干旱區生態脆弱性變化趨勢及影響因素
——以新疆為例

龔新蜀， 韓美玲

(石河子大學經濟與管理學院，新疆石河子 832003)

通信作者：韓美玲，碩士研究生，研究方向為區域經濟、產業經濟。E-mail：630837357@qq.com。

生態環境是一定區域內氣候、地貌、土壤、水文、動植物及人類活動等的綜合，它既受人類活動的影響，又是人類賴以生存的基礎[1-3]。隨著人類經濟社會的快速發展，全球環境、氣候發生一系列深刻而顯著的變化，對生態環境脆弱性的研究也逐漸提上日程[4]。新疆地處我國西北邊陲，是我國典型的干旱區和生態脆弱區，在國家“兩屏三帶”為主體的生態安全戰略格局中，新疆作為北方防沙帶生態功能區，肩負著“三北”地區生態安全屏障的重任，承擔著加強防護林建設、草原保護和防風固沙的生態職責，對于新疆生態脆弱度的研究顯得十分必要。已有研究多是對河流流域、綠洲城市、區際范圍的生態環境狀況進行比較和分析，鮮有把新疆作為整體研究對象，對生態脆弱度的動態變化和驅動因子進行分析[5-10]。因此，本研究以新疆維吾爾自治區生態環境為研究對象，從自然因子、資源環境、經濟發展、社會發展4個層面構建生態脆弱度指標體系，找到影響生態脆弱度的主要驅動因子為緩解生態惡化提供對策，以期為新疆的可持續發展提供新的思路。

1 研究設計

1.1 數據來源

本研究以2001—2014年為研究時段，各評價指標的原始數據來源于新疆維吾爾自治區統計局編寫的相關年份《新疆統計年鑒》。

1.2 生態脆弱性評價指標體系構建

評價生態脆弱度是一個復雜的的過程，造成區域生態脆弱的原因眾多，主要包括自然因素和人為因素。本研究評價新疆生態脆弱性兼顧可表征性、易獲取性、動態性、相關性等原則，在參考已有相關研究成果[4-5]的基礎上，結合本研究目的、范圍以及研究區域的自然地理背景和特征，建立一套科學完整的評價指標體系，指標體系共涵蓋3個層次：一是目標層，二是系統層，三是指標層。如表1所示，x1、x2、x3為表征自然因子的3個指標，x4、x5、…、x13為表征資源環境現狀的10個指標，x14、x15、x16、x17為表征經濟發展狀況的4個指標，x18、x19、x20為表征社會發展狀況的3個指標。除x8、x11、x15、x17為正向指標外，其余均為逆向指標。為消除指標的量綱和統一指標值的變化范圍，對各個指標進行標準化處理，分別采用如下公式進行處理[11-12]。

正向指標：

逆向指標：

式中：minj(Xij)和maxj(Xij)分別表示第j個指標數列的最小值和最大值；Xij表示第j個指標第i年的變量值；Zij為第j個指標第i年的變量值的標準化結果，變化范圍在0～1之間。

脆弱度：

Di=∑Zij×wj。

式中：Di表示第i年新疆生態環境脆弱度；wj表示第j個指標的權重。

基于系統性和可操作性原則，本研究使用熵值法確定指標權重，各個指標的權重由樣本數據計算獲得，能消除人為確定權重的主觀性，計算公式如下：

gi=1-ej；

表1 新疆生態環境脆弱性評價指標體系

1.3 生態脆弱度與各指標之間關聯度分析

本研究使用灰色關聯度分析方法，測度各指標與生態脆弱度之間的關聯程度，把每個指標對生態脆弱度的影響程度進行量化，以便找出影響區域生態脆弱性的主要因素，灰色關聯分析具體計算步驟如下：(1)確定參考數列和比較數列；(2)對參考數列和比較數列構成的數據矩陣進行無量綱化數據處理，以消除不同種類數據無法比較和計算造成的誤差；(3)求參考數列與比較數列的灰關聯系數；(4)求灰關聯度；(5)按灰關聯度大小排序，在得到各個比較數列與參考數列的灰關聯度的基礎上，關聯度越大，說明影響程度也越大。

