新疆兵团土地利用与生态环境协调度评价研究_郭永奇
土壤化探中异常下限的确定（可编辑）
土壤化探中异常下限的确定土壤化探中异常下限的确定摘要土壤地球化学异常下限的确定是勘查地球化学的一个基本问题,也是勘查地球化学应用于矿产勘查时决定成败的一个关键性环节。
但由于地质背景和成矿模式的复杂多样,迄今为止仍然没有一种普遍适用的异常下限计算方法诞生,各种计算方法各有优势,同时又有假设条件的制约和使用的局限性。
为此,采取多种方法计算异常下限并根据地质背景进行综合比较以确定异常下限是当前圈定异常的一种有效途径。
地球化学异常下限值是区分背景区与异常区的基本指标,而计算异常下限值的准确性也直接关系到下一步探矿工作开展的关键。
本文分为三个部分论述土壤化探异常下限的确定。
首先介绍一些土壤化探异常下限的确定的相关概念;其次介绍各种方法,如:剖面图法、直方图解法、面积校正累积频率法、马氏距离法、单元素计算法、累积频率法、迭代法、传统统计方法、多重分形法分形、均值标准差法、含量-面积(C-A)分形方法、概率格纸图解法等);最后用一些矿床应用实例来验证及评价一些方法。
本文选取新疆西天山成矿带托逊地区1:50000土壤X荧光化探样品中Mn、Fe、Zn、As四种元素为例,使用传统统计方法、多重分形方法、85%累计频率法分别对化探数据进行处理后得出结论:传统统计方法计算出的异常范围小,且较为分散;多重分形方法对弱小异常的固定效果明显,但范围过大;85%累计频率法与传统方法所得异常下限值比较接近,但对弱小异常的识别效果相对于传统方法显著;对化探找金中背景值、异常下限的传统计算方法进行了讨论;土壤元素异常下限值的确定对环境地球化学评价具有重要意义。
传统异常下限值计算方法仅适用于元素含量数据呈正态分布的情况, 而事实上土壤元素含量的空间分布极其复杂, 很可能具有多重分形分布特征。
本文利用校正累积频率分形方法确定铜陵矿区土壤中的异常下限值为1.687 mg / kg , 并据此圈定了异常范围。
与传统方法所确定的异常下限值及相应异常区域对比, 分形方法圈定的异常区域范围更广, 更为合理、有效。
基于GIS的棉花土地适宜性评价_以新疆兵团农八师148团8连为例_任玲
收稿日期：２０１１－０３－１９基金项目：国家科技支撑计划项目（２００７ＢＡ１２Ｂ０４）作者简介：任玲（１９７８－），女，讲师，硕士，从事精细农业技术系统研究；ｅ－ｍａｉｌ：ｒｌ＿ｍａｃ＠ｓｈｚｕ．ｅｄｕ．ｃｎ。
第３０卷 第２期２０１２年４月石河子大学学报（自然科学版）Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓｈｉｈｅｚｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ）Ｖｏｌ．３０ Ｎｏ．２Ａｐｒ．２０１２文章编号：１００７－７３８３（２０１２）０２－０１９３－０５基于ＧＩＳ的棉花土地适宜性评价———以新疆兵团农八师１４８团８连为例任玲，马蓉，芦帅，陈伟，安光辉（石河子大学机械电气工程学院，石河子８３２００３）摘要：为了评价某个区域的土地适宜棉花生长的程度，本文进行了基于ＧＩＳ的棉花土地适宜性评价的研究。
该研究选取新疆农八师１４８团８连为研究区域，采用ＡｒｃＧＩＳ作为主要分析工具，建立了包括土地评价单元划分、评价因子选取、权重的确定以及土地定级的通用模型，形成一个快速、简易、实用的土地评价流程。
评价结果显示：研究区６１％的土地适宜棉花生长，含盐量为限制棉花生长的主要因素，可通过土壤盐渍化改造提高土地的利用效益。
关键词：地理信息系统；空间分析；层次分析法；地理统计分析中图分类号：Ｓ５６２；Ｆ３２３．２１１ 文献标识码：Ａ Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｓｕｉｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ Ｌａｎｄ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ｆｏｒ Ｃｏｔｔｏｎ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ＧＩＳ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ———Ａ Ｃａｓｅ Ｓｔｕｄｙ ｉｎ Ｘｉｎｊｉａｎｇ Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ＣｏｒｐｓＲＥＮ Ｌｉｎｇ，ＭＡ Ｒｏｎｇ，ＬＵ Ｓｈｕａｉ，ＣＨＥＮ Ｗｅｉ，ＡＮ Ｇｕａｎｇｈｕｉ（Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｈｉｈｅｚｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈｉｈｅｚｉ ８３２００３，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｅｖａｌｕａｔｅ ｔｈｅ ｌａｎｄ ｓｕｉｔａｂｉｌｉｔｙ ｆｏｒ ｃｏｔｔｏｎ，ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｗｈｉｃｈ ｍａｋｅｓ ｕｓｅ ｏｆ ＡｒｃＧＩＳ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｓ ｔｈｅ ｃｏｍｍｏｎｍｏｄｅｌ ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｔｈｅ ｐａｒｔｉｔｉｏｎ ｏｆ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｕｎｉｔ，ｔｈｅ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｆａｃｔｏｒｓ，ｔｈｅ ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｗｅｉｇｈｔ，ａｎｄ ｆｏｒｍｓ ａｆａｓｔ，ｓｉｍｐｌｅ ａｎｄ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｉｌｌｕｓｔｒａｔｅ ｔｈａｔ ６１ｐｅｒｃｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ ａｒｅａ ｉｓ ｓｕｉｔａｂｌｅ ｆｏｒ ｃｏｔｔｏｎ，ａｎｄ ｔｈｅｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ｓａｌｔ ｉｓ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｌｉｍｉｔｉｎｇ ｆａｃｔｏｒ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｔｔｏｎ＇ｓ ｇｒｏｗｔｈ．Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＧＩＳ；ｓｐａｔｉａｌ ａｎａｌｙｓｔ；ａｎａｌｙｔｉｃ ｈｉｅｒａｒｃｈｙ ｐｒｏｃｅｓｓ（ＡＨＰ）；ｇｅｏｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌ ａｎａｌｙｓｔ 棉花是新疆的主要经济作物，产量占全国的１／３。
