基于基尼系數(shù)的通化地區(qū)水土資源匹配分析*

陶國芳，蔣兆恒，秦麗杰

(1.通化師范學(xué)院歷史地理系，吉林通化 134002;2.東北師范大學(xué)城市與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，吉林長春 130024)

水資源和土地資源是區(qū)域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的核心所在。土地資源的數(shù)量、質(zhì)量、分布和開發(fā)利用程度決定了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力，而水資源的豐缺程度和開發(fā)利用是否合理都直接影響土地資源的生產(chǎn)效率和利用方式［1］。因此，定量研究區(qū)域水土資源的匹配特征，對進一步挖掘農(nóng)業(yè)土地生產(chǎn)潛力，合理安排農(nóng)業(yè)生產(chǎn)布局具有重要指導(dǎo)意義［2-3］。

1 研究區(qū)概況

通化地區(qū)位于吉林省的東南部，東經(jīng)125°15'～126°44'，北緯40°52'～43°02'之間，東西寬108km，南北長238km，轄輝南縣、柳河縣、通化縣、梅河口市、集安市、東昌區(qū)、二道江區(qū)共7個縣 (市、區(qū))，共有30個鎮(zhèn)和87個鄉(xiāng)，1 087個村，總土地面積為15 607.8km2。通化地區(qū)素有“人參之鄉(xiāng)”、“中國中藥之鄉(xiāng)”、“優(yōu)質(zhì)大米之鄉(xiāng)”、“葡萄酒之鄉(xiāng)”、“滑雪之鄉(xiāng)”和“中國松花硯之鄉(xiāng)”的“六鄉(xiāng)”之美譽。該區(qū)屬于溫帶大陸性季風(fēng)氣候，四季氣候變化分明，春季干燥多風(fēng)，夏季溫?zé)岫嘤?，秋季涼爽晴朗，日溫差大，冬季?yán)寒而漫長。境內(nèi)有大小河流近百條，主要有輝發(fā)河、渾江以及界河鴨綠江等，水資源豐富。通化地區(qū)所轄范圍內(nèi)2/3以上的面積為山區(qū)，屬長白山系，地勢由南向北沉降，形成南高北低的地勢地貌。南部是鴨綠江與渾江之間的老嶺山區(qū)，中部是渾江與輝發(fā)河之間的龍崗山，北部為低山丘陵區(qū)，是山地和平原的過渡地帶。耕地以旱地為主，但因該區(qū)水源豐富，在河谷平原區(qū)兼有大量的水田分布，而且旱地中有一定數(shù)量的坡耕地存在。該區(qū)地帶性土壤為暗棕壤，土質(zhì)肥沃，農(nóng)業(yè)土地資源的數(shù)量相對緊缺，且分布不均［4－7］。

2 研究方法及數(shù)據(jù)資料來源

2.1 研究方法

2.1.1 水土資源匹配系數(shù)

水土資源匹配系數(shù) (R)是表征特定區(qū)域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所擁有的水資源與耕地資源在時空上適宜匹配的量比關(guān)系，將該系數(shù)引入?yún)^(qū)域水土資源的匹配測度，旨在揭示一定區(qū)域尺度水資源和耕地資源時空分配的均衡狀況與滿足程度。區(qū)域水資源與耕地資源分配的一致性與量比水平越高，其匹配程度就越高，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)條件就越優(yōu)越［1，8-9］。

目前我國學(xué)者對水土資源匹配系數(shù)的計算主要采用基尼系數(shù)法和單位面積耕地所擁有的水資源量法。該文采用的計算方法為基尼系數(shù)法，通過構(gòu)建區(qū)域基尼曲線和計算基尼系數(shù)，對通化地區(qū)水土資源匹配狀況進行定量分析，同時對比我國省際的水土資源匹配狀況和世界國際間的水土資源匹配狀況，對通化地區(qū)水土資源匹配現(xiàn)狀做出正確評價。

