干旱區(qū)人居環(huán)境系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)的時(shí)空演變及作用機(jī)制研究
——以新疆為例

姚嵐博，冶建明，王 蕓，朱現(xiàn)偉

（1.石河子大學(xué)農(nóng)學(xué)院，新疆 石河子 832003；2.武漢大學(xué)城市設(shè)計(jì)學(xué)院，湖北 武漢 430062；3.同濟(jì)大學(xué)建筑與城市規(guī)劃學(xué)院，上海 200092）

習(xí)近平總書記在黨的十九大報(bào)告中明確提出“堅(jiān)持人與自然和諧共生”的中國(guó)特色社會(huì)主義的基本方略。作為連接人與自然及其相互作用關(guān)系的中介與紐帶，人居環(huán)境的理想狀態(tài)是實(shí)現(xiàn)人與自然的和諧統(tǒng)一［1］。但對(duì)干旱區(qū)人居環(huán)境建設(shè)而言，往往面臨干旱自然環(huán)境與生態(tài)宜居建設(shè)之間的矛盾。由于氣候條件干旱、水資源分布不均衡、生態(tài)基礎(chǔ)薄弱等自然背景的限制，導(dǎo)致干旱區(qū)人居環(huán)境的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平相對(duì)滯后，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不夠完善［2］，制約著干旱區(qū)人居環(huán)境的系統(tǒng)內(nèi)部協(xié)調(diào)與可持續(xù)發(fā)展。因此，如何協(xié)調(diào)干旱環(huán)境與生態(tài)宜居之間的關(guān)系，如何促進(jìn)干旱區(qū)人居環(huán)境各個(gè)系統(tǒng)的協(xié)同發(fā)展，已成為干旱區(qū)人居環(huán)境研究亟待解決的關(guān)鍵問題。

從系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)的視野去探索人類聚居發(fā)生與演變的客觀規(guī)律對(duì)人居環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展具有重要意義。目前，國(guó)內(nèi)外關(guān)于人居環(huán)境的研究主要集中在質(zhì)量評(píng)價(jià)［3］、適宜性［4］、時(shí)空格局［5］、演變機(jī)制［6］、規(guī)劃設(shè)計(jì)［7］和環(huán)境治理［8］等方面，呈現(xiàn)出多領(lǐng)域交叉的融貫性特征。人居環(huán)境學(xué)強(qiáng)調(diào)把人類聚居（城市或鄉(xiāng)村等）作為一個(gè)整體［9］，但從系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)角度進(jìn)行的整體性研究較為薄弱，在此方面多以新型城鎮(zhèn)化、生態(tài)環(huán)境、區(qū)域經(jīng)濟(jì)與旅游產(chǎn)業(yè)等為主體［10-11］進(jìn)行耦合分析，鮮有研究人居環(huán)境系統(tǒng)內(nèi)部的耦合協(xié)調(diào)，對(duì)多個(gè)系統(tǒng)耦合機(jī)制的研究關(guān)注不多，未能深入剖析人居環(huán)境時(shí)空耦合下的內(nèi)在作用關(guān)系。

因此，本研究將科學(xué)問題凝練為“系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)視野下干旱區(qū)人居環(huán)境的時(shí)空演化機(jī)制”。新疆屬于中國(guó)西北典型的干旱區(qū)人居環(huán)境，氣候干旱、生態(tài)脆弱、沙漠化環(huán)境，水、土、建材等資源匱乏，特殊的自然條件讓新疆面臨著嚴(yán)峻的人居環(huán)境建設(shè)考驗(yàn)［12］。為此，本研究以新疆14地州市人居環(huán)境為研究對(duì)象，建立干旱區(qū)人居環(huán)境系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)體系，基于耦合協(xié)調(diào)度模型的計(jì)算結(jié)果，運(yùn)用GIS空間分析法闡明新疆人居環(huán)境系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度的時(shí)空演變格局，運(yùn)用結(jié)構(gòu)方程模型揭示新疆人居環(huán)境系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)的相互作用機(jī)制，以期為干旱區(qū)人居環(huán)境建設(shè)與可持續(xù)發(fā)展提供理論支持與科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

