑艺术和聚落风貌格局。村落周边自然生态环境包括为聚落提供支撑服务的自然资源系统、生态林地、农田、水系、湿地、自然保护地、地貌格局等[1],与传统村落一起构成了融合性的聚落文化与自然遗产[2,3,4],在聚落的形态演变和村落的发展演化中发挥了重要的生态服务功能[5]。然而快速城市化地区的城镇扩张和区域基础设施建设已使传统聚落的生态用地严重缩减[6],使传统村落面临生态割裂,甚至“村庄孤岛化”的尴尬境地。传统村落与其生息繁衍所依赖的生态物质基础之间空间关系的断裂给村落整体保护带来极大的挑战。
为实现对传统村落的保护,2012-2016年国家住建部与文物局等联合部委分四批共公布了4153个中国传统村落,2017年中共十九大报告中提出实施乡村振兴战略和生态宜居的要求,传统村落的保护研究和政策宣扬成为学界与社会关注的热点之一。有关传统村落生态保护研究,具体集中在文化生态保护区的构建[7,8,9,10,11]、传统村落生态内涵与生态保护价值[12,13,14,15,16,17]、生态保护策略及整体性保护方法[5,18-21]、传统村落生态环境状况评价与生态基础设施测算等[22,23]方面。当前研究对城市扩张导致的传统村落周边生态用地锐减问题的关注较少,量化分析快速城市化地区的生态侵蚀问题的相关研究十分缺乏。
本文研究关注传统村落周边生态环境受内部、外部环境的变化而引发的生态侵蚀。传统村落的生态侵蚀是指村落周边的生态用地在来自聚落内外的各种侵蚀力特别是城乡建设推动作用下其生态用地面积锐减,进而导致其生态服务功能受损的过程。根据传统村落在城乡建设活动中生态受到侵蚀的不同场景,本文首先分析了传统村落生态侵蚀不同情景下的理论模型,然后选择珠江三角洲的传统村落作为研究对象,从城市建设扩张的脉络出发,通过1992-2015年6个时相生态斑块的影像分析,揭示在快速城市化地区传统村落周边生态自然环境遭受侵蚀在时间和空间上的演变特征,分析珠江三角洲不同区位条件与城乡发展水平下生态侵蚀的差异化规律,同时总结了生态侵蚀的几种用地演化模式,以期弥补生态侵蚀相关研究的空缺,也为传统村落的生态保护工作提供重要的理论参考。

