中亞五國水-能源-糧食-生態(tài)耦合關(guān)系及時(shí)空分異

吳玥葶，郭利丹,3，井沛然，黃 峰，王浩軒

(1.河海大學(xué)商學(xué)院，江蘇 南京 211100；2.河海大學(xué)國際河流研究中心，江蘇 南京 211100；3.江蘇省“世界水谷”與水生態(tài)文明協(xié)同創(chuàng)新中心，江蘇 南京 211100；4.武漢大學(xué)水利水電學(xué)院，湖北 武漢 430072；5.河海大學(xué)水文水資源學(xué)院，江蘇 南京 210098)

水資源、能源和糧食是關(guān)系人類生存和社會發(fā)展的重要戰(zhàn)略資源，三者間存在密切且復(fù)雜的互饋關(guān)系。自“水-能源-糧食”（WEF）紐帶概念被首次提出［1］以來，國內(nèi)外學(xué)者主要從紐帶關(guān)系內(nèi)涵與關(guān)聯(lián)機(jī)制［2-3］、理論框架［4-5］、區(qū)域紐帶現(xiàn)狀［6］等方面開展WEF研究；從研究方法上，主要包括投入產(chǎn)出法［7-8］、系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型［9-10］、耦合協(xié)調(diào)度模型［11］、地理加權(quán)回歸模型［12］等。其中，耦合協(xié)調(diào)度模型常被用來研究多系統(tǒng)間的互饋關(guān)系，如徐輝等［13］利用該模型定量評價(jià)了黃河流域WEF系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展水平；石天戈等［14］研究了中亞五國資源環(huán)境承載與經(jīng)濟(jì)發(fā)展間的耦合關(guān)系。生態(tài)系統(tǒng)作為水、能源、糧食等資源活動(dòng)的重要載體，與WEF 三者間存在相互依賴、相互影響的關(guān)系，生態(tài)系統(tǒng)與WEF間的匹配與耦合關(guān)系著區(qū)域發(fā)展和穩(wěn)定，因此有必要將生態(tài)因素加入紐帶關(guān)系之中［15］，如Shi 等［16］基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)對咸海流域水-能源-糧食-生態(tài)（WEFE）紐帶進(jìn)行了探討。

中亞地區(qū)地處干旱內(nèi)陸區(qū)，跨界水資源沖突尖銳、資源供需不匹配、資源過度開發(fā)、生態(tài)環(huán)境脆弱等問題尤為突出。以往針對中亞地區(qū)的研究主要集中在氣候變化影響［17-18］、跨界水資源沖突［19-20］、水文環(huán)境［21-22］和生態(tài)評價(jià)［23］，以及水資源利用與經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展、水土資源與農(nóng)業(yè)發(fā)展的時(shí)空匹配度［24-25］等方面，有關(guān)WEFE 系統(tǒng)協(xié)調(diào)性方面的研究較少。中亞地區(qū)多個(gè)國家疊加跨界流域，加上氣候干旱、生態(tài)脆弱的特殊性，WEFE 系統(tǒng)極為復(fù)雜，國家間水、能訴求與咸海生態(tài)危機(jī)治理需求強(qiáng)烈，亟需基于地區(qū)和國家層面的WEFE系統(tǒng)協(xié)調(diào)性視角進(jìn)行系統(tǒng)治理和應(yīng)對。

已有的WEF 耦合協(xié)調(diào)發(fā)展文獻(xiàn)主要集中于研究三者間的相互關(guān)系及耦合協(xié)調(diào)水平，較少關(guān)注生態(tài)與水-能源-糧食系統(tǒng)的耦合關(guān)系；從研究區(qū)域來看，多數(shù)研究是圍繞國家或省級層面展開的，對跨國或跨地區(qū)分析較少，直接針對資源不匹配且發(fā)展緩慢的中亞地區(qū)的研究更為不足。盡管已有相關(guān)研究分析了中亞五國資源與經(jīng)濟(jì)的耦合協(xié)調(diào)，但還不足以揭示中亞地區(qū)WEFE 系統(tǒng)耦合水平?；诖?，本文選擇中亞五國作為典型研究對象，構(gòu)建WEFE 評價(jià)指標(biāo)體系，運(yùn)用耦合協(xié)調(diào)度模型從時(shí)空兩個(gè)維度對子系統(tǒng)間的協(xié)調(diào)發(fā)展?fàn)顩r和演變特征進(jìn)行量化分析，以期為促進(jìn)中亞地區(qū)水-能源-糧食-生態(tài)協(xié)調(diào)發(fā)展、助力保護(hù)脆弱的生態(tài)環(huán)境、解決突出的資源利用矛盾提供參考。