本 研 究 以 新 疆（73°40′～96°18′E，34°25′～48°10′N）為研究區(qū)域，以其14個(gè)地區(qū)、自治州與地級(jí)市（簡(jiǎn)稱地州市）為研究單元（圖1）。新疆處于中國(guó)的干旱與極端干旱區(qū)，平均降水量不足全國(guó)的1/4，僅為147 mm。此外，新疆的日照強(qiáng)度較高，水資源蒸發(fā)量遠(yuǎn)大于降水量?？偠灾?，新疆降水量少、分布不均勻，是干旱區(qū)的典型代表，具有獨(dú)特的研究?jī)r(jià)值。本研究單元是新疆地級(jí)行政區(qū)域，考慮到地級(jí)市與縣級(jí)市多方面的數(shù)據(jù)規(guī)模差距，故未涉及自治區(qū)直轄的縣級(jí)行政區(qū)域。

圖1 研究區(qū)示意圖Fig.1 Schematic diagram of the study area

2 數(shù)據(jù)與方法

2.1 指標(biāo)體系與數(shù)據(jù)來源

本研究以吳良鏞院士的人居環(huán)境學(xué)［1］為理論根基，構(gòu)建“自然-人類-社會(huì)-居住-支撐”5 個(gè)子系統(tǒng)的人居環(huán)境綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系［13-16］。干旱區(qū)人居環(huán)境建設(shè)要滿足人類生存與發(fā)展對(duì)“水”的需求［12］，因此補(bǔ)充水資源總量、水土流失治理面積等［17］體現(xiàn)干旱區(qū)特色的指標(biāo)（表1）。各指標(biāo)原始數(shù)據(jù)來自2003—2019年《新疆統(tǒng)計(jì)年鑒》《中國(guó)城市建設(shè)統(tǒng)計(jì)年鑒》等，對(duì)于缺失數(shù)據(jù)按年均增長(zhǎng)率進(jìn)行賦值，采用熵值法確定各個(gè)觀測(cè)指標(biāo)相應(yīng)的權(quán)重。

表1 新疆人居環(huán)境系統(tǒng)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系及權(quán)重Tab.1 Evaluation index system and the weight of human settlements system in Xinjiang

2.2 研究方法

2.2.1 熵值法綜合評(píng)價(jià)采用極差標(biāo)準(zhǔn)化法進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理，由公式（1）～（4）根據(jù)指標(biāo)數(shù)據(jù)的客觀離散程度確定其權(quán)重，采用公式（5）加權(quán)求和計(jì)算得出新疆人居環(huán)境各子系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)指數(shù)。

式中：pij為研究單元i指標(biāo)j的歸一化值；xij為研究單元i指標(biāo)j的年鑒數(shù)據(jù)，x′ij則對(duì)應(yīng)其指標(biāo)值；m為研究單元總數(shù)；k為系數(shù)；ej為指標(biāo)j的熵值；dj為指標(biāo)j的熵值冗余度；wj為指標(biāo)j的權(quán)重；n為指標(biāo)總數(shù)；Ui為系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)指數(shù)。

2.2.2 耦合協(xié)調(diào)度模型采用耦合協(xié)調(diào)度模型去量化人居環(huán)境5個(gè)子系統(tǒng)之間的相互作用程度與協(xié)調(diào)發(fā)展水平，具體公式如下：

式中：C為耦合度；T為綜合協(xié)調(diào)指數(shù)；D為耦合協(xié)調(diào)度；U(a)、U(b)、U(c)、U(d)、U(e)分別為自然、人類、社會(huì)、居住與支撐系統(tǒng)的綜合評(píng)價(jià)指數(shù)。C值越高，說明各系統(tǒng)間相互影響的程度越強(qiáng)；D值越高，說明各系統(tǒng)間互相耦合的協(xié)調(diào)性越強(qiáng)。其中的α、β、δ、λ、μ為待定系數(shù)，參照前人研究［13,18］，本研究認(rèn)為5 個(gè)子系統(tǒng)在人居環(huán)境時(shí)空演化中具有同等重要的作用，故均取0.2，最后確定耦合協(xié)調(diào)度的分類標(biāo)準(zhǔn)（表2）。

表2 耦合協(xié)調(diào)度類型劃分標(biāo)準(zhǔn)Tab.2 Classification criteria of coupling coordinative degree

