內(nèi)蒙古自治區(qū)干旱脆弱性評價

賈元童,崔驍勇,劉月仙,劉雅莉,許 聰,李 通,冉沁蔚,王艷芬,*

1 中國科學(xué)院大學(xué)中丹學(xué)院, 北京 101408 2 中國-丹麥科研教育中心, 北京 101408 3 中國科學(xué)院大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院, 北京 101408 4 中國科學(xué)院大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院, 北京 101408

干旱源自長時間(一個季節(jié)或更長時間)內(nèi)的降水不足,通常的干旱定義是相對于某些被認(rèn)為是正常的長期平均狀況而談[1]。干旱的定義最早可追溯到1894年,美國學(xué)者Abbe[2]提出干旱為長期積累缺雨的結(jié)果。聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會(IPCC)第五次報(bào)告指出,干旱導(dǎo)致地表水短缺和地下水位下降,農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)首當(dāng)其沖地受到影響,威脅糧食安全、農(nóng)牧民生計(jì)以及干旱區(qū)的可持續(xù)發(fā)展[3]。即氣象干旱會引起農(nóng)業(yè)干旱和水文干旱,進(jìn)而影響人類生活和社會生產(chǎn)導(dǎo)致社會經(jīng)濟(jì)干旱[4]。

干旱脆弱性是指自然系統(tǒng)和社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)中的多個因素受到干旱擾動,從而影響人地耦合系統(tǒng)應(yīng)對干旱的能力,對生態(tài)環(huán)境、居民生計(jì)和社會發(fā)展造成不利影響[5]。目前國內(nèi)外關(guān)于干旱脆弱性的研究,在研究尺度上,有針對農(nóng)戶尺度的干旱生計(jì)脆弱性研究,研究方法主要為構(gòu)建指標(biāo)體系[6],實(shí)地走訪獲得調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。也有在省市、國家和更大的區(qū)域尺度上,通過氣象數(shù)據(jù)、遙感數(shù)據(jù)和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),進(jìn)行農(nóng)業(yè)脆弱性評價以及城市脆弱性評價的研究[7- 8]。脆弱性評價為在社會、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境層面確定干旱影響的根源提供了一個框架,有助于了解哪些區(qū)域易受影響,以及可以采取什么措施來減少脆弱性。通過將干旱脆弱性進(jìn)行空間可視化,可以有效地為應(yīng)對干旱提供針對性的解決方案。因此,干旱脆弱性評價是制定干旱減緩政策的首要環(huán)節(jié),也是可持續(xù)發(fā)展評估中不可或缺的一部分[9]。

聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署定義干旱指數(shù)(Aridity Index,AI)在 0.05—0.65 的區(qū)域?yàn)楦珊祬^(qū),干旱區(qū)約占全球陸地面積的39.7%。AI為降水量(Precipitation,P)與年潛在蒸發(fā)量(Potential Evapotranspiration,PET)的比值。根據(jù)該標(biāo)準(zhǔn),Hulme將全球劃分為北非、西南亞、中東亞、薩赫勒、非洲之角、南非、澳大利亞、美國西南和巴塔哥尼亞等九大干旱半干旱區(qū)[10]。其中,內(nèi)蒙古自治區(qū)位于中東亞干旱半干旱區(qū),本文選取其為研究地點(diǎn)。2017年內(nèi)蒙古自治區(qū)受干旱影響的農(nóng)作物面積為16.77萬hm2,其中受災(zāi)嚴(yán)重的有10.63萬hm2,主要分布在呼倫貝爾市、通遼市、烏蘭察布市和赤峰市等地。受干旱影響的牧區(qū)有26.40萬hm2,主要分布在錫林郭勒盟和呼倫貝爾市。10個盟市中66個縣的434萬人的生活和生產(chǎn)受到干旱影響,造成13萬人和235萬頭牲畜飲水困難[11]。在過去的20年里,內(nèi)蒙古自治區(qū)政府開展了草地恢復(fù)、退化地區(qū)禁牧和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)保護(hù)等多項(xiàng)環(huán)境工程,一定程度上提高了土地的生產(chǎn)力[12]。內(nèi)蒙古自治區(qū)有55個民族,人與自然的和諧相處,自然資源利用與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的協(xié)調(diào)雙贏,也有利于地區(qū)的和諧穩(wěn)定和民族事業(yè)的發(fā)展。本文根據(jù)IPCC提出的脆弱性概念與分析框架,構(gòu)建內(nèi)蒙古自治區(qū)干旱脆弱性指標(biāo)評價體系,探討了內(nèi)蒙古自治區(qū)12個盟市的干旱脆弱性強(qiáng)弱和主要貢獻(xiàn)因子,并針對性地提出減緩干旱脆弱性的對策建議,以期促進(jìn)干旱區(qū)的可持續(xù)發(fā)展。