于田绿洲生态脆弱带土地利用／覆被变化的动态变化研究
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维普资讯
新疆环境保 护 ２Ｏ ，８４ ：１ ５ Ｏ６２ （）Ｏ —０
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于 田绿 洲 生态 脆 弱 带土 地 利 用／ 被 变 化 的动 态 变 化 研 覆
区域产业生态足迹变化的实证研究
区域产业生态足迹变化的实证研究作者：郭永奇来源：《湖北农业科学》2013年第08期摘要：在改革开放30年尤其国家实施西部大开发战略以来，新疆经济得到了快速发展。
但独特的地理气候条件使得其生态环境比较脆弱，生态承载力相对低下，生态环境的“瓶颈效应”也就更为突出。
依据生态足迹理论与方法，对新疆2001-2009年间的生态足迹进行了计算，并对生态足迹进行了产业分解。
结果发现，第一产业生态足迹所占比例最高、生态效率最低；第二产业生态效率较高，但是其生态足迹所占比重较高，且呈现出增加的趋势；第三产业生态足迹的比重最低，且其生态效率远远高于其他产业。
通过评估各产业自然资源的利用程度，可以为政府制定相应的经济政策，保持经济、资源、环境协调发展提供参考。
关键词：生态足迹；产业生态足迹；生态效率；新疆中图分类号：P951 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2013）08-1966-05近年来，生态足迹模型（Ecological footprint）作为一种新的资源核算工具，以其较为科学、完善的理论基础、形象明了的概念框架和精简统一的指标体系而得到国内外学者的广泛关注。
1996年，加拿大英属哥伦比亚大学的雷斯提出生态足迹模型，并由魏克内格对其进行改进后，广泛运用于评价全球、国家、区域或城市等可持续发展程度一种模型[1]。
该模型有助于一个国家或区域建立生态资产负债表，并根据其生态资产负债情况，做出合理使用其有限的资源和经济社会发展与自然生态环境协调发展的政策和措施。
目前，它被应用于全球、国家、地区、城市、旅游业甚至家庭消费等各个层面。
据统计，目前已有20多个国家利用“生态足迹”指标计算各类承载力问题，世界野生动物基金（WWF）和发展重定义组织（RP）两大非政府机构自2000年起每两年公布一次世界各国生态足迹资料[1]。
1999年，生态足迹的概念被引入国内[2，3]，我国学者先后对中国[4，5]、中国西部12省[6]、单个省区[7-9]、城市[10，11]、县域[12，13]、乡村[14]等不同区域做过研究。
基于多时相RSEI_的生态环境质量评价——以新民市为例
收稿日期：2023-03-22基金项目：中国气象局沈阳大气环境研究所联合开放基金项目（2021SYIAEKFZD05）；国家重点研发计划项目（2017YFD0301704；2016YFD0300307）；公益性行业科研专项（20150312705）作者简介：王井利（1971-），男，黑龙江鹤岗人，教授，硕士，主要从事精密工程测量岩土工程监测、道路铁道工程精密测量技术、卫星定位、地理信息与遥感技术集成应用等研究，（电话）189****5858（电子信箱）****************；通信作者，蔡福，男，研究员，主要从事植物干旱响应机理及模拟、陆气相互作用及模拟研究，（电子信箱）**************。
王井利，余鹏程，蔡福，等.基于多时相RSEI 的生态环境质量评价——以新民市为例［J ］.湖北农业科学，2024，63（4）：56-60．基于多时相RSEI 的生态环境质量评价——以新民市为例王井利1，余鹏程1，蔡福2，刘慧楠1，高天娇1（1.沈阳建筑大学，沈阳110168；2.中国气象局沈阳大气环境研究所，沈阳110166）摘要：以辽宁省新民市作为研究对象，基于2014年、2017年、2020年的相近月份（5—6月）Landsat 8OLI_TRIS 数据，提取4个生态因子［绿度（NDVI ）、湿度（WET ）、干度（NDBSI ）、热度（LST ）］，采用主成分分析法构建遥感生态指数（RSEI ），对研究区域生态环境质量时空演变特征进行评价。
结果表明，2014年、2017年、2020年新民市RSEI 的均值分别为0.397、0.348、0.506，呈先降后升的趋势。
2014—2020年，生态环境质量等级为差和较差的区域主要分布在西北区域，面积占比由62.5%降至33.2%；生态环境质量等级为较好和好的区域主要分布在东南区域，面积占比呈明显的先降低后升高趋势，由21.3%先下降到18.4%后上升到37.0%。
基于生态足迹的阿克苏灌区生态承载力评价
第17卷 第8期 中 国 水 运 Vol.17 No.8 2017年 8月 China Water Transport August 2017收稿日期：2017-06-26作者简介：王志成（1963-），男，塔里木河流域阿克苏管理局 高级工程师，主要从事水资源管理研究。
基金项目：塔里木河流域阿克苏管理局“阿克苏绿洲水环境及植被变化对流域生态安全的影响研究”（TGJAKS-SKS-2015-001）。
基于生态足迹的阿克苏灌区生态承载力评价王志成1，张 辉1，赵 懿2，张美秀2，聂 艳2（1．塔里木河流域阿克苏管理局，新疆 阿克苏 843000；2．华中师范大学 城市与环境科学学院，湖北 武汉 430079）摘 要：资源环境承载力是山水林田湖生命共同体“健康水平”的关键表征指标。
本文借助生态足迹理论，在2006、2010和2015年土地利用现状数据的基础上，计算了三个时点的人均生态足迹、人均生态承载力，并进行了区域生态盈亏平衡分析。
结果表明阿克苏灌区2006、2010和2015年的生态盈亏分别为-0.922 ha/人，-2.3724 ha/人，-5.0607 ha/人，处于生态赤字状态，生态环境承受的压力逐年，今后要加强阿克苏灌区的生态环境保护和建设，退耕还草还林，推动产业结构调整和升级，促进阿克苏灌区的可持续发展。
关键词：生态足迹，生态承载力，阿克苏灌区中图分类号：X826；F127 文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2017）08-0175-04一、引言随着社会经济的快速发展，资源短缺、环境污染、生态退化等生态环境问题越来越被人们所重视。
资源环境承载力是山水林田湖生命共同体“健康水平”的关键表征指标，开展资源环境承载力评价成为学术界关注的焦点。
尤其是《国土资源部关于印发<国土资源环境承载力评价和监测预警工作方案>等的通知》（国土资发〔2015〕138号）等一系列政策文件的颁布，推动了资源环境承载力评价的研究和示范。
2000—2018年新疆阿克苏地区防风固沙服务功能时空变化特征
潘婷婷，张永福.2000—2018年新疆阿克苏地区防风固沙服务功能时空变化特征［J ］.中南农业科技，2024，45（1）：108-115．风蚀是导致干旱半干旱地区土地退化的主要因素，风蚀面积约占全球陆地总面积的28%。
根据中国荒漠化和沙化土地第六次普查结果，截至2019年，中国沙化土地面积达168.78万km 2［1］。
风蚀的直接后果是地表上细粒物质减少，粗粒物质增加，同时伴随土壤有机质和养分损失改变土壤质地。