2 传统村落生态侵蚀演变过程

侵蚀一般是指自然界中的地物遭到海浪、流水、风力等外物的破坏下,逐渐减少和恶化的过程。侵蚀的概念多用于土壤学的研究中,通常涉及环境受到自然和人为影响下产生的变化过程[24,25,26]。土壤侵蚀可分为自然侵蚀和加速侵蚀[27],自然侵蚀在天然条件下也存在和发生,是不可避免的;加速侵蚀则是由于人类活动打破生态平衡而引起。人口的自然增长,由快速发展而引起的对农业垦荒和开发、工程建设[28]的迫切需求等,都会以不同程度加速侵蚀的过程。侵蚀动力学主要应用于研究生态环境与侵蚀在人类与自然活动影响下的演变规律,其中生态应力是指作用于原有生态发育环境的干扰和影响过程。当影响生态环境维持时,此应力为负值。当生态负应力强度大于生态修复的能力,则侵蚀过程发生[29]。
本文将侵蚀的概念应用于传统村落保护当中,将生态侵蚀定义为周边生态要素和生态环境在城市化背景下城乡建设对生态用地的占有和破坏。就生态侵蚀而言,类比土壤侵蚀的模式,传统村落的生态侵蚀动力主要包括：村落内建设用地扩张产生的区域内自侵蚀、周边城镇扩张产生的由外向内的外来侵蚀、自然灾害或人类突发性大规模开发活动对生态用地产生的突发性侵蚀。相对应的生态修复力,包括连续性的生态系统自我修复力和连续性人类生态修护的活动。在诸如珠江三角洲和长三角之类的快速城市化地区,传统村落生态侵蚀通常发生在这样几种场景之下：① 村落自身扩张对周边生态环境的占有和影响;② 紧邻村落周边在短时间内成规模的开发;③ 村落外围区域城市化与交通线沿线的用地蔓延;④ 传统村落周边生态用地被占用之后,以基本农田复绿、城市生态休闲农业等形式作为对传统村落生态环境的修复与保护。对应这4种城乡发展与建设行为的生态侵蚀,以自我生态侵蚀、外来生态侵蚀、突发性生态侵蚀与生态侵蚀修复4种生态侵蚀方式进行生态侵蚀演变模型的研究。
（1）自我生态侵蚀
传统村落在发展过程中的自我扩张产生的自侵蚀是其生态侵蚀的初始形式和基本动力。自我生态侵蚀是指在良好的发展环境下,村落人口的自然增长主要会导致村落居住建筑的增加与居住条件改善的需求,这些导致村落内部建筑的更新以及规模的扩大,进而对周边的生态环境形成缓慢的侵蚀过程。自我生态侵蚀过程使用时间t上的连续函数P（t）进行描述,P（t）为每年自侵蚀产生的生态侵蚀率函数。总体而言,在传统村落形成至改革开放之前,村落自我生态侵蚀过程非常缓慢。改革开放之后,传统村落由于土地政策的变化,村民在经济收入提升之后改变居住条件的愿望提高,在传统村落内部及周边新建村居的建设行为,成为传统村落生态用地自我侵蚀的主要形式。
（2）突发性生态侵蚀
突发性生态侵蚀发生的主要形式为村落周边从无到有,以快速建设和蔓延为特征的建设用地扩张与生态侵蚀的过程,其典型场景为在“就地转移式”的乡村工业化及乡村地区第三产业的发展背景下[30],改革开放以来珠江三角洲和长江三角洲地区的村办工业园区建设。村办工业园区通常选址紧邻村落的农田林地等集体用地建设,受农村土地集体所有制的限制使得各村在属地内建厂房而难以集聚发展[31],其建设模式通常为原始工业类型且具较高的污染排放。
这类村办工业园区的建设,是对传统村落生态用地的突发性侵蚀,其在规模、速度以及负面影响方面,成为传统村落生态用地生态侵蚀最为严重的过程和形式。突发性生态侵蚀一次性减少生态用地的过程可使用阶梯函数K（t）来表示。假设e1为t1时刻前的生态用地面积占区域总面积的比例,e2为t1时刻后的生态用地面积占区域总面积的比例。例如,2001年某工业园大规模开发建设导致大片生态用地被占,生态用地面积比从0.5下降到0.3,则E2001=0.2a-1,其中a为年份。
K （ t ） = e 1 , t < t 1 e 2 , t ≥ t 1 （1）
E k = K ( t ) dt （2）
（3）外来生态侵蚀
外来生态侵蚀是指外部力量影响而发生的生态侵蚀。在经济发达地区,外来生态侵蚀主要发生在改革开放之后快速城市化阶段,城市空间急速拓展[32],其形式主要有2种：①为村落外围城市化过程中随时间变化持续的、由外围向村落方向、成圆周或扇形形态的生态侵蚀过程;②基于线型道路在村落周边建设,城市扩张的建设行为沿交通线蔓延[33],进而侵蚀村落生态用地的过程。
对外来生态侵蚀的方式和程度而言,传统村落与城市的距离会影响其生态侵蚀速度和侵蚀强度——远离城镇的孤立村落受外力侵蚀小,在近郊区的生态侵蚀速度最快,城镇内部的村落侵蚀达到一定程度时趋向饱和。这种外来侵蚀量用村落与邻近的城市中心距离的二次函数关系表示为D(d), d为村落到邻近城市中心的距离。对外来侵蚀量的函数进行微分得到外来侵蚀速度,ED定义为外来侵蚀力。从侵蚀演变过程看,外力侵蚀速度是一个随时间变化的连续函数。
E D = dD dt （3）
（4）生态侵蚀修复
传统村落生态侵蚀修复包括村落生态自我修复与人类基于建设活动的村落生态修复两类过程,二者通过增加生态用地或改善生态用地的内部结构的方式,对生态侵蚀起到对抗或缓解的作用。村落生态自我修复一般发生在城乡协调发展过程中,面向城市提供生态和旅游性质等具有更高附加值的生产活动（如都市农业旅游）[32],或者在土地管理中,基本农田的复绿等。在这些活动中产生一个负值的生态侵蚀量,这个量使用每年增加的生态用地面积比的连续函数V（t）以及一个结构稳定性系数进行定义,结构稳定性系数r可通过生态用地的破碎化程度和水林草的面积比重2项因子获得,r的值在0到1之间,当r为1时,生态修复力可以完全发挥出来;当r趋向于0时,生态修复力逐渐减弱。
综合上述各种生态侵蚀的方式与类型,将传统村落生态侵蚀过程表示为各种侵蚀行为综合作用的结果：
dE dt = P ( t ) + E D ( t ) + E k - rV ( t ) = E ( t ) （4）
式中：E代表滑动平均生态侵蚀率,为一定时间内传统村落平均生态侵蚀率;r为结构稳定性系数;t为某个年份;P(t)、ED(t)、Ek、V(t)分别为自我生态侵蚀率、外来生态侵蚀率、突发性生态侵蚀率和生态修复率。一个村落的生态用地自修复与侵蚀演变过程可由式（4）确定。
生态侵蚀模型表达了不同情况下传统村落生态侵蚀的方式和过程。在区域性研究中,为了得到整个区域内传统村落生态侵蚀的变化过程,需将这个区域内各传统村落的生态侵蚀变化函数积分以得到生态侵蚀总量,再对整个区域的所有村落生态侵蚀量进行求解平均值,即可得到整个区域的侵蚀率F：
F = 1 n ∑ i = 1 n ∫ t 0 t 1 E i ( t ) （5）
式中：E（t）为生态侵蚀变化过程函数;t0为起始时间,t1为侵蚀计算的结束时间;n为区域的传统村落个数;i为传统村落的编号。以计算珠江三角洲 45个传统村落的生态侵蚀评价为例,如计算1992-2015年该区域生态侵蚀率,代入式（5）得到：
F = 珠三角 1 45 ∑ i = 1 45 ∫ t 1992 t 2015 E i ( t ) (6)
上述生态侵蚀过程模型建立在理论研究的基础之上,下文以珠江三角洲地区传统村落探究该地区生态侵蚀的现状、模式和实际演化过程。