1 研究區(qū)域

內(nèi)蒙古自治區(qū)位于中國北方,北緯37°24′—53°23′,東經(jīng)97°12′—126°04′,總面積118.3萬km2。內(nèi)蒙古自治區(qū)地形狹長,由東北向西南呈對角線延伸(圖1),區(qū)域內(nèi)有高原、丘陵、山地、沙漠、平原、湖泊和河流等地貌。氣候主要是溫帶大陸性氣候,降水由西南向東北增加,年太陽輻射由東南向西北減小。年平均降水量在50 mm至450 mm之間,呈現(xiàn)出強(qiáng)烈的從東北到西南遞減梯度[13]。

圖1 內(nèi)蒙古自治區(qū)行政圖Fig.1 Administrative map of Inner Mongolia

內(nèi)蒙古自治區(qū)中東部地區(qū)水資源豐富,雨量充沛,土壤和熱量條件適宜,生產(chǎn)力高,有利于農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)。西部地區(qū)炎熱干旱,降水和地表徑流少,并且沙漠、戈壁分布廣泛,缺水嚴(yán)重,土地質(zhì)量差,生產(chǎn)力低下。內(nèi)蒙古自治區(qū)草原面積8666.7萬hm2,占全區(qū)土地總面積的73.26%,占全國草地總面積的22%,居全國各省和自治區(qū)之首。內(nèi)蒙古高原、鄂爾多斯高原和科爾沁草原等天然草原面積遼闊,牧草種類繁多,草質(zhì)優(yōu)良,家畜喜歡吃的禾本科和豆科優(yōu)質(zhì)牧草占三分之一以上,是中國重要的畜牧業(yè)基地。除豐富的草原資源外,內(nèi)蒙古自治區(qū)還是中國新發(fā)現(xiàn)礦產(chǎn)最多的省份。

2 研究方法

2.1 脆弱性的量化模型

根據(jù)IPCC提出的脆弱性概念與分析框架,脆弱性由暴露度、敏感度和適應(yīng)能力三個維度組成。暴露度是系統(tǒng)遭受外部自然環(huán)境或社會政治壓力的程度,是外部壓力施加于系統(tǒng)的頻率、持續(xù)時間和強(qiáng)度[14]。干旱是研究區(qū)域的中心風(fēng)險,因此選擇干旱作為暴露因子,可利用干旱指數(shù)等氣象指標(biāo)來反映氣候的時間變化及其空間分布。敏感度是系統(tǒng)受擾動或壓力影響的程度,它是受到擾動前人類和環(huán)境耦合系統(tǒng)的固有特性。適應(yīng)能力是系統(tǒng)應(yīng)對實(shí)際或預(yù)期壓力的能力,受許多因素影響,包括教育、收入、技能、信息、基礎(chǔ)設(shè)施和管理實(shí)踐的能力等。根據(jù)脆弱性的概念及其三個維度,脆弱性是由兩個正向影響維度(暴露度和敏感度)和一個負(fù)向影響維度(適應(yīng)能力)構(gòu)成。因此,最脆弱的盟市的特點(diǎn)是干旱暴露程度高,對環(huán)境波動的敏感度高,并且適應(yīng)能力低。脆弱性指數(shù)(Vulnerability Index,VI),通用定義為：VI=EI+SI-AI[15]。其中,EI(Exposure Index)為暴露度指數(shù),SI(Sensitivity Index)為敏感度指數(shù),AI(Adaptive Capacity Index)為適應(yīng)能力指數(shù)。但是在本研究中,為了后續(xù)的指標(biāo)貢獻(xiàn)度計(jì)算,需要保持所有指標(biāo)的同向性。于是將適應(yīng)能力指標(biāo)進(jìn)行了逆向標(biāo)準(zhǔn)化。因此本研究中使用的脆弱性計(jì)算公式為VI=EI+SI+AI。

2.2 構(gòu)建指標(biāo)體系

本文選擇了6個暴露度指標(biāo),7個敏感度指標(biāo)和6個適應(yīng)能力指標(biāo),用來反映各盟市的社會經(jīng)濟(jì)狀況和生態(tài)環(huán)境狀況。數(shù)據(jù)主要來源于《內(nèi)蒙古統(tǒng)計(jì)年鑒2017》[16]和《2016年內(nèi)蒙古水資源公報(bào)》[17]。蒸散量數(shù)據(jù)提取自MODIS全球地表蒸散發(fā)產(chǎn)品(MOD16A2)2016年的月尺度數(shù)據(jù),空間分辨率為1 km。降水量基于中國氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)(https://data.cma.cn/)2016年的臺站降水?dāng)?shù)據(jù),通過空間插值獲取。

在暴露度指標(biāo)中(表1),干旱指數(shù)可以代表各盟市的干旱程度,它決定著氣候是否適合農(nóng)作物生長和畜牧業(yè)發(fā)展。人口密度是一種人口分布的度量方法,等于常住人口數(shù)量除以盟市行政面積,用于反映人口作用于土地和水資源的壓力。草地面積、牲畜頭數(shù)和農(nóng)作物總播種面積可以反映居民生計(jì)對自然資源的依賴程度?？傆盟糠磻?yīng)盟市的綜合用水需求。