2.1.2 區(qū)域基尼系數(shù)的構(gòu)建

基尼系數(shù)通常用來衡量居民收入的差異程度，測算時將人口按收入水平分級后構(gòu)建基尼曲線求得。根據(jù)保羅·克魯格曼在產(chǎn)業(yè)與空間布局關(guān)系方面的研究，結(jié)合資源的空間分布特性，對于研究區(qū)域資源的匹配問題時，其區(qū)域基尼曲線構(gòu)建方法如下［10-11］:

(1)在研究區(qū)的7個縣 (市、區(qū))，計算出單位體積水資源所需服務(wù)的耕地面積，該相對值即為資源匹配水平分級的指標(biāo)。按照該相對值從低到高對區(qū)位單位進行排序。

(2)分別計算出個7個縣 (市、區(qū))水資源和耕地資源占通化地區(qū)各自總資源量的比例。

(3)按照排序，依次計算出7個縣 (市、區(qū))水資源和耕地資源各自占通化地區(qū)水土資源總量比例的累計總和。例如，將研究區(qū)域分為3個區(qū)位:區(qū)位1擁有20%的水資源和50%的耕地資源，區(qū)位2擁有30%的水資源和30%的耕地資源，區(qū)位3擁有50%的水資源和20%的耕地資源。按單位體積水資源所需服務(wù)的耕地面積從低到高對區(qū)位單位排序，依次為區(qū)位3、區(qū)位2和區(qū)位1，計算水資源和耕地資源的累積比例，區(qū)位3水資源和耕地資源的累積比例為0.5和0.2，區(qū)位2水資源和耕地資源的累積比例為0.8和0.5，區(qū)位1水資源和耕地資源的累積比例為1和1，那么可得到區(qū)域基尼曲線如圖1所示，陰影部分由區(qū)域基尼曲線與45°線構(gòu)成。

圖1 區(qū)域基尼曲線示意

此時，定義圖1中陰影部分的面積 (A)的2倍為區(qū)域基尼系數(shù) (G)。耕地資源的地理分布與水資源的地理分布越匹配，則曲線越與45°線接近，G的值越小，當(dāng)各區(qū)位水土資源極度匹配時，曲線與45°線重合，即G=0;相反，若耕地資源幾乎完全集中在某一區(qū)位，而該區(qū)域的水資源又很少時，則區(qū)域基尼系數(shù)G越接近于1，說明水土資源極不匹配。

2.2 數(shù)據(jù)資料來源

水資源量:通化地區(qū)水資源總量來源于參考文獻［12］;其它各縣 (市、區(qū))多年平均水資源量分別來源于《柳河縣志(1986～2000)》、 《集安市志 (1984～2003)》、 《通化縣志(1986～2000)》、《通化市二道江區(qū)志 (1985～1999)》、《輝南縣志 (1986～1997)》、 《梅河口市志 (1986～2000)》和《通化市志 (1986～2005)》。

耕地面積:通化地區(qū)耕地資源總面積和7個縣 (市、區(qū))的耕地面積均來源于2008年吉林省國土資源廳內(nèi)部統(tǒng)計資料。

3 水土資源匹配區(qū)域基尼系數(shù)計算

通化地區(qū)水資源總量為57.25億m3，耕地面積總數(shù)為297 856.1hm2，各縣 (市、區(qū))的水土資源數(shù)據(jù)見表1［12］。根據(jù)表1中通化地區(qū)各縣 (市、區(qū))的水資源量和耕地面積的數(shù)據(jù)，利用上文構(gòu)建區(qū)域基尼系數(shù)的方法，繪制區(qū)域基尼系數(shù)曲線，計算通化地區(qū)水土資源匹配區(qū)域基尼系數(shù)，從而得出通化地區(qū)水土資源匹配的現(xiàn)狀。

表1 2008年通化地區(qū)各縣 (市、區(qū))的水土資源數(shù)據(jù)

