干旱区生态脆弱性变化趋势及影响因素
——以新疆为例

龚新蜀， 韩美玲

(石河子大学经济与管理学院，新疆石河子 832003)

通信作者：韩美玲，硕士研究生，研究方向为区域经济、产业经济。E-mail：630837357@qq.com。

生态环境是一定区域内气候、地貌、土壤、水文、动植物及人类活动等的综合，它既受人类活动的影响，又是人类赖以生存的基础[1-3]。随着人类经济社会的快速发展，全球环境、气候发生一系列深刻而显著的变化，对生态环境脆弱性的研究也逐渐提上日程[4]。新疆地处我国西北边陲，是我国典型的干旱区和生态脆弱区，在国家“两屏三带”为主体的生态安全战略格局中，新疆作为北方防沙带生态功能区，肩负着“三北”地区生态安全屏障的重任，承担着加强防护林建设、草原保护和防风固沙的生态职责，对于新疆生态脆弱度的研究显得十分必要。已有研究多是对河流流域、绿洲城市、区际范围的生态环境状况进行比较和分析，鲜有把新疆作为整体研究对象，对生态脆弱度的动态变化和驱动因子进行分析[5-10]。因此，本研究以新疆维吾尔自治区生态环境为研究对象，从自然因子、资源环境、经济发展、社会发展4个层面构建生态脆弱度指标体系，找到影响生态脆弱度的主要驱动因子为缓解生态恶化提供对策，以期为新疆的可持续发展提供新的思路。

1 研究设计

1.1 数据来源

本研究以2001—2014年为研究时段，各评价指标的原始数据来源于新疆维吾尔自治区统计局编写的相关年份《新疆统计年鉴》。

1.2 生态脆弱性评价指标体系构建

评价生态脆弱度是一个复杂的的过程，造成区域生态脆弱的原因众多，主要包括自然因素和人为因素。本研究评价新疆生态脆弱性兼顾可表征性、易获取性、动态性、相关性等原则，在参考已有相关研究成果[4-5]的基础上，结合本研究目的、范围以及研究区域的自然地理背景和特征，建立一套科学完整的评价指标体系，指标体系共涵盖3个层次：一是目标层，二是系统层，三是指标层。如表1所示，x1、x2、x3为表征自然因子的3个指标，x4、x5、…、x13为表征资源环境现状的10个指标，x14、x15、x16、x17为表征经济发展状况的4个指标，x18、x19、x20为表征社会发展状况的3个指标。除x8、x11、x15、x17为正向指标外，其余均为逆向指标。为消除指标的量纲和统一指标值的变化范围，对各个指标进行标准化处理，分别采用如下公式进行处理[11-12]。

正向指标：

逆向指标：

式中：minj(Xij)和maxj(Xij)分别表示第j个指标数列的最小值和最大值；Xij表示第j个指标第i年的变量值；Zij为第j个指标第i年的变量值的标准化结果，变化范围在0～1之间。

脆弱度：

Di=∑Zij×wj。

式中：Di表示第i年新疆生态环境脆弱度；wj表示第j个指标的权重。

基于系统性和可操作性原则，本研究使用熵值法确定指标权重，各个指标的权重由样本数据计算获得，能消除人为确定权重的主观性，计算公式如下：

gi=1-ej；

表1 新疆生态环境脆弱性评价指标体系

1.3 生态脆弱度与各指标之间关联度分析

本研究使用灰色关联度分析方法，测度各指标与生态脆弱度之间的关联程度，把每个指标对生态脆弱度的影响程度进行量化，以便找出影响区域生态脆弱性的主要因素，灰色关联分析具体计算步骤如下：(1)确定参考数列和比较数列；(2)对参考数列和比较数列构成的数据矩阵进行无量纲化数据处理，以消除不同种类数据无法比较和计算造成的误差；(3)求参考数列与比较数列的灰关联系数；(4)求灰关联度；(5)按灰关联度大小排序，在得到各个比较数列与参考数列的灰关联度的基础上，关联度越大，说明影响程度也越大。