土地沙漠化不仅使土地生产能力严重下降，生成沙尘暴等气象灾害，影响人们的生产生活并造成经济损失，而且严重影响了人们的生命安全［2］。
为遏制土地沙漠化，20世纪70年代以来，中国相继启动了三北防护林体系建设、水土流失综合治理等重点生态工程，积极恢复自然植被以提升生态系统防风固沙的服务功能［3］。
由于生态建设工程持续时间长、面积广，生态系统恢复时间长且复杂，及时监测和评价风沙区的生态状况和防风固沙功能的变化显得尤为重要［4］。
对防风固沙功能的评估，一般是借助土壤风蚀和泥沙输送速率模型对植被固沙量进行测量，并将植被固沙量转化为防风固沙功能保护的土地面积［5］。
国内外采用各种模型来模拟生态系统的沙土侵蚀，包括风蚀方程（WEQ ）［6，7］、德克萨斯侵蚀分析模型（TEAM ）［8］、修正风蚀方程（RWEQ ）［9］、风蚀预测系统［10］和风蚀随机模拟器（WESS ）［11］。
其中，修正风蚀方程由于计算结构简单、参数设置少，是最常用的土壤风蚀估算模型。
RWEQ 模型也常用于北方的沙土侵蚀模拟［12］。
江凌等［13］用RWEQ 模型对青海省风蚀模块进行评价，发现青海省风蚀总面积超过区域面积的1/2，且柴达木盆地风蚀危害程度相对严重。
勒斯木初［14］基于RWEQ 模型，定量研究了1980—2015年西北地区土壤风蚀状况与防风固沙服务流功能变化；刘利民等［15］利用RWEQ 模型量化了2000年和2015年内蒙古防沙带防风固沙量，分析了时空分布变化和土地利用变化对防风固沙的影响；朱趁趁等［16］采用RWEQ 定量评估了内蒙古荒漠草原2000年和2017年的固沙量，探究了区域防风固沙服务的影响因素。
西北五省经济与生态环境协同发展程度动态评估
ECONOMIC RESEARCH GUIDE2021年第02期No.02袁2021经济研究导刊引言西部大开发战略提出近20年来，我国西部地区经济格局呈现出“多极”并存的现象，成渝经济区、呼包鄂城市群以及“关中-天水”经济区正在成长为支撑西部经济发展的主要城市群地区，集群发展有利于进一步刺激西部地区发展潜能。
西部地区具备着面积广阔、自然资源丰富多样的双重特点，各地资源禀赋条件有着明显的“异质性”。
同时，该地区自然条件恶劣致使区域发展与东部沿海地区和中部地区呈现出显著不同的特点。
其次，西部地区包含的地区较多，不同区域有着各自独特的要素禀赋和自然环境，因此具有不同的发展特点，导致区域内部各地区发展也有着明显的不同。
西部地区多个增长极共生，意味着区域协同发展阶段的到来，区域协调—联动发展战略使地区之间或地区内各分组间优势互补，合力推进大区域的发展，实现“互惠共生、合作共赢”的内生增长机制，促进区域高效有序的发展，而区域内的协同发展是大区域共生的前提。
此外，西北五省是“丝绸之路经济带”建设的重要组成部分，因此，对该区域内协同发展程度进行动态评估，识别发展特点，并因此推进该地区协同发展制度创新与政策支撑是当前发展阶段亟待解决的问题。
一、文献综述现有文献对经济与生态环境关系的研究主要可以分为两类。
一类是经济与生态环境之间的因果关系及影响程度与原因的分析，其中环境库兹涅兹曲线（EKC 曲线）是这类研究的理论依据。
环境库兹涅兹曲线反映了环境污染程度与人均收入之间的倒“U ”型关系，这也说明环境作为现代经济的一种重要要素，满足边际效率递减与边际成本递增的假设。
因此，环境与经济发展的关联问题得到了以往学者的普遍重视，他们利用EKC 曲线对国内外或者国内不同地区进行了实证分析。
其中，Zhang 和Liao 等（2018）对中国各省市能源消费量与人均GDP 的关系进行了研究，发现不同省市分别遵循倒“N ”型、倒“U ”型与正线性关系；邢秀凤等（2006）研究了山东省省域经济发展与环境保护的关系，得出了省域现实不完全符合典型的库兹涅茨曲线特征。
“一带一路”背景下的新疆和田地区土地利用时空变化及驱动力分析
“一带一路”背景下的新疆和田地区土地利用时空变化及驱动力分析李万年;曹月娥;王垚;巴清虎;张瞾璇;孟颖【摘要】利用和田地区2000、2005、2010与2015年土地利用/覆被变化(LuCC)数据及相关资料,通过采用土地利用动态度模型及土地利用转移矩阵等方法,对和田地区近15年的土地利用变化情况进行分析.研究表明:(1)2000-2015年和田地区耕地和建设用地呈现明显增加的趋势,其面积分别增加了985 km2和21 kn2,其余各类用地面积都出现不同程度的减少,减少最大的为草地,减少面积为555 km2.土地利用动态度分析得出,2000-2015年间耕地和建设用地单一动态度较大,其余各类单一动态度则较小,综合土地利用动态度相对变化不大;(2)和田地区2000-2005年和2010-2015年各县市土地利用相对变化率较大,主要集中在耕地、草地、建设用地和未利用地,2005-2010年除个别县市外,土地利用相对变化率相对不变;(3)土地利用类型转移主要集中在2000-2005年及2010-2015年两个时间段,其转移地类主要表现在草地—耕地、未利用地—耕地与耕地—建设用地方面;土地利用转移空间变化主要沿河流纵向及人类聚居的绿洲和城市周边分布;(4)和田地区各县市近15年的土地利用变化存在着较大且较明显的区域差异性.【期刊名称】《新疆师范大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2018(037)002【总页数】7页(P24-30)【关键词】土地利用变化;驱动力;一带一路;和田地区【作者】李万年;曹月娥;王垚;巴清虎;张瞾璇;孟颖【作者单位】新疆大学资源与环境科学学院,新疆乌鲁木齐830046;教育部绿洲生态重点实验室,新疆乌鲁木齐830046;新疆大学资源与环境科学学院,新疆乌鲁木齐830046;教育部绿洲生态重点实验室,新疆乌鲁木齐830046;新疆大学资源与环境科学学院,新疆乌鲁木齐830046;教育部绿洲生态重点实验室,新疆乌鲁木齐830046;新疆大学资源与环境科学学院,新疆乌鲁木齐830046;教育部绿洲生态重点实验室,新疆乌鲁木齐830046;新疆大学资源与环境科学学院,新疆乌鲁木齐830046;教育部绿洲生态重点实验室,新疆乌鲁木齐830046;新疆大学资源与环境科学学院,新疆乌鲁木齐830046;教育部绿洲生态重点实验室,新疆乌鲁木齐830046【正文语种】中文【中图分类】F301随着人口的增加，人类对于土地的需求量越来越大，而在许多地方大量的土地并没有得到合理利用，造成大面积土地荒废，使得土地利用率非常低。
新疆绿洲格局变化与生态耗水结构分析
