阿克蘇地區土地資源開發利用與生態環境的耦合關系分析

苗莉

(塔里木大學經濟與學院，新疆 阿拉爾 843300)

新疆阿克蘇地區位于天山南坡，屬典型的大陸干旱氣候，生態環境極其脆弱，絕大部分是戈壁、沙漠和沙漠化的土地，自然環境嚴酷，不適合人類生活和居住，綠洲是唯一能抗御干旱氣候環境的適合人類生活和居住的特殊生態環境系統。由于人類大力發展經濟，對土地資源進行不合理的開發，造成荒漠化面積迅速擴大，這是因為自然環境與人為要素共同作用產生的結果。阿克蘇地區生態環境、生產環境、生活環境更為惡劣，主要表現在水資源、土地資源的短缺，這也成為阿克蘇地區經濟發展的一個瓶頸。生態環境的可持續發展有利于促進土地資源的永續利用，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的土地開發利用的規模和方式是否合理?在新形勢下的經濟發展方式和產業結構調整，對生態環境的影響程度如何?土地開發利用與生態環境的耦合關系是如何動態演變?影響兩者協調的主要因素有哪些?本文將重點對這些問題進行研究。

近年來，邵波等研究了經濟社會系統與生態環境之間的耦合態勢［1］，之后，也有學者對土地生態經濟系統與生態環境的關系進行了深入研究［2－3］。目前，很少有人對干旱區土地資源與生態環境的耦合關系進行關注，但是部分學者分析了塔里木河流域土地資源持續利用與生態環境耦合關系［4］，通過全面動態的反映土地資源在利用過程中與生態環境相互影響機理，為揭示由于不合理的土地開發利用暴露的生態環境問題，提供了很好的鋪墊。本文以新疆阿克蘇地區為例，通過選取2000～2010年間的相關重要典型指標了解在人類經濟活動強度不斷加強的背景下，土地資源開發利用與生態環境的耦合關系是如何相互作用和影響的，旨在為資源的合理開發和生態環境的恢復治理提供借鑒。

1 新疆阿克蘇地區土地資源開發利用與生態環境現狀

1.1 研究區基本概況

新疆阿克蘇地區位于39°31＇～41°41＇N，78°02＇～84°05＇E，平均海拔1 115 m，地勢北高南低，地處南疆從天山山脈向塔里木盆地、“綠洲－沙漠”過渡帶上的生態脆弱區域［5］。阿克蘇地區的國內生產總值由1998年的69.41 億元增加到2009年的320.45 億元，三次產業結構的比重由“九五”末的43.6%:21.6%:34.8%調整為2009年末的34.2%:28.4%:37.4%;截至2010年末，阿克蘇地區總人口76.85 萬人，其中，農業人口占68.88%，少數民族人口占78%，以維吾爾族、回族等少數民族為主［6］.

1.2 阿克蘇土地利用狀況

阿克蘇地區土地面積遼闊，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，阿克蘇地區的耕地面積不斷增加，部分地區的鹽堿地和沙地面積減少。而這種變化，既具有干旱區的特點，同時也反映了阿克蘇地區生態環境脆弱的現狀。

1.3 生態環境現狀

隨著產業結構的調整，阿克蘇地區在大力發展農業的同時伴隨著毀林、毀草現象，土地的利用結構不合理，造林面積和人工防護林面積的減少，降低了抵抗風蝕和水蝕的能力，大大削弱了綠洲保護屏障的作用。由于人類不合理的經濟活動，加上綠洲荒漠交錯帶惡劣的氣候、過度的開采地下水，天然植被減少，使得生態系統內部的自我調節能力降低，加劇了該地區生態環境的脆弱性。阿克蘇地區大量開荒致使進入塔河中下游河道的水量減少，河岸植被衰敗，沙漠化擴大，大量胡楊死亡，使該地區生態環境不斷惡化，生態前景令人擔憂。

2 新疆阿克蘇地區土地資源開發利用與生態環境的耦合評價模型

2.1 數學模型介紹

土地資源開發利用的評價函數，即公式(1)［7－8］:

式中:i 為描述土地資源開發利用的指標個數，bi 為指標權重，yi 為描述土地資源開發利用的第i個指標的標準化值。此函數計算的土地資源開發利用指數的高低可以清楚的反映資源利用水平的程度。

建立的生態環境綜合評價函數，即公式(2):

式中:i 為描述生態環境系統特征的指標個數，ai 為指標權重，xi 為描述生態環境系統特征的第i個指標的標準化值。由此函數計算的生態環境綜合指數高低可以清楚的反映該地區生態環境狀況的動態變化。

