阿克蘇地區(qū)土地資源開發(fā)利用與生態(tài)環(huán)境的耦合關(guān)系分析

苗莉

(塔里木大學(xué)經(jīng)濟(jì)與學(xué)院，新疆 阿拉爾 843300)

新疆阿克蘇地區(qū)位于天山南坡，屬典型的大陸干旱氣候，生態(tài)環(huán)境極其脆弱，絕大部分是戈壁、沙漠和沙漠化的土地，自然環(huán)境嚴(yán)酷，不適合人類生活和居住，綠洲是唯一能抗御干旱氣候環(huán)境的適合人類生活和居住的特殊生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)。由于人類大力發(fā)展經(jīng)濟(jì)，對(duì)土地資源進(jìn)行不合理的開發(fā)，造成荒漠化面積迅速擴(kuò)大，這是因?yàn)樽匀画h(huán)境與人為要素共同作用產(chǎn)生的結(jié)果。阿克蘇地區(qū)生態(tài)環(huán)境、生產(chǎn)環(huán)境、生活環(huán)境更為惡劣，主要表現(xiàn)在水資源、土地資源的短缺，這也成為阿克蘇地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一個(gè)瓶頸。生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展有利于促進(jìn)土地資源的永續(xù)利用，兩者是相互影響、相互制約的直接反映。那么新疆阿克蘇地區(qū)的土地開發(fā)利用的規(guī)模和方式是否合理?在新形勢(shì)下的經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響程度如何?土地開發(fā)利用與生態(tài)環(huán)境的耦合關(guān)系是如何動(dòng)態(tài)演變?影響兩者協(xié)調(diào)的主要因素有哪些?本文將重點(diǎn)對(duì)這些問題進(jìn)行研究。

近年來，邵波等研究了經(jīng)濟(jì)社會(huì)系統(tǒng)與生態(tài)環(huán)境之間的耦合態(tài)勢(shì)［1］，之后，也有學(xué)者對(duì)土地生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)與生態(tài)環(huán)境的關(guān)系進(jìn)行了深入研究［2－3］。目前，很少有人對(duì)干旱區(qū)土地資源與生態(tài)環(huán)境的耦合關(guān)系進(jìn)行關(guān)注，但是部分學(xué)者分析了塔里木河流域土地資源持續(xù)利用與生態(tài)環(huán)境耦合關(guān)系［4］，通過全面動(dòng)態(tài)的反映土地資源在利用過程中與生態(tài)環(huán)境相互影響機(jī)理，為揭示由于不合理的土地開發(fā)利用暴露的生態(tài)環(huán)境問題，提供了很好的鋪墊。本文以新疆阿克蘇地區(qū)為例，通過選取2000～2010年間的相關(guān)重要典型指標(biāo)了解在人類經(jīng)濟(jì)活動(dòng)強(qiáng)度不斷加強(qiáng)的背景下，土地資源開發(fā)利用與生態(tài)環(huán)境的耦合關(guān)系是如何相互作用和影響的，旨在為資源的合理開發(fā)和生態(tài)環(huán)境的恢復(fù)治理提供借鑒。

1 新疆阿克蘇地區(qū)土地資源開發(fā)利用與生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀

1.1 研究區(qū)基本概況

新疆阿克蘇地區(qū)位于39°31＇～41°41＇N，78°02＇～84°05＇E，平均海拔1 115 m，地勢(shì)北高南低，地處南疆從天山山脈向塔里木盆地、“綠洲－沙漠”過渡帶上的生態(tài)脆弱區(qū)域［5］。阿克蘇地區(qū)的國內(nèi)生產(chǎn)總值由1998年的69.41 億元增加到2009年的320.45 億元，三次產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的比重由“九五”末的43.6%:21.6%:34.8%調(diào)整為2009年末的34.2%:28.4%:37.4%;截至2010年末，阿克蘇地區(qū)總?cè)丝?6.85 萬人，其中，農(nóng)業(yè)人口占68.88%，少數(shù)民族人口占78%，以維吾爾族、回族等少數(shù)民族為主［6］.

