新疆昌吉州農業發展與水資源協調度測評

摘 要： 篩選13 個水資源系統、農業系統關鍵性指標，構成綜合評價指標體系，利用熵值法確定指標權重，參考物理學中的容量耦合內容，建立水資源系統?農業系統耦合協調度模型。結合新疆維吾爾自治區昌吉回族自治州（簡稱昌吉州）水資源及農業經濟發展狀況，將水資源系統與農業系統的綜合協調度分成3 個階段、8 種類型。測評結果表明，近21 年來，昌吉州水資源與農業發展相互影響、相互制約，農業的快速發展使水資源大量消耗。受到水資源制約，農業發展的效用出現遞減趨勢，水資源系統與農業系統耦合協調度一度惡化為瀕臨失調衰退型。2015 年以后，昌吉州強化落實最嚴格水資源管理制度，嚴控“三條紅線”，節水增效、退水減地和清潔行動等一系列政策措施有序推進，水資源生態環境得到改善，耦合協調度有所提升。未來，昌吉州應從健全水權分配制度、推廣農業高效節水技術、退減灌溉面積、開展生物工程建設及壓減地下水開采量等方面著手，興利除弊、革故鼎新，發揮水資源最大效益，實現區域農業可持續發展。

關鍵詞：農業發展；水資源；協調度；昌吉州

中圖分類號：S27 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1795（2024）08-0121-07

DOI：10.19998/j.cnki.2095-1795.2024.08.021

0 引言

農業以土而立、憑水而旺。水是重要的農業基礎資源，也是農業經濟可持續發展的制約條件。由于水資源的有限性，在水資源與農業之間的分配是此消彼長的，即水資源生態安全與農業發展目標是對立的矛盾關系[1]。農業生產的快速發展必然要求更多的水資源，同時，水文生態系統自身修復的功能需要得到保障，人類不能過度開采水資源，破壞生態系統的自身修復功能[2]。由于受到技術水平和資源存量約束的雙重制約，水資源與農業協調發展問題越來越突出。要使生態環境安全與農業安全所需水資源量達到平衡，需要地區水資源管理部門科學規劃、統籌協調，合理開發使用地表水和地下水，充分開發和利用空中水資源及有效降水，發揮水庫和土壤的調蓄作用，從而提高水資源利用效率，實現農業和生態安全[3]。

國內外研究人員運用不同的模型和方法，對水資源承載力及水資源與社會經濟協調發展問題進行了分析研究。蘇敏杰等[4] 從水資源、經濟社會和生態系統3 個方面提出水資源承載力評價指標體系和分級標準，基于最大熵投影尋蹤技術對云南省2006—2015 年水資源承載力進行評價。孫雅茹等[5] 從水資源、社會、經濟和生態環境4 個方面選取評價指標，利用結構熵權法對南京市水資源承載力進行評價。高宇星[6] 完成了昌吉州水資源承載力分析，認為昌吉州水資源承載力無法承受人民生活、工農業生產用水，并且已經對生態系統造成了一定影響。邢霞等[7] 借助耦合協調度和障礙度模型探討了黃河流域用水效率和經濟發展之間的協調關系。鄭德鳳等[8] 從時空匹配趨勢及數量協調發展兩個角度評價城市化質量與水資源的協調發展狀態。LUO Z 等[9] 將分布式社會經濟?水生態模型與耦合協調度模型相結合，提出了社會經濟?水生態協調發展評價新框架。

綜上所述，水資源和社會經濟發展密切相關，但目前水資源和社會經濟耦合協調關系研究多聚焦于水資源與城鎮化、經濟發展效率之間的關系，對水資源系統與農業系統耦合協調關系的研究較少。

1 研究區概況

新疆維吾爾自治區（簡稱新疆）昌吉回族自治州（簡稱昌吉州）位于天山北麓、準噶爾盆地東南緣，東經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、日照時間長和晝夜溫差大的特點，南部山區氣候特征明顯，降水充沛，北部沙漠性氣候特征顯著，干旱少雨[10]。

昌吉州是農業大州，典型的綠洲經濟、灌溉農業。2022 年《昌吉回族自治州人民政府工作報告》顯示，昌吉州小麥種植總面積穩定在13.33 萬hm2，總產量穩定在80 萬t 以上，面粉生產能力達到100 萬t，是國家級雜交玉米制種基地、西甜瓜及蔬菜區域性良種繁育基地和全國最大的葡萄原酒供應基地，逐步形成了小麥、玉米、棉花、林果及畜禽協調發展的特色農業產業體系，品牌效應逐步顯現，發展基礎扎實。此外，昌吉州也是煤電煤化工、機電裝備制造、有色金屬加工的新興基地，準東創新產業示范區工業增加值年均增長17.4%，成為新疆新型工業化主戰場和昌吉州工業經濟的核心增長極，現代煤化工、硅基鋁基新材料等產業集聚發展，煤炭、電解鋁產能占新疆50% 左右，電力總裝機容量達3 280 萬kW[11]。隨著昌吉州社會經濟持續快速發展，城市化進程不斷加快，工業用水和生活用水出現大幅度增長，水資源開發利用與農業發展不匹配、不協調問題日益突出。

2 資料與方法

本研究關鍵指標數據年平均降水量A1、人均水資源量A2、用水總量A3、農業用水量A4、污水處理率A5、綠化覆蓋率A6、生態環境補水量A7、化肥施用量A8、農作物播種面積B1、有效灌溉面積B2、農業節水灌溉機械B3、農業總產值B4 及糧食產量B5 均來源于2002－2022 年《昌吉回族自治州統計年鑒》及昌吉州氣象局、水利局統計數據。

在聽取農業、水利專家意見的前提下，運用綜合評價分析法，建立基于目標層、準則層、指標層的農業系統與水資源系統的綜合評價指標體系，利用熵值法計算指標體系內各單項指標的權重，從而得到農業系統和水資源系統的綜合評價函數。借鑒物理學中的容量耦合內容，構建農業系統與水資源系統的耦合協調度模型，用以分析昌吉州農業發展與水資源協調度水平。

3 指標體系構建

在評價指標的選取過程中，遵循科學性、系統性、特殊性和可操作性等原則，對大量涉及水資源、農業經濟系統評價指標的文獻進行分析研讀，采用德爾菲法對待選指標進行篩選，再結合研究區域實際狀況進行優化，最終選取13 個關鍵性指標，構成農業系統與水資源系統的綜合評價指標體系，如表1 所示。

4 農業發展與水資源協調度建模分析

4.1 熵值法確定指標權重

水資源系統與農業系統評價指標體系涉及面廣，關聯度高。本研究采用熵值法這種客觀賦權法來確定各項指標的權重。熵值法借鑒了信息熵思想，它通過計算指標的信息熵，根據指標的相對變化程度對系統整體的影響來決定指標的權重，即根據各個指標值的差異程度來進行賦權，從而得出各指標的權重，其中相對變化程度大的指標賦予較大的權重[12]。