阿克苏地区土地资源开发利用与生态环境的耦合关系分析

苗莉

(塔里木大学经济与学院，新疆 阿拉尔 843300)

新疆阿克苏地区位于天山南坡，属典型的大陆干旱气候，生态环境极其脆弱，绝大部分是戈壁、沙漠和沙漠化的土地，自然环境严酷，不适合人类生活和居住，绿洲是唯一能抗御干旱气候环境的适合人类生活和居住的特殊生态环境系统。由于人类大力发展经济，对土地资源进行不合理的开发，造成荒漠化面积迅速扩大，这是因为自然环境与人为要素共同作用产生的结果。阿克苏地区生态环境、生产环境、生活环境更为恶劣，主要表现在水资源、土地资源的短缺，这也成为阿克苏地区经济发展的一个瓶颈。生态环境的可持续发展有利于促进土地资源的永续利用，两者是相互影响、相互制约的直接反映。那么新疆阿克苏地区的土地开发利用的规模和方式是否合理?在新形势下的经济发展方式和产业结构调整，对生态环境的影响程度如何?土地开发利用与生态环境的耦合关系是如何动态演变?影响两者协调的主要因素有哪些?本文将重点对这些问题进行研究。

近年来，邵波等研究了经济社会系统与生态环境之间的耦合态势［1］，之后，也有学者对土地生态经济系统与生态环境的关系进行了深入研究［2－3］。目前，很少有人对干旱区土地资源与生态环境的耦合关系进行关注，但是部分学者分析了塔里木河流域土地资源持续利用与生态环境耦合关系［4］，通过全面动态的反映土地资源在利用过程中与生态环境相互影响机理，为揭示由于不合理的土地开发利用暴露的生态环境问题，提供了很好的铺垫。本文以新疆阿克苏地区为例，通过选取2000～2010年间的相关重要典型指标了解在人类经济活动强度不断加强的背景下，土地资源开发利用与生态环境的耦合关系是如何相互作用和影响的，旨在为资源的合理开发和生态环境的恢复治理提供借鉴。

1 新疆阿克苏地区土地资源开发利用与生态环境现状

1.1 研究区基本概况

新疆阿克苏地区位于39°31＇～41°41＇N，78°02＇～84°05＇E，平均海拔1 115 m，地势北高南低，地处南疆从天山山脉向塔里木盆地、“绿洲－沙漠”过渡带上的生态脆弱区域［5］。阿克苏地区的国内生产总值由1998年的69.41 亿元增加到2009年的320.45 亿元，三次产业结构的比重由“九五”末的43.6%:21.6%:34.8%调整为2009年末的34.2%:28.4%:37.4%;截至2010年末，阿克苏地区总人口76.85 万人，其中，农业人口占68.88%，少数民族人口占78%，以维吾尔族、回族等少数民族为主［6］.

1.2 阿克苏土地利用状况

阿克苏地区土地面积辽阔，土地总面积13.134×104km2，占新疆总面积的8%。截止到2009年末，山地3.87 ×104km2，占总面积29.47%;平原5.23 ×104km2，占总面积39.82%;沙漠4.04 ×104km2，占总面积30.76%;在总面积中，其中耕地面积6.149 ×103km2，水浇地5.84 ×103km2，水果面积0.63 ×103km2，可利用荒地面积2.39 ×103km2千公顷，林地面积5.84 × 103km2，牧草地40.37 ×103km2。近年来，阿克苏地区的耕地面积不断增加，部分地区的盐碱地和沙地面积减少。而这种变化，既具有干旱区的特点，同时也反映了阿克苏地区生态环境脆弱的现状。

1.3 生态环境现状

随着产业结构的调整，阿克苏地区在大力发展农业的同时伴随着毁林、毁草现象，土地的利用结构不合理，造林面积和人工防护林面积的减少，降低了抵抗风蚀和水蚀的能力，大大削弱了绿洲保护屏障的作用。由于人类不合理的经济活动，加上绿洲荒漠交错带恶劣的气候、过度的开采地下水，天然植被减少，使得生态系统内部的自我调节能力降低，加剧了该地区生态环境的脆弱性。阿克苏地区大量开荒致使进入塔河中下游河道的水量减少，河岸植被衰败，沙漠化扩大，大量胡杨死亡，使该地区生态环境不断恶化，生态前景令人担忧。

2 新疆阿克苏地区土地资源开发利用与生态环境的耦合评价模型

2.1 数学模型介绍

土地资源开发利用的评价函数，即公式(1)［7－8］:

式中:i 为描述土地资源开发利用的指标个数，bi 为指标权重，yi 为描述土地资源开发利用的第i个指标的标准化值。此函数计算的土地资源开发利用指数的高低可以清楚的反映资源利用水平的程度。

建立的生态环境综合评价函数，即公式(2):