3 研究对象与研究方法

3.1 研究区概况

珠江三角洲地区地处南亚热带季风气候区,包括广州、深圳、佛山、东莞、中山、珠海、惠州、江门和肇庆9个地级市,农耕特色鲜明,乡村地区保留了 独特的地区风貌特色和精湛实用的传统农耕和乡土生产技术,具有重要的地域文化价值,也是岭南文化的代表区域。1990年代初以来珠江三角洲地区社会经济发展迅猛,城镇建设用地急剧扩张,传统村落周边非农建设用地不断增加,村落周边的生态自然环境作为维持乡村自然风貌的空间载体,因城市化的过快侵蚀而急剧消减,亟需得到重视以及有力的维护。
本文以珠江三角洲地区前三批45个国家传统村落（2012-2014年）（图1）为研究对象。这些传统村落均具有悠久的历史和鲜明的地域特征,是研究岭南传统聚落演变过程的典型区域。
Fig. 1 The distribution of 45 national traditional villages of the first three batches in the Pearl River China

图1 珠江三角洲地区前三批45个国家传统村落分布图

3.2 研究方法

本文以遥感影像作为珠江三角洲传统村落生态侵蚀演变的数据源,考虑到影像的可获得性和时间的连续性,本次研究数据选取1992、1997、2002、2007、2012和2015年6个时相30 m分辨率的TM影像作为分析基础,同时以Google Earth 2000年之后0.6~1.0 m高分辨率影像作为影像特征提取和分析的辅助与补充,以考察特定时间区间内珠江三角洲地区传统村落的生态侵蚀演变情况。在量化用地分析及数据表现方面,综合使用ENVI、eCognition和ArcGIS等遥感及GIS数据处理软件,基于监督分类的自动提取与目视解译的影像判读方法,提取传统村落以及周边一定范围的建设用地与生态用地。基于规范和标准化数据分析的目的,建立如下的遥感影像用地提取和分类规则：
（1）数据提取半径。根据珠江三角洲传统村落布局的总体判断,相邻村落中心点距离平均约为 1 km。为保障村落整体性以及村落研究范围的一致性,以传统村落的聚落中心为圆心,以半径1 km界定为建设用地与生态用地提取的范围。
（2）数据提取内容。考虑低分辨率的影像精度以及分析需求,在上述范围提取2类用地：建设用地与生态用地,前者包括传统村落以及周边包括新村、工业、城市居住、道路等,后者包括耕地、林地、水体等各类生态类非建设用地。
（3）识别新增建设用地类型。在生态侵蚀的数据提取过程中,对村落周边新增建设用地进行进一步的影像识别与分类,作为总结生态侵蚀的空间模式的分析基础。