第34卷第5期2023年9月㊀㊀水科学进展ADVANCES IN WATER SCIENCEVol.34,No.5Sep.2023DOI:10.14042/ki.32.1309.2023.05.007新疆绿洲格局变化与生态耗水结构分析李梦怡1,2,邓铭江3,凌红波4,邓晓雅5,闫俊杰6,焦阿永7(1.天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室,天津㊀300350;2.天津大学建筑工程学院,天津㊀300350;3.新疆额尔齐斯河流域开发工程建设管理局,新疆乌鲁木齐㊀830000;4.中国科学院新疆生态与地理研究所,新疆乌鲁木齐㊀830011;5.中国水利水电科学研究院,北京㊀100038;6.伊犁师范大学,新疆伊宁㊀835000;7.四川大学水利水电学院,四川成都㊀610065)摘要:为准确评估新疆绿洲格局变化与生态耗水结构,综合应用遥感信息技术和统计学方法,从省域和水资源分区2个尺度系统研究20世纪90年代以来新疆绿洲的演变格局,分析绿洲生态耗水特性,揭示社会经济耗水与生态耗水之间的比例关系㊂结果表明,人工绿洲和天然绿洲的面积之比由0.625ʒ1演变为1.3ʒ1,其生态耗水总量分别由1990年的125.0亿m 3和45.8亿m 3增至2018年的182.2亿m 3和71.9亿m 3,呈波动增长的变化趋势;在空间上,绿洲耗水呈 北高-南低 的分布格局㊂新疆生态耗水总量为329.7亿m 3,其中天然生态系统的耗水量为218.0亿m 3,与总可利用水量之比分别为49.6%和32.8%㊂关键词:生态耗水;水资源三级区;绿洲格局;耗水结构中图分类号:TV213㊀㊀㊀文献标志码:A㊀㊀㊀文章编号:1001-6791(2023)05-0719-12收稿日期:2023-05-22;网络出版日期:2023-10-12网络出版地址:https :ʊ /urlid /32.1309.p.20231010.1316.002基金项目:国家自然科学基金资助项目(52179028);新疆水利科技专项基金项目(XSKJ-2023-08)作者简介:李梦怡(1993 ),女,山西太原人,博士研究生,主要从事生态水文过程方面研究㊂tjdxlmy21@ 通信作者:凌红波,E-mail:ling198********@绿洲作为干旱区一种独有的生态景观,以3%~5%的面积承载了干旱区90%以上的人口,是干旱区的核心[1]㊂绿洲的形成和发展受水资源的制约,具有 唯水性 [2]㊂全球气候变暖加剧了水循环过程,进而引起水资源时空格局和总量的变化,可能打破了绿洲系统原有的平衡,导致部分绿洲的退化[3]㊂另外,在大规模㊁高强度的水土资源开发利用下,绿洲系统的生态用水被大量挤占,区域生态保护与经济发展之间的矛盾将进一步激化㊂因此,深入研究绿洲的演变格局和耗水特性,实现绿洲适宜格局下的耗水结构合理对统筹区域经济发展和生态环境保护具有重大意义㊂现阶段,针对绿洲景观格局变化㊁绿洲土地利用与植被覆被转化和绿洲稳定性等方面已开展了大量研究[4-5]㊂然而,这些研究主要集中于流域㊁城市㊁灌区和绿洲-荒漠过渡带等区域单元[6-8],对省域和水资源三级区下绿洲格局演变和结构变化仍缺乏系统性分析㊂绿洲的形成和发展必然会改变区域水资源供需状况,及时准确地把握绿洲生态耗水的动态变化对于实现绿洲水资源高效配置至关重要㊂国内外关于绿洲生态耗水计算已进行了较为深入的探讨,常用的耗水计算方法包括面积定额法㊁潜水蒸发法㊁水量平衡法和遥感法等[9-11]㊂这些研究在揭示绿洲演变㊁植被和气象要素对生态耗水的综合影响方面仍存在不足,且缺乏对生态耗水结构的定量分析㊂综上,本研究亟需解决的科学问题是解析绿洲格局演变下的耗水过程与机理,旨在保障绿洲适宜格局下的耗水结构合理㊂本文采用Landsat 5土地利用数据和全球陆表特征参数(GLASS)蒸散产品数据,分析1990年以来新疆绿洲及其耗水的演变格局,求解各水资源三级区绿洲生态耗水的定量结果,分析新疆各水资源三级区生态耗水机理和过程,揭示新疆社会经济耗水和生态耗水结构特征,以期为保障新疆绿洲的生态安全和其他区域绿洲720㊀水科学进展第34卷㊀的水土资源合理开发提供科学指导㊂1㊀数据来源与研究方法1.1㊀研究区概况新疆地处亚欧大陆腹地,面积约160万km2,位于73ʎ40ᶄE 96ʎ23ᶄE㊁34ʎ25ᶄN 49ʎ10ᶄN之间,是全球最典型的干旱区之一㊂气候类型属于典型的温带大陆性气候,干旱少雨,蒸散发强烈㊂北部的阿尔泰山㊁南部的昆仑山和横贯中部的天山将地区分割为南北两大部分,呈现出 三山夹两盆 的地貌格局(图1)㊂山区孕育的河流分布于盆地边缘,为绿洲提供充沛水源;平原区水资源稀缺,植被稀疏,被广袤的荒漠覆盖,由此构成了山区-绿洲-荒漠为主的生态系统㊂新疆河流交错,湖泊广袤,河川径流量约为893.1亿m3,域内水资源空间分布不均匀,北部高于南部,东部高于西部㊂图1㊀研究区概况Fig.1Overview of the research area1.2㊀数据来源采用的土地利用数据为美国国家航空航天局(NASA)发布的Landsat系列数据,分辨率为30m,选择1990年㊁2000年㊁2010年和2020年生长季且云量小于10%的影像数据㊂借助Google earth的高分辨率影像,采用目视解译的方法判读Landsat5的4期影像,得到研究区土地利用分布图㊂为了保证数据的判读精度,在研究区随机选样并对数据点分类验证,结果表明数据精度达到90%以上,满足后续的研究要求㊂水体面积的反演在GEE(Google Earth Engine)云平台上操作,数据源为Landsat5号㊁7号和8号生成的JRC Global Surface Water全球地表水数据集,时间跨度为1990 2020年,空间分辨率为30m;蒸散数据来源于1990 2018年全球陆表特征参数的潜热通量产品(GLASS ET),空间分辨率为1km,时间分辨率为8d,该产品数据表征日潜热通量均值(W/m2),经过单位转换,将日潜热通量转为日蒸散量(mm/d),再合成年均蒸散量;植被数据和气象数据分别来自1990 2018年NASA和英国国家大气科学中心(NCAS)开发的GIMMS NDVI3g产品和CRU TS地表气象月数据集,空间分辨率分别为8km和0.5ʎ,本研究使用的水文数据来自‘新疆水资源公报“和‘全国第三次水资源调查评价成果“㊂1.3㊀研究方法1.3.1㊀绿洲的分类以新疆水资源三级区(图2)作为基本研究单元,扣除21 26号无人区㊂根据绿洲的发生机制和覆被特㊀第5期李梦怡,等:新疆绿洲格局变化与生态耗水结构分析721㊀征将20个水资源三级区分为人工绿洲和天然绿洲㊂㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀水资源分区1巴伊盆地㊀㊀㊀7额敏河㊀㊀㊀13叶尔羌河㊀㊀㊀㊀19车尔臣河诸小河㊀25古尔班通古特荒漠区2哈密盆地8伊犁河14喀什噶尔河20塔里木河干流26柴达木盆地西部3吐鲁番盆地9东段诸河15阿克苏河21奇普恰普河4额尔齐斯河10中段诸河16渭干河22羌塘高原区5乌伦古河11艾比湖水系17开孔河23塔克拉玛干沙漠6吉木乃诸小河12和田河18克里亚河诸小河24库木塔格沙漠图2㊀新疆水资源三级区Fig.2Third-class water resource regions in Xinjiang1.3.2㊀水体蒸发耗水计算采用自动水体提取指数(I AWE )提取新疆地表水体面积[12]㊂该指数通过抑制阴影和深色表面的分类噪声来提高水体提取的准确性,相较于其他水体指数,I AWE 较稳定且波段区间相对较窄,能很好地刻画形状复杂的地表水体信息㊂I AWE 的计算公式如下:I AWE =4(ρGre -ρSW1)-0.25ρNIR +2.75ρSW2(1)式中:ρGre ㊁ρNIR ㊁ρSW1㊁ρSW2分别为绿光㊁近红外波段㊁短波红外1波段和短波红外2波段的反射率㊂由于新疆水体面积处于长期变化的状态,利用1990 2020年平均水体面积进行后续计算(表1)㊂采用水面蒸发模型计算新疆的水体耗水,计算公式为E =αAE ϕ(2)式中:α为水面蒸发折算系数[13];A 为研究区域的多年平均水面面积,km 2;E