表1 干旱暴露度指標(biāo)體系及權(quán)重

在敏感性指標(biāo)中(表2),城鎮(zhèn)化率可以代表從傳統(tǒng)的以農(nóng)業(yè)為主的農(nóng)村社會向以第二、第三產(chǎn)業(yè)等非農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)為主的現(xiàn)代城市社會逐步轉(zhuǎn)型的進(jìn)程。第一產(chǎn)業(yè)GDP比例和第一產(chǎn)業(yè)從業(yè)人員比例可以代表盟市對第一產(chǎn)業(yè)活動的依賴程度。自來水受益村數(shù)比例直接反映了農(nóng)村人口生活用水對干旱的敏感度。人均GDP可以代表整個盟市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平,人均可支配收入可以代表居民的經(jīng)濟(jì)水平和生活水平。農(nóng)田有效灌溉率是指有一定水源和灌溉設(shè)施配套,一般情況下能進(jìn)行正常灌溉的農(nóng)田面積占總農(nóng)田面積的比率,可作為代表水利化程度和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)穩(wěn)定性的指標(biāo)[18]。

表2 干旱敏感度指標(biāo)體系及權(quán)重

在適應(yīng)能力指標(biāo)中(表3),固定資產(chǎn)投資與GDP的比例代表了一個地區(qū)固定資產(chǎn)投資和經(jīng)濟(jì)增長的完成程度,該比例越低的盟市,經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r越好。公路網(wǎng)密度代表了盟市與市場和其他地方接觸的能力,公路網(wǎng)密度越高,更有利于農(nóng)牧產(chǎn)品的運(yùn)輸以及旅游業(yè)的發(fā)展。利用通信費(fèi)和交通費(fèi)在總支出中的占比代表通信水平,更高的通信水平意味著人們在干旱發(fā)生時有更多的途徑來獲得信息和幫助。教育水平反映了人口的文化水平,文化水平較高的人通常有更好的經(jīng)濟(jì)收入和更廣泛的獲取信息和其他類型資源的能力,使其面對干旱有足夠的風(fēng)險管理策略。醫(yī)療水平是衡量地區(qū)向居民提供醫(yī)療服務(wù)程度的一項(xiàng)指標(biāo),該指標(biāo)以盟市的總醫(yī)生人數(shù)除以1萬名居民來表示。人均儲蓄高的居民,在遭受干旱風(fēng)險時,有更好的經(jīng)濟(jì)能力用于應(yīng)對生活和恢復(fù)生計(jì)。

表3 干旱適應(yīng)能力指標(biāo)體系及權(quán)重

除了基于暴露度—敏感度—適應(yīng)能力模型的指標(biāo)體系外,本文還將上述19個指標(biāo)按照其影響干旱脆弱性的維度,分為生態(tài)與水資源因素(干旱指數(shù)、農(nóng)作物總播種面積、草地面積、牲畜頭數(shù)、總用水量、自來水受益村數(shù)比例和農(nóng)田有效灌溉率),社會因素(固定資產(chǎn)投資/GDP 、公路網(wǎng)密度、醫(yī)療水平和通信水平),金融與經(jīng)濟(jì)因素(第一產(chǎn)業(yè)GDP比例、人均GDP 、人均可支配收入和人均儲蓄)和人口與人力因素(人口密度、城鎮(zhèn)化率、第一產(chǎn)業(yè)從業(yè)人員比例和教育水平)這4個準(zhǔn)則層。

2.3 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化

首先將19個指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化,使其數(shù)值范圍都在0到1之間,以便比較各種變量[19]。根據(jù)式(1)和式(2)：

對于與干旱脆弱性呈正相關(guān)的因子：

(1)

對于與干旱脆弱性呈負(fù)相關(guān)的因子：

(2)

式中,Xij為某一特定因子j在盟市i中的值,Xjmin、Xjmax分別為該因子在當(dāng)年各盟市間的最小值和最大值。

2.4 賦權(quán)方法

熵值法根據(jù)數(shù)據(jù)的離散度反映數(shù)據(jù)的信息熵,從而確定指標(biāo)的權(quán)重。它不僅克服了隨機(jī)性假設(shè)的問題,而且有效地解決了多個指標(biāo)變量之間的信息重疊問題,在許多研究領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。熵值法的具體計(jì)算步驟如下[20]：

(1)由于熵值法采用對數(shù)運(yùn)算,標(biāo)準(zhǔn)化值不能直接計(jì)算。為了解決負(fù)數(shù)或0對運(yùn)算的影響,標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)值轉(zhuǎn)化為：

(3)

(2)將各指標(biāo)按相同尺度量化,計(jì)算第i個樣本占第j個指標(biāo)指標(biāo)的比例：

(4)

(3)計(jì)算指標(biāo)信息熵：

(5)

(4)計(jì)算指標(biāo)的差異系數(shù)：

gj=1-ej

(6)

(5)將差異系數(shù)歸一化,計(jì)算指標(biāo)權(quán)重：

(7)