1.2 阿克蘇土地利用狀況

阿克蘇地區(qū)土地面積遼闊，土地總面積13.134×104km2，占新疆總面積的8%。截止到2009年末，山地3.87 ×104km2，占總面積29.47%;平原5.23 ×104km2，占總面積39.82%;沙漠4.04 ×104km2，占總面積30.76%;在總面積中，其中耕地面積6.149 ×103km2，水澆地5.84 ×103km2，水果面積0.63 ×103km2，可利用荒地面積2.39 ×103km2千公頃，林地面積5.84 × 103km2，牧草地40.37 ×103km2。近年來，阿克蘇地區(qū)的耕地面積不斷增加，部分地區(qū)的鹽堿地和沙地面積減少。而這種變化，既具有干旱區(qū)的特點(diǎn)，同時(shí)也反映了阿克蘇地區(qū)生態(tài)環(huán)境脆弱的現(xiàn)狀。

1.3 生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀

隨著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，阿克蘇地區(qū)在大力發(fā)展農(nóng)業(yè)的同時(shí)伴隨著毀林、毀草現(xiàn)象，土地的利用結(jié)構(gòu)不合理，造林面積和人工防護(hù)林面積的減少，降低了抵抗風(fēng)蝕和水蝕的能力，大大削弱了綠洲保護(hù)屏障的作用。由于人類不合理的經(jīng)濟(jì)活動(dòng)，加上綠洲荒漠交錯(cuò)帶惡劣的氣候、過度的開采地下水，天然植被減少，使得生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部的自我調(diào)節(jié)能力降低，加劇了該地區(qū)生態(tài)環(huán)境的脆弱性。阿克蘇地區(qū)大量開荒致使進(jìn)入塔河中下游河道的水量減少，河岸植被衰敗，沙漠化擴(kuò)大，大量胡楊死亡，使該地區(qū)生態(tài)環(huán)境不斷惡化，生態(tài)前景令人擔(dān)憂。

2 新疆阿克蘇地區(qū)土地資源開發(fā)利用與生態(tài)環(huán)境的耦合評(píng)價(jià)模型

2.1 數(shù)學(xué)模型介紹

土地資源開發(fā)利用的評(píng)價(jià)函數(shù)，即公式(1)［7－8］:

式中:i 為描述土地資源開發(fā)利用的指標(biāo)個(gè)數(shù)，bi 為指標(biāo)權(quán)重，yi 為描述土地資源開發(fā)利用的第i個(gè)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化值。此函數(shù)計(jì)算的土地資源開發(fā)利用指數(shù)的高低可以清楚的反映資源利用水平的程度。

建立的生態(tài)環(huán)境綜合評(píng)價(jià)函數(shù)，即公式(2):

式中:i 為描述生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)特征的指標(biāo)個(gè)數(shù)，ai 為指標(biāo)權(quán)重，xi 為描述生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)特征的第i個(gè)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化值。由此函數(shù)計(jì)算的生態(tài)環(huán)境綜合指數(shù)高低可以清楚的反映該地區(qū)生態(tài)環(huán)境狀況的動(dòng)態(tài)變化。

如前所述，g(y)與f(x)的離差越小越好，用離差系數(shù)Cv 表示，即公式(3):

式中:S 為g(y)與f(x)的標(biāo)準(zhǔn)差。使Cv 取極小值的充要條件是，，得出土地資源開發(fā)利用與生態(tài)環(huán)境耦合度公式(4):

式中:C(0《C《1)為耦合度，k(k》2)為調(diào)節(jié)系數(shù)，為了增加耦合度的區(qū)分度，本文設(shè)定n=2，C 反映出土地利用和生態(tài)環(huán)境耦合的數(shù)量程度，C 值與耦合性成正相關(guān)。為進(jìn)一步反映土地自然生態(tài)系統(tǒng)的整體水平，構(gòu)造耦合發(fā)展度公式(5):

式中:D 為耦合發(fā)展度。土地資源開發(fā)利用與生態(tài)環(huán)境的總體水平的高低通過計(jì)算耦合發(fā)展度清楚地反映。阿克蘇地區(qū)的生態(tài)環(huán)境與土地開發(fā)利用之間的耦合關(guān)系的和諧程度可以得以揭示。

2.2 評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)

表1 阿克蘇土地開發(fā)利用與生態(tài)環(huán)境耦合關(guān)系的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和基本類型

在劃分耦合評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)中，不僅要充分考慮土地利用對(duì)經(jīng)濟(jì)的影響，同時(shí)也要考慮生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。本文為了精確的反映經(jīng)濟(jì)與生態(tài)系統(tǒng)的耦合關(guān)系以及兩者的發(fā)展水平，參考袁榴梅以及劉新平等的基礎(chǔ)上，利用均勻分布函數(shù)判定阿克蘇地區(qū)土地資源開發(fā)利用與生態(tài)環(huán)境耦合發(fā)展的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)和基本類型，如表1。

