水土資源承載力區域差異與影響因素

周 智, 黃 英, 黃 娟

(1.河北農業大學 國土資源學院, 河北 保定 071001; 2.武漢工程科技學院 經濟與管理學院, 湖北 武漢430200)

水土資源承載力區域差異與影響因素

周 智1, 黃 英2, 黃 娟2

(1.河北農業大學 國土資源學院, 河北 保定 071001; 2.武漢工程科技學院 經濟與管理學院, 湖北 武漢430200)

資助項目：保定市哲學社會科學規劃研究項目“保定市農戶居住空間行為選擇的現狀與引導對策研究”(20140503)； 河北省社會科學基金項目(HB14GL039)

第一作者：周智(1979—)，男(漢族)，湖北省大悟縣人，博士研究生，講師，主要從事土地利用工程研究。E-mail:zhouzhi797825@163.com。

摘要：[目的] 探究當前我國各區域水土資源承載力的異質性變化規律，為現階段我國宏觀水土流失治理提供實證建議。[方法] 基于2011年的省際面板數據選用多指標評價體系運用因子分析法進行了水土資源承載力的綜合評價，在此基礎上，結合各區域經濟發展水平構建綜合評價矩陣對31個省區進行聚類分析。[結果] (1) 河北、山東和河南省的綜合分值位于全國前3位；青海省、天津市和上海市位于后3位。(2) 河北、山東和湖北等8個地區屬于“承載力強—經濟強”型。河南、四川、黑龍江等7個地區屬于“承載力強—經濟弱”型，吉林、陜西、福建等7個地區屬于“承載力弱—經濟強”型，而云南、新疆、海南等9個地區屬于“承載力弱—經濟弱”型。[結論] 地區第一產業生產總值、農村改水累計受益人口、廢水排放總量等是導致我國水土資源承載力狀況存在一定程度區域差異的主要因素。

關鍵詞：水土資源承載力; 綜合評價; 區域差異; 影響因素

隨著經濟發展速度的不斷加快，全球生態環境面臨著更大的挑戰和威脅。水土流失和荒漠化是全球絕大部分國家面臨的重大環境危害之一[1]，我國也不例外。相較其他國家，我國水土流失形勢十分嚴峻[2]，水土流失治理是當前我國環境治理和保護的必要措施，黨和政府都非常重視。在黨的十八大報告中實施水土流失綜合治理被強調指出，作為了良好生態環境構建的重要舉措之一。而水土資源的演變特征正是各地進行水土流失治理的決策基礎，水土資源承載力作為反映水土資源演變的主要指標，是衡量經濟發展形勢下水土資源可持續發展的重要標志。目前，新形勢下全國水土流失的變化和治理已經成為了廣大學者研究的熱點和焦點，關于水資源承載力、土地資源承載力以及水土資源承載力的實證研究成果較多，具體可歸納為微觀評價、宏觀調控以及兩種融合等3大方面，微觀評價一般結合具體區域的水土資源狀況構建指標體系進行評價[3-4]，而宏觀調控則以對水土資源承載力評價和治理進行技術指導的成果居多[5-6]，兩者的融合一般首先進行技術路線設計，然后結合具體區域進行驗證[7-8]。通過這些研究，對具體區域結合水土流失現狀進行針對性地治理及減輕日益加重生態威脅的必要性已經得到了共識，但是針對我國不同區域水土資源承載力異質化的比較實證研究卻并不多見。不少學者針對具體省市地區的水土資源承載力運用指標體系進行了評價研究，可結合多項指標對不同省市地區之間水土資源承載力的空間異質性比較卻相對較少。為了探討水土資源承載力受地區條件影響呈現的異質性變化規律，本研究首先基于2011年的省際面板數據選用水土資源承載力的多指標評價體系進行綜合評價，然后以區域水土資源承載力綜合評分和區域經濟發展水平為切入點，構建了區域水土資源承載力的綜合評價矩陣[9]，并對31個地區進行了聚類分析，力求能為現階段我國水土流失狀況的宏觀治理和改善提供有效的實證建議。

1數據來源與研究方法

1.1　數據來源

研究的原始數據為2011年結果，數據來源皆來自2012年的《中國統計年鑒》、《中國農村統計年鑒》、《中國國土資源統計年鑒》和《中國環境年鑒》，其中部分指標是在原始數據的基礎上計算所得。為了消除因數據大小以及單位不同對分析結果造成的影響，針對原始數據進行了標準化處理，具體計算公式為：