1 研究區(qū)概況

中亞地區(qū)位于亞歐大陸腹地、遠(yuǎn)離海洋，是典型的干旱半干旱氣候區(qū)，主要包括塔吉克斯坦、吉爾吉斯斯坦、哈薩克斯坦、土庫曼斯坦、烏茲別克斯坦5 個(gè)國家，國土總面積達(dá)400 多萬平方公里。該地區(qū)地勢起伏大，總體呈現(xiàn)東南高、西北低，土地利用類型多為耕地和草地［26］，東南部是天山山脈和帕米爾山區(qū)，是中亞地區(qū)的“水塔”；西部以平原盆地為主，多為沙漠或荒漠；中北部為低山丘陵區(qū)，為中亞主要的耕地區(qū)。中亞地區(qū)氣候干燥、雨水稀少、蒸發(fā)大，降水時(shí)空分布不均，冬春季降水量多于夏秋季［27］，年均降水量低于300 mm且多集中于東南山區(qū)，平原區(qū)普遍較低［21］。咸海流域是中亞地區(qū)的重要跨界流域，主要依靠阿姆河、錫爾河徑流補(bǔ)給，5個(gè)中亞國家部分或全部處于咸海流域，其中塔吉克斯坦和吉爾吉斯斯坦位于河流上游山區(qū)，哈薩克斯坦、土庫曼斯坦和烏茲別克斯坦位于河流下游［28］。中亞地區(qū)的地形地勢和土地覆被情況見圖1。

圖1 中亞地區(qū)地形和土地覆被Fig.1 Topography and land cover of in Central Asia

中亞地區(qū)的油氣資源與風(fēng)、光、水力等可再生能源資源豐富，但是水資源、土地資源及能源資源在各國間的分布十分不均。根據(jù)世界銀行和聯(lián)合國糧農(nóng)組織統(tǒng)計(jì)，2019年中亞五國總?cè)丝?404×104人，GDP 達(dá)3039×108現(xiàn)價(jià)美元；中亞五國的可更新水資源總量2275×108m3，糧食生產(chǎn)總量為2934×104t，耕地和草地分別占土地面積的9.81%和71.2%，森林覆蓋率為3.28%，其中下游三國石油和天然氣儲量分別為312×108桶和16.7×1012m3［29］。相對而言，無論是從國土面積還是從水資源和能源資源儲量，哈薩克斯坦都是中亞五國中最為豐富的國家。由于干旱少雨的氣候特征，中亞地區(qū)水資源短缺、生態(tài)環(huán)境脆弱；中亞五國的農(nóng)業(yè)均以灌溉農(nóng)業(yè)為主，并且受蘇聯(lián)時(shí)期不合理經(jīng)濟(jì)分工的影響，主要種植棉花、水稻等高耗水作物。過去半個(gè)世紀(jì)，在全球氣候變化和人類活動(dòng)影響下中亞地區(qū)整體表現(xiàn)為荒漠-綠洲過渡帶以及天然植被的持續(xù)退化，加劇了中亞地區(qū)水系統(tǒng)的不穩(wěn)定性和干旱威脅，進(jìn)而導(dǎo)致水資源短缺及跨界河流爭端等問題日趨突出［30］。總而言之，中亞地區(qū)是資源不匹配與季節(jié)性用水矛盾突出的敏感區(qū)域，由于社會發(fā)展需求，水資源與能源過度開發(fā)、不合理的糧食生產(chǎn)方式不斷加劇中亞地區(qū)的生態(tài)環(huán)境惡化。