2.5 綜合指數(shù)計(jì)算和聚類分析

采用綜合指數(shù)法,根據(jù)得到的標(biāo)準(zhǔn)化值和權(quán)重計(jì)算各盟市的暴露度指數(shù)、敏感度指數(shù)和適應(yīng)能力指數(shù):

Vi=∑wjZij

(8)

利用脆弱性評價方程計(jì)算各盟市的干旱脆弱性:

VI=EI+SI+AI

(9)

使用SPSS軟件中的系統(tǒng)聚類分析法[21],對內(nèi)蒙古自治區(qū)12個盟市的干旱脆弱性進(jìn)行分類。

2.6 指標(biāo)相關(guān)性分析

運(yùn)用SPSS軟件對各指標(biāo)與干旱脆弱性的相關(guān)性進(jìn)行分析,對于指標(biāo)數(shù)據(jù)符合正態(tài)分布的變量采用Person相關(guān)分析方法,不符合正態(tài)分布的采用Spearman相關(guān)分析。

2.7 因子貢獻(xiàn)度計(jì)算模型

脆弱性評價不僅要明確脆弱性的空間格局,更重要的是要分析影響脆弱性的關(guān)鍵因素。識別出干旱脆弱性的主要貢獻(xiàn)因子,對提出降低脆弱性的策略和增強(qiáng)干旱適應(yīng)能力具有重要意義。本研究依據(jù)因子貢獻(xiàn)度計(jì)算模型[22],分析導(dǎo)致內(nèi)蒙古自治區(qū)各盟市干旱脆弱性的主要貢獻(xiàn)因子：

(10)

Ur=∑Cj

(11)

式中,Cj表示第j項(xiàng)指標(biāo)因素對脆弱性的貢獻(xiàn)度；Ur表示第r準(zhǔn)則因素對脆弱性的貢獻(xiàn)度；Fj為單項(xiàng)指標(biāo)因素對總目標(biāo)的權(quán)重,Ij為單因子指標(biāo)占脆弱性結(jié)果的比例,計(jì)算公式為：

Fj=wr×wj

(12)

式中,wr為第r準(zhǔn)則層因素的權(quán)重；wj為第j項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重；wr、wj分別按照上文數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化與指標(biāo)權(quán)重確定方法計(jì)算。

3 結(jié)果

3.1 脆弱性分析

圖2 干旱脆弱性分布圖Fig.2 Distribution of drought vulnerability 綠色代表干旱脆弱性等級為低,顏色從淺到深依次為烏海市、鄂爾多斯市、包頭市和呼和浩特市；藍(lán)色代表干旱脆弱性等級為較低,即阿拉善盟；橙色代表干旱脆弱性等級為中等,顏色從淺到深分別是巴彥淖爾市和烏蘭察布市；紅色代表脆弱性等級為高,顏色從淺到深以此為呼倫貝爾市、錫林郭勒盟、興安盟、赤峰市和通遼市

各盟市的干旱脆弱性指數(shù)及聚類結(jié)果分布如圖2所示。從脆弱性分布圖可以看出,脆弱性高的五個盟市均分布在內(nèi)蒙古自治區(qū)東部。脆弱性中等的盟市分布在中西部,脆弱性等級為較低的阿拉善盟是內(nèi)蒙古自治區(qū)最西邊的盟市。脆弱性最低的4個盟市分布在西部,與脆弱性高的盟市相比,這些盟市的草地面積、農(nóng)作物總播種面積和牲畜頭數(shù)較低,第一產(chǎn)業(yè)從業(yè)人員比例和第一產(chǎn)業(yè)GDP占總GDP的比例更低。

3.1.1暴露度

干旱暴露度最高的赤峰市和通遼市(圖3),干旱暴露度分別為0.197和0.195,兩個城市的地理位置相近,并都擁有很高的農(nóng)作物總播種面積和牲畜頭數(shù)。緊隨其后干旱暴露度較高的呼倫貝爾市和錫林郭勒盟,干旱暴露度分別為0.171和0.161,這兩個盟市都擁有較大的草地面積。在干旱暴露度高的盟市中表現(xiàn)出數(shù)值較高的指標(biāo),都與對自然資源的利用程度有關(guān)。在干旱暴露度中等的盟市中,烏海市的干旱暴露度為0.141,呼和浩特市的干旱暴露度為0.121,兩個城市分別作為重要的工業(yè)城市和自治區(qū)首府,擁有很高的人口密度。巴彥淖爾市擁有最高的總用水量,干旱暴露度為0.132,接近內(nèi)蒙古自治區(qū)12個盟市干旱暴露度水平的平均值0.136。各盟市之間暴露度的標(biāo)準(zhǔn)差為0.037。