2.2.3 ArcGIS空間分析選取2003、2008、2013 年和2019 年4 個(gè)時(shí)間截面的耦合協(xié)調(diào)度作為地理數(shù)據(jù)，首先采用ArcGIS軟件的自然斷點(diǎn)法表征其空間分布圖，再運(yùn)用ArcGIS軟件的空間自相關(guān)分析探索其空間分布狀態(tài)，最后運(yùn)用ArcGIS 軟件的趨勢(shì)分析，通過將空間數(shù)據(jù)擬合成數(shù)學(xué)曲面來闡述其在較大空間尺度中的變化趨勢(shì)［13］，揭示新疆人居環(huán)境系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度的空間分異規(guī)律及其演變趨勢(shì)。

2.2.4 結(jié)構(gòu)方程模型結(jié)構(gòu)方程模型（Structure equation model，SEM）本質(zhì)上是一種運(yùn)用協(xié)方差結(jié)構(gòu)進(jìn)行驗(yàn)證性分析的多變量統(tǒng)計(jì)方法，可以分析測(cè)量模型的一致性程度與結(jié)構(gòu)模型的因果關(guān)系。本研究將人居環(huán)境5 個(gè)子系統(tǒng)看作模型潛在變量，根據(jù)模型估計(jì)結(jié)果對(duì)相關(guān)變量的因果關(guān)系不斷調(diào)整以找到最優(yōu)模型，根據(jù)模型路徑系數(shù)明確潛在變量之間的作用路徑和作用效應(yīng)［19］，即人居環(huán)境系統(tǒng)時(shí)空耦合機(jī)制。

3 結(jié)果與分析

3.1 耦合度與耦合協(xié)調(diào)度時(shí)序變化

本研究根據(jù)2003—2019 年新疆14 地州市人居環(huán)境系統(tǒng)耦合度、耦合協(xié)調(diào)度的變化，分別從新疆整體、5 個(gè)子系統(tǒng)與14 地州市之間對(duì)比分析其時(shí)間演變規(guī)律。

3.1.1 總體發(fā)展階段差異整體來說，2003—2019年新疆人居環(huán)境系統(tǒng)耦合度與耦合協(xié)調(diào)度均呈現(xiàn)波動(dòng)上升趨勢(shì)（圖2）。耦合度在2007年下降到最低值，但總體增長(zhǎng)趨勢(shì)保持在0.8527 到0.9832 的高值區(qū)間。耦合協(xié)調(diào)度從2003 年的0.5031 上升到2019年的0.8142，年平均增長(zhǎng)率為3.05%，從勉強(qiáng)耦合協(xié)調(diào)類型演變?yōu)榱己民詈蠀f(xié)調(diào)類型。這綜合表明新疆人居環(huán)境5個(gè)子系統(tǒng)的相互作用程度與系統(tǒng)整體協(xié)調(diào)性不斷增強(qiáng)。

圖2 2003—2019年新疆人居環(huán)境系統(tǒng)耦合度與耦合協(xié)調(diào)度Fig.2 Coupling degree and coupling coordination degree of human settlements system in Xinjiang from 2003 to 2019

根據(jù)耦合協(xié)調(diào)度變化，將2003—2019年新疆人居環(huán)境分為4個(gè)發(fā)展階段（圖3）：（1）勉強(qiáng)耦合協(xié)調(diào)階段（2003—2009 年）。此階段社會(huì)系統(tǒng)與居住系統(tǒng)的發(fā)展水平極其滯后，社會(huì)系統(tǒng)中的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平較低是其主要原因之一。（2）初級(jí)耦合協(xié)調(diào)階段（2010—2012 年）。此階段耦合協(xié)調(diào)度呈穩(wěn)定上升趨勢(shì)，社會(huì)系統(tǒng)與居住系統(tǒng)的發(fā)展水平大幅度提高，人類系統(tǒng)的發(fā)展水平遠(yuǎn)高于其他4 個(gè)子系統(tǒng)。（3）中級(jí)耦合協(xié)調(diào)階段（2013—2018年）。此階段耦合協(xié)調(diào)度在2014年下降后又逐漸上升，主要是因?yàn)?014年的自然系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)水平跌入最低值。（4）良好耦合協(xié)調(diào)階段（2019 年）。此階段耦合度與耦合協(xié)調(diào)度均增長(zhǎng)到17 a間最高值，新疆人居環(huán)境系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度躍遷到良好階段。

圖3 2003—2019年新疆人居環(huán)境各子系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)水平Fig.3 Comprehensive evaluation level of each subsystem of human settlements in Xinjiang from 2003 to 2019