2 數(shù)據(jù)與方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

本文選取研究時(shí)間范圍為2000—2019 年。水資源、糧食與土地利用數(shù)據(jù)來源于聯(lián)合國糧農(nóng)組織數(shù)據(jù)庫（https://www.fao.org/faostat/en/#data）；人口、GDP 數(shù)據(jù)來源于世界銀行數(shù)據(jù)庫（https://databank.worldbank.org/source/world-development-indicators）；能源及二氧化碳排放量數(shù)據(jù)來源于國際能源機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)庫（https://www.iea.org/data-and-statistics）；保護(hù)區(qū)數(shù)據(jù)來源于世界保護(hù)區(qū)數(shù)據(jù)庫（https://www.protectedplanet.net/），本 文 只 選 取 陸 地 上I～VI 類 保護(hù)區(qū)。

2.2 評價(jià)指標(biāo)體系

為反映中亞地區(qū)水資源、能源、糧食、生態(tài)之間的耦合協(xié)調(diào)水平，首先選取具有代表性指標(biāo)、建立評價(jià)指標(biāo)體系。基于中亞地區(qū)水、能源、糧食、生態(tài)發(fā)展現(xiàn)狀，參考已有文獻(xiàn)［31-33］，遵循客觀性、系統(tǒng)性、合理性、數(shù)據(jù)可獲得性等原則，構(gòu)建WEFE評價(jià)指標(biāo)體系，包含2個(gè)層級，23項(xiàng)指標(biāo)（表1）。為使數(shù)據(jù)具有可比性，萬元GDP用水量和萬元GDP能耗以2015年不變價(jià)美元為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算。能源生產(chǎn)量是指一定時(shí)期內(nèi)產(chǎn)生的煤、石油、天然氣、水電、風(fēng)能和光能的總和，能源消費(fèi)量指一定時(shí)期內(nèi)消費(fèi)的煤、石油、天然氣、電力、熱能和生物質(zhì)能的總和，根據(jù)IEA 的統(tǒng)計(jì)范圍與換算規(guī)則［34］，各種類別的能源產(chǎn)品都采用通用能量單位太焦（TJ）來計(jì)算其一次能源當(dāng)量①在IEA數(shù)據(jù)庫中，水電、風(fēng)能和光能等統(tǒng)一選擇電力作為一次能源形式，其單位為吉瓦時(shí)（GWh），與太焦之間的換算系數(shù)為3.6 TJ·(GWh)-1。。本文利用改進(jìn)后的極差標(biāo)準(zhǔn)化法對指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理［13］，采用熵權(quán)法確定指標(biāo)權(quán)重［35］。

表1 中亞地區(qū)WEFE評價(jià)指標(biāo)體系Tab.1 Evaluation index system of WEFE in Central Asia

2.3 耦合協(xié)調(diào)度模型

耦合度可反映子系統(tǒng)間相互作用、相互影響的強(qiáng)弱程度；耦合協(xié)調(diào)度可定量描述系統(tǒng)間協(xié)調(diào)發(fā)展水平［36］。本文通過構(gòu)建耦合度及耦合協(xié)調(diào)度模型分別評價(jià)WEFE相互作用程度和協(xié)調(diào)發(fā)展情況。

（1）子系統(tǒng)發(fā)展水平評價(jià)指數(shù)

通過線性加權(quán)分別計(jì)算水資源f(x)、能源g(y)、糧食h(z)、生態(tài)q(e)子系統(tǒng)的發(fā)展水平評價(jià)指數(shù)，計(jì)算公式如下：

式中：x′ij、y′ij、z′ij、e′ij分別為4個(gè)子系統(tǒng)內(nèi)各指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)值；wj為各指標(biāo)權(quán)重。