圖3 干旱暴露度分布圖Fig.3 Distribution of drought exposure

3.1.2敏感度

干旱敏感度低的4個盟市是烏海市、包頭市、鄂爾多斯市和呼和浩特市,分別為0.014、0.050、0.074和0.083(圖4)。這4個盟市的共同特點(diǎn)是,第一產(chǎn)業(yè)GDP占比和第一產(chǎn)業(yè)從業(yè)人員占比低,人均GDP和人均可支配收入高。當(dāng)面對干旱風(fēng)險時,以工業(yè)為主要產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)對水資源依賴度低,盟市整體經(jīng)濟(jì)的敏感性低,更多居民的生計(jì)敏感性低。干旱敏感度較高的盟市中,自來水受益村數(shù)比例低,例如興安盟、呼倫貝爾市和錫林郭勒盟,敏感度分別為0.255、0.213和0.210。內(nèi)蒙古自治區(qū)12個盟市干旱敏感度的平均值為0.153,各盟市之間敏感度的標(biāo)準(zhǔn)差為0.076,高于盟市之間干旱暴露度的標(biāo)準(zhǔn)差。

3.1.3適應(yīng)能力

為了進(jìn)行后續(xù)的因子貢獻(xiàn)度分析,前面對適應(yīng)能力指標(biāo)進(jìn)行了逆向標(biāo)準(zhǔn)化,即適應(yīng)能力指數(shù)低的盟市,實(shí)為適應(yīng)能力高。其中,適應(yīng)能力最高的盟市是呼和浩特市和烏海市,適應(yīng)能力分別為0.063和0.064(圖5)。這兩個城市的共同特點(diǎn)是固定資產(chǎn)投資占GDP的比例低,人均儲蓄高,說明盟市的整體經(jīng)濟(jì)發(fā)展較好。適應(yīng)能力最低的盟市是烏蘭察布市和興安盟,適應(yīng)能力指數(shù)分別為0.163和0.159。烏蘭察布市有著較低的教育水平、醫(yī)療水平和通信水平。興安盟有著最低的教育水平和人均儲蓄,和較高的固定資產(chǎn)投資占GDP的比例。內(nèi)蒙古自治區(qū)12個盟市干旱適應(yīng)能力的平均值為0.110,各盟市之間敏感度的標(biāo)準(zhǔn)差為0.035,與盟市間干旱暴露度的標(biāo)準(zhǔn)差相近。

圖4 干旱敏感度分布圖Fig.4 Distribution of drought sensitivity

圖5 干旱適應(yīng)能力分布圖Fig.5 Distribution of drought adaptive capacity

3.2 指標(biāo)相關(guān)性分析

各指標(biāo)與干旱脆弱性的相關(guān)性結(jié)果顯示(圖6),第一產(chǎn)業(yè)GDP比例和人均可支配收入與干旱脆弱性的相關(guān)性最強(qiáng),相關(guān)系數(shù)的絕對值大于0.8。其次相關(guān)性較強(qiáng)的指標(biāo)是第一產(chǎn)業(yè)從業(yè)人員比例、人均儲蓄和城鎮(zhèn)化率,相關(guān)系數(shù)的絕對值在0.7和0.8之間。城鎮(zhèn)化率、人均GDP、牲畜頭數(shù)和農(nóng)作物總播種面積與干旱脆弱性的相關(guān)性也較為顯著,相關(guān)系數(shù)的絕對值均大于0.5。

圖6 各指標(biāo)與干旱脆弱性的相關(guān)性Fig.6 Correlation between each indicator and drought vulnerability

3.3 因子貢獻(xiàn)度分析

3.3.1準(zhǔn)則層因子貢獻(xiàn)度分析

除烏海市外,生態(tài)與水資源因素是各盟市共有的脆弱性主要貢獻(xiàn)因子(圖7)。在呼倫貝爾市、鄂爾多斯市、錫林郭勒盟和阿拉善盟,生態(tài)與水資源因素對干旱脆弱性的貢獻(xiàn)度分別為80.7%、81.8%、83.6%和90.4%,均超過80%。在呼和浩特市和包頭市,除了生態(tài)與水資源因素外,干旱的主要貢獻(xiàn)因素還有人口與人力因素,二者的的貢獻(xiàn)度分別為43.7%和42.7%。包頭市的生態(tài)與水資源因素的貢獻(xiàn)度為53.4%,人口因素的貢獻(xiàn)度為30.1%,較顯著的低于生態(tài)與水資源因素的貢獻(xiàn)度。在烏蘭察布市、興安盟、巴彥淖爾市、通遼市和赤峰市,生態(tài)與水資源因素對干旱脆弱性的貢獻(xiàn)度分別為52.9%、58.0%、60.6%、69.3%和72.1%,均超過50%。其次,這些盟市的干旱脆弱性還受地方經(jīng)濟(jì)水平和收入這些金融經(jīng)濟(jì)因素的影響。烏海市的干旱脆弱性主要受人口與人力因素的影響,貢獻(xiàn)度高達(dá)85.1%。社會因素對內(nèi)蒙古自治區(qū)干旱脆弱性的影響最低,在各盟市的貢獻(xiàn)值均未超過10%。其中,社會因素對干旱脆弱性貢獻(xiàn)最高的是包頭市,為9.9%,最低的是呼倫貝爾市和阿拉善盟,分別為2.5%和2.4%。

圖7 各準(zhǔn)則層對干旱脆弱性的貢獻(xiàn)度Fig.7 The contribution of each criterion layer to drought vulnerability