3 新疆阿克蘇地區(qū)土地資源開發(fā)利用與生態(tài)環(huán)境耦合關(guān)系實(shí)證分析

3.1 指標(biāo)體系的構(gòu)建

本文在分析多篇文獻(xiàn)、參考他人論文以及理論分析的基礎(chǔ)上，對(duì)影響土地利用與生態(tài)環(huán)境耦合關(guān)系的指標(biāo)進(jìn)行篩選，并征求專家意見，最終形成了土地利用與生態(tài)環(huán)境耦合的指標(biāo)體系。將評(píng)價(jià)指標(biāo)體系分為2 個(gè)層次，共15 個(gè)指標(biāo)。土地利用子系統(tǒng)分別選取了一產(chǎn)比重;種植業(yè)占農(nóng)業(yè)產(chǎn)值比重;畜牧業(yè)占農(nóng)業(yè)產(chǎn)值比重;人均耕地面積(hm2/人);耕地有效灌溉率;耕地復(fù)種指數(shù);非農(nóng)業(yè)人口比重;農(nóng)牧民人均純收入;土地墾殖率;單位農(nóng)用地總產(chǎn)值等10個(gè)指標(biāo)。生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)有5 個(gè)指標(biāo)，分別是人均水資源擁有量;草地面積占農(nóng)用地面積比重;森林覆蓋率;耕地農(nóng)藥化肥施用量;人口密度。

3.2 分析方法原理介紹

運(yùn)用主成分分析法和耦合模型評(píng)價(jià)法，使用SPSS17.0 軟件確定各指標(biāo)的權(quán)重，得出土地利用評(píng)價(jià)函數(shù)以及生態(tài)環(huán)境的評(píng)價(jià)函數(shù)。

3.3 評(píng)判新疆阿克蘇地區(qū)土地資源開發(fā)利用與生態(tài)環(huán)境的水平

用SPSS17.0 軟件對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化處理的數(shù)據(jù)分別進(jìn)行主成分分析，找出主要因子。根據(jù)要素成份特征值＞1 及累積貢獻(xiàn)率達(dá)到85%以上的原則，提取土地利用指標(biāo)、生態(tài)環(huán)境指標(biāo)的主成分(表2)。計(jì)算出土地利用綜合指數(shù)和生態(tài)環(huán)境綜合指數(shù)。

表2 土地利用指數(shù)和生態(tài)環(huán)境指數(shù)的主成份分析結(jié)果

根據(jù)其累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)到85%以上的原則，對(duì)于土地利用指數(shù)需要保留三個(gè)主成分，而對(duì)于生態(tài)環(huán)境指數(shù)需要保留兩個(gè)主成分。

以主成份的方差貢獻(xiàn)率作為權(quán)數(shù)，以相應(yīng)主成份得分值為變量，分別構(gòu)造土地利用與生態(tài)環(huán)境的綜合評(píng)價(jià)函數(shù):

式中:g(y)為土地利用綜合指數(shù)，f(x)為生態(tài)環(huán)境綜合指數(shù);Zi(i=1，2…，5)由主成份得分系數(shù)和相應(yīng)原始變量的標(biāo)準(zhǔn)化值計(jì)算，計(jì)算結(jié)果見表3。

土地利用與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)耦合發(fā)展度的計(jì)算。根據(jù)上文提到的公式(4)、公式(5)計(jì)算土地利用與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)耦合發(fā)展的D，計(jì)算結(jié)果見表3。

3.4 新疆阿克蘇地區(qū)土地資源開發(fā)利用與生態(tài)環(huán)境的綜合評(píng)價(jià)

3.4.1 2000～2010年阿克蘇地區(qū)土地利用與生態(tài)環(huán)境耦合關(guān)系計(jì)算結(jié)果

通過對(duì)新疆阿克蘇地區(qū)統(tǒng)計(jì)年鑒2001～2011年的數(shù)據(jù)和資料進(jìn)行計(jì)算與分析，運(yùn)用主成分分析法，依照公式(4)、式(5)逐步計(jì)算，得出土地資源持續(xù)利用指數(shù)G、生態(tài)環(huán)境綜合指數(shù)F 和耦合發(fā)展度D，具體結(jié)果見表3。