4 珠江三角洲传统村落生态侵蚀的 时空演变特征与用地演化模式

基于上述规则的遥感影像数据提取为基础,以研究期初1992年为基准,计算研究期末2015年村落生态用地减少的面积占研究区总面积的比例得到传统村落的生态侵蚀程度（表1）,以衡量村落与周边生态环境的整体性变化情况。研究结果表明,村落生态用地遭到建设用地侵蚀在珠江三角洲地区是一种普遍现象,较多村落的生态自然环境破坏严重,正威胁着传统村落的整体延续（图2）。其中,生态侵蚀程度大于60%的村落有2个,这类村落已经演变成为彻底城中村,如碧江村周边的生态用地被建设用地完全侵占;生态侵蚀程度区间在40%~60%之间的村落有9个,这类村落的周边自然生态破碎化严重,如广州市黄埔村受到周边城市及区域道路侵占严重,仅在村落靠近水域的东南部还保留着少量生态用地;生态侵蚀程度区间在20%~40%的村落有10个,这类型村落周边出现了一定的生态破坏,如东莞市南社村东部和东南部的生态用地被成片的村镇工业区所侵占;生态侵蚀程度在10%~20%的村落有10个,这类村落的生态侵蚀相对较小,主要为村庄建设,如惠州市范和村除了村民住宅建设,在主要道路沿线建设少量厂房及物业,没有出现大面积的建设活动;生态侵蚀程度小于10%的村落有15个,这类型村落自然生态格局基本保存完整性较好,如江门市歇马村周边城市建设活动较少,仍保留着原本的整体格局。
Fig. 2 Changes of typical traditional villages under different degrees of ecological erosion

图2 不同生态侵蚀程度下传统村落的生态环境变化情况

Tab. 1 Results of ecological erosion of traditional villages from 1992 to 2015

表1 1992-2015年传统村落的生态侵蚀结果

生态侵蚀程度 <10% 10%~20% 20%~40% 40%~60% >60%
村落个数 15 10 9 9 2
村落名称 惠州市周田村、肇庆市扶溪村、肇庆市罗洪村、江门市良溪村、广州市莲塘村、江门市自力村、肇庆市孔洞村、肇庆市金林村、广州市钱岗村、江门市浮石村、肇庆市古蓬村、江门市歇马村、肇庆市杨池村、广州市新围村、广州市钟楼村 惠州市墨园村、东莞市江边村、惠州市范和村、肇庆市邓屋村、惠州市皇思扬村、佛山市大旗头村、广州市港头村、惠州市旭日村、广州市塱头村、肇庆市大屋村 中山市古鹤村、东莞市龙背岭村、广州市聚龙村、肇庆市白石村、深圳市鹏城村、惠州市绳武村、东莞市南社村、广州市小洲村、广州市瓜岭村 东莞市塘尾村、东莞市超朗村、中山市翠亨村、广州市沙湾北村、佛山市茶基村、佛山市松塘村、广州市黄埔村、广州市大岭村、惠州市茶园村 东莞市西溪村、佛山市碧江村

4.1 生态侵蚀的时空演变特征

时空演变特征分析基于时间分析和空间分析2个角度以研究传统村落生态侵蚀的时空特性。时间分析通过对时间阶段的划分,描述研究区域内生态设施演进阶段性情况。空间分析从珠江三角洲全域入手,分析其生态侵蚀的空间差异特征。同时识别其时空演变特征,通过时空角度的量化指标,为分析生态演变因素提供支撑和依据。
（1）时间分析
从村落各时段的生态侵蚀量变化来看（表2）,1992年以来传统村落生态用地侵蚀具有阶段性特征,其侵蚀量呈现持续下降趋势。根据村落生态侵蚀量的变化情况大致可分为2个阶段：快速侵蚀阶段（1992-2007年）和相对缓慢侵蚀阶段（2007-2015年）。快速侵蚀阶段建设用地扩展比较迅速,村落生态用地面积大幅减少,1992-2007年村落年均生态侵蚀量的Mean值达0.2285,Max值达到1.0279,相当于有的村落的研究区范围内32.7%的生态用地遭到侵占;1997-2002年和2002-2007年2个时段村落年均侵蚀量逐步下降,但仍维持在较高水平,Mean分别为0.1859和0.1758;2007年进入相对缓慢侵蚀阶段,传统村落生态用地的年均侵蚀量相较上一个阶段出现明显下降,2007-2012年村落年均生态侵蚀量Mean值降幅为48.24%,从0.1758降至0.0910,2012-2015年生态侵蚀的Mean值持续下降。
Tab. 2 Changes of ecological erosion amounts of traditional villages in different time intervals(km2)