式中:i 为描述生态环境系统特征的指标个数，ai 为指标权重，xi 为描述生态环境系统特征的第i个指标的标准化值。由此函数计算的生态环境综合指数高低可以清楚的反映该地区生态环境状况的动态变化。

如前所述，g(y)与f(x)的离差越小越好，用离差系数Cv 表示，即公式(3):

式中:S 为g(y)与f(x)的标准差。使Cv 取极小值的充要条件是，，得出土地资源开发利用与生态环境耦合度公式(4):

式中:C(0《C《1)为耦合度，k(k》2)为调节系数，为了增加耦合度的区分度，本文设定n=2，C 反映出土地利用和生态环境耦合的数量程度，C 值与耦合性成正相关。为进一步反映土地自然生态系统的整体水平，构造耦合发展度公式(5):

式中:D 为耦合发展度。土地资源开发利用与生态环境的总体水平的高低通过计算耦合发展度清楚地反映。阿克苏地区的生态环境与土地开发利用之间的耦合关系的和谐程度可以得以揭示。

2.2 评判标准

表1 阿克苏土地开发利用与生态环境耦合关系的评价标准和基本类型

在划分耦合评判标准中，不仅要充分考虑土地利用对经济的影响，同时也要考虑生态环境的可持续发展。本文为了精确的反映经济与生态系统的耦合关系以及两者的发展水平，参考袁榴梅以及刘新平等的基础上，利用均匀分布函数判定阿克苏地区土地资源开发利用与生态环境耦合发展的评判标准和基本类型，如表1。

3 新疆阿克苏地区土地资源开发利用与生态环境耦合关系实证分析

3.1 指标体系的构建

本文在分析多篇文献、参考他人论文以及理论分析的基础上，对影响土地利用与生态环境耦合关系的指标进行筛选，并征求专家意见，最终形成了土地利用与生态环境耦合的指标体系。将评价指标体系分为2 个层次，共15 个指标。土地利用子系统分别选取了一产比重;种植业占农业产值比重;畜牧业占农业产值比重;人均耕地面积(hm2/人);耕地有效灌溉率;耕地复种指数;非农业人口比重;农牧民人均纯收入;土地垦殖率;单位农用地总产值等10个指标。生态环境子系统有5 个指标，分别是人均水资源拥有量;草地面积占农用地面积比重;森林覆盖率;耕地农药化肥施用量;人口密度。

3.2 分析方法原理介绍

运用主成分分析法和耦合模型评价法，使用SPSS17.0 软件确定各指标的权重，得出土地利用评价函数以及生态环境的评价函数。

3.3 评判新疆阿克苏地区土地资源开发利用与生态环境的水平

用SPSS17.0 软件对标准化处理的数据分别进行主成分分析，找出主要因子。根据要素成份特征值＞1 及累积贡献率达到85%以上的原则，提取土地利用指标、生态环境指标的主成分(表2)。计算出土地利用综合指数和生态环境综合指数。

表2 土地利用指数和生态环境指数的主成份分析结果

根据其累计贡献率达到85%以上的原则，对于土地利用指数需要保留三个主成分，而对于生态环境指数需要保留两个主成分。

以主成份的方差贡献率作为权数，以相应主成份得分值为变量，分别构造土地利用与生态环境的综合评价函数:

式中:g(y)为土地利用综合指数，f(x)为生态环境综合指数;Zi(i=1，2…，5)由主成份得分系数和相应原始变量的标准化值计算，计算结果见表3。

土地利用与生态环境系统耦合发展度的计算。根据上文提到的公式(4)、公式(5)计算土地利用与生态环境系统耦合发展的D，计算结果见表3。

3.4 新疆阿克苏地区土地资源开发利用与生态环境的综合评价

3.4.1 2000～2010年阿克苏地区土地利用与生态环境耦合关系计算结果

通过对新疆阿克苏地区统计年鉴2001～2011年的数据和资料进行计算与分析，运用主成分分析法，依照公式(4)、式(5)逐步计算，得出土地资源持续利用指数G、生态环境综合指数F 和耦合发展度D，具体结果见表3。

表3 2000～2010年阿克苏地区土地利用与生态环境耦合关系计算结果

由上表可以看出，阿克苏地区土地利用强度逐渐增加，生态环境成波动状态不断变化，耦合发展度在中度失调发展、严重失调发展、轻度失调发展、良好协调发展中不断变化。

2000～2002年土地利用强度不是很大，耕地面积在350 千公顷左右，表明土地开发数量增加不明显，2003～2006年，土地开发利用与生态环境的耦合发展度严重失调，土地利用指数不断上升，表明随着经济的增长，人口的增加，土地利用强度提高。根据阿克苏的地形地貌以及气候状况决定了该地区以农业发展为主，在这4年中，为了满足日益增长的人口对农副产品需求，耕地面积不断增加，环境逐渐恶化。2009～2010年，耦合关系转为轻度失调发展良好协调发展，人们逐渐意识到环境的重要性，减少了耕地的开垦，大力发展林果业，不仅增加了农民的收入，而且改善了环境状况。