Xm={xm(1),xm(2),…,xm(n)}，m=1,2,…,20。

式中：n表示时刻，m表示指标个数；X0={x0(1),x0(2),…,x0(n)}，n=1,2,…,14为数据参考数列，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为数据比较数列。

关联系数计算公式为：

1.4 贡献度计算

把因子障碍度模型改造为因子贡献度模型，用来分析历年生态脆弱度的主要贡献因子[7]，计算公式如下：

式中：Cj、wj、Ij分别表示第j项指标对脆弱度的贡献度、第j项指标对脆弱度的权重、第j项指标的标准化值，m表示指标个数。

2 实证结果与分析

2.1 生态脆弱度变化趋势分析

参考赵跃龙等的分类方法，按脆弱度z的大小把新疆生态环境脆弱性划分为4类，即z>0.65为极强度脆弱，0.5

表2 新疆2001—2014年生态脆弱度评价结果

表2显示，纵观时间序列变化趋势，西部大开发以来新疆生态脆弱度年际变化有波动，总体呈显著下降的趋势，即新疆生态脆弱性有逐渐消减的趋势。生态脆弱性的变化大致可以划分为3个阶段：第1个阶段，生态脆弱高度预警阶段(2001—2005年)。在此期间，生态脆弱值介于0.532 9～0.657 0 之间，脆弱度等级处于极强度脆弱与强度脆弱状态且脆弱度呈下降趋势。由于西部大开发战略刚刚落实，各项社会事业处于起步阶段，西北地区迫于对中东部发达地区经济赶超，在权衡经济发展与生态治理时偏重经济建设，在承接产业转移的过程中大力发展石油化工工业，加快资源耗竭速度。同时，由于新疆是少数民族聚居区，宽松的人口政策造成人口自然增长率居高不下，沉重的人口负担加重了资源环境压力，给原本脆弱的生态系统“雪上加霜”。与此同时，在这个阶段，生态脆弱性也有明显的改善和好转的趋势，生态脆弱度由2001年的0.657 0下降到2005年的0.532 9，这与退耕还林工程和“三北”防护林工程在新疆的有效落实、环境污染治理、水土流失治理等环境整治措施有关，森林覆盖率由2001年的1.92%上升到2005年的2.94%，累计造林面积90.1万hm2，环境质量有所好转。第2个阶段，生态脆弱度徘徊阶段(2006—2009年)。生态脆弱度处在中、强度脆弱状态，生态脆弱度介于0.416 1～0.520 5之间，较上一阶段生态环境有明显的改善，这与人均能源消费量的大幅缩减、环境污染治理投资加大、农民人均纯收入提高关系密切，能源消费量的下降，能缓解气温上升对区域干旱气候的影响。农民收入水平提高能减轻农民对土地的过度依赖，减少放牧、樵采等对自然资源过度开发利用的行为。第3个阶段，生态脆弱度良性波动阶段(2010—2014年)。在此期间，生态脆弱度处在中、轻度脆弱状态，年际变化相对平稳，生态脆弱度介于 0.354 2～0.419 8之间，这一阶段生态环境趋向好转是多方面因素作用的结果。首先，农业占GDP比重下降了3.2百分点，环境污染治理投资占GDP比重上升了2.7百分点，农业有效灌溉程度上升明显。水土流失治理面积由2010年的35.9万hm2上升到2014年的84.2万hm2，年均增长 12.1万hm2。“三北”防护林造林工程与防沙治沙工程的实施，使全区生态环境质量总体保持稳定，呈现部分改善与局部恶化的态势。

综合来看，新疆维吾尔自治区生态环境有着先天的脆弱性，尽管近年来环保投入力度不断加大，生态环境质量出现局部好转，但新疆仍是全国面积最大的干旱半干旱荒漠区，土地沙化、干旱依然是现阶段以及将来很长一段时间新疆生态环境治理的难题。随着区域资源开发力度的不断深入，环境污染治理的难度也将提高。

