本文關(guān)鍵詞：伊犁地區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的時(shí)空分異規(guī)律與可持續(xù)發(fā)展，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

伊犁地區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的時(shí)空分異規(guī)律與可持續(xù)發(fā)展(上)

張偉 王秀紅 張宏業(yè) 申建秀

年，伊犁地區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的能值總投入和總產(chǎn)出均呈持續(xù)增長(zhǎng)趨勢(shì)。　　關(guān)鍵詞：干旱區(qū)，綠洲，能值分析，GIS空間分析，可持續(xù)發(fā)展，伊犁地區(qū)

　　基金項(xiàng)目：國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃(973計(jì)劃)項(xiàng)目(2009CB421307)；國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41101039、40971282)

　　作為典型的生態(tài)脆弱區(qū)和生態(tài)敏感區(qū)，干旱區(qū)一直是學(xué)者們普遍關(guān)注的焦點(diǎn)區(qū)域。綠洲是干旱區(qū)能量流、物質(zhì)流最為集中的場(chǎng)所，也是干旱區(qū)山地—綠洲—荒漠系統(tǒng)的核心區(qū)域[1]。隨著西部大開發(fā)戰(zhàn)略的提出，我國(guó)西北干旱區(qū)水、土等資源的開發(fā)速度大大加快。但在自然和人為因素的雙重作用下，該地區(qū)也出現(xiàn)了草場(chǎng)退化、湖泊萎縮、冰川退縮等諸多生態(tài)問(wèn)題[2-3]，呈現(xiàn)出“局部改善，總體惡化”的局面[4]。因此，如何協(xié)調(diào)干旱區(qū)生態(tài)環(huán)境保護(hù)與綠洲農(nóng)業(yè)生態(tài)化發(fā)展之間的關(guān)系，避免綠洲系統(tǒng)的荒漠化，是實(shí)現(xiàn)綠洲人地系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展過(guò)程中亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題。

　　作為一種復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)定量研究的重要方法，能值分析方法自創(chuàng)立以來(lái)，就受到了學(xué)界及政府的關(guān)注，，并已經(jīng)在生態(tài)系統(tǒng)分析、環(huán)境價(jià)值評(píng)估、區(qū)域可持續(xù)發(fā)展等方面得到了廣泛的應(yīng)用[5-9]。但縱觀目前的能值研究，其研究尺度仍主要集中于省域或流域等大中尺度上[10]；研究?jī)?nèi)容仍局限于計(jì)算或比較研究區(qū)能值及相關(guān)指標(biāo)[8，11-12]。而借助GIS技術(shù)，將時(shí)序演化、區(qū)域綜合評(píng)價(jià)、空間格局特征等分析角度進(jìn)行有效耦合，進(jìn)而全面探討中小尺度區(qū)域農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)可持續(xù)性的時(shí)空演化格局與特征的研究尚未見報(bào)道。因此，本文擬以能值分析和GIS空間分析為主要手段，從時(shí)序演化和空間格局分析的角度入手，探討溫帶干旱區(qū)綠洲農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)可持續(xù)性的時(shí)空演化特征與總體趨勢(shì)，分析其演化發(fā)展中的時(shí)空差異與客觀規(guī)律，進(jìn)而提出促進(jìn)綠洲農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展的調(diào)控措施，以期為我國(guó)溫帶干旱區(qū)綠洲農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和區(qū)域生態(tài)安全的維護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。

　　1 研究區(qū)概況

　　新疆伊犁河流域(中國(guó)部分)位于新疆天山(中國(guó)境內(nèi)，下同)最西部，準(zhǔn)噶爾盆地西南緣，屬半干旱的大陸性中溫帶氣候。地形地貌屬于南、北天山分隔而形成的，主要由斷陷盆地與山間河谷組成的中亞內(nèi)陸河流域。東、南、北三面高山環(huán)繞，地勢(shì)東高西低、東窄西寬，呈喇叭型向西敞開[13]。獨(dú)特的地形地貌和山體走向，使伊犁河流域成為了天山及亞洲中部的降水中心，孕育了干旱區(qū)的一塊“濕島”和氣候資源寶庫(kù)。得天獨(dú)厚的氣候與資源條件，使該區(qū)贏得了“塞外小江南”的美譽(yù)，成為新疆主要的糧、油、糖、肉生產(chǎn)基地，在自治區(qū)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有非常重要的地位[14]。

　　2 研究方法與數(shù)據(jù)來(lái)源

　　2.1 能值分析

　　1980年代，H. T. Odum在能量?jī)r(jià)值學(xué)說(shuō)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展出了能值理論[15-16]。通過(guò)能值這個(gè)共同價(jià)值尺度，能夠有效地把自然、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)等不同類型的亞系統(tǒng)統(tǒng)一起來(lái)，定量分析自然和人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)，資源與環(huán)境的真實(shí)價(jià)值以及它們之間的關(guān)系[17-19]，從而大大推動(dòng)了生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)耦合分析研究的進(jìn)程。能值分析是以太陽(yáng)能值為基準(zhǔn)，把生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)中不同種類、不可比較的能量轉(zhuǎn)換成同一標(biāo)準(zhǔn)的能值，利用一系列能值指標(biāo)，綜合分析系統(tǒng)中各種生態(tài)流的狀況，評(píng)價(jià)各類系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)功能特征及其生態(tài)經(jīng)濟(jì)效益[1]，探討系統(tǒng)生產(chǎn)和過(guò)程的資源配置狀況、系統(tǒng)發(fā)展的可持續(xù)性，以及系統(tǒng)過(guò)程所造成的環(huán)境負(fù)荷等[8，20-21]。