3.1.2 地州市間發(fā)展差異從新疆14 地州市之間耦合協(xié)調(diào)度的差異來看（圖4），差異最大出現(xiàn)在2013年，克拉瑪依市（最高）與吐魯番市（最低）相差0.2205。綜合來看，新疆14地州市人居環(huán)境系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)度均呈現(xiàn)波動(dòng)上升的趨勢(shì)，部分地州市數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)差大于10%，波動(dòng)程度較大如烏魯木齊市、吐魯番市與克拉瑪依市等；部分地州市波動(dòng)程度較小、波動(dòng)趨勢(shì)相似，如哈密市、和田地區(qū)與伊犁哈薩克自治州直屬縣市（伊犁州直）等。其中烏魯木齊市人居環(huán)境耦合協(xié)調(diào)度17 a間的平均增長(zhǎng)率最高，為5.21%，而相應(yīng)指標(biāo)最低的是吐魯番市，僅為2.24%，可見新疆14 地州市人居環(huán)境系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度增速不均勻、地區(qū)差異明顯。

圖4 2003—2019年新疆14地州市人居環(huán)境耦合協(xié)調(diào)度Fig.4 Coupling coordination degree of 14 administrative regions of prefecture level of human settlements in Xinjiang from 2003 to 2019

3.2 耦合協(xié)調(diào)度的空間分異特征

為進(jìn)一步探索新疆人居環(huán)境系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度的空間分異特征，選取2003、2008、2013、2019 年4個(gè)時(shí)間截面繪制其空間分布圖（圖5）與趨勢(shì)演化圖（圖6）。

圖5 新疆人居環(huán)境系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度空間分布Fig.5 Spatial distributions of coupling coordination degree of human settlements system in Xinjiang

圖6 新疆人居環(huán)境系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度空間變化趨勢(shì)Fig.6 Variation trend of coupling coordination degree of human settlements system in Xinjiang

3.2.1 空間分布差異規(guī)律如圖5 所示，新疆14 地州市人居環(huán)境系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)度整體呈現(xiàn)逐漸升高的發(fā)展態(tài)勢(shì)，具有顯著的空間分布差異特征。部分地州市出現(xiàn)漲落現(xiàn)象，如吐魯番市，在2003 年與2019 年耦合協(xié)調(diào)度均處于對(duì)應(yīng)時(shí)間截面中14 地州市的最高值，但在2008 年與2013 年卻處于最低值。部分地州市出現(xiàn)空間同步現(xiàn)象，如昌吉回族自治州（昌吉州）、和田地區(qū)與巴音郭楞蒙古自治州（巴州），這3 個(gè)地區(qū)在2003、2013 年與2019 年的耦合協(xié)調(diào)度等級(jí)相同，說明新疆各地州市人居環(huán)境系統(tǒng)的內(nèi)部作用力在空間尺度上具有一定程度的同步性。

由此可歸納其空間分布規(guī)律：從區(qū)域角度來看，西北側(cè)與東南側(cè)的人居環(huán)境系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度差異較大，整體呈現(xiàn)出梯度差異顯著的特點(diǎn)。以烏魯木齊市與克拉瑪依市為中心區(qū)域，在東西方向上呈現(xiàn)出“中間高、兩側(cè)低”的屋脊式分布格局，在南北方向上呈現(xiàn)出“北高南低”的空間分布格局。空間分布差異與各地州市人居環(huán)境系統(tǒng)發(fā)展不協(xié)調(diào)的制約因素有關(guān)：社會(huì)系統(tǒng)滯后是最大的制約因素，包括烏魯木齊市、吐魯番市、哈密市、阿克蘇地區(qū)、阿勒泰地區(qū)、昌吉州、伊犁州直與博爾塔拉蒙古自治州（博州）；居住系統(tǒng)滯后成為制約因素的，包括喀什地區(qū)、和田地區(qū)、塔城地區(qū)、巴州與克孜勒蘇柯爾克孜自治州（克州）；自然系統(tǒng)滯后成為制約因素的是克拉瑪依市。

3.2.2 空間格局演化趨勢(shì)運(yùn)用ArcGIS軟件進(jìn)行全局自相關(guān)分析，對(duì)新疆人居環(huán)境系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度的Moran’sI指數(shù)進(jìn)行計(jì)算，其估計(jì)值均在0以下，Z得分與P值均未通過顯著性檢驗(yàn)（表3），說明新疆人居環(huán)境系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度在整體上不存在空間分布的依賴性，在空間統(tǒng)計(jì)中呈現(xiàn)分散狀態(tài)。