ϕ为蒸发皿年蒸发量,mm㊂1.3.3㊀趋势分析和显著性检验为了深入认识新疆绿洲植被和水文因子的演变规律,本文采用线性回归法,通过计算Slope 值[14-15]研究植被和绿洲耗水量的趋势变化;利用Mann-Kendall 非参数检验法进行显著性检验,给定显著性水平α=0.05㊂1.3.4㊀土地利用转移分析土地利用转移矩阵是定量描述土地类型间相互转化的重要方法,能够具体反映土地利用的动态变化[16]㊂本文运用土地利用转移矩阵分析1990 2020年新疆绿洲的演变过程㊂722㊀水科学进展第34卷㊀表1㊀新疆水资源三级区湖泊和坑塘水库等水体多年平均面积Table1Multi-year average area of lakes,ponds and reservoirs in third-class water resource regions in Xinjiang2㊀结果与分析2.1㊀新疆绿洲的时空变化特征表2表征了1990 2020年新疆绿洲面积的动态变化㊂天然绿洲面积不断缩减,2000年㊁2010年和2020年天然绿洲面积较1990年分别减小了6.1%㊁16.3%和25.5%;人工绿洲面积波动增长,在1990 2020年间增长了66.1%㊂天然绿洲集中分布在北疆的额尔齐斯河和南疆的塔里木河干流中下游㊁车尔臣河诸小河㊁叶尔羌河与和田河的部分地区;人工绿洲主要分布在中段诸河㊁伊犁河㊁阿克苏河和喀什噶尔河等地区(图3(a)㊁图3(b))㊂利用土地利用转移矩阵分析绿洲的时空演变特征(表3,图3(c))㊂经过近30a的演变,人工绿洲总面积增加了4.0万km2,主要通过天然绿洲转入与非绿洲区扩张实现,其中由天然绿洲净转出2.5万km2,非绿洲区转移面积为1.5万km2㊂天然绿洲净转入人工绿洲的区域主要聚集在北疆的中段诸河㊁艾比湖水系㊁伊犁河和南疆的叶尔羌河㊁阿克苏河,其余区域零散分布㊂表2㊀1990 2020年人工绿洲和天然绿洲面积动态变化Table2Dynamic change of artificial oasis and natural oasis area in1990 2020单位:万km2年份天然绿洲人工绿洲绿洲面积1990年9.8 5.915.72000年9.2 6.816.02010年8.2 6.514.72020年7.39.817.1㊀第5期李梦怡,等:新疆绿洲格局变化与生态耗水结构分析723㊀图3㊀1990 2020年新疆绿洲分布与空间差值Fig.3Distribution map of oasis and spatial difference in Xinjiang in1990 2020表3㊀1990 2020年天然-人工绿洲土地利用转移矩阵Table3Land use transition matrix of the natural oasis-artificial oasis in1990 2020单位:万km2类型天然绿洲人工绿洲其他1990年合计天然绿洲 5.3 3.3 1.29.8人工绿洲0.4 5.40.1 5.9其他 1.6 1.2 2.8 5.62020年合计7.39.9 4.121.32.2㊀新疆绿洲耗水特性分别计算1990 1999年㊁2000 2009年和2010 2018年新疆绿洲年均耗水量(图4)㊂从图4可知,新疆绿洲耗水量呈北高-南低的空间格局㊂北疆的中段诸河㊁伊犁河㊁艾比湖水系为3段时期耗水量的高值聚集区(>500mm);额尔齐斯河㊁乌伦古河和额敏河,叶尔羌河㊁渭干河和开孔河的部分区域为较高值的分布区(300~500mm);年均耗水量<300mm的地区主要集中在叶尔羌河下游㊁塔里木河干流㊁和田河㊁车尔臣河诸小河和克里亚河诸小河㊂这是由于新疆北部的降雨相对南部更丰沛,为植被的生长提供了额外的水源,故北部耗水量较高[17-18]㊂图4㊀新疆绿洲年均耗水量的空间分布Fig.4Spatial distribution of average annual water consumption in Xinjiang oasis 图5计算了各格点耗水量的增速㊂3个研究时段中耗水量呈增长趋势的格点占比分别为67.9%㊁50.1%和98.9%,对应的增速分别为2.9㊁1.1和40.4mm/a㊂增速高值区集中分布在北部的中段诸河和南部的渭干河㊁喀什噶尔河和叶尔羌河㊂2010 2018年耗水增速较前2个时段更高,车尔臣河诸小河耗水量增速最724㊀水科学进展第34卷㊀低,为21.8mm/a;艾比湖水系耗水量增速最高,为53.6mm/a㊂因此,新疆绿洲耗水量整体呈增长趋势,其中2010 2018年耗水量增幅明显㊂结合水资源三级区绿洲覆被和绿洲矢量边界,提取植被的面积,与耗水量相乘得到人工绿洲和天然绿洲的植被耗水总量(图6)㊂人工绿洲和天然绿洲植被耗水总量均呈波动增长趋势㊂1990 2018年间,人工绿洲的植被耗水量由45.8亿m3增至71.9亿m3,增幅为57.0%;天然绿洲植被耗水量由125.0亿m3增至182.2亿m3,增幅为45.8%㊂在2000 2009年,人工绿洲和天然绿洲植被的年均耗水量分别为62.7亿m3和163.9亿m3,较1990 1999年分别增长了22.3%和24.0%㊂在2010 2018年,人工绿洲年均耗水量为70.5亿m3,较2000 2009年增长了12.1%;天然绿洲年均耗水量为174.2亿m3,增幅为6.9%㊂2010 2018年均绿洲植被总耗水量为244.7亿m3,较2000 2010年和1990 2000年分别增加了8.4%和34.7%㊂图5㊀1990 2018年新疆绿洲年均耗水变化率空间分布Fig.5Spatial distribution of average annual water consumption change rate in Xinjiang oasis from1990 2018图6㊀1990 2018年人工和天然绿洲的植被逐年耗水总量Fig.6Total annual water consumption of vegetation in artificial and natural oasis from1990 2018图7给出各水资源三级区人工绿洲和天然绿洲的植被耗水总量㊂中段诸河㊁叶尔羌河和喀什噶尔河在1990 2018年间,人工绿洲耗水总量较其他水资源分区更多;吉木乃诸小河㊁巴伊盆地和克里亚河诸小河人工绿洲耗水总量较其他水资源分区更少㊂中段诸河和喀什噶尔河的人工绿洲耗水总量增量最明显,分别为4.3亿和4.1亿m3;吉木乃诸小河㊁巴伊盆地㊁吐鲁番盆地㊁和田河㊁车尔臣诸小河和克里亚河诸小河的耗水总量变化不明显,其中东段诸河增量最大,为0.39亿m3,吉木乃诸小河最小,仅0.02亿m3;塔里木河天然绿洲耗水总量明显高于其他分区;哈密盆地㊁吐鲁番盆地和巴伊盆地的天然绿洲耗水总量较其他分区较低;塔里木河干流和叶尔羌河天然绿洲耗水增量较大,分别由26.5亿和13.0亿m3增至47.5亿和23.1亿m3,对应增幅分别为79.1%和77.7%;其余水资源分区的天然绿洲耗水大多呈微弱增长的趋势㊂㊀第5期李梦怡,等:新疆绿洲格局变化与生态耗水结构分析725㊀图7㊀1990 2018年不同水资源三级区植被耗水总量Fig.7Total water consumption of vegetation in different third-class water resource regions in1990 