1.2　指標體系構建

資源承載力一般是指一定空間范圍的資源對被承載人口及經濟發展的支撐能力[10-11]，而水土資源承載力的空間異質性則來源于各個區域水土資源承載力反映變量隨著空間位置變化呈現多方面屬性差異的綜合測度。但多方面屬性差異大小不一，且每個反映變量對綜合異質性測度所起的重要性并不相同。因此需要將多方面反映區域水土資源承載力的變量進行指標體系構建，然后采用科學的定量方法進行空間異質性綜合測度。綜合國內外學者的觀點，水土資源承載力空間異質性的評價指標體系可從3個方面進行劃分： (1) 從提供承載的基本構成和系統理論角度，指標體系可劃分為水資源、土地資源和水土資源耦合3個子系統；其中，水土資源耦合系統主要體現為以保障生態安全和可持續發展為前提，在以水土資源空間異質性為基礎，對水土子系統輔以各種社會經濟技術手段的干擾，提高區域水土資源的系統耦合效應，維持水土生態系統的相對平衡，同時實現水土資源的可持續利用和社會、經濟、生態3方面的綜合效益最大化[12]。 (2) 從資源影響的效應來看，一般包括正面效應和負面效應兩個層次，其中正面效應可體現在資源帶來的對人口和經濟發展的可持續承載容量優勢，而負面效應一般則表現為資源變化和社會經濟活動帶來的生態威脅[13]； (3) 指標體系還可從靜態和動態角度進行劃分，靜態指標一般指持有狀態的指標，而動態指標更強調變化。基于數據的可獲得性、指標的可操作性、主導性和科學性等原則，研究選用的指標體系綜合了上述3種劃分層次：首先根據資源構成角度進行劃分，然后各種資源下面再進一步根據動靜態變化和正負效應進一步細分。具體的水土資源承載力評價指標體系詳見表1，正負相關性分別以“+”和“-”來表示。其中“+”代表該項指標與區域水土資源承載力為正相關關系，一般而言指標數值越大，區域水土資源承載力越優；“-”代表該項指標與區域水土資源承載力為負相關關系，一般而言指標數值越大，區域水土資源承載力越劣。另外，土地利用率是根據所選區域耕地、林地、園地、牧草地和其他農用地面積之和除以區域土地總面積計算所得，植被覆蓋率則是采用區域內林地、草被、疏林、果園以及灌叢等植被面積之和除以土地總面積計算所得[14]，年降水量選取的是31個地區中的主要代表城市的全年降水量；濕地面積包括天然濕地面積和人工濕地面積，而天然濕地一般由近岸及海岸、河流、湖泊和沼澤組成。

1.3　研究方法

要分析區域水土資源承載力的異質化規律，就必須結合上述指標體系對各地區的水土資源承載力進行綜合評價。因指標之間可能相互相關，且各個指標所起的重要性并不相同，因此必須采用定量分析的方法來分析指標之間的相關關系，根據相關關系減少變量個數，并根據單項指標與綜合得分之間的關系客觀地確定權重。這些分析步驟可以通過常見的因子分析法來達到。因子分析法的一般步驟為： (1) 原始數據的標準化處理； (2) 是否適合做因子分析的判定；因子分析一般要求所選的變量之間呈現較強的相關關系，以方便提取公共因子。 (3) 采用主成分分析法提取公共因子； (4) 計算各樣本的公共因子得分； (5) 運用公共因子構建綜合評價的計算模型；其中計算模型中一般選取因子的方差貢獻率作為權重，采用因子加權計算出各樣本的多指標綜合評價得分[15]。此處的綜合評價得分即可視為各地區水土資源承載力的綜合評價表現。最后，為了實現地區經濟發展與水土資源承載能力的協調發展，研究基于地區的經濟發展水平構建水土資源承載力綜合評價矩陣，來對地區進行合理聚類。地區經濟發展水平方面一般選擇選擇地區生產總值做為評斷指標，為了消除各地區因人口多少帶來的影響，此處構建的水土資源承載力綜合評價矩陣采用了人均地區生產總值進行綜合評價，具體構造詳見表2。根據表2所示，水土資源承載力的綜合評價分別根據綜合評價得分和人均地區生產總值進行兩段劃分，因區域個數為31個，所以將排序后的第1—15名定位為較優的位置，排序后第16—31名定位為較劣的位置，因為有兩項評價依據，兩兩組合之后，可將31個地區劃分為4類，如“承載力強—經濟強”型地區，即水土資源承載力強且地區經濟發展水平較高的地區，劃分依據為水土資源承載力綜合得分和人均地區生產總值均位于全國前15名的地區，其他3類依此類推。

