新疆昌吉州農(nóng)業(yè)發(fā)展與水資源協(xié)調(diào)度測(cè)評(píng)

摘 要： 篩選13 個(gè)水資源系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)系統(tǒng)關(guān)鍵性指標(biāo)，構(gòu)成綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，利用熵值法確定指標(biāo)權(quán)重，參考物理學(xué)中的容量耦合內(nèi)容，建立水資源系統(tǒng)?農(nóng)業(yè)系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度模型。結(jié)合新疆維吾爾自治區(qū)昌吉回族自治州（簡(jiǎn)稱昌吉州）水資源及農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r，將水資源系統(tǒng)與農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的綜合協(xié)調(diào)度分成3 個(gè)階段、8 種類型。測(cè)評(píng)結(jié)果表明，近21 年來，昌吉州水資源與農(nóng)業(yè)發(fā)展相互影響、相互制約，農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展使水資源大量消耗。受到水資源制約，農(nóng)業(yè)發(fā)展的效用出現(xiàn)遞減趨勢(shì)，水資源系統(tǒng)與農(nóng)業(yè)系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度一度惡化為瀕臨失調(diào)衰退型。2015 年以后，昌吉州強(qiáng)化落實(shí)最嚴(yán)格水資源管理制度，嚴(yán)控“三條紅線”，節(jié)水增效、退水減地和清潔行動(dòng)等一系列政策措施有序推進(jìn)，水資源生態(tài)環(huán)境得到改善，耦合協(xié)調(diào)度有所提升。未來，昌吉州應(yīng)從健全水權(quán)分配制度、推廣農(nóng)業(yè)高效節(jié)水技術(shù)、退減灌溉面積、開展生物工程建設(shè)及壓減地下水開采量等方面著手，興利除弊、革故鼎新，發(fā)揮水資源最大效益，實(shí)現(xiàn)區(qū)域農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè)發(fā)展；水資源；協(xié)調(diào)度；昌吉州

中圖分類號(hào)：S27 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-1795（2024）08-0121-07

DOI：10.19998/j.cnki.2095-1795.2024.08.021

0 引言

農(nóng)業(yè)以土而立、憑水而旺。水是重要的農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)資源，也是農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的制約條件。由于水資源的有限性，在水資源與農(nóng)業(yè)之間的分配是此消彼長(zhǎng)的，即水資源生態(tài)安全與農(nóng)業(yè)發(fā)展目標(biāo)是對(duì)立的矛盾關(guān)系[1]。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的快速發(fā)展必然要求更多的水資源，同時(shí)，水文生態(tài)系統(tǒng)自身修復(fù)的功能需要得到保障，人類不能過度開采水資源，破壞生態(tài)系統(tǒng)的自身修復(fù)功能[2]。由于受到技術(shù)水平和資源存量約束的雙重制約，水資源與農(nóng)業(yè)協(xié)調(diào)發(fā)展問題越來越突出。要使生態(tài)環(huán)境安全與農(nóng)業(yè)安全所需水資源量達(dá)到平衡，需要地區(qū)水資源管理部門科學(xué)規(guī)劃、統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，合理開發(fā)使用地表水和地下水，充分開發(fā)和利用空中水資源及有效降水，發(fā)揮水庫(kù)和土壤的調(diào)蓄作用，從而提高水資源利用效率，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)和生態(tài)安全[3]。

國(guó)內(nèi)外研究人員運(yùn)用不同的模型和方法，對(duì)水資源承載力及水資源與社會(huì)經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展問題進(jìn)行了分析研究。蘇敏杰等[4] 從水資源、經(jīng)濟(jì)社會(huì)和生態(tài)系統(tǒng)3 個(gè)方面提出水資源承載力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，基于最大熵投影尋蹤技術(shù)對(duì)云南省2006—2015 年水資源承載力進(jìn)行評(píng)價(jià)。孫雅茹等[5] 從水資源、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境4 個(gè)方面選取評(píng)價(jià)指標(biāo)，利用結(jié)構(gòu)熵權(quán)法對(duì)南京市水資源承載力進(jìn)行評(píng)價(jià)。高宇星[6] 完成了昌吉州水資源承載力分析，認(rèn)為昌吉州水資源承載力無法承受人民生活、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水，并且已經(jīng)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)造成了一定影響。邢霞等[7] 借助耦合協(xié)調(diào)度和障礙度模型探討了黃河流域用水效率和經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間的協(xié)調(diào)關(guān)系。鄭德鳳等[8] 從時(shí)空匹配趨勢(shì)及數(shù)量協(xié)調(diào)發(fā)展兩個(gè)角度評(píng)價(jià)城市化質(zhì)量與水資源的協(xié)調(diào)發(fā)展?fàn)顟B(tài)。LUO Z 等[9] 將分布式社會(huì)經(jīng)濟(jì)?水生態(tài)模型與耦合協(xié)調(diào)度模型相結(jié)合，提出了社會(huì)經(jīng)濟(jì)?水生態(tài)協(xié)調(diào)發(fā)展評(píng)價(jià)新框架。

綜上所述，水資源和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展密切相關(guān)，但目前水資源和社會(huì)經(jīng)濟(jì)耦合協(xié)調(diào)關(guān)系研究多聚焦于水資源與城鎮(zhèn)化、經(jīng)濟(jì)發(fā)展效率之間的關(guān)系，對(duì)水資源系統(tǒng)與農(nóng)業(yè)系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)關(guān)系的研究較少。