（2）耦合度及耦合協(xié)調(diào)度模型

式中：C為耦合度，C∈[0 ,1] ，C越大，表明系統(tǒng)耦合度越強(qiáng)，關(guān)聯(lián)越緊密；反之，則越弱。D為耦合協(xié)調(diào)度，D∈[0 ,1] ，D越大，表明系統(tǒng)協(xié)調(diào)狀況越好；反之，則表明協(xié)調(diào)性差。T為綜合評價(jià)指數(shù)，代表系統(tǒng)的綜合發(fā)展能力，T越大，表明系統(tǒng)發(fā)展?fàn)顩r越好。其中α、β、γ、φ分別為水資源、能源、糧食、生態(tài)子系統(tǒng)的權(quán)重，本文認(rèn)為4個(gè)子系統(tǒng)相互制約、具有同等重要性，令α=β=γ=φ=1/4。參考廖重斌［38］的研究成果，對耦合度及協(xié)調(diào)度進(jìn)行劃分（表2）。

表2 耦合度及協(xié)調(diào)度等級劃分Tab.2 Coupling degree and coupling coordination degree classification

3 結(jié)果與分析

首先根據(jù)式（1）～式（7）計(jì)算出中亞五國2000—2019年WEFE 系統(tǒng)的綜合評價(jià)指數(shù)、耦合度及耦合協(xié)調(diào)度（表3）；將中亞五國視為一個(gè)整體，繪制中亞地區(qū)綜合評價(jià)指數(shù)和耦合協(xié)調(diào)度的時(shí)序演變圖（圖2 和圖3），從時(shí)空兩個(gè)維度對中亞地區(qū)全域及各國之間紐帶系統(tǒng)的系統(tǒng)評價(jià)指數(shù)和耦合協(xié)調(diào)發(fā)展進(jìn)行分析；最后利用ArcGIS繪制出不同時(shí)期耦合協(xié)調(diào)度空間分布圖（圖4）。

表3 中亞五國WEFE綜合評價(jià)指數(shù)、耦合度及耦合協(xié)調(diào)度均值Tab.3 Average value of comprehensive evaluation index,coupling degree and coupling coordination degree of WEFE in five Central Asian countries

圖2 2000—2019年中亞地區(qū)WEFE綜合評價(jià)指數(shù)Fig.2 Comprehensive evaluation index of WEFE in Central Asia,2000-2019

圖3 2000—2019年中亞五國WEFE耦合度及耦合協(xié)調(diào)度Fig.3 Coupling degree and coupling coordination degree of WEFE in five Central Asian countries,2000-2019

圖4 中亞五國耦合協(xié)調(diào)度空間演化Fig.4 Spatial variation of WEFE coupling coordination degree in five Central Asian countries

3.1 WEFE系統(tǒng)綜合水平分析

從時(shí)間演變來看，中亞地區(qū)整體綜合評價(jià)指數(shù)呈緩慢上升趨勢（圖2），從2000 年的0.344 上升至2019年的0.364。水資源、能源、生態(tài)子系統(tǒng)評價(jià)指數(shù)呈上升態(tài)勢，而糧食子系統(tǒng)呈微弱下降態(tài)勢，表明20 a來，水資源、能源、生態(tài)情況逐漸向好。水資源子系統(tǒng)在2019 年上升至0.367，主要原因是中亞國家水資源利用效率提高，人均用水量和農(nóng)業(yè)用水比例有所下降。能源子系統(tǒng)年際變化幅度最大，由2000年的0.263上升至2019年的0.335，主要因?yàn)槟茉撮_發(fā)利用水平提高，使得煤炭產(chǎn)量及人均能源產(chǎn)量增加。糧食子系統(tǒng)波動(dòng)明顯，2008—2013年波動(dòng)幅度較大，在2008 年、2010 年、2012 年指數(shù)出現(xiàn)下降，主要是受哈薩克斯坦糧食產(chǎn)量降低，以及2012年吉爾吉斯斯坦糧食產(chǎn)量下降的影響。生態(tài)子系統(tǒng)整體保持平穩(wěn)上升，具有較高的評價(jià)指數(shù)，從2000年的0.518上升為2019年的0.535，說明中亞地區(qū)生態(tài)環(huán)境略向好，人們保護(hù)環(huán)境、保護(hù)咸海的意識和行動(dòng)逐漸增強(qiáng)，森林覆蓋率略有提高。