表1　水土資源承載力評價指標

表2　水土資源承載力綜合評價矩陣

2結果與分析

2.1　水土資源承載力的空間異質性

因子分析的綜合評價結果如表3所示。從表3可以看出，我國31個省、直轄市和自治區水土資源承載力存在一定程度的區域差異，河北省的水土資源承載力綜合評價分值最高，以些許的優勢排名第1；山東、河南、湖北和四川省位列第2—5名，其中山東和河南的分值相對第4—5名優勢比較明顯；內蒙古、黑龍江、湖南、江蘇和廣西位等省區列第6—10名，且分值差距較小；青海省、天津市和上海市分值最低，位列最后3位，尤其是上海市承載力綜合分值居最后1名。

根據地域劃分，水土資源承載力較強的省份多位于華北地區，華東和華中地區有部分省份，東北，華南和西南有少量省份，而水土資源承載力較弱的地區則多半位于西北地區；華北和西南有部分省份，華南，青藏和華東有少量省份。從與經濟發展的協調能力來看，承載力較強的省份中約有1/2同時具備了較高的經濟發展水平，說明經過對水土流失的重視和治理改善，一部分省份皆實現了經濟發展與水土資源保護的協同路徑且取得一定的成效[16]，而經濟發展處于弱勢的省份中約有1/2其水土保護形勢并不樂觀，更需要在加速經濟發展的同時，高度注重水土流失治理和水土資源保護等舉措與經濟的協調可持續發展[17]。

表3　各地區水土資源承載力評價結果

2.2　水土資源承載力綜合評價的聚類結果及成因分析

基于人均地區生產總值和水土資源承載力綜合分值所處位次構建的綜合評價矩陣對31個省、自治區、直轄市進行聚類的結果如圖1所示，原始數據如表3所示；而根據主成分分析得到各指標影響區域水土資源承載力的重要程度排序如表4所示。從4種水土資源承載力類型的分布結合影響因素來看，首先，河北、山東、湖北、內蒙古、江蘇、浙江、遼寧和廣東8個省區屬于“承載力強—經濟強”型地區，其中河北和山東省較強的水土資源承載力歸功于表4中起主要作用的各項指標的綜合優勢，如在地區第一產業生產總值、農村改水累計受益人口、環境污染治理投資總額和有效灌溉面積等指標上的絕對優勢，其中，河北省按人均GDP排名在全國僅列第14位，其經濟優勢并不明顯，該地區在經濟發展上仍有一定的上升空間；內蒙古自治區和遼寧省較強的水土資源承載力分別主要得益于區域內土地資源和水資源上的資源優勢；江蘇、浙江、廣東省因本身具有一定的資源優勢加上區域內對水土資源環境治理的重視使它們能躋身“承載力強—經濟強”型地區之列，湖北地區由于多項指標的些許均衡優勢使其位列“承載力強—經濟強”型地區。其次，河南，四川，黑龍江，湖南，廣西，安徽和江西省7地雖然同屬水土資源承載力強的區域，但這些地區的經濟發展水平相較其他地區而言處于劣勢，因此在以后要注重提高經濟發展水平的同時，繼續保持區域內水土資源承載力的優勢地位。尤其是河南省在水土資源承載力綜合分值排名第3，其主要原因在于該地區在第一產業生產總值、農村改水、除澇和有效灌溉等指標上的優勢，但該地區的人均GDP在全國排名靠后，這與該地區人口規模龐大有一定的關系，但同時也說明該地區要加快經濟發展的步伐，但也要注意不能走以環境破壞換取經濟發展的老路。另外，吉林、陜西、福建省、重慶、北京、天津和上海市7地雖然經濟發展水平較高，但區域內水土資源承載力較弱，以后應加大區域內水土流失治理力度[18]。而云南、新疆、海南、甘肅、貴州、山西、西藏、寧夏和青海省9個地區皆屬于“承載力弱—經濟弱”型地區，這同時也再次印證了我國水土資源面臨的嚴峻形勢。