1 研究區(qū)概況

新疆維吾爾自治區(qū)（簡(jiǎn)稱新疆）昌吉回族自治州（簡(jiǎn)稱昌吉州）位于天山北麓、準(zhǔn)噶爾盆地東南緣，東經(jīng)85°34′～91°32′、北緯43°06′～45°38′。昌吉州為典型的大陸性干旱氣候，具有夏季炎熱、冬季寒冷、日照時(shí)間長(zhǎng)和晝夜溫差大的特點(diǎn)，南部山區(qū)氣候特征明顯，降水充沛，北部沙漠性氣候特征顯著，干旱少雨[10]。

昌吉州是農(nóng)業(yè)大州，典型的綠洲經(jīng)濟(jì)、灌溉農(nóng)業(yè)。2022 年《昌吉回族自治州人民政府工作報(bào)告》顯示，昌吉州小麥種植總面積穩(wěn)定在13.33 萬hm2，總產(chǎn)量穩(wěn)定在80 萬t 以上，面粉生產(chǎn)能力達(dá)到100 萬t，是國(guó)家級(jí)雜交玉米制種基地、西甜瓜及蔬菜區(qū)域性良種繁育基地和全國(guó)最大的葡萄原酒供應(yīng)基地，逐步形成了小麥、玉米、棉花、林果及畜禽協(xié)調(diào)發(fā)展的特色農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)體系，品牌效應(yīng)逐步顯現(xiàn)，發(fā)展基礎(chǔ)扎實(shí)。此外，昌吉州也是煤電煤化工、機(jī)電裝備制造、有色金屬加工的新興基地，準(zhǔn)東創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)示范區(qū)工業(yè)增加值年均增長(zhǎng)17.4%，成為新疆新型工業(yè)化主戰(zhàn)場(chǎng)和昌吉州工業(yè)經(jīng)濟(jì)的核心增長(zhǎng)極，現(xiàn)代煤化工、硅基鋁基新材料等產(chǎn)業(yè)集聚發(fā)展，煤炭、電解鋁產(chǎn)能占新疆50% 左右，電力總裝機(jī)容量達(dá)3 280 萬kW[11]。隨著昌吉州社會(huì)經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速發(fā)展，城市化進(jìn)程不斷加快，工業(yè)用水和生活用水出現(xiàn)大幅度增長(zhǎng)，水資源開發(fā)利用與農(nóng)業(yè)發(fā)展不匹配、不協(xié)調(diào)問題日益突出。

2 資料與方法

本研究關(guān)鍵指標(biāo)數(shù)據(jù)年平均降水量A1、人均水資源量A2、用水總量A3、農(nóng)業(yè)用水量A4、污水處理率A5、綠化覆蓋率A6、生態(tài)環(huán)境補(bǔ)水量A7、化肥施用量A8、農(nóng)作物播種面積B1、有效灌溉面積B2、農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉機(jī)械B3、農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值B4 及糧食產(chǎn)量B5 均來源于2002－2022 年《昌吉回族自治州統(tǒng)計(jì)年鑒》及昌吉州氣象局、水利局統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。

在聽取農(nóng)業(yè)、水利專家意見的前提下，運(yùn)用綜合評(píng)價(jià)分析法，建立基于目標(biāo)層、準(zhǔn)則層、指標(biāo)層的農(nóng)業(yè)系統(tǒng)與水資源系統(tǒng)的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，利用熵值法計(jì)算指標(biāo)體系內(nèi)各單項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重，從而得到農(nóng)業(yè)系統(tǒng)和水資源系統(tǒng)的綜合評(píng)價(jià)函數(shù)。借鑒物理學(xué)中的容量耦合內(nèi)容，構(gòu)建農(nóng)業(yè)系統(tǒng)與水資源系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)度模型，用以分析昌吉州農(nóng)業(yè)發(fā)展與水資源協(xié)調(diào)度水平。

3 指標(biāo)體系構(gòu)建

在評(píng)價(jià)指標(biāo)的選取過程中，遵循科學(xué)性、系統(tǒng)性、特殊性和可操作性等原則，對(duì)大量涉及水資源、農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的文獻(xiàn)進(jìn)行分析研讀，采用德爾菲法對(duì)待選指標(biāo)進(jìn)行篩選，再結(jié)合研究區(qū)域?qū)嶋H狀況進(jìn)行優(yōu)化，最終選取13 個(gè)關(guān)鍵性指標(biāo)，構(gòu)成農(nóng)業(yè)系統(tǒng)與水資源系統(tǒng)的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，如表1 所示。

4 農(nóng)業(yè)發(fā)展與水資源協(xié)調(diào)度建模分析

4.1 熵值法確定指標(biāo)權(quán)重

水資源系統(tǒng)與農(nóng)業(yè)系統(tǒng)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系涉及面廣，關(guān)聯(lián)度高。本研究采用熵值法這種客觀賦權(quán)法來確定各項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重。熵值法借鑒了信息熵思想，它通過計(jì)算指標(biāo)的信息熵，根據(jù)指標(biāo)的相對(duì)變化程度對(duì)系統(tǒng)整體的影響來決定指標(biāo)的權(quán)重，即根據(jù)各個(gè)指標(biāo)值的差異程度來進(jìn)行賦權(quán)，從而得出各指標(biāo)的權(quán)重，其中相對(duì)變化程度大的指標(biāo)賦予較大的權(quán)重[12]。