從空間維度來看，中亞五國綜合評價(jià)指數(shù)均不高。哈薩克斯坦的綜合評價(jià)指數(shù)最高，在2011年達(dá)到0.464，烏茲別克斯坦最低，在2000 年僅有0.211。水土資源分布不均衡導(dǎo)致五國子系統(tǒng)評價(jià)指數(shù)有明顯差異。塔吉克斯坦和吉爾吉斯斯坦水資源評價(jià)指數(shù)較高，與其豐富的水資源量有關(guān)，兩國人均可再生水資源量約7000～9000 m3；土庫曼斯坦水資源匱乏，存在用水結(jié)構(gòu)不合理、農(nóng)業(yè)用水占比大等因素，導(dǎo)致其水資源評價(jià)指數(shù)較低。能源評價(jià)指數(shù)較高的國家為塔吉克斯坦、吉爾吉斯斯坦和哈薩克斯坦，主要是由于這三國水能資源豐富，水力發(fā)電量大，使得可再生能源消費(fèi)比例較高，從而對能源評價(jià)指數(shù)產(chǎn)生影響。糧食評價(jià)指數(shù)較高的下游國家是中亞主要的糧食種植基地，哈薩克斯坦和烏茲別克斯坦糧食產(chǎn)量大、種植面積廣，土庫曼斯坦人口數(shù)量相對較少、種植面積廣等因素均使其糧食評價(jià)指數(shù)高。吉爾吉斯斯坦和土庫曼斯坦生態(tài)子系統(tǒng)評價(jià)指數(shù)較高，主要?dú)w因于兩國森林覆蓋率和保護(hù)區(qū)占比高、工業(yè)廢水和二氧化碳排放量較少?？傮w而言，上游國家各子系統(tǒng)發(fā)展水平及綜合評價(jià)指數(shù)接近，這與相似的資源基礎(chǔ)和地理環(huán)境有著很大的關(guān)系。

3.2 WEFE系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度時(shí)空分析

總體上中亞五國耦合度、耦合協(xié)調(diào)度分別位于0.65～1、0.40～0.70 區(qū)間，說明中亞五國水、能源、糧食、生態(tài)系統(tǒng)之間的相互作用較強(qiáng)、關(guān)聯(lián)性強(qiáng)，但協(xié)調(diào)性和發(fā)展水平較差。

3.2.1 時(shí)間演變分析

（1）耦合度（C）

2000—2019 年中亞地區(qū)WEFE 系統(tǒng)耦合度總體上呈波動(dòng)上升態(tài)勢（圖3a），從2000 年的0.791 上升至2019 年的0.826，2009 年上升較為明顯。除2000年和2001年外，WEFE系統(tǒng)耦合度均處于高水平耦合階段（均值為0.817），說明中亞地區(qū)水、能源、糧食、生態(tài)四者相互作用性較強(qiáng)，具有穩(wěn)定的關(guān)聯(lián)性。中亞五國耦合度存在一定空間差異且逐年減小，標(biāo)準(zhǔn)差由2000 年的0.107 降為2019 年的0.089。塔吉克斯坦耦合度在2000—2019年有明顯上漲，從0.680上升至0.782，但始終處于磨合階段，說明其子系統(tǒng)間的關(guān)系并不密切、相互作用較??；吉爾吉斯斯坦呈現(xiàn)小幅波動(dòng)；哈薩克斯坦耦合度水平始終處于高位，大致在0.95～0.97 區(qū)間浮動(dòng)；土庫曼斯坦整體呈現(xiàn)下降趨勢；烏茲別克斯坦在2001—2009年間有大幅度增長，逐漸由磨合階段轉(zhuǎn)向高水平耦合階段，說明其WEFE系統(tǒng)相互作用程度加強(qiáng)。