表3 新疆人居環(huán)境系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度的Moran’s I估計(jì)值Tab.3 Moran’s I estimate of the coupling coordination degree of human settlements system in Xinjiang

從擬合曲線的空間演變規(guī)律來看（圖6），2003—2019 年新疆人居環(huán)境系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度具有顯著的趨勢(shì)效應(yīng)。在東西方向上，耦合協(xié)調(diào)度空間演變趨勢(shì)從“一字型”逐漸向“倒U型”演化，中間與東西部的差異逐漸變大，說明新疆人居環(huán)境5 個(gè)子系統(tǒng)之間相互作用強(qiáng)度的差異在東西方向逐漸擴(kuò)大；在南北方向上，耦合協(xié)調(diào)度空間演變趨勢(shì)從“一字型”逐漸向“U型”再到“斜線型”演化，變化趨勢(shì)先加劇再變緩最后又加劇，說明新疆14地州市人居環(huán)境系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度北部高于南部，南北部的整體互動(dòng)強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)超過中部，14地州市在南北方向的協(xié)調(diào)發(fā)展水平差異增大。

3.3 人居環(huán)境系統(tǒng)耦合作用機(jī)制

人居環(huán)境是一個(gè)開放的復(fù)雜巨系統(tǒng)，基于耦合協(xié)調(diào)度評(píng)價(jià)只能刻畫出其時(shí)空演變的外在特征，無法揭示系統(tǒng)各個(gè)組成元素之間相互聯(lián)系的內(nèi)在機(jī)理。因此，本研究采用SEM模型進(jìn)一步定量剖析新疆人居環(huán)境系統(tǒng)的耦合作用機(jī)制。

3.3.1 基于SEM的人居環(huán)境系統(tǒng)理論框架本研究以吳良鏞人居環(huán)境學(xué)［1］為理論基礎(chǔ)，進(jìn)而提出干旱區(qū)人居環(huán)境系統(tǒng)耦合機(jī)制的SEM 理論框架。自然系統(tǒng)是人居環(huán)境的基礎(chǔ)，人類的生產(chǎn)與生活都需要以自然生態(tài)作為依托和承載。人居環(huán)境系統(tǒng)的核心是“人類”，人居環(huán)境研究的主要目的是滿足“人類居住”的需要。人類在人居環(huán)境中相互聯(lián)系結(jié)成社會(huì)，滲透在經(jīng)濟(jì)、文化、教育與衛(wèi)生各個(gè)社會(huì)領(lǐng)域，通過社會(huì)活動(dòng)創(chuàng)造宜人的居住地，進(jìn)一步形成更大規(guī)模、更為復(fù)雜的支撐網(wǎng)絡(luò)。社會(huì)的運(yùn)轉(zhuǎn)與發(fā)展也會(huì)消耗自然資源，對(duì)生態(tài)環(huán)境造成損害。因此，提出以下的理論假設(shè)：H1：自然系統(tǒng)對(duì)人類系統(tǒng)有正向顯著作用；H2：居住系統(tǒng)對(duì)人類系統(tǒng)有正向顯著作用；H3：人類系統(tǒng)對(duì)社會(huì)系統(tǒng)有正向顯著作用；H4：社會(huì)系統(tǒng)對(duì)居住系統(tǒng)有正向顯著作用；H5：居住系統(tǒng)對(duì)支撐系統(tǒng)有正向顯著作用；H6：社會(huì)系統(tǒng)對(duì)自然系統(tǒng)有負(fù)向顯著作用。

3.3.2 模型結(jié)果分析選取2003—2019 年新疆14地州市人居環(huán)境系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度的面板數(shù)據(jù)，每一個(gè)觀測(cè)指標(biāo)均有238 個(gè)樣本數(shù)據(jù)，可以保證模型估計(jì)結(jié)果的穩(wěn)定性。將標(biāo)準(zhǔn)化處理的面板數(shù)據(jù)導(dǎo)入AMOS 26.0 軟件，采用最大似然估計(jì)法對(duì)其進(jìn)行參數(shù)估計(jì)。模型擬合指數(shù)結(jié)果顯示，卡方與自由度比值小于3，增值擬合指數(shù)、Tucker-Lewis 指數(shù)與比較擬合指數(shù)均大于0.8，簡(jiǎn)效擬合優(yōu)度指數(shù)大于0.5，模型的整體擬合效果達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)?；赟EM 模型的分析結(jié)果（表4），假設(shè)H1、H2均未達(dá)到顯著水平，因此假設(shè)不成立；假設(shè)H3、H4、H5、H6在0.001水平上顯著，因此假設(shè)成立。