Xm={xm(1),xm(2),…,xm(n)}，m=1,2,…,20。

式中：n表示時刻，m表示指標個數；X0={x0(1),x0(2),…,x0(n)}，n=1,2,…,14為數據參考數列，X1={x1(1),x1(2),…,x1(n)}、…、Xi={xi(1),xi(2),…,xi(n)}、…、Xm={xm(1),xm(2),…,xm(n)}，m=1,2,…,20為數據比較數列。

關聯系數計算公式為：

1.4 貢獻度計算

把因子障礙度模型改造為因子貢獻度模型，用來分析歷年生態脆弱度的主要貢獻因子[7]，計算公式如下：

式中：Cj、wj、Ij分別表示第j項指標對脆弱度的貢獻度、第j項指標對脆弱度的權重、第j項指標的標準化值，m表示指標個數。

2 實證結果與分析

2.1 生態脆弱度變化趨勢分析

參考趙躍龍等的分類方法，按脆弱度z的大小把新疆生態環境脆弱性劃分為4類，即z>0.65為極強度脆弱，0.5

表2 新疆2001—2014年生態脆弱度評價結果

表2顯示，縱觀時間序列變化趨勢，西部大開發以來新疆生態脆弱度年際變化有波動，總體呈顯著下降的趨勢，即新疆生態脆弱性有逐漸消減的趨勢。生態脆弱性的變化大致可以劃分為3個階段：第1個階段，生態脆弱高度預警階段(2001—2005年)。在此期間，生態脆弱值介于0.532 9～0.657 0 之間，脆弱度等級處于極強度脆弱與強度脆弱狀態且脆弱度呈下降趨勢。由于西部大開發戰略剛剛落實，各項社會事業處于起步階段，西北地區迫于對中東部發達地區經濟趕超，在權衡經濟發展與生態治理時偏重經濟建設，在承接產業轉移的過程中大力發展石油化工工業，加快資源耗竭速度。同時，由于新疆是少數民族聚居區，寬松的人口政策造成人口自然增長率居高不下，沉重的人口負擔加重了資源環境壓力，給原本脆弱的生態系統“雪上加霜”。與此同時，在這個階段，生態脆弱性也有明顯的改善和好轉的趨勢，生態脆弱度由2001年的0.657 0下降到2005年的0.532 9，這與退耕還林工程和“三北”防護林工程在新疆的有效落實、環境污染治理、水土流失治理等環境整治措施有關，森林覆蓋率由2001年的1.92%上升到2005年的2.94%，累計造林面積90.1萬hm2，環境質量有所好轉。第2個階段，生態脆弱度徘徊階段(2006—2009年)。生態脆弱度處在中、強度脆弱狀態，生態脆弱度介于0.416 1～0.520 5之間，較上一階段生態環境有明顯的改善，這與人均能源消費量的大幅縮減、環境污染治理投資加大、農民人均純收入提高關系密切，能源消費量的下降，能緩解氣溫上升對區域干旱氣候的影響。農民收入水平提高能減輕農民對土地的過度依賴，減少放牧、樵采等對自然資源過度開發利用的行為。第3個階段，生態脆弱度良性波動階段(2010—2014年)。在此期間，生態脆弱度處在中、輕度脆弱狀態，年際變化相對平穩，生態脆弱度介于 0.354 2～0.419 8之間，這一階段生態環境趨向好轉是多方面因素作用的結果。首先，農業占GDP比重下降了3.2百分點，環境污染治理投資占GDP比重上升了2.7百分點，農業有效灌溉程度上升明顯。水土流失治理面積由2010年的35.9萬hm2上升到2014年的84.2萬hm2，年均增長 12.1萬hm2。“三北”防護林造林工程與防沙治沙工程的實施，使全區生態環境質量總體保持穩定，呈現部分改善與局部惡化的態勢。

綜合來看，新疆維吾爾自治區生態環境有著先天的脆弱性，盡管近年來環保投入力度不斷加大，生態環境質量出現局部好轉，但新疆仍是全國面積最大的干旱半干旱荒漠區，土地沙化、干旱依然是現階段以及將來很長一段時間新疆生態環境治理的難題。隨著區域資源開發力度的不斷深入，環境污染治理的難度也將提高。