3結果討論

區域水土資源承載力是水土治理的重要決策基礎，首先構建了評價區域水土資源承載力的多指標評價體系，然后運用因子分析法計算了各區域的水土資源承載力綜合分值，并結合人均地區生產總值構建了綜合評價矩陣，將2011年我國31個省(市、區)劃分為“承載力強—經濟強”，“承載強—經濟弱”，“承載力弱—經濟強”，“承載力弱—經濟弱”4種類型，同時針對4種類型在不同地區的分布進行了比較和成因分析，其研究結論客觀真實地展現了當前我國水土資源承載力的區域分布現狀并可為水土流失狀況的了解和治理對策的制定提供實證參考。通過上述實證研究可知，我國水土資源承載力狀況存在一定程度的區域差異，承載力較強的一部分省份同時具備了較高的經濟發展水平，說明這些區域比較注重經濟發展和水土保持的協同進步，但與此同時，經濟發展迅速但水土資源承載處于劣勢的地區仍然存在，說明這些地區面臨著強大的水土流失威脅，必須予以高度重視。另外經濟發展處于弱勢的一部分省份其水土保護形勢反而并不樂觀，這些區域需要高度注重水土資源保護與經濟的協調可持續發展。從地域分布來講，水土資源承載力強且經濟發展水平較高的地區多半分布于我國華北地區，東北和華東有部分省份，水土資源承載力和經濟發展皆弱的省份多位于我國西北地區，青藏和西南地區有部分省份，這也說明地區間資源優勢的差異，因影響水土資源承載力綜合評價的主要因素是水土耦合的效益指標和水土資源優勢，另外環境的治理也起到了一定程度的主要作用，重視環境治理的新型水土保持模式無疑能實現與經濟的協調發展，而罔顧水土資源環境的經濟發展模式勢必會對地區的可持續發展造成威脅[19]。因此，華北地區要在保持資源優勢的同時進一步鞏固環境治理，繼續加速兩者與經濟的協調發展，而西北地區必須改變現有傳統觀念，加強水土資源環境治理，早日實現“承載力強—經濟強”型的發展目標[20]。

表4　反映水土資源承載力的各個指標的因子載荷量

4結 論

(1) 根據2011年31個省區面板數據分析，影響水土資源承載力的前7位主要因素依次是地區第一產業生產總值、農村改水累計受益人口、廢水排放總量、環境污染治理投資總額、除澇面積、有效灌溉面積和水災受災面積。

(2) 根據多指標體系綜合評價的結果，多指標共同作用突顯出我國不同地區的水土資源承載力存在一定程度的空間異質性，其中，河北省以較高分值位居首位，山東、河南、湖北和四川省分列2—5位，青海、天津和上海分列倒數1—3位。總體而言，華北和華東地區在水土保持和經濟協調發展方面效果較優，而受資源條件和環境治理等因素的影響，水土資源承載力較弱的地區則多半位于西北地區。

(3) 結合綜合評價矩陣對31個省區進行聚類分析的結果顯示，河北、山東、湖北、內蒙古、江蘇、浙江、遼寧和廣東省8個地區屬于“承載力強—經濟強”型區域，河南，四川，黑龍江，湖南，廣西，安徽和江西省屬于“承載力強—經濟弱”型區域，吉林、陜西、福建省、重慶、北京、天津和上海市屬于“承載力弱—經濟強”型區域，云南、新疆、海南、甘肅、貴州、山西、西藏、寧夏和青海9個省區屬于“承載力弱—經濟弱”型區域。當然，因數據可獲得性的限制和作者自身水平的不足，研究設計的綜合評價指標體系難免存在一定程度的欠缺，同時研究主要針對水土資源承載力的空間異質性展開分析，對于承載力的時空分析沒能有機結合，該問題將在今后進行進一步研究。

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Regional Differences and Influencing Factors of Soil-water Resources Carrying Capacity

ZHOU Zhi1, HUANG Ying2, HUANG Juan1

(1.CollegeofLandResource,AgriculturalUniversityofHebei,Baoding，Hebei071001,China;2.CollegeofEconomicsandManagement,WuhanUniversityofEngineeringScience,Wuhan,Hubei430200,China)

Abstract：[Objective] To analyze regional differences in soil-water resources carrying capacity in order to provide empirical suggestions on controlling soil and water loss at present stage in our country. [Methods] The article selected panel data of 2011 to make up multi-index evaluation system of soil-water resources carrying capacity. Further more, we clustered 31 regions by constructing evaluation matrix on level of economic development. [Results] (1) Hebei, Shandong and Henan Provinces are the national top three, while Qinghai Province, Tianjin City and Shanghai City are located in national final three. (2) Eight areas including Hebei, Shandong, Hubei Provinces belong to “strong carrying capacity, strong economy” areas, seven areas including He’nan, Sichuan and Heilongjiang Provinces belong to “strong carrying capacity, weak economy” areas, seven areas including Jilin, Shanxi and Fujian Provinces belong to “weak carrying capacity, strong economy” areas, nine areas including Yunnan, Xinjiang and Hainan Provinces belong to “weak carrying capacity, weak economy” areas. [Conclusion] There are some differences on soil-water resources carrying capacity in different regions of China because of the differences between gross domestic product of primary industry, cumulative benefit population of water improvement in rural, total volume of waste water discharged and so on.

Keywords:soil-water resources carrying capacity; comprehensive evaluation; regional differences; influencing factors

文獻標識碼：A

文章編號：1000-288X(2015)02-0344-06

中圖分類號：S157

收稿日期：2014-07-06修回日期：2014-08-26