20182.3㊀新疆耗水结构分析本研究的生态耗水包括天然生态系统耗水和人工生态系统耗水㊂(1)天然生态系统耗水㊂采用Slope值分析和Mann-Kendall显著性检验分别对新疆20个水资源三级分区的天然植被变化趋势进行识别,进而将植被覆被变化划为显著增长㊁非显著变化和显著减小3类(图8)㊂结果表明,植被覆被的变化趋势具有一定的空间异质性㊂其中,植被呈显著增长的栅格占总栅格的23.6%,在此区域内,南疆呈显著增长的面积占比最大,为56.4%,其次为北疆,为40.8%,东疆最小,仅2.8%;植被呈显著减小的面积占比32.3%,在此区域内,南疆占比最大,为68.3%,其次为北疆,28.8%,东疆最小,为2.9%㊂44.1%的区域植被未发生显著变化,在此区域内,南疆㊁北疆和东疆面积的占比分别为57.4%㊁40.0%和2.6%㊂图8㊀1990 2018年新疆水资源三级区植被变化趋势Fig.8Vegetation change trend in third-class water resource regions in Xinjiang in1990 2018对于显著增长的栅格,选择发生突变年后的植被耗水均值作为生态耗水量;对于不显著变化和显著减小的栅格,统计近10a天然植被耗水均值作为生态耗水量㊂二者之和可视为维持植被现状条件的生态耗水量,为179.3亿m3(图9(a))㊂利用水体指数和水面蒸发模型计算新疆天然河湖生态耗水量(图9(b)),为726㊀水科学进展第34卷㊀38.7亿m3㊂开孔河的湖泊生态耗水量最大,为11.9亿m3;乌伦古河和艾比湖水系的湖泊生态耗水量依次减小,分别为11.3亿和8.4亿m3;东段诸河的湖泊耗水量最小,为0.3亿m3㊂(2)人工生态系统耗水㊂统计2010 2018年人工绿洲植被耗水均值作为人工绿洲耗水量,为69.8亿m3㊂利用水面蒸发模型计算得水库㊁坑塘㊁洼地等水体生态耗水量为20.2亿m3,北疆和南疆的水体耗水量分别为9.0亿和11.1亿m3,占总耗水量的比例分别为44.6%和55.0%㊂开孔河水体耗水量最大,为4.0亿m3,其次为乌伦古河㊁中段诸河和叶尔羌河,耗水量均为2.5亿m3;东部的哈密盆地,吐鲁番盆地和北部的吉木乃诸小河的水体耗水量最小,均不足0.1亿m3㊂本研究根据新疆林业与草原局提供的数据,东疆㊁北疆和南疆的农田防护林面积分别为0.03万㊁0.24万和0.21万km2㊂参考‘新疆维吾尔自治区农业灌溉用水定额:DB65/T3611 2014“,利用面积定额法得到新疆农田防护林生态耗水量为21.7亿m3㊂北疆需水量最大,为10.8亿m3;其次为南疆,为9.5亿m3;东疆最小,为1.4亿m3㊂图9㊀新疆水资源三级区植被和水体生态耗水量Fig.9Ecological water consumption of vegetation and water body in third-class water resource regions in Xinjiang根据以上计算结果,分析得到新疆现状水资源三级区的生态耗水量㊂新疆生态耗水总量为329.7亿m3,其中,绿洲植被总耗水量为249.1亿m3,占生态耗水总量的75.6%;坑塘㊁水库等水体的耗水量为20.2亿m3,占比为6.1%;河湖耗水量为38.7亿m3,占总耗水量的11.7%;农田防护林生态耗水量为21.7亿m3,占总耗水量的6.6%㊂天然生态系统耗水量218.0亿m3,其中,天然绿洲植被生态耗水量为179.3亿m3,河湖生态耗水量为38.7亿m3㊂人工生态系统耗水量为111.7亿m3,其中,人工植被生态耗水量为91.5亿m3,坑塘水库等水体耗水量为20.2亿m3㊂已有的水文资料显示,新疆人类活动区可耗水量为665.4亿m3㊂因此,新疆现状生态耗水总量(329.7亿m3)与可耗水总量之比为49.6%;用于维护天然生态系统的耗水量(218.0亿m3)与总可利用水量之比为32.8%㊂3㊀讨㊀㊀论新疆生态耗水的测算始终是优化水资源配置研究的重点㊂为了论证生态耗水量计算结果的合理性,与已有的研究结果进行对比(表4),除文献[19,21]的耗水核算结果偏小外,本研究与其余评价结果基本一致㊂这与近年来新疆水文情势的好转有关,2001 2016年全疆年平均河川径流较1980 2001年年平均河川径流增加了11.2%,径流总体呈偏丰状态[24]㊂对1990 2018年降雨进行空间趋势分析和M-K显著性检验(图10 (a)),结果表明83.7%的格点呈不显著增长的趋势㊂在文献[19]中,人工系统生态耗水与本研究差异较大,产生这一差异的原因是新疆人工绿洲和水体面积的扩张,生态耗水量增长㊂值得注意的是,近30a来,新疆天然绿洲规模缩减了25.5%(表2),但天然系统生态耗水与文献[20]的结果相近㊂另外,如图10(b)㊀第5期李梦怡,等:新疆绿洲格局变化与生态耗水结构分析727㊀所示,60.2%的区域气温呈显著增长趋势㊂因此这一现象可以解释为:在水文情势好转和持续增温的共同影响下[25],水资源耗散强度不断提高,相较于1990 1999年,2010 2018年的平均耗水量增加了38.9%(图4)㊂因而,天然绿洲面积减小,天然系统生态耗水仍呈增长趋势㊂总体而言,由于不同研究选取的计算方法㊁评估范围和研究时段的不同,评估结果可能存在一定差异㊂表4㊀本研究计算的新疆生态耗水量与已有研究成果对比Table4Comparison between the ecological water consumption in Xinjiang calculated in thisstudy and the existing research results来源发布时间计算方法(天然+人工)耗水量/亿m3文献[19]1995年面积定额(208.4+45.6)文献[20]1995年面积定额237.9文献[21]2001年遥感解译法208.6文献[22]2001年面积定额法345文献[23]2012年面积定额法(209.6+107.2)本研究2023年遥感解译法㊁面积定额法㊁统计资料法(218.0+111.7)注:人工为人工生态系统生态耗水;天然为天然生态系统生态耗水㊂图10㊀1990 2018年新疆降雨和气温变化趋势空间分布Fig.10Spatial distribution map of precipitation and temperature change trends in Xinjiang in1990 2018㊀㊀天然绿洲在绿洲生态系统的占比对干旱区可持续发展起着至关重要的作用㊂以往研究表明,新疆人工绿洲与天然绿洲的合理比例在1ʒ1左右,红线比例为1.5ʒ1[22]㊂在1990 2020年间,人工绿洲和天然绿洲的面积比例由0.625ʒ1演变至1.3ʒ1,绿洲比例已超过合理比例,逐渐趋于红线㊂为此,在保障天然绿洲植被现状规模不再缩减的前提下,应严格控制人工绿洲的开发规模,积极修复严重退化的天然绿洲面积㊂研究生态耗水与社会经济耗水的比例关系,可以为统筹区域生态保护和经济发展奠定理论基础㊂根据2022年新疆水资源公报的数据,从社会经济耗水角度推算,新疆可用水资源量为617.1亿m3,其中用于人类活动的水量为444.8亿m3,占比为72.1%,推算得生态耗水量为293.2亿m3,占用水总量的47.5%㊂这与2.3节的计算结果相符㊂因此,新疆现状耗水结构基本满足 在西北干旱区,流域耗水量的总和应不超过可用水资源量的70%;其中,生态环境和社会经济系统的耗水占比以各50%为宜 