3.3.2指標(biāo)層因子貢獻(xiàn)度分析

在各盟市的指標(biāo)層中,選取3—5個貢獻(xiàn)度明顯高于其他指標(biāo)的因子。從被選取的因子來看,農(nóng)作物總播種面積、草地面積和牲畜頭數(shù)被選取的次數(shù)最多(圖8),在8個盟市中均為主要的指標(biāo)層貢獻(xiàn)因子?？傆盟亢妥詠硭芤娲鍞?shù)占比也在較多的盟市中成為主要貢獻(xiàn)因子。其中,總用水量對巴彥淖爾市的貢獻(xiàn)度達(dá)到33.0%,從各盟市的用水量分布圖(圖9)可以看到,巴彥淖爾市的第一產(chǎn)業(yè)用水量占比居內(nèi)蒙古自治區(qū)首位,高達(dá)95.3%。在興安盟、烏蘭察布市和巴彥淖爾市這三個經(jīng)濟(jì)較為落后的盟市,第一產(chǎn)業(yè)GDP占比和人均可支配收入成為了較為主要的貢獻(xiàn)因子。在自治區(qū)首府呼和浩特市和主要的工業(yè)城市包頭市、烏海市,高人口密度成為了干旱脆弱性的主要貢獻(xiàn)因子,貢獻(xiàn)度分別占38.4%、26.4%和83.4%。

圖8 各指標(biāo)對干旱脆弱性的貢獻(xiàn)度Fig.8 The contribution of each indicator to drought vulnerability

圖9 各盟市用水量分布圖Fig.9 The distribution of water use for each city

4 討論

4.1 干旱脆弱性的空間格局

脆弱性等級為高的盟市全部分布在內(nèi)蒙古自治區(qū)的東部,面積占內(nèi)蒙古總面積的56.11%。脆弱性等級為中等、較低和低的盟市分布在內(nèi)蒙古自治區(qū)的中西部,面積分別占內(nèi)蒙古自治區(qū)的10.12%、22.59%和11.18%。脆弱性指數(shù)最高的三個盟市通遼市、赤峰市和興安盟集中分布在內(nèi)蒙古自治區(qū)的東南部,脆弱性指數(shù)最低的四個城市烏海市、鄂爾多斯市、包頭市和呼和浩特市集中分布在內(nèi)蒙古自治區(qū)中部。研究結(jié)果與Liu等[23]對內(nèi)蒙古干旱脆弱性的研究結(jié)果不同。由于Liu等的研究只在適應(yīng)能力方面關(guān)注了人類活動的作用,在暴露度和敏感度方面選取的均為自然和氣候方面的指標(biāo)。該研究用標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)(SPI)代表暴露度指標(biāo),在敏感度指標(biāo)中選取了降水變異系數(shù)、溫度變異系數(shù)、海拔和歸一化植被指數(shù)(NDVI)變異系數(shù),得到了東部脆弱性低于中部脆弱性的空間格局。而本研究在敏感度指標(biāo)中選取了較多的經(jīng)濟(jì)社會層面指標(biāo),如城鎮(zhèn)化率、第一產(chǎn)業(yè)GDP比例、第一產(chǎn)業(yè)從業(yè)人員比例和人均可支配收入等,研究旨在為制定針對干旱脆弱區(qū)的經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展策略提供理論依據(jù)。

4.2 指標(biāo)與干旱脆弱性的相關(guān)性

通過對各指標(biāo)和干旱脆弱性的相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn),與干旱脆弱性顯著相關(guān)的因子,都與經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展水平和生計(jì)對自然資源的依賴度相關(guān)。喻忠磊等[24]對關(guān)中城市地區(qū)干旱脆弱性評價的結(jié)果也表明,最脆弱的地區(qū)是社會經(jīng)濟(jì)綜合發(fā)展水平較低的城市,其次是城市規(guī)模和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平較高城市。相關(guān)性結(jié)果表明,干旱區(qū)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)對干旱脆弱性有著重大的影響。第一產(chǎn)業(yè)占比大的地區(qū),居民生計(jì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展受到氣候和自然資源的約束限制,環(huán)境因子的波動會對其帶來較大的負(fù)面影響。并且從事第一產(chǎn)業(yè)的人員文化水平普遍較低,人口素質(zhì)的低導(dǎo)致勞動生產(chǎn)率低下,從農(nóng)牧業(yè)中獲得的收入也較低,在滿足正常生活需求之余,沒有更多的積蓄和其他生計(jì)替代方式去抵御未知的、突發(fā)的和極端的干旱災(zāi)害。