表3 2000～2010年阿克蘇地區(qū)土地利用與生態(tài)環(huán)境耦合關(guān)系計(jì)算結(jié)果

由上表可以看出，阿克蘇地區(qū)土地利用強(qiáng)度逐漸增加，生態(tài)環(huán)境成波動(dòng)狀態(tài)不斷變化，耦合發(fā)展度在中度失調(diào)發(fā)展、嚴(yán)重失調(diào)發(fā)展、輕度失調(diào)發(fā)展、良好協(xié)調(diào)發(fā)展中不斷變化。

2000～2002年土地利用強(qiáng)度不是很大，耕地面積在350 千公頃左右，表明土地開發(fā)數(shù)量增加不明顯，2003～2006年，土地開發(fā)利用與生態(tài)環(huán)境的耦合發(fā)展度嚴(yán)重失調(diào)，土地利用指數(shù)不斷上升，表明隨著經(jīng)濟(jì)的增長，人口的增加，土地利用強(qiáng)度提高。根據(jù)阿克蘇的地形地貌以及氣候狀況決定了該地區(qū)以農(nóng)業(yè)發(fā)展為主，在這4年中，為了滿足日益增長的人口對(duì)農(nóng)副產(chǎn)品需求，耕地面積不斷增加，環(huán)境逐漸惡化。2009～2010年，耦合關(guān)系轉(zhuǎn)為輕度失調(diào)發(fā)展良好協(xié)調(diào)發(fā)展，人們逐漸意識(shí)到環(huán)境的重要性，減少了耕地的開墾，大力發(fā)展林果業(yè)，不僅增加了農(nóng)民的收入，而且改善了環(huán)境狀況。

3.4.2 新疆阿克蘇地區(qū)土地開發(fā)利用程度逐漸加大

由圖1 我們可以看出，阿克蘇地區(qū)近10年以來土地利用綜合指數(shù)呈上升趨勢(shì)，由此我們得知隨著人口的不斷增加以及經(jīng)濟(jì)、科技的快速發(fā)展，導(dǎo)致阿克蘇地區(qū)土地開發(fā)程度提高。一直以來，阿克蘇地區(qū)一直以農(nóng)業(yè)為主導(dǎo)型產(chǎn)業(yè)，但是工業(yè)化發(fā)展水平比較低。2000年第一產(chǎn)業(yè)占GDP的比重為46.1%，農(nóng)業(yè)人口占總?cè)丝诘?5.8%。2010年第一產(chǎn)業(yè)的貢獻(xiàn)率為34.19%，充分體現(xiàn)了農(nóng)業(yè)發(fā)展中對(duì)土地資源利用的依賴性依然較強(qiáng)。經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，農(nóng)業(yè)活動(dòng)的加劇，同時(shí)為提高土地利用的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，化肥、地膜、農(nóng)藥的大量使用，導(dǎo)致了土地自然性狀在逐漸退化以及對(duì)土壤、水質(zhì)的污染，進(jìn)而加劇了阿克蘇地區(qū)水土流失以及沙漠化、鹽漬化的程度，保護(hù)屏障植被遭到破壞，生態(tài)環(huán)境逐步惡化。

圖1 阿克蘇地區(qū)土地利用與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)耦合發(fā)展度

4 主要結(jié)論及對(duì)策

4.1 主要結(jié)論

4.1.1 新疆阿克蘇地區(qū)生態(tài)環(huán)境整體處于波動(dòng)狀態(tài)

由分析可知，2000～2010年，阿克蘇地區(qū)生態(tài)環(huán)境整體處于波動(dòng)狀態(tài)。2000年以后有下降趨勢(shì)。然而阿克蘇地區(qū)人口的不斷增加以及農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，開荒造田以及過度放牧加重了環(huán)境的承載，生態(tài)環(huán)境不斷趨于惡化，雖然人們?cè)噲D改善環(huán)境，但是惡化的速度快于改善的程度。由于資源開發(fā)的強(qiáng)度不斷增加，超過了資源環(huán)境的承載能力，因此，從全局來說，盡管在資源的開發(fā)方式和利用程度上有所改善，但是由于生態(tài)環(huán)境的脆弱性，依然呈現(xiàn)出局部改善，整體惡化，生態(tài)恢復(fù)能力較弱，環(huán)境質(zhì)量的變化起伏較大［10］。