表4 新疆人居環(huán)境系統(tǒng)作用路徑與作用效應(yīng)結(jié)果Tab.4 Results of action path and effect of human settlements system in Xinjiang

3.3.3 耦合機(jī)制分析根據(jù)新疆人居環(huán)境5個(gè)子系統(tǒng)之間的作用路徑與作用強(qiáng)度，可以看出新疆人居環(huán)境系統(tǒng)的協(xié)調(diào)發(fā)展是開放性、復(fù)雜性、多主體耦合機(jī)制的綜合作用結(jié)果。

（1）人類系統(tǒng)是人居環(huán)境系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展的根本動(dòng)力。人類系統(tǒng)直接作用于社會(huì)系統(tǒng)，人類系統(tǒng)每提升一個(gè)單位將會(huì)直接促進(jìn)社會(huì)系統(tǒng)提升0.570個(gè)單位。因?yàn)槿祟愂巧鐣?huì)形成的直接來源與基礎(chǔ)，社會(huì)的經(jīng)濟(jì)文化活動(dòng)也是由人類進(jìn)行的。此外，人類系統(tǒng)還通過社會(huì)系統(tǒng)，間接作用于居住系統(tǒng)、支撐系統(tǒng)，作用效應(yīng)分別為0.554（0.570×0.972）、0.528（0.554×0.953），說明人類需求、人口結(jié)構(gòu)與規(guī)模會(huì)對(duì)人居環(huán)境其他系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)調(diào)整產(chǎn)生影響。

（2）社會(huì)系統(tǒng)是人居環(huán)境系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展的重要樞紐。社會(huì)系統(tǒng)對(duì)人居環(huán)境整體具有正向與負(fù)向兩種作用力。在正向作用中，社會(huì)系統(tǒng)既可直接作用于居住系統(tǒng)，作用效應(yīng)為0.972，也可間接作用于支撐系統(tǒng)，作用效應(yīng)為0.926（0.972×0.953），說明經(jīng)濟(jì)文化發(fā)展、教育醫(yī)療保障對(duì)于居住環(huán)境建設(shè)、公共設(shè)施建設(shè)具有正向促進(jìn)作用。但社會(huì)系統(tǒng)也具有-1.189 的負(fù)向影響作用于自然系統(tǒng)，說明目前新疆的社會(huì)發(fā)展模式一定程度上破壞了生態(tài)環(huán)境。

（3）居住系統(tǒng)是人居環(huán)境系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展的核心因素。人居環(huán)境建設(shè)的目標(biāo)是創(chuàng)造和諧共生、適宜人類的居住環(huán)境，在干旱區(qū)中居住環(huán)境的生態(tài)宜居性凸顯的尤為重要。居住系統(tǒng)對(duì)支撐系統(tǒng)具有單一顯著的正向作用，居住系統(tǒng)每提升一個(gè)單位將會(huì)直接促進(jìn)支撐系統(tǒng)提升0.953個(gè)單位。而支撐系統(tǒng)中的城市用水普及率與人均日生活用水量等指標(biāo)的發(fā)展程度，是干旱區(qū)人居環(huán)境的生態(tài)宜居性評(píng)價(jià)的重要影響因素。