3.4.2 新疆阿克苏地区土地开发利用程度逐渐加大

由图1 我们可以看出，阿克苏地区近10年以来土地利用综合指数呈上升趋势，由此我们得知随着人口的不断增加以及经济、科技的快速发展，导致阿克苏地区土地开发程度提高。一直以来，阿克苏地区一直以农业为主导型产业，但是工业化发展水平比较低。2000年第一产业占GDP的比重为46.1%，农业人口占总人口的75.8%。2010年第一产业的贡献率为34.19%，充分体现了农业发展中对土地资源利用的依赖性依然较强。经济的快速发展，农业活动的加剧，同时为提高土地利用的经济和社会效益，化肥、地膜、农药的大量使用，导致了土地自然性状在逐渐退化以及对土壤、水质的污染，进而加剧了阿克苏地区水土流失以及沙漠化、盐渍化的程度，保护屏障植被遭到破坏，生态环境逐步恶化。

图1 阿克苏地区土地利用与生态环境系统耦合发展度

4 主要结论及对策

4.1 主要结论

4.1.1 新疆阿克苏地区生态环境整体处于波动状态

由分析可知，2000～2010年，阿克苏地区生态环境整体处于波动状态。2000年以后有下降趋势。然而阿克苏地区人口的不断增加以及农业经济的高速发展，开荒造田以及过度放牧加重了环境的承载，生态环境不断趋于恶化，虽然人们试图改善环境，但是恶化的速度快于改善的程度。由于资源开发的强度不断增加，超过了资源环境的承载能力，因此，从全局来说，尽管在资源的开发方式和利用程度上有所改善，但是由于生态环境的脆弱性，依然呈现出局部改善，整体恶化，生态恢复能力较弱，环境质量的变化起伏较大［10］。

4.1.2 新疆阿克苏地区土地利用与生态环境的耦合关系有所改善

由图1 可以看出，阿克苏地区的土地利用与生态环境两个系统耦合关系水平中等，两者的发展趋势规律明显，动态的演变过程体现了在不同时期两者的影响机理，伴随着人类活动尤其是工业活动、矿产资源的开发、城镇化进程的加速，两者的协调关系会有明显的波动态势。表3、图1 表明，阿克苏地区土地利用与生态环境系统耦合发展总体水平呈先下降后上升的趋势。耦合发展度最高的为2010年，属于良好协调发展生态主导型。2001年阿克苏地区土地的利用与生态环境之间的协同发展水平开始下降，至2006年耦合关系表现出严重的失调，耦合度达到0.012 115，经济的发展以严重损害生态效益为代价。“十五”期间，随着大力发展特色农业，地区农用耕地的扩张，使得原本敏感脆弱的生态环境恶化加剧，由于治理恢复的难度大、周期长，尽管当地政府提出了退耕还林还草等相关政策，生态环境的改善在2007年才缓慢呈现。总体来看，由于在土地的开发利用中缺乏可持续性，加上原本就不稳定的生态系统，使得阿克苏地区在实现经济结构大调整发展方式转变的过程中表现出土地－生态系统内部缺少较稳固的协同良性的运行模式。

新疆阿克苏地区土地利用与生态环境的关系具有不确定性，耦合程度处于波动状态。虽然生态环境有一定的自我调节能力，但是人类对土地的需求逐渐增加，导致脆弱的环境无法承受快速发展带来的压力，经济与环境的协调发展面临严重考验。

4.2 对策

首先要控制经济发展的强度，限制人口的快速增长，仍然实行计划生育政策，有序开发利用资源、提高土地生产力、调整产业结构特别是农业内部结构。大力发展生态农业，减少化学物质对生态环境的破坏力度;其次要强调土地利用的生态适宜性，保持农用地的规模，同时严格控制工业三废达标放排量，避免微环境污染。最后，应加大生态环境建设，加强生态环境的恢复重建能力，以此促进生态环境容量的恢复与重建，确保土地利用与生态环境协调发展。坚持土地开发利用与生态环境改善同步进行，维系生态环境相对稳定的运行机制，才能保持区域经济可持续发展。

［1］邵波，陈兴鹏.中国西北地区经济与生态环境协调发展现状研究［J］.干旱区地理，2005，28(1):136－141.

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［3］李边疆，王万茂.区域土地利用与生态环境耦合关系的系统分析［J］.干旱区地理，2008，31(1):142－148.

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［5］李新明，喻晓玲，马琼.新疆南疆发展区域特色支柱产业的经济研究［M］.北京:高等教育出版社，2011，3:128－129.

［6］阿克苏地区统计局:阿克苏地区统计年鉴(2001－2011)［M］.新疆:新疆统计出版社.

［7］吴文恒.中国人口与资源环境耦合的演进分析［J］.自然资源学报，2006，21(6):853－861.

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