4.1.2 新疆阿克蘇地區(qū)土地利用與生態(tài)環(huán)境的耦合關(guān)系有所改善

由圖1 可以看出，阿克蘇地區(qū)的土地利用與生態(tài)環(huán)境兩個(gè)系統(tǒng)耦合關(guān)系水平中等，兩者的發(fā)展趨勢(shì)規(guī)律明顯，動(dòng)態(tài)的演變過程體現(xiàn)了在不同時(shí)期兩者的影響機(jī)理，伴隨著人類活動(dòng)尤其是工業(yè)活動(dòng)、礦產(chǎn)資源的開發(fā)、城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加速，兩者的協(xié)調(diào)關(guān)系會(huì)有明顯的波動(dòng)態(tài)勢(shì)。表3、圖1 表明，阿克蘇地區(qū)土地利用與生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)耦合發(fā)展總體水平呈先下降后上升的趨勢(shì)。耦合發(fā)展度最高的為2010年，屬于良好協(xié)調(diào)發(fā)展生態(tài)主導(dǎo)型。2001年阿克蘇地區(qū)土地的利用與生態(tài)環(huán)境之間的協(xié)同發(fā)展水平開始下降，至2006年耦合關(guān)系表現(xiàn)出嚴(yán)重的失調(diào)，耦合度達(dá)到0.012 115，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以嚴(yán)重?fù)p害生態(tài)效益為代價(jià)?！笆濉逼陂g，隨著大力發(fā)展特色農(nóng)業(yè)，地區(qū)農(nóng)用耕地的擴(kuò)張，使得原本敏感脆弱的生態(tài)環(huán)境惡化加劇，由于治理恢復(fù)的難度大、周期長，盡管當(dāng)?shù)卣岢隽送烁€林還草等相關(guān)政策，生態(tài)環(huán)境的改善在2007年才緩慢呈現(xiàn)。總體來看，由于在土地的開發(fā)利用中缺乏可持續(xù)性，加上原本就不穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)，使得阿克蘇地區(qū)在實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)大調(diào)整發(fā)展方式轉(zhuǎn)變的過程中表現(xiàn)出土地－生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部缺少較穩(wěn)固的協(xié)同良性的運(yùn)行模式。

新疆阿克蘇地區(qū)土地利用與生態(tài)環(huán)境的關(guān)系具有不確定性，耦合程度處于波動(dòng)狀態(tài)。雖然生態(tài)環(huán)境有一定的自我調(diào)節(jié)能力，但是人類對(duì)土地的需求逐漸增加，導(dǎo)致脆弱的環(huán)境無法承受快速發(fā)展帶來的壓力，經(jīng)濟(jì)與環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展面臨嚴(yán)重考驗(yàn)。

4.2 對(duì)策

首先要控制經(jīng)濟(jì)發(fā)展的強(qiáng)度，限制人口的快速增長，仍然實(shí)行計(jì)劃生育政策，有序開發(fā)利用資源、提高土地生產(chǎn)力、調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)特別是農(nóng)業(yè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)。大力發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)，減少化學(xué)物質(zhì)對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞力度;其次要強(qiáng)調(diào)土地利用的生態(tài)適宜性，保持農(nóng)用地的規(guī)模，同時(shí)嚴(yán)格控制工業(yè)三廢達(dá)標(biāo)放排量，避免微環(huán)境污染。最后，應(yīng)加大生態(tài)環(huán)境建設(shè)，加強(qiáng)生態(tài)環(huán)境的恢復(fù)重建能力，以此促進(jìn)生態(tài)環(huán)境容量的恢復(fù)與重建，確保土地利用與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展。堅(jiān)持土地開發(fā)利用與生態(tài)環(huán)境改善同步進(jìn)行，維系生態(tài)環(huán)境相對(duì)穩(wěn)定的運(yùn)行機(jī)制，才能保持區(qū)域經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。

［1］邵波，陳興鵬.中國西北地區(qū)經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展現(xiàn)狀研究［J］.干旱區(qū)地理，2005，28(1):136－141.

［2］王萬茂，李俊梅.土地生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)與土地資源持續(xù)利用研究［J］.中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2003，11(2):153－155.

［3］李邊疆，王萬茂.區(qū)域土地利用與生態(tài)環(huán)境耦合關(guān)系的系統(tǒng)分析［J］.干旱區(qū)地理，2008，31(1):142－148.

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