2.2 生態脆弱度與指標之間的關聯度分析

運用灰色關聯分析模型，通過公式計算出各指標與生態脆弱度之間的關聯度，排序獲得影響生態脆弱度的主要因素，結果見表3。從新疆生態脆弱度與各指標的灰色關聯度計算結果來看，各指標與生態脆弱度的關聯度由大到小依次為農業產值占GDP比重、人口自然增長率、環境污染投資總額占GDP比重、有效灌溉程度、年平均降水量、人均能源消耗量、農民人均純收入、水土流失治理面積、自然保護區面積占轄區面積比重、人均GDP。新疆生態脆弱度與農業產值占GDP比重、人口自然增長率、環境污染投資總額占GDP比重、有效灌溉程度的關聯程度最高，關聯度均達到了0.9以上，表明農業產值比重大、人口增長率高是造成生態脆弱性提高的驅動因素，加大環境污染治理投資力度、提高有效灌溉面積是減緩區域生態脆弱性的有效途徑；年均降水量、人均能源消耗量、農民人均純收入、水土流失治理面積、自然保護區面積占轄區面積比重、人均GDP對新疆生態脆弱性的影響次之，與之關聯度均達到0.8以上，表明加快農民收入水平提高、加大環境建設投入力度有利于提高生態環境質量，而能源消耗量的提高會加重生態脆弱性，應倡導節能減排的消費觀念。

2.3 生態脆弱度與指標之間的貢獻度分析

選擇每年生態脆弱貢獻度最大的2個指標作為主要貢獻指標，其貢獻度如表4所示。由此可以看出，各年影響生態脆弱的主要貢獻因子變化較大，因子貢獻度也有所差異。2010年生態脆弱的主要貢獻因子為環境污染投資總額占GDP比重、人均耕地面積，2013年生態脆弱的主要貢獻因子為人均能源消耗量、自然保護區面積占轄區面積比重，2014年生態脆弱的主要貢獻因子為人均能源消耗量、人均水資源量。

表3 新疆生態脆弱度與各指標的灰色關聯度

表4 新疆各指標與生態脆弱度的貢獻度

注：表中所選變量為生態脆弱度貢獻最大的2個變量。

2.4 生態脆弱度的預測分析

本研究基于灰色系統理論，使用灰色預測模型，依據預測問題的特征，揭示中短期內新疆生態環境脆弱性演變趨勢，以2001—2014年新疆生態環境脆弱度作為原始數據，預測中短期2018、2020年生態脆弱度的可能性變化，預測結果和誤差檢驗如表5所示。

表5 2018、2020年新疆生態脆弱度預測結果

3 結論與對策

本研究從自然因子、資源環境、經濟發展、社會發展4個方面構建了新疆生態環境脆弱性評價體系，使用灰色預測模型對新疆2018、2020年生態脆弱度進行預測，經研究發現，新疆生態脆弱性與農業產值占GDP比重、人口自然增長率、環境污染投資總額占GDP比重、有效灌溉程度的關聯程度最大，關聯度均達到0.9以上。因此，應從以下4個方面提高新疆生態環境質量：第一，在本研究得到農業占GDP比重是影響生態脆弱性的首要因素，農業用水是新疆第一用水大戶，新疆生態環境基礎較弱，農業用水比例過大勢必會擠占其他部門用水份額，不利于部門間的協同發展。因此，加快產業結構調整步伐，提高二、三產業在新疆國民經濟中的比重從而引導自然資源重新配置是改善生態環境質量的重要手段。第二，人口數量增長會提高資源消耗量和廢物排放量，加大環境承載壓力，造成環境質量下降。因此，在可持續發展觀的指導下，新疆應從實際出發，嚴格執行計劃生育政策，鼓勵晚婚晚育少生優生，有效控制人口增長，促進人口與環境良性發展。第三，發展循環經濟，減少污染物排放，改變以往資源-產品-廢物的發展模式為資源-產品-再生資源的發展路徑，堅持走經濟高增長，環境低污染的新型工業化發展道路。第四，加快科技研發和創新步伐，進而提高資源利用效率，推廣農業節水灌溉技術，發展旱作農業。對水利基礎設施加強建設和管理，提高水利設施抗災減災能力。

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