4.3 指標(biāo)的因子貢獻(xiàn)度討論

從表4可以看出,對烏海市的干旱脆弱性貢獻(xiàn)度最大的是人口因素,烏海市的人口密度為335人/km2,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于位于內(nèi)蒙古自治區(qū)人口密度排名第二的呼和浩特市(140人/km2)。人在經(jīng)濟(jì)增長過程中發(fā)揮著極為重要的作用及價值,黨中央、國務(wù)院多次強(qiáng)調(diào)人口問題是關(guān)系到中國特色社會主義建設(shè)的戰(zhàn)略性、長期性和全局性問題,務(wù)必要最大限度地達(dá)到人口長期均衡的狀態(tài)。人口密度造成了烏海市的高生活用水需求(圖9),烏海市的生活用水占總用水量的比例是15.2%,居全自治區(qū)首位。呼和浩特市和包頭市的干旱脆弱性類型為生態(tài)與水資源和人口與人力資源共同主導(dǎo)型,結(jié)合脆弱性等級分類可以發(fā)現(xiàn),這些盟市的干旱脆弱性屬于低水平。干旱脆弱性受生態(tài)與水資源因素主導(dǎo)的盟市和同時還受金融經(jīng)濟(jì)因素主導(dǎo)的盟市,脆弱性處于中等和高等的占大多數(shù)。例如呼倫貝爾市、錫林郭勒盟、興安盟、通遼市和赤峰市,這些盟市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平低,又對自然資源有著較強(qiáng)的依賴性,干旱脆弱性高。此類盟市在依靠自然資源發(fā)展經(jīng)濟(jì)和帶來生計(jì)的同時,也要注重對其的合理建設(shè)和保護(hù)利用。王鶯等[25]對中國北方地區(qū)農(nóng)業(yè)干旱脆弱性評價的結(jié)果顯示,內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)的主導(dǎo)因素是水資源、農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)和防旱抗旱能力脆弱性,與本文研究結(jié)果相符。2019年3月5日,習(xí)近平總書記在參加內(nèi)蒙古代表團(tuán)審議時強(qiáng)調(diào)：“內(nèi)蒙古生態(tài)狀況如何,不僅關(guān)系全區(qū)各族群眾生存和發(fā)展,而且關(guān)系華北、東北、西北乃至全國生態(tài)安全。把內(nèi)蒙古建成我國北方重要的生態(tài)安全屏障,是立足全國發(fā)展大局確立的戰(zhàn)略定位,也是內(nèi)蒙古必須自覺擔(dān)負(fù)起的重大責(zé)任[26]?！?/p>

表4 各盟市按干旱脆弱性主導(dǎo)類型分類

4.4 降低干旱脆弱性的對策建議

在生態(tài)與水資源因素對干旱脆弱性貢獻(xiàn)度高的盟市中,應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格遵守國家相關(guān)法律法規(guī)和地方規(guī)章制度,合理保護(hù)、建設(shè)和利用草原,優(yōu)化草畜結(jié)構(gòu),并鼓勵當(dāng)?shù)鼐用穹e極參與草地資源保護(hù),實(shí)現(xiàn)干旱區(qū)草地資源的可持續(xù)利用。和草地資源一樣,水資源也是一種不可代替的自然資源,尤其是在干旱區(qū)匱乏的自然資源。內(nèi)蒙古自治區(qū)水資源的時空分布不均,是其社會、經(jīng)濟(jì)和生態(tài)可持續(xù)發(fā)展的“瓶頸”,應(yīng)大力開展針對水資源現(xiàn)狀、時空分布、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和供需平衡關(guān)系的研究,合理開發(fā)、利用和配置水資源,增強(qiáng)自治區(qū)抵御干旱風(fēng)險的能力[27]。在農(nóng)作物播種面積較大的盟市應(yīng)發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè),高效利用現(xiàn)有水資源,采用及推廣節(jié)水灌溉方式,例如雨水匯集利用技術(shù)和滴灌技術(shù)等,提高農(nóng)田有效灌溉率,從而提高干旱區(qū)農(nóng)業(yè)產(chǎn)量,并在開展灌溉過程中需注意對地下水的保護(hù)和合理利用,實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[28]。

在草地面積遼闊且現(xiàn)階段主要依靠第一產(chǎn)業(yè)發(fā)展的經(jīng)濟(jì)的盟市中,可嘗試進(jìn)行產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整,開發(fā)和改善包括交通在內(nèi)的旅游基礎(chǔ)設(shè)施和服務(wù)設(shè)施,促進(jìn)第三產(chǎn)業(yè)發(fā)展,創(chuàng)造更多的就業(yè)機(jī)會,帶動地方經(jīng)濟(jì)。農(nóng)牧民的生計(jì)方式可由單純依靠自然資源向從事服務(wù)性經(jīng)營活動轉(zhuǎn)變,實(shí)現(xiàn)牧區(qū)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和優(yōu)化,把牧民增收同社會主義新牧區(qū)建設(shè)戰(zhàn)略相結(jié)合,增強(qiáng)他們面對干旱風(fēng)險時的適應(yīng)能力。同時,在草原旅游的開發(fā)建設(shè)實(shí)踐中,要注意合理規(guī)劃,避免過度開發(fā)、隨意建設(shè)和游人過度踩踏等加劇草原退化的行為。生活污水和固體垃圾也要合理排放丟棄,避免引起地表水污染和視覺污染等新的環(huán)境問題。