表2 各时段传统村落生态侵蚀量变化情况(km2)

时段 Mean Std.Dev Max
1992-1997 0.2285 0.3041 1.0279
1997-2002 0.1859 0.2514 1.0803
2002-2007 0.1758 0.2316 1.0123
2007-2012 0.0910 0.1369 0.4228
2012-2015 0.0586 0.0848 0.2983
（2）空间分析
Getis-Ord General G是一种推论统计,用来识别空间要素值存在高值或低值聚类。当Z值>2.58时,村落的侵蚀率变化值存在高值聚类（HH）,置信度为99%。反之,Z值趋近于0时,村落侵蚀率变化值在空间上的分布更趋近于随机分布模式。利用ArcGIS进行Getis-Ord General G聚类分析结果如表3所示,1992-2007年,生态侵蚀热点村落主要集中在广州、东莞、佛山3个市,冷点村落多分布在西部的肇庆、江门两市。2007-2015年侵蚀量变化呈随机分布状态,各村落生态侵蚀变化趋势相近。
Tab. 3 Spatial distribution and statistics of the changes of ecological erosion amounts of traditional villages

表3 各时段传统村落生态侵蚀量变化空间分布情况

时段 Z score P value Type
1992-1997 4.32 <0.01 HH
1997-2002 5.98 <0.01 HH
2002-2007 3.63 <0.01 HH
2007-2012 0.321 0.74 Random
2012-2015 0.003 0.97 Random
1997-2015 5.50 <0.01 HH
通过对各时相生态侵蚀程度的空间演变格局的具体分析（图3）可以看出,村落生态侵蚀程度在珠江三角洲全域呈现由内而外圈层递减特征,大致出现3种空间分化,第一类位于珠江三角洲核心河口区域,包括广州中心城区、佛山、东莞和中山市区等地,该地区主要受城市快速扩张影响,生态侵蚀出现地最早,侵蚀现象也最为严重;第二类位于珠江三角洲核心区外围及城市边缘地区,包括广州中心城区外围的白云区、花都区、番禺区、佛山、东莞和中山市等地,受城市经济辐射,村镇工业化发展迅速,因此也较早地出现了明显的生态侵蚀,而珠江三角洲边缘地带,包括广州外围山区（从化市、增城市、萝岗区部分等）、珠海中北部地区、江门、惠州、肇庆市等外围山地和平原地区,因远离城镇化快速地区,其生态侵蚀程度较小,大多保持着较完整的村落生态环境。
Fig. 3 Spatial evolution of ecological erosion in traditional villages of different periods in the Pearl River Delta

图3 珠江三角洲各时相传统村落生态侵蚀的空间演变

注：以1992年为基准年,计算得到1997,2002,2007,2012,2015年5个时相各村落的生态侵蚀程度

综上,从时空特征上来看1992-2007年,广州、东莞、佛山等珠江三角洲核心河口地区的传统村落发生快速生态侵蚀,生态侵蚀剧烈;2007-2015年珠江三角洲地区的各传统村落的普遍发生缓慢生态侵蚀。村落生态侵蚀的时空特征主要表现为趋缓性、阶段性和空间差异性。这些特征与珠江三角洲区域发展的大背景是密切相关的。1990年代南海、顺德乡镇企业和东莞“三来一补”推动的村镇工业化使村落周边的自然生态用地极度缩减,随着珠江三角洲地区经济不断发展和产业结构升级转型,生态侵蚀趋势有所缓和。珠江三角洲城镇建设和经济发展水平的地理空间差异造成了不同地区传统村落发展机会和动力不均衡,使其生态侵蚀程度呈现圈层分布的空间差异。