（2）耦合協(xié)調(diào)度（D）

2000—2019 年中亞地區(qū)WEFE 系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度呈緩慢增長趨勢（圖3b），由2000 年的0.518 上升至2019 年的0.545。從數(shù)值上看，系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)性較差，始終處于勉強(qiáng)協(xié)調(diào)狀態(tài)（均值為0.532），說明各類資源與生態(tài)系統(tǒng)間的協(xié)調(diào)性并不理想，各國綜合評價(jià)指數(shù)較低是主要原因，根本原因?yàn)橹衼喌貐^(qū)水土能資源不合理開發(fā)利用、生態(tài)環(huán)境脆弱、受到人為因素干擾嚴(yán)重，導(dǎo)致子系統(tǒng)發(fā)展水平較差。

除土庫曼斯坦出現(xiàn)輕微下滑趨勢外，其余四國呈現(xiàn)不同程度上升趨勢。烏茲別克斯坦波動(dòng)幅度較大，波動(dòng)范圍在0.40～0.46 之間。塔吉克斯坦、吉爾吉斯斯坦、哈薩克斯坦、土庫曼斯坦和烏茲別克斯坦協(xié)調(diào)度均處于固定區(qū)間，分別為勉強(qiáng)協(xié)調(diào)、勉強(qiáng)協(xié)調(diào)、初級協(xié)調(diào)、瀕臨失調(diào)和瀕臨失調(diào)，說明五國的WEFE 系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展關(guān)系相對穩(wěn)定。其中，土庫曼斯坦耦合協(xié)調(diào)度較差，子系統(tǒng)發(fā)展不平衡、存在相互抑制關(guān)系，共經(jīng)歷了3 個(gè)階段：①2000—2006年，耦合協(xié)調(diào)度保持增長趨勢；②2007—2009年，耦合協(xié)調(diào)度急劇下降；③2010—2019 年，耦合協(xié)調(diào)度呈現(xiàn)緩慢上升。土庫曼斯坦在2009—2010 年協(xié)調(diào)水平下降的主要原因是，2009年俄羅斯和土庫曼斯坦因天然氣管道爆炸及氣價(jià)矛盾導(dǎo)致天然氣交易量降低［39］，造成了土庫曼斯坦2009—2010年能源產(chǎn)量的降低。

3.2.2 空間差異分析 從子系統(tǒng)評價(jià)指數(shù)可以看出，中亞五國WEFE系統(tǒng)始終處于不平衡狀態(tài)，制約耦合協(xié)調(diào)發(fā)展的主要因素有3種：①塔吉克斯坦和吉爾吉斯斯坦屬于糧食滯后型，表明糧食子系統(tǒng)對系統(tǒng)的貢獻(xiàn)較??；②土庫曼斯坦屬于水資源滯后型；③哈薩克斯坦和烏茲別克斯坦屬于能源滯后型，雖然兩國化石能源豐富，但其可再生能源消費(fèi)比例（指標(biāo)體系中權(quán)重大）低，故能源子系統(tǒng)相對滯后。各國子系統(tǒng)間沒有實(shí)現(xiàn)良好的協(xié)同發(fā)展，單一資源發(fā)展滯后將影響整體系統(tǒng)協(xié)調(diào)水平。

中亞五國協(xié)調(diào)度空間發(fā)展存在一定差異（圖4）。整體上看，北部的哈薩克斯坦協(xié)調(diào)類型最優(yōu)，子系統(tǒng)間發(fā)展水平差異較小，發(fā)展較為平衡。其他四國表現(xiàn)為由東至西遞減分布，塔吉克斯坦和吉爾吉斯斯坦協(xié)調(diào)等級較高，土庫曼斯坦和烏茲別克斯坦協(xié)調(diào)等級較低且均未達(dá)到中亞地區(qū)耦合協(xié)調(diào)度平均水平。具體而言，2000年中亞地區(qū)協(xié)調(diào)度大致保持在0.41～0.64 區(qū)間，均值為0.518，塔吉克斯坦、吉爾吉斯斯坦處于勉強(qiáng)協(xié)調(diào)，土庫曼斯坦、烏茲別克斯坦處于瀕臨失調(diào)，僅哈薩克斯坦耦合協(xié)調(diào)度良好、處于初級協(xié)調(diào)。經(jīng)過10 a演進(jìn)，五國的耦合協(xié)調(diào)類型沒有發(fā)生根本性變化，均值為0.531，但塔吉克斯坦、哈薩克斯坦和烏茲別克斯坦協(xié)調(diào)度有所提升。2019年中亞五國的耦合協(xié)調(diào)度均有所提升，大致保持在0.44～0.66區(qū)間，均值為0.545，系統(tǒng)的協(xié)調(diào)關(guān)系更加緊密，整體發(fā)展均衡性更好，但五國的協(xié)調(diào)類型仍沒有變化。總體來看，中亞各國的WEFE系統(tǒng)均未實(shí)現(xiàn)良好協(xié)調(diào)。