4 討論

干旱區(qū)人居環(huán)境是一個(gè)復(fù)雜的動(dòng)態(tài)演化系統(tǒng)，系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度具有顯著的時(shí)空異質(zhì)性規(guī)律，系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)的實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵在于發(fā)揮人類系統(tǒng)的動(dòng)力作用與社會(huì)系統(tǒng)的樞紐價(jià)值，這與前人研究成果的結(jié)論一致［13-14,20］，表明本研究成果具備一定的科學(xué)參考價(jià)值。耦合協(xié)調(diào)度測(cè)度表明，當(dāng)前新疆人居環(huán)境系統(tǒng)剛突破至良好耦合協(xié)調(diào)階段，但社會(huì)、居住與自然系統(tǒng)的相對(duì)滯后限制著新疆人居環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。這為干旱區(qū)人居環(huán)境建設(shè)提供啟示：今后應(yīng)重視自然基底的保護(hù)與修復(fù)，合理調(diào)整社會(huì)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，大力發(fā)展干旱區(qū)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。此外，針對(duì)新疆人居環(huán)境系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)空間發(fā)展不平衡、不充分的問題，結(jié)合新疆的新型城鎮(zhèn)化戰(zhàn)略，應(yīng)充分發(fā)揮烏魯木齊市與克拉瑪依市等協(xié)調(diào)發(fā)展水平較高地區(qū)的引領(lǐng)作用，促進(jìn)區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展。本研究的耦合機(jī)制結(jié)果表明，人居環(huán)境任何一個(gè)現(xiàn)實(shí)問題的形成都涉及人口、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)等多方面的變遷，這與前人理論保持一致［9］，即人居環(huán)境5 個(gè)子系統(tǒng)之間的作用關(guān)系是滲透交錯(cuò)的、相互嵌套的。因此，新疆應(yīng)加強(qiáng)“多規(guī)合一”的頂層設(shè)計(jì)，通過激發(fā)人類系統(tǒng)的發(fā)展動(dòng)力、調(diào)控社會(huì)系統(tǒng)的作用力方向等途徑，實(shí)現(xiàn)干旱區(qū)人居環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。

本研究仍存在以下不足之處：在研究?jī)?nèi)容上，隨著研究尺度的變化，人居環(huán)境時(shí)空演變規(guī)律也會(huì)變化，主要表現(xiàn)在時(shí)間長(zhǎng)短、空間大小與復(fù)雜性等方面。因此，本研究成果在不同時(shí)空尺度的適用性仍有待驗(yàn)證，未來考慮討論多層級(jí)嵌套的時(shí)空耦合。在研究方法上，人居環(huán)境系統(tǒng)具有復(fù)雜的非線性關(guān)系，但SEM 模型研究的是線性作用關(guān)系，過于復(fù)雜的路徑無法計(jì)算，導(dǎo)致本研究未討論人與自然的雙向作用機(jī)制以及支撐系統(tǒng)的反向作用機(jī)制。因此，未來考慮采用非線性的研究方法去優(yōu)化研究。

5 結(jié)論

（1）總體來看，新疆人居環(huán)境系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度形成“低—中—高”螺旋式上升的時(shí)間演變規(guī)律，具有梯度差異的空間分布格局、形成單一鏈?zhǔn)脚c網(wǎng)絡(luò)化相結(jié)合的多主體耦合機(jī)制。

（2）從時(shí)間維度來看，新疆人居環(huán)境系統(tǒng)的耦合度與耦合協(xié)調(diào)度在2003—2019 年均呈現(xiàn)出上升態(tài)勢(shì)，耦合協(xié)調(diào)度從0.5031提高至0.8142，年平均增長(zhǎng)率為3.05%，從勉強(qiáng)耦合協(xié)調(diào)類型演變?yōu)榱己民詈蠀f(xié)調(diào)類型。新疆14 地州市人居環(huán)境系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度整體呈現(xiàn)波動(dòng)增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)，各地州市之間的耦合協(xié)調(diào)度增速不均勻。

（3）從空間維度來看，新疆人居環(huán)境系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度在東西方向上呈現(xiàn)出“中間高、兩側(cè)低”的屋脊式分布格局，形成由“一字型”至“倒U型”的空間演變趨勢(shì)；在南北方向上呈現(xiàn)出“北高南低”的空間分布格局，形成由“一字型”向“U 型”再到“斜線型”的空間演變趨勢(shì)。社會(huì)、居住與自然系統(tǒng)滯后是形成空間分異的重要制約因素。

（4）從耦合機(jī)制來看，主要形成“人類系統(tǒng)→社會(huì)系統(tǒng)→居住系統(tǒng)→支撐系統(tǒng)”，以及“社會(huì)系統(tǒng)→自然系統(tǒng)”的作用路徑。人類系統(tǒng)是人居環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的根本動(dòng)力，社會(huì)系統(tǒng)是人居環(huán)境系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)的重要樞紐，居住系統(tǒng)到支撐系統(tǒng)的演化則會(huì)影響干旱區(qū)人居環(huán)境的生態(tài)宜居性。因此，應(yīng)該促進(jìn)干旱區(qū)人居環(huán)境5個(gè)子系統(tǒng)的協(xié)同發(fā)展。