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

式中:S 為g(y)與f(x)的標準差。使Cv 取極小值的充要條件是，，得出土地資源開發利用與生態環境耦合度公式(4):

式中:C(0《C《1)為耦合度，k(k》2)為調節系數，為了增加耦合度的區分度，本文設定n=2，C 反映出土地利用和生態環境耦合的數量程度，C 值與耦合性成正相關。為進一步反映土地自然生態系統的整體水平，構造耦合發展度公式(5):

式中:D 為耦合發展度。土地資源開發利用與生態環境的總體水平的高低通過計算耦合發展度清楚地反映。阿克蘇地區的生態環境與土地開發利用之間的耦合關系的和諧程度可以得以揭示。

2.2 評判標準

表1 阿克蘇土地開發利用與生態環境耦合關系的評價標準和基本類型

在劃分耦合評判標準中，不僅要充分考慮土地利用對經濟的影響，同時也要考慮生態環境的可持續發展。本文為了精確的反映經濟與生態系統的耦合關系以及兩者的發展水平，參考袁榴梅以及劉新平等的基礎上，利用均勻分布函數判定阿克蘇地區土地資源開發利用與生態環境耦合發展的評判標準和基本類型，如表1。

3 新疆阿克蘇地區土地資源開發利用與生態環境耦合關系實證分析

3.1 指標體系的構建

本文在分析多篇文獻、參考他人論文以及理論分析的基礎上，對影響土地利用與生態環境耦合關系的指標進行篩選，并征求專家意見，最終形成了土地利用與生態環境耦合的指標體系。將評價指標體系分為2 個層次，共15 個指標。土地利用子系統分別選取了一產比重;種植業占農業產值比重;畜牧業占農業產值比重;人均耕地面積(hm2/人);耕地有效灌溉率;耕地復種指數;非農業人口比重;農牧民人均純收入;土地墾殖率;單位農用地總產值等10個指標。生態環境子系統有5 個指標，分別是人均水資源擁有量;草地面積占農用地面積比重;森林覆蓋率;耕地農藥化肥施用量;人口密度。

3.2 分析方法原理介紹

運用主成分分析法和耦合模型評價法，使用SPSS17.0 軟件確定各指標的權重，得出土地利用評價函數以及生態環境的評價函數。

3.3 評判新疆阿克蘇地區土地資源開發利用與生態環境的水平

用SPSS17.0 軟件對標準化處理的數據分別進行主成分分析，找出主要因子。根據要素成份特征值＞1 及累積貢獻率達到85%以上的原則，提取土地利用指標、生態環境指標的主成分(表2)。計算出土地利用綜合指數和生態環境綜合指數。

表2 土地利用指數和生態環境指數的主成份分析結果

根據其累計貢獻率達到85%以上的原則，對于土地利用指數需要保留三個主成分，而對于生態環境指數需要保留兩個主成分。

以主成份的方差貢獻率作為權數，以相應主成份得分值為變量，分別構造土地利用與生態環境的綜合評價函數:

式中:g(y)為土地利用綜合指數，f(x)為生態環境綜合指數;Zi(i=1，2…，5)由主成份得分系數和相應原始變量的標準化值計算，計算結果見表3。

土地利用與生態環境系統耦合發展度的計算。根據上文提到的公式(4)、公式(5)計算土地利用與生態環境系統耦合發展的D，計算結果見表3。

3.4 新疆阿克蘇地區土地資源開發利用與生態環境的綜合評價

3.4.1 2000～2010年阿克蘇地區土地利用與生態環境耦合關系計算結果

通過對新疆阿克蘇地區統計年鑒2001～2011年的數據和資料進行計算與分析，運用主成分分析法，依照公式(4)、式(5)逐步計算，得出土地資源持續利用指數G、生態環境綜合指數F 和耦合發展度D，具體結果見表3。

表3 2000～2010年阿克蘇地區土地利用與生態環境耦合關系計算結果

由上表可以看出，阿克蘇地區土地利用強度逐漸增加，生態環境成波動狀態不斷變化，耦合發展度在中度失調發展、嚴重失調發展、輕度失調發展、良好協調發展中不斷變化。

2000～2002年土地利用強度不是很大，耕地面積在350 千公頃左右，表明土地開發數量增加不明顯，2003～2006年，土地開發利用與生態環境的耦合發展度嚴重失調，土地利用指數不斷上升，表明隨著經濟的增長，人口的增加，土地利用強度提高。根據阿克蘇的地形地貌以及氣候狀況決定了該地區以農業發展為主，在這4年中，為了滿足日益增長的人口對農副產品需求，耕地面積不斷增加，環境逐漸惡化。2009～2010年，耦合關系轉為輕度失調發展良好協調發展，人們逐漸意識到環境的重要性，減少了耕地的開墾，大力發展林果業，不僅增加了農民的收入，而且改善了環境狀況。