4 討論

中亞地區(qū)深居歐亞大陸腹地，地理位置獨(dú)特，氣候干旱、生態(tài)環(huán)境脆弱，自然資源尤其是能源富集而水資源短缺，并且水、能源、土地等資源的空間分布極不均衡。比如，就咸海流域范圍而言，塔吉克斯坦和吉爾吉斯斯坦水資源豐富，哈薩克斯坦、土庫曼斯坦和烏茲別克斯坦則礦藏和能源豐富。獨(dú)特的自然地理?xiàng)l件和地緣環(huán)境，造成了獨(dú)立后的中亞國家在社會經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇中面臨著水資源-能源資源交織、水分配與水-能資源訴求各異等問題，水土資源的過度開發(fā)加劇了多樣化的生態(tài)環(huán)境問題，進(jìn)而導(dǎo)致整個(gè)中亞地區(qū)WEFE 各子系統(tǒng)間矛盾突出，影響著區(qū)域的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。因此，中亞各國社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求影響著地區(qū)及國家內(nèi)部WEFE 協(xié)調(diào)水平，同時(shí)各國的可持續(xù)發(fā)展也離不開中亞地區(qū)WEFE系統(tǒng)協(xié)調(diào)穩(wěn)定的背景。從研究視角上，相比僅考慮資源環(huán)境與經(jīng)濟(jì)的二維視角［14］，綜合考慮水-能源-糧食-生態(tài)四維視角的系統(tǒng)研究能更為全面地揭示中亞地區(qū)社會經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的多因素耦合協(xié)調(diào)水平；相比單純從區(qū)域或跨界流域?qū)用娴难芯浚?5-18］，從國家層面研究中亞地區(qū)水-能源-糧食-生態(tài)各要素間的耦合關(guān)系，更有助于為國家間合作提供決策依據(jù)。

研究發(fā)現(xiàn)，中亞五國水資源、能源、糧食、生態(tài)4個(gè)子系統(tǒng)的綜合評價(jià)指數(shù)與耦合協(xié)調(diào)水平均相對偏低且具有空間差異，主要是受到各國內(nèi)部發(fā)展不均衡和地理環(huán)境條件的限制；五國均屬于資源型國家，但優(yōu)勢資源類型及其開發(fā)利用程度不同，比如平原區(qū)廣袤的土地更適合糧食、棉花等農(nóng)作物生長，高山區(qū)豐富的水能資源則更適合水力發(fā)電，使得五國的水-能源-糧食（WEF）子系統(tǒng)發(fā)展水平及其與生態(tài)（E）子系統(tǒng)間的協(xié)調(diào)發(fā)展水平各異。水資源與油氣資源均是中亞國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的重要基礎(chǔ)性和戰(zhàn)略性資源，水資源的稀缺性制約了中亞地區(qū)灌溉農(nóng)業(yè)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，上下游用水的結(jié)構(gòu)性矛盾又加劇了糧食安全和能源安全［2］。Huang 等［40］針對哈薩克斯坦城市化與生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)度的研究結(jié)論，與本文從5 個(gè)國家視角的中亞地區(qū)多系統(tǒng)耦合關(guān)系研究結(jié)論一致，說明本文從國家層面入手研究中亞地區(qū)紐帶關(guān)系的耦合協(xié)調(diào)性既是可行的也是有價(jià)值的。本文提出的WEFE評價(jià)指標(biāo)體系是基于科學(xué)性、代表性等原則并充分考慮研究區(qū)域水資源、能源、糧食與生態(tài)要素之間影響關(guān)系而構(gòu)建的，限于數(shù)據(jù)可獲得性可能存在個(gè)別指標(biāo)遺漏，但通過本文研究結(jié)果與現(xiàn)有文獻(xiàn)結(jié)果對比，該指標(biāo)體系能夠在一定程度上較為全面地反映WEFE系統(tǒng)各方面特征。今后，在數(shù)據(jù)不斷更新豐富的基礎(chǔ)上可進(jìn)一步考慮細(xì)化指標(biāo)體系并將研究視域細(xì)化至各國的州市等級別，以深化WEFE 系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)機(jī)制的時(shí)空差異。