4.2 生态侵蚀的用地演化模式

在传统村落时空特征分析基础上,具体分析45个传统村落生态用地的演替过程。各村落的生态侵蚀都是多种因素综合作用的结果,不同村落侵蚀的主导对象不同。研究进一步分析村落侵蚀的主要因素,总结出珠江三角洲地区传统村落生态侵蚀的用地演化模式,基本可分为城镇建设外侵模式、村落建设扩张模式、区域性道路建设割裂模式以及综合发展模式（图4、表4）。
Fig. 4 Spatial patterns of ecological erosion of traditional villages in the Pearl River Delta Region

图4 珠江三角洲地区传统村落生态侵蚀的空间模式

Tab. 4 The evolution patterns of traditional villages in the Pearl River Delta

表4 珠江三角洲传统村落生态侵蚀的用地演化模式

演变模式 演变结果 典型村落
城镇建设外侵模式 外围城镇迅速推进,村落生态用地面积不断被蚕食 东莞市西溪村、东莞市超朗村、东莞市塘尾村、肇庆市白石村
村落建设扩张模式 村落内部建设用地增加,生态用地面积不断减少 佛山市松塘村、广州市大岭村、东莞市南社村、中山市翠亨村
区域性道路割裂模式 区域性道路交通建设,使得村落周边的生态网络与生态联系被交通割裂 广州市钟楼村、广州市钱岗村、东莞市龙背岭村、广州市瓜岭村
综合发展模式 村落面积减小,村建设用地大幅增加,原有生态用地锐减;城市生态修复活动使生态用地有所增加 广州市黄埔村、佛山市碧江村、佛山市茶基村、广州市沙湾北村
（1）城镇建设外侵模式
指以外围城镇空间扩张和网络化发展为主要作用力的生态侵蚀用地演化模式。核心河口地区受到该模式的强烈影响,如肇庆市白石村背靠西江,在肇庆市城市扩张过程中被纳入端州区黄岗街道,城市建设不断向白石村蔓延,目前村落中临近城市的界面已经变得城乡不分,空间混杂。
珠江三角洲地区是中国城镇化速度最快、水平最高,城镇分布最密集的地区之一,城镇建设外侵模式在珠江三角洲地区非常普遍。这种侵蚀模式由外部向村落进行,属于外来生态侵蚀。在城市化发展背景下随时间变化持续进行,受到距离递减原则的影响而对传统村落的影响强度不同。核心河口地区的传统村落离城市发展核心距离相对较近,受到的外来生态侵蚀强度也就越强烈。
（2）村落建设扩张模式
指以村落内部发展与建设为主要作用力的生态侵蚀用地演化模式,以自我生态侵蚀和突发性生态侵蚀为主。如广州市大岭村积极发展工业,将村中的可建设用地几乎全部用于村开发建设,村中建有一个约119 880 m2的菩山工业区,导致村落生态用地锐减,周边优质的桑基鱼塘也受到建设性破坏。
自下而上的城镇化遵循乡村→城镇→城市→城市群→大都市区的路径,珠江三角洲特殊的经济区位和政策环境,导致地方乡镇企业这一中国特色的乡村工业化力量异军突起。而传统村落内乡镇企业的发展和农业劳动力向工业转型导致村落内部建设用地需求增加。以往的自我生态侵蚀以居民人口增长而导致建设需求为主进行,侵蚀速度较为缓慢,各传统村落普遍发生。但在乡村工业化发展的背景下,以突发性生态侵蚀主导的对生态用地的影响强度较大。由于村民对改善生活空间、发展乡镇企业的需求,新村建设普遍导致了村落生态遭受蚕食。
（3）道路交通占领
指以城市、区域交通干道建设为主要作用力的生态侵蚀用地演化模式。如广州市钟楼村,非农建设目前对村落生态用地的影响较小,但神祺公路、大广高速等交通干道从村旁经过,形成大量消极生态空间,且存在生态环境破坏的潜在风险。东莞市龙背岭村就是因为村中多条国道、省道、县道处交汇,借助交通条件建立了龙背岭工业园,造成村落周边生态侵蚀问题突出。
交通的网络化使得城乡间联系紧密,但道路交通线路的穿越却打破了连续性的生态用地,在珠江三角洲快速的城市化背景下,城市扩张建设也会借由交通的便利而沿线进行。在外来生态侵蚀作用下,导致生态版块被割裂,威胁着村落生态基础设施的存续、生态功能的发挥。
（4）综合发展模式
指由城市建设、村集体物业及村民自宅建设、区域道路割裂等各方面作用力综合造成的用地演化。在发展后期,传统村落生态用地被侵蚀殆尽,传统村落融入到城市中。如沙湾北村位于沙湾镇中心以北,在城镇建设、交通干道和40余家村镇企业的建设侵蚀下,村落周边已经形成致密的城市空间,周边生态基础设施多为道路绿化、居住绿地等城市生态基础设施,沙湾北村则成为脱离原有自然环境的建筑群落。
此发展模式中,生态侵蚀先强烈后趋缓。到了发展后期,生态用地面积小,各项生态侵蚀力微弱,生态修复力受城市生态修复活动（如城市生态休闲农业）的影响有所提高,该村落生态系统逐渐成为较稳定的城市生态系统。各村落都会受到该模式的影响,在生态侵蚀程度大的村落以该用地演化模式为主。
从传统村落生态侵蚀的用地演化模式分析可知,传统村落周边的生态用地未能受到有效保护,而是随着区域城镇化的潮流遭到各种建设活动的随意侵占。不同因素主导下的村落生态侵蚀演变的空间模式恰恰反映传统村落与自然生态环境整体性保护的主要矛盾。珠江三角洲地区传统村落的生态侵蚀问题不能简单地归结于村落自身发展,更多地取决于周边地区城镇建设、大型城市基础设施建设以及区域经济辐射带动下的乡村建设。