的内陆河水资源调控要求[26]㊂然而,这一计算结果是新疆水文情势好转的前提下推算出的㊂此外,本研究未考虑新疆地下水超采量㊂在此背景下,计算得新疆天然植被耗水量在2010 2018年的年均值为244.7亿m3,较2000 2010年和1990 2000年分别增加了8.4%和34.7%,此时生态耗水总量占人类活动区可耗水量的49.0%,天然生态系统耗水量占人类活动区可耗水量的32.4%(图5)㊂然而,在枯水年和平水年条件下,新疆生态耗水总量分728㊀水科学进展第34卷㊀别为264.1亿和293.1亿m3,分别占人类活动区可耗水量的39.7%和44.0%,显然难以满足 生态环境和社会经济系统的耗水占比以各50%为宜 的调控要求㊂由此可见,未来随着丰水周期的结束,加之持续增温引起的耗水强度增加,维系这一合理耗水结构将面临严重挑战㊂综上,应控制地下水超采,实施流域水资源管理制度,保障水量分配落实到位,权衡生态环境和社会经济耗水㊂此外,新疆生态耗水总量显著增长,但仍有32.3%的植被面积覆被显著减小,应优化流域工程布局和生态灌溉模式,提高水分利用效率[27]㊂4㊀结㊀㊀论本文应用遥感信息技术和统计学方法,利用土地利用数据和全球陆表特征参数蒸散数据,从省域和水资源分区2个尺度分析了1990年以来新疆绿洲格局及生态耗水的演变规律,揭示了新疆生态耗水的结构特征㊂主要结论如下:(1)1990 2020年间,人工绿洲面积不断侵占天然绿洲,绿洲配比逐步趋于1.5ʒ1㊂(2)新疆绿洲耗水量整体呈增长趋势,其中2010 2018年较1990 1999年和2000 2010年增幅更明显;绿洲耗水呈 北高-南低 的空间分布;人工绿洲和天然绿洲的植被耗水总量波动增长,增幅分别为57.0%和45.8%㊂(3)新疆的植被覆被23.6%显著增长,32.3%显著减小,44.1%未发生显著变化㊂新疆绿洲生态耗水量为249.1亿m3,天然湖泊生态耗水量为38.7亿m3,人工水库㊁坑塘等水体耗水量为20.2亿m3,农田防护林耗水量为21.7亿m3㊂新疆生态耗水总量为329.7亿m3,占总可利用水量的49.6%,耗水结构基本符合 生态环境和社会经济系统的耗水占比以各50%为宜 的调控原则㊂参考文献:[1]凌红波,徐海量,刘新华,等.新疆克里雅河流域绿洲适宜规模[J].水科学进展,2012,23(4):563-568.(LING H B,XU H L,LIU X H,et al.Suitable scale of oasis in Keriya River basin,Xinjiang[J].Advances in Water Science,2012, 23(4):563-568.(in Chinese))[2]刘金鹏,费良军,南忠仁,等.基于生态安全的干旱区绿洲生态需水研究[J].水利学报,2010,41(2):226-232.(LIU J P,FEI L J,NAN Z R,et al.Study on ecological water requirement of the arid area oasis based on the theory of ecological secu-rity[J].Journal of Hydraulic Engineering,2010,41(2):226-232.(in Chinese))[3]陈亚宁,杨青,罗毅,等.西北干旱区水资源问题研究思考[J].干旱区地理,2012,35(1):1-9.(CHEN Y N,YANG Q,LUO Y,et al.Ponder on the issues of water resources in the arid region of Northwest China[J].Arid Land Geography,2012, 35(1):1-9.(in Chinese))[4]何珍珍,王宏卫,杨胜天,等.渭干河-库车河绿洲景观生态安全时空分异及格局优化[J].生态学报,2019,39(15): 5473-5482.(HE Z Z,WANG H W,YANG S T,et al.Spatial-temporal differentiation and pattern optimization of landscape ec-ological security in the Ugan-Kuqa River oasis[J].Acta Ecologica Sinica,2019,39(15):5473-5482.(in Chinese)) [5]YANG G,LI F 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第２９卷，第５期２０１２年１０月１５日 国土资源科技管理Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｏｆ Ｌａｎｄ ａｎｄ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ Ｖｏｌ．２９，Ｎｏ．５Ｏｃｔ．１５，２０１２
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００９－４２１０．２０１２．０５．００３
收稿日期：２０１２－０４－１６
基金项目：国家社会科学基金（０８ＢＪＹ１０８）；国家社会科学基金重大招标项目（０７＆ＺＤ０２６）
作者简介：郭永奇（１９７８—），男，讲师，从事土地资源管理研究。
新疆兵团土地利用与
生态环境协调度评价研究
郭永奇（南阳理工学院经济管理学院，河南南阳４７３００４；石河子大学农业现代化研究所，新疆石河子 ８３２００３）
摘 要：土地利用与生态环境两者互为因果关系，且相互影响。在构建土地利用与生态环境协调发展评价的指标体系基础上，建立了土地利用与生态环境协调度评价模型，利用新疆兵团２００１—２０１１年统计数据对其土地利用与生态环境协调发展度进行测度。结果表明：兵团在此期间土地利用与生态环境以中级协调发展类型为主，总体经历了勉强协调发展类土地利用滞后型到初级协调发展类生态环境滞后型，随后为中级协调发展类生态环境滞后型，到最后的良好协调发展类生态环境滞后型的演化过程；土地利用与生态环境的动态协调度整体呈现出上升的态势；最后对土地利用提出了针对性建议。关键词：土地利用；生态环境；协调度；新疆兵团中图分类号：Ｆ３０１．２４；Ｘ１４４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００９－４２１０（２０１２）０５－０１６－０７
新疆生产建设兵团（以下简称兵团）大部分团场位于新疆荒漠与绿洲生态环境的过渡带，与沙漠、荒漠接壤，可以说是绿洲生态环境的第一道屏障，自然生态环境十分脆弱。经过半个多世纪的发展，兵团土地利用方面取得了巨大的成绩，但同时也面临着严重的生态环境问题。过度的水土开发和利用，致使河水断流、水库干涸、地下水位下降，现有耕地的用水难以为继，生态环境遭到严重威胁，可持续发展前景堪忧。如何既能保持土地利用与生态环境的协调发展，又能促进兵团经济又好又快发展，已成为兵团当前发展中一个值得关注的重要问题。目前，随着我国新一轮土地利用总体规划工作的展开，区域土地利用与生态环境的关系问题的研究正成为国内研究的前沿和热点。土地利用与生态环境之间的关系是一种相互制约的关系，一方面土地是生态环境建设的主要载体，土地利用变化会引起生态环境变化；另一方面，生态环境建设又是土地利用的可持续保障，生态环境的变化又反馈于土地利用。国外理论界较早地开始这一问题的研究，对土地利用与生态环境之间关系的研究成果比较多，但其主要侧重于土地利用变化对生态环境的影响效应研究［１－３］。国内的研究开始较晚，