5 結(jié)論與建議

（1）中亞地區(qū)水-能源-糧食-生態(tài)系統(tǒng)綜合評價(jià)指數(shù)總體上呈現(xiàn)平穩(wěn)上升趨勢。水資源、能源、生態(tài)子系統(tǒng)與綜合評價(jià)指數(shù)發(fā)展趨勢一致，糧食子系統(tǒng)發(fā)展水平有所降低。中亞五國子系統(tǒng)發(fā)展水平空間分布與資源稟賦具有一致性，塔吉克斯坦和吉爾吉斯斯坦由于具有相對豐富的水資源、水力發(fā)電量大，水資源及能源子系統(tǒng)發(fā)展水平較好，屬于糧食滯后型；哈薩克斯坦、土庫曼斯坦和烏茲別克斯坦糧食種植面積廣，糧食子系統(tǒng)發(fā)展水平較好，哈薩克斯坦和烏茲別克斯坦屬于能源滯后型，土庫曼斯坦水資源匱乏，屬于水資源滯后型。

（2）中亞地區(qū)水-能源-糧食-生態(tài)系統(tǒng)耦合度較高但協(xié)調(diào)度較低，存在空間發(fā)展不平衡現(xiàn)象。中亞五國耦合度大多處于高水平耦合階段，子系統(tǒng)間關(guān)聯(lián)度較強(qiáng)，總體呈現(xiàn)上升態(tài)勢。中亞地區(qū)耦合協(xié)調(diào)度總體呈現(xiàn)緩慢增長趨勢，但仍處于勉強(qiáng)協(xié)調(diào)，子系統(tǒng)發(fā)展存在相互制約關(guān)系。北部的哈薩克斯坦耦合度及協(xié)調(diào)度最高，為初級協(xié)調(diào)階段；塔吉克斯坦和吉爾吉斯斯坦始終為勉強(qiáng)協(xié)調(diào)階段；土庫曼斯坦和烏茲別克斯坦協(xié)調(diào)水平較差，屬于瀕臨失調(diào)。

為實(shí)現(xiàn)區(qū)域可持續(xù)發(fā)展，加強(qiáng)系統(tǒng)間協(xié)調(diào)水平，基于中亞地區(qū)水-能源-糧食-生態(tài)耦合協(xié)調(diào)發(fā)展?fàn)顩r，提出如下建議：

（1）協(xié)同發(fā)展?；谖鍑煌Y源稟賦和發(fā)展現(xiàn)狀，有針對性地制定發(fā)展戰(zhàn)略，統(tǒng)籌兼顧，協(xié)同對待水、能源、糧食、生態(tài)的發(fā)展目標(biāo)，特別是提升低協(xié)調(diào)地區(qū)（國家）的滯后子系統(tǒng)發(fā)展水平，推進(jìn)資源可持續(xù)利用，提升協(xié)調(diào)水平，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展和總體競爭力。

（2）引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)，加強(qiáng)綜合管理，突破制約因素。提高水資源利用效率，優(yōu)化水資源配置。優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、發(fā)展清潔能源，提升工業(yè)企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新能力。發(fā)展節(jié)水灌溉技術(shù)，提高自然災(zāi)害預(yù)警能力和應(yīng)急反應(yīng)能力，加強(qiáng)耕地保護(hù)工作。加強(qiáng)地區(qū)生態(tài)保護(hù)建設(shè)、提升污染治理水平，提倡節(jié)能減排。