將表1中各縣 (市、區(qū))水資源占通化地區(qū)水資源總數(shù)的比例累計和耕地資源占通化地區(qū)耕地資源總數(shù)的比例累計對應(yīng)繪制成圖2。圖2表明，通化地區(qū)水土資源分布極不均衡，70%水資源服務(wù)著不到25%的耕地，而剩下30%的水資源卻服務(wù)著超過75%的耕地。計算得到各點連線所構(gòu)成的曲線與45°線構(gòu)成的面積為A=0.280 1，根據(jù)區(qū)域基尼系數(shù)定義，得到通化地區(qū)水土資源匹配的區(qū)域基尼系數(shù)為G=0.560 2。根據(jù)吳宇哲等《區(qū)域基尼系數(shù)及其在區(qū)域水土資源匹配分析中的應(yīng)用》一文，我國 (省際)水土資源匹配的區(qū)域基尼系數(shù)為G=0.566 4，全球 (國際)范圍內(nèi)的水土資源匹配區(qū)域基尼系數(shù)G=0.586 4［10］。

圖2 通化地區(qū)水土資源匹配區(qū)域基尼系數(shù)

4 結(jié)論與討論

(1)通化地區(qū)水土資源匹配的區(qū)域基尼系數(shù)為G=0.560 2，我國 (省際)水土資源匹配的區(qū)域基尼系數(shù)為G=0.566 4，全球 (國際間)范圍內(nèi)的水土資源匹配區(qū)域基尼系數(shù)G=0.586 4。從數(shù)值看，通化地區(qū)水土資源匹配狀況略優(yōu)于我國 (省際)和世界 (國際間)平均水平。

(2)在計算區(qū)域基尼系數(shù)時，區(qū)位單元的選取將直接影響到區(qū)域基尼系數(shù)的大小。實際中區(qū)位單元劃分越細，計算所得的基尼系數(shù)越大［10］。該文在計算時是以縣 (市、區(qū))等小的區(qū)位單元為基本單位，而參考文獻［10］所選擇的區(qū)位單元相對較大，因此，本文計算的區(qū)域基尼系數(shù)值理論上相對偏大，進一步確定通化地區(qū)水土資源匹配狀況是優(yōu)于我國 (省際)和世界 (國際間)平均水平。這與通化地區(qū)水資源豐富，農(nóng)業(yè)土地資源地區(qū)分布不均衡的實際情況相符。

(3)根據(jù)單位體積水資源所服務(wù)的耕地面積不同，通化地區(qū)所轄7個縣 (市、區(qū))的水土資源匹配狀況從優(yōu)到劣依次為東昌區(qū)、集安市、二道江區(qū)、通化縣、柳河縣、輝南縣、梅河口市，見圖3。結(jié)合社會經(jīng)濟狀況分析，水土資源匹配狀況較好的東昌區(qū)、集安市、二道江區(qū)和通化縣等地區(qū)往往是工業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)相對發(fā)達的市區(qū)，農(nóng)業(yè)用水被工業(yè)用水和生活用水大量擠占。耕地資源的開發(fā)利用不僅受到水資源等自然條件的影響，也受社會經(jīng)濟因素的制約。

(4)該文是依據(jù)參考文獻［10］提供的方法構(gòu)建的區(qū)域基尼曲線及區(qū)域基尼系數(shù)，該方法為區(qū)域資源的匹配研究提供了新的思路。根據(jù)單位體積水資源所服務(wù)的耕地面積不同，將7個縣 (市、區(qū))的水土資源匹配狀況以圖展示，結(jié)果清晰可見;結(jié)合實際，對區(qū)域水土資源匹配狀況做了客觀評價。計算時水資源數(shù)據(jù)采用的是各縣 (市、區(qū))的水資源總量，未將農(nóng)業(yè)用水和其他用水分開，如能確定農(nóng)業(yè)用水的份額，對農(nóng)業(yè)水土資源匹配狀況的分析和指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)布局將更有針對性。

圖3 7個縣 (市、區(qū))的水土資源匹配狀況 (單位:hm2/億m3)

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