目前大多数侧
·６１·重于理论研究，有的学者则侧重评价方法的实际应用研究［４］。基于此，本文从土地利用和生态环境两个子系统着手，建立兵团土地利用与生态环境协调发展的评价指标体系和函数模型，旨在把握兵团土地利用与生态环境协调发展程度的变化规律，为兵团今后土地合理利用、科学管理及选择正确土地利用模式具有较好的现实指导作用。１ 研究区概况兵团地处我国的西北边陲，位于北纬３２°２２′～４９°２２′，东经７３°２１′～９６°２１′，面积７．４３×１０４ ｋｍ２，约占全国农垦总面积的１／５，是我国最大的农垦区之一。兵团驻地属于典型的绿洲经济，而绿洲面积只占全疆的４．２％，荒漠和沙漠面积占到７０％，生态比较脆弱，自然环境十分恶劣。兵团现有１７５个农牧团场中有１２１个团场分布在沙漠、荒漠边缘地带，其中有５８个团场驻守在绵延５ ０００ｋｍ余的边境线上。土地类型多样，按照全国土地利用分类方法，兵团分布有８个一级类，４３个二级类，２３个三级类①。由于高差悬殊，地形封闭而复杂，生物、气候、土壤、水文地质等差异很大，土壤类型和利用方向多样，适宜区域化和多样化生产。此外，从地形上来看，兵团平原多、山地少。兵团各团场基本上都位于平原区，平原面积占土地总面积的６８．６１％，山区少，仅占３１．３９％。由于新疆的天然草场和天然林大部分处于山区，所以兵团的天然草场面积、天然林面积相对来说较小。２０１０年兵团总人口２５７．３２万人，土地面积为６９１．７２５×１０４ ｈｍ２。耕地面积占土地总面积的１７．９５％，园地面积占２．１８％，林地面积占１２．９４％，牧草地面积较大，占到了２３．８１％。由于绿洲的特殊性，兵团土地利用具有明显的流域性和分散性。经过半个多世纪的土地开发利用，使得兵团生态环境得到改善的同时，也出现了诸如水土流失、土地沙化和盐渍化等对生态环境不利的影响，这使得原本就脆弱的生态环境变得更加脆弱。
２
指标体系及模型
２．１
评价指标体系构建
由于土地利用和生态环境这两个系统均是由多因素组成的复杂系统，因此需要构建一套完整的指标体系来评价两者间的协调程度。本文在借鉴国内
相关研究［５－８］的基础上，根据科学性、全面性、可比性、可获得性、动态性等原则，结合兵团的实际情况，分别从土地利用和生态环境２个子评价系统来构建评价体系（表１
）。
由于不同的评价指标对系统评价总目标的贡献不同，因此在进行综合评价时必须对各指标进行加权处理。而确定各指标的权重的方法主要有主观赋权法、客观赋权法、德尔菲法、层次分析法等。在实
表１ 兵团土地利用与生态环境子系统协调发展评价指标体系及权重
目标层准则层指标层熵值权重
土地利用子系统
土地利用结构０．１９０ ９土地利用的经济效益０．３３６ ０土地利用的社会效益０．４７３ １耕地面积占土地面积比重０．２５１ ０．０８１ ８建设用地占土地面积比重０．５９８ ０．０４３ ９
未利用地占土地面积比重０．４０３ ０．０６５ ２
土地经济密度０．３７３ ０．０６８ ５
地均固定资产投资０．３８８ ０．０６６ ９
地均工业总产值０．３１６ ０．０７４ ７
地均农业总产值０．４３７ ０．０６１ ６
地均第三产业产值０．４１２ ０．０６４ ２
人口密度０．５０５ ０．０５４ １
单位面积就业人数０．４８２ ０．０５６ ６
万人拥有病床数０．３７９ ０．０６７ ９
饮水安全达标人数０．４２３ ０．０６３ ０
城镇居民恩格尔系数０．５７９ ０．０４６ ０
团场职工恩格尔系数０．４７７ ０．０５７ ２
城镇居民可支配收入０．４１１ ０．０６４ ４
团场职工人均纯收入０．４１５ ０．０６３ ９
·７１·
第５期 郭永奇：新疆兵团土地利用与生态环境协调度评价研究①由于兵团没有望天田，根据兵团的具体情况，新增加现耕地、休闲地和新垦地３个三级地类。
续表目标层准则层指标层 熵值权重
生态环境子系统
资源利用０．２７８ ２环境质量０．２４１ ０污染治理０．１８９ ４生态建设０．２９１ ４人均水资源 ０．５３０ ５ ０．０７４ ５人均耕地面积 ０．３００ ７ ０．１１０ ９
人均有效灌溉面积 ０．４１４ ９ ０．０９２ ８
工业废气排放量 ０．５４５ ４ ０．０７２ １
工业废水排放量 ０．５４５ ７ ０．０７２ １
化肥使用量 ０．３８９ ２ ０．０９６ ９
工业废水达标率 ０．４１６ ０ ０．０９２ ６
工业固废综合利用率０．３８９ ７ ０．０９６ ８
造林面积 ０．３０７ ５ ０．１０９ ８
森林覆盖率 ０．５２４ １ ０．０７５ ５
环保投入比重 ０．３３１ ０ ０．１０６ １
注：数据由兵团统计年鉴（２００１—２０１１年）、土地利用变更数据（２００３—２０１０年）整理所得。
际应用中，主观赋权法其主观意识的成分居多，通常容易引起争议；客观赋权法是最为简单直接的方法，也是最常用的方法。实际操作时，最常用的方法是用熵值法来确定权重系数，本文在综合前人研究的基础上，采用熵值法［９］确定各指标值相应的权重，尽量消除权重计算中的人为干扰，以提高该评价方法的评价精度。根据所获取的数据，最终得到各指标的权重（表１
）。
２．２
评价模型的构建
２．２．１
综合评价函数
假设Ｘ１，Ｘ２，…，Ｘｍ代表兵团土地利用的ｍ个指标；Ｙｌ，Ｙ２，…，Ｙｎ代表兵团生态环境的ｎ个指标。
Ｆ（ｘ）＝∑ｍｉ＝１ａｉＸｉ
（１）
Ｇ（ｙ）＝∑ｎｊ＝１ｂｊＹｊ
（２）
式中：Ｆ（ｘ）为土地利用综合评价函数；Ｘｉ为第ｉ个土地利用评价指标的标准化值；ａｉ为第ｉ个土地利用评价指标的权重值；Ｇ（ｙ）
为生态环境综合评价函
数；Ｙｊ为第ｊ个生态环境评价指标的标准化值；ｂｊ为
第ｊ个生态环境价指标的权重值。２．２．２
协调度函数构建
借鉴相关研究成果，通过离差系数的方法来建立兵团土地利用评价函数与生态环境评价函数的协调度函数模型［７，１０］。
土地利用综合评价指数与生态
环境综合评价指数的离差系数为：
Ｃｒ＝ｓ１／２［Ｆ（ｘ）＋Ｇ（ｙ）］＝
２１－Ｆ（ｘ）×Ｇ（ｙ）Ｆ（ｘ）＋Ｇ（ｙ）槡２（３）式中：Ｃｒ为土地利用与生态环境综合评价指数的离差系数；Ｆ（ｘ）为土地利用综合评价函数；Ｇ（ｙ）
为生
态环境综合评价函数。一般而言，Ｆ（ｘ）和Ｇ（ｙ）的离差越小，
表明土地
利用和生态环境之间的协调程度越高。而使Ｃｒ越
小越好的充要条件是Ｆ（ｘ）×Ｇ（ｙ）Ｆ（ｘ）＋Ｇ（ｙ）２越大越好。同时，
为了使土地利用和生态环境之间的协调程度具有一定的层次性，本文构建了土地利用与生态环境协调度模型：
Ｃ＝
Ｆ（ｘ）×Ｇ（ｙ）Ｆ（ｘ）＋Ｇ（ｙ）［］
２
２
２（４）
式中：Ｃ为协调度，其取值范围为［０，１］，Ｃ值越大说明土地利用与生态环境两系统之间的协调程度越好；反之，二者越不协调。为了能够全面地反映兵团土地利用与资源环境之间的协调程度，利用Ｃ
、Ｆ（ｘ）和Ｇ（ｙ）构建了协调
发展度函数：
Ｔ＝αＦ（ｘ）＋βＧ（ｙ）（５）式中：Ｔ为土地利用与生态环境之间的协调发展水
平综合评价指数，Ｔ∈（０，１）；α和β为土地利用与生态环境在综合效益中的权重值，借鉴相关文献［４－７］，
本文将土地利用与生态环境保护视为同等重要，故均取值为０．５
。
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国土资源科技管理
第２９卷