6 结论与讨论

本文以生态侵蚀的方式提出4种生态侵蚀模式和量化模型,并以珠江三角洲地区45个传统村落为研究对象,借助ENVI、eCognition和ArcGIS的图示化表达与数理分析手段,探讨珠江三角洲传统村落生态侵蚀的时空演变特征与模式。通过从时间和空间上对珠江三角洲地区传统村落生态侵蚀情况进行分析,得出其生态侵蚀演变规律,呈现时间上存在阶段性和趋缓性演变,空间上以珠江口为中心圈层递减的演化方向。研究表明,珠江三角洲地区的村落生态用地普遍遭到建设用地侵蚀,较多村落的自然生态环境破坏严重,已对村落的整体性保护造成威胁。本研究的创新性在于：
（1）通过引入侵蚀的概念对传统村落生态环境的演变进行分析,基于侵蚀动力学理论,类比土壤侵蚀的模式提出自我生态侵蚀、突发性生态侵蚀、外来生态侵蚀、生态侵蚀修复4种生态侵蚀方式和对应的生态侵蚀演变理论模型,按照生态侵蚀方式对侵蚀变化进行量化的探讨。
（2）通过分析在空间和时间上珠江三角洲传统村落生态用地的侵蚀和演变规律,结合珠江三角洲城乡发展的几种模式,研究提出了在不同空间分区和时间发展节点上侵蚀模式与城市发展模式的 相互关系与关联性,进一步丰富了珠江三角洲地区城乡发展和传统村落保护的思路和视角,为该地区城乡规划管理和传统村落保护提供了政策制定的依据。
综上,本文认为在快速城镇化和工业化的进程中,应充分认识到城乡建设用地的扩张对传统村落整体性产生的影响,应当采取积极的政策引导、规划管控及价值重塑等多种手段,以确保传统村落的自然生态环境在传统村落的整体保护中发挥稳定的生态支撑作用。

The authors have declared that no competing interests exist.

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DOI

[Zhang J L, Ouyang T P, Zhu Z Y, et al.Analysis on the expansion mode of urban built-up land of Guangzhou based on landscape ecology[J]. Ecology and Environmental Sciences, 2010,19(2):410-414.]

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魏成,苗凯,黄铎,肖大威.传统村落基础设施综合评价体系研究——以珠江三角洲为例[J]. 城市与区域规划研究,2017(4):114-128.

[Wei C, Miao K, Huang D, et al.Research on comprehensive evalution system for infrastructure of Chinese traditional villages: A case study of Pearl River Delta[J].Research on Urban and Regional Planning,2017(4):114-128.]

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