2.2 生态脆弱度与指标之间的关联度分析

运用灰色关联分析模型，通过公式计算出各指标与生态脆弱度之间的关联度，排序获得影响生态脆弱度的主要因素，结果见表3。从新疆生态脆弱度与各指标的灰色关联度计算结果来看，各指标与生态脆弱度的关联度由大到小依次为农业产值占GDP比重、人口自然增长率、环境污染投资总额占GDP比重、有效灌溉程度、年平均降水量、人均能源消耗量、农民人均纯收入、水土流失治理面积、自然保护区面积占辖区面积比重、人均GDP。新疆生态脆弱度与农业产值占GDP比重、人口自然增长率、环境污染投资总额占GDP比重、有效灌溉程度的关联程度最高，关联度均达到了0.9以上，表明农业产值比重大、人口增长率高是造成生态脆弱性提高的驱动因素，加大环境污染治理投资力度、提高有效灌溉面积是减缓区域生态脆弱性的有效途径；年均降水量、人均能源消耗量、农民人均纯收入、水土流失治理面积、自然保护区面积占辖区面积比重、人均GDP对新疆生态脆弱性的影响次之，与之关联度均达到0.8以上，表明加快农民收入水平提高、加大环境建设投入力度有利于提高生态环境质量，而能源消耗量的提高会加重生态脆弱性，应倡导节能减排的消费观念。

2.3 生态脆弱度与指标之间的贡献度分析

选择每年生态脆弱贡献度最大的2个指标作为主要贡献指标，其贡献度如表4所示。由此可以看出，各年影响生态脆弱的主要贡献因子变化较大，因子贡献度也有所差异。2010年生态脆弱的主要贡献因子为环境污染投资总额占GDP比重、人均耕地面积，2013年生态脆弱的主要贡献因子为人均能源消耗量、自然保护区面积占辖区面积比重，2014年生态脆弱的主要贡献因子为人均能源消耗量、人均水资源量。

表3 新疆生态脆弱度与各指标的灰色关联度

表4 新疆各指标与生态脆弱度的贡献度

注：表中所选变量为生态脆弱度贡献最大的2个变量。

2.4 生态脆弱度的预测分析

本研究基于灰色系统理论，使用灰色预测模型，依据预测问题的特征，揭示中短期内新疆生态环境脆弱性演变趋势，以2001—2014年新疆生态环境脆弱度作为原始数据，预测中短期2018、2020年生态脆弱度的可能性变化，预测结果和误差检验如表5所示。

表5 2018、2020年新疆生态脆弱度预测结果

3 结论与对策

本研究从自然因子、资源环境、经济发展、社会发展4个方面构建了新疆生态环境脆弱性评价体系，使用灰色预测模型对新疆2018、2020年生态脆弱度进行预测，经研究发现，新疆生态脆弱性与农业产值占GDP比重、人口自然增长率、环境污染投资总额占GDP比重、有效灌溉程度的关联程度最大，关联度均达到0.9以上。因此，应从以下4个方面提高新疆生态环境质量：第一，在本研究得到农业占GDP比重是影响生态脆弱性的首要因素，农业用水是新疆第一用水大户，新疆生态环境基础较弱，农业用水比例过大势必会挤占其他部门用水份额，不利于部门间的协同发展。因此，加快产业结构调整步伐，提高二、三产业在新疆国民经济中的比重从而引导自然资源重新配置是改善生态环境质量的重要手段。第二，人口数量增长会提高资源消耗量和废物排放量，加大环境承载压力，造成环境质量下降。因此，在可持续发展观的指导下，新疆应从实际出发，严格执行计划生育政策，鼓励晚婚晚育少生优生，有效控制人口增长，促进人口与环境良性发展。第三，发展循环经济，减少污染物排放，改变以往资源-产品-废物的发展模式为资源-产品-再生资源的发展路径，坚持走经济高增长，环境低污染的新型工业化发展道路。第四，加快科技研发和创新步伐，进而提高资源利用效率，推广农业节水灌溉技术，发展旱作农业。对水利基础设施加强建设和管理，提高水利设施抗灾减灾能力。

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