3.4.2 新疆阿克蘇地區土地開發利用程度逐漸加大

由圖1 我們可以看出，阿克蘇地區近10年以來土地利用綜合指數呈上升趨勢，由此我們得知隨著人口的不斷增加以及經濟、科技的快速發展，導致阿克蘇地區土地開發程度提高。一直以來，阿克蘇地區一直以農業為主導型產業，但是工業化發展水平比較低。2000年第一產業占GDP的比重為46.1%，農業人口占總人口的75.8%。2010年第一產業的貢獻率為34.19%，充分體現了農業發展中對土地資源利用的依賴性依然較強。經濟的快速發展，農業活動的加劇，同時為提高土地利用的經濟和社會效益，化肥、地膜、農藥的大量使用，導致了土地自然性狀在逐漸退化以及對土壤、水質的污染，進而加劇了阿克蘇地區水土流失以及沙漠化、鹽漬化的程度，保護屏障植被遭到破壞，生態環境逐步惡化。

圖1 阿克蘇地區土地利用與生態環境系統耦合發展度

4 主要結論及對策

4.1 主要結論

4.1.1 新疆阿克蘇地區生態環境整體處于波動狀態

由分析可知，2000～2010年，阿克蘇地區生態環境整體處于波動狀態。2000年以后有下降趨勢。然而阿克蘇地區人口的不斷增加以及農業經濟的高速發展，開荒造田以及過度放牧加重了環境的承載，生態環境不斷趨于惡化，雖然人們試圖改善環境，但是惡化的速度快于改善的程度。由于資源開發的強度不斷增加，超過了資源環境的承載能力，因此，從全局來說，盡管在資源的開發方式和利用程度上有所改善，但是由于生態環境的脆弱性，依然呈現出局部改善，整體惡化，生態恢復能力較弱，環境質量的變化起伏較大［10］。

4.1.2 新疆阿克蘇地區土地利用與生態環境的耦合關系有所改善

由圖1 可以看出，阿克蘇地區的土地利用與生態環境兩個系統耦合關系水平中等，兩者的發展趨勢規律明顯，動態的演變過程體現了在不同時期兩者的影響機理，伴隨著人類活動尤其是工業活動、礦產資源的開發、城鎮化進程的加速，兩者的協調關系會有明顯的波動態勢。表3、圖1 表明，阿克蘇地區土地利用與生態環境系統耦合發展總體水平呈先下降后上升的趨勢。耦合發展度最高的為2010年，屬于良好協調發展生態主導型。2001年阿克蘇地區土地的利用與生態環境之間的協同發展水平開始下降，至2006年耦合關系表現出嚴重的失調，耦合度達到0.012 115，經濟的發展以嚴重損害生態效益為代價。“十五”期間，隨著大力發展特色農業，地區農用耕地的擴張，使得原本敏感脆弱的生態環境惡化加劇，由于治理恢復的難度大、周期長，盡管當地政府提出了退耕還林還草等相關政策，生態環境的改善在2007年才緩慢呈現。總體來看，由于在土地的開發利用中缺乏可持續性，加上原本就不穩定的生態系統，使得阿克蘇地區在實現經濟結構大調整發展方式轉變的過程中表現出土地－生態系統內部缺少較穩固的協同良性的運行模式。

新疆阿克蘇地區土地利用與生態環境的關系具有不確定性，耦合程度處于波動狀態。雖然生態環境有一定的自我調節能力，但是人類對土地的需求逐漸增加，導致脆弱的環境無法承受快速發展帶來的壓力，經濟與環境的協調發展面臨嚴重考驗。

4.2 對策

首先要控制經濟發展的強度，限制人口的快速增長，仍然實行計劃生育政策，有序開發利用資源、提高土地生產力、調整產業結構特別是農業內部結構。大力發展生態農業，減少化學物質對生態環境的破壞力度;其次要強調土地利用的生態適宜性，保持農用地的規模，同時嚴格控制工業三廢達標放排量，避免微環境污染。最后，應加大生態環境建設，加強生態環境的恢復重建能力，以此促進生態環境容量的恢復與重建，確保土地利用與生態環境協調發展。堅持土地開發利用與生態環境改善同步進行，維系生態環境相對穩定的運行機制，才能保持區域經濟可持續發展。

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