在呼倫貝爾市和錫林郭勒盟兩個草原遼闊的盟市,自來水受益村數(shù)不足50%。用水便捷與安全問題關(guān)乎人民群眾的身體健康、生活質(zhì)量和面對干旱風(fēng)險時的社會敏感度。應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際及發(fā)展需求,加強(qiáng)農(nóng)村安全用水工程建設(shè),政府參與補(bǔ)償成本,綜合水質(zhì)條件及人口數(shù)量等進(jìn)行合理規(guī)劃,因地制宜建設(shè)安全用水工程,滿足農(nóng)村居民的安全用水需求,促進(jìn)地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會的可持續(xù)發(fā)展[29]。

在高人口密度的盟市,應(yīng)采取一系列的生活節(jié)水措施,開展宣傳教育增強(qiáng)居民的節(jié)約用水意識,開發(fā)并應(yīng)用節(jié)水器具,在家庭范圍和社區(qū)范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)循環(huán)用水。合理規(guī)劃城市,避免人口的過度集中分布。這些人口密度大的盟市同時也是以工業(yè)為經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè),政府應(yīng)積極主導(dǎo)推動耗能大的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型,發(fā)展節(jié)水型工業(yè),促進(jìn)水資源的合理利用,并加強(qiáng)污水排放監(jiān)管,提高單位水量工業(yè)產(chǎn)值和工業(yè)廢水排放達(dá)標(biāo)率。

居民的教育水平對其職業(yè)選擇、生計(jì)能力和策略有著重要的影響,教育水平高的人在面臨干旱風(fēng)險時有著更強(qiáng)的適應(yīng)能力。通過全面落實(shí)義務(wù)教育,保障居民的基礎(chǔ)科學(xué)文化素養(yǎng),加大教育資金投入,鼓勵更多人接受更高層次的教育,提高人口素質(zhì)。積極實(shí)施人才引進(jìn)政策,擴(kuò)大盟市發(fā)展人才儲備隊(duì)伍,推動干旱區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展[30]。同時也要注重對干旱區(qū)農(nóng)牧民勞動技能的培訓(xùn),幫助他們更好的從事農(nóng)牧業(yè)并提高應(yīng)對干旱擾動的能力。文化素質(zhì)的提高也有助于農(nóng)戶從事除體力勞動之外的其他二、三產(chǎn)業(yè)活動,增加農(nóng)戶的收入,實(shí)現(xiàn)生計(jì)的多樣化與可持續(xù)性。這些可以通過職業(yè)教育、技校培訓(xùn)以及農(nóng)業(yè)技術(shù)講座等實(shí)現(xiàn)。在由人均儲蓄低導(dǎo)致干旱適應(yīng)能力差的盟市,例如興安盟、通遼市、赤峰市和烏蘭察布市等地區(qū),需要提高信貸服務(wù),通過培育創(chuàng)新符合當(dāng)?shù)鼐用裆a(chǎn)經(jīng)營的信貸產(chǎn)品,在信貸期限、信貸周期以及資金供給配額等多方面與實(shí)際需求相符合,幫助他們進(jìn)行資金周轉(zhuǎn),改善生計(jì)[31]。

5 結(jié)論

(1)由干旱脆弱性指數(shù)和空間分布圖可以看出,內(nèi)蒙古自治區(qū)各盟市的干旱脆弱性在整體上呈現(xiàn)西部低,東部高的分布。

(2)在選取的指標(biāo)中,與干旱脆弱性相關(guān)性強(qiáng)的前三位指標(biāo)是第一產(chǎn)業(yè)GDP比例、人均可支配收入和第一產(chǎn)業(yè)從業(yè)人員比例,均為經(jīng)濟(jì)社會層面的指標(biāo)。

(3)對烏海市干旱脆弱性貢獻(xiàn)度最大的指標(biāo)層為人口與人力因素,人口與人力因素和生態(tài)與水資源因素對首府呼和浩特市干旱脆弱性的貢獻(xiàn)度較為一致。其他盟市中,干旱脆弱性貢獻(xiàn)度最大的指標(biāo)層均為生態(tài)與水資源因素。

基于上述結(jié)論,減緩內(nèi)蒙古自治區(qū)干旱脆弱性可以從以下幾方面入手。首先應(yīng)加強(qiáng)草原保護(hù)建設(shè)和管理,合理開發(fā)和利用水資源,保護(hù)生態(tài)環(huán)境。合理規(guī)劃盟市建設(shè),減少人口的集中分布并完善基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù),降低干旱暴露度。其次調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),提供更多的非農(nóng)牧就業(yè)崗位,降低居民生計(jì)和地方經(jīng)濟(jì)對自然資源的依賴度,從而降低干旱敏感度。同時應(yīng)提高教育水平,加強(qiáng)職業(yè)技能培訓(xùn),完善金融服務(wù)和醫(yī)療服務(wù),增強(qiáng)干旱區(qū)居民生計(jì)的適應(yīng)能力,促進(jìn)干旱區(qū)自然生態(tài)和社會經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。