　　2.2 數(shù)據(jù)來(lái)源和能值參數(shù)設(shè)定

　　本文所使用的行政界限、河流、縣市位置等矢量數(shù)據(jù)來(lái)自于國(guó)家基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)()和國(guó)家科技基礎(chǔ)條件平臺(tái)建設(shè)項(xiàng)目：地球系統(tǒng)科學(xué)數(shù)據(jù)共享網(wǎng)()；氣象數(shù)據(jù)來(lái)源于新疆伊犁哈薩克自治州氣象局；農(nóng)業(yè)投入產(chǎn)出數(shù)據(jù)來(lái)源于1989—2008 年的《新疆統(tǒng)計(jì)年鑒》、《伊犁統(tǒng)計(jì)年鑒》和《伊犁哈薩克自治州統(tǒng)計(jì)年鑒》。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料、要素及農(nóng)產(chǎn)品的能量折算系數(shù)主要參考《農(nóng)業(yè)技術(shù)經(jīng)濟(jì)手冊(cè)》[22]及駱世明[23]等的研究結(jié)果；能值轉(zhuǎn)換率和計(jì)算方法參照odum、Brandt-Williams、藍(lán)盛芳、董孝斌等人的研究[16，19，24-25]。

　　3 能值投入產(chǎn)出及指標(biāo)的時(shí)序演化分析

　　3.1 能值投入產(chǎn)出分析

　　能值投入分析表明：①?gòu)目傮w上看，伊犁地區(qū)的能值投入呈逐步上升的趨勢(shì)。其能值投入從1989年的2.69×1021sej上升到2008年的4.73×1021sej，增幅達(dá)76%。能值投入的增長(zhǎng)趨勢(shì)與伊犁地區(qū)近20年來(lái)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展是密不可分的。②從能值投入的內(nèi)部結(jié)構(gòu)上看，以20年的平均值計(jì)，可更新資源投入所占比例最大，為44.26%；其次是工業(yè)輔助能，占26.64%；再次是有機(jī)能。這表明，即使是在生態(tài)環(huán)境條件并不是特別好的干旱區(qū)，外部環(huán)境資源也為農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)力提供了巨大的經(jīng)濟(jì)服務(wù)價(jià)值和環(huán)境能值儲(chǔ)備。③從內(nèi)部組分動(dòng)態(tài)分異的角度上看，可更新資源投入的波動(dòng)較大。這主要是因?yàn)樵诓簧倌攴葜�，可更新資源中的最大值是雨水勢(shì)能。但由于該地區(qū)降雨量年際波動(dòng)較大，引起了可更新資源投入的振蕩。工業(yè)輔助能的增長(zhǎng)最為明顯，其比例從1989年的18.4%上升到了2008年的26.6%，而其中貢獻(xiàn)最大的要素是農(nóng)業(yè)機(jī)械總動(dòng)力的增長(zhǎng)。這說(shuō)明隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，伊犁地區(qū)近20年的農(nóng)業(yè)機(jī)械化程度有了大幅提升。

　　能值產(chǎn)出分析表明：從總體上看，伊犁地區(qū)的能值產(chǎn)出從1989年的3.28×1021sej上升到2008年的12.8×1021sej，增幅達(dá)290%，顯示了伊犁地區(qū)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的良好勢(shì)頭。從能值增長(zhǎng)的內(nèi)部動(dòng)態(tài)分異來(lái)看，種植業(yè)和畜牧業(yè)的增長(zhǎng)最為明顯，它們帶動(dòng)了整個(gè)伊犁地區(qū)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。另外，從圖中可以看出，1997—1999年，伊犁地區(qū)的農(nóng)業(yè)能值產(chǎn)出出現(xiàn)了較大幅度的階躍式增長(zhǎng)，這主要是因?yàn)檗r(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整。在此期間，伊犁地區(qū)的小麥播種面積分別下降了31%，而油料、甜菜、豆類等經(jīng)濟(jì)作物則有了較大幅度的增長(zhǎng)；畜牧業(yè)能值產(chǎn)出的增長(zhǎng)則主要源于養(yǎng)牛業(yè)的高速發(fā)展。

　　3.2 能值指標(biāo)分析

　　對(duì)能值流相關(guān)指標(biāo)的分析表明：①1989—2008年，伊犁地區(qū)的能值密度從1.02×1011 sej/m2上升到了1.75×1011sej/m2，共增長(zhǎng)了72%；其能值密度也高于新疆的平均水平(1.25×1011sej/m2)[26]，表明其農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平在新疆處于較高的位置。②伊犁地區(qū)的人均能值用量也從1989年的2.15×1015 sej/人上升到了2008年的3.05×1015sej/人，共增長(zhǎng)了42%。這表明該地區(qū)的生活水平呈現(xiàn)出不斷提高的趨勢(shì)[27]。③伊犁地區(qū)的能值投資率從1989年的0.57上升到2008年的1.35，呈穩(wěn)步上升趨勢(shì)。這表明隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，工業(yè)輔助能的大量投入，有效地促進(jìn)了伊犁地區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的發(fā)展。但是，目前伊犁地區(qū)的能值投資率仍低于世界平均水平(2.0)，更比不上美國(guó)(7.0)[16]。這說(shuō)明伊犁地區(qū)的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展水平還比較低，對(duì)環(huán)境的依賴性還比較強(qiáng)[16]。④研究期間，伊犁地區(qū)的能值產(chǎn)出率均大于3，且總體上呈現(xiàn)出波動(dòng)上升的態(tài)勢(shì)，這表明伊犁地區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的效率正在逐漸提高[1]。但是，如果能值產(chǎn)出率過(guò)高，則表明該系統(tǒng)生產(chǎn)中在大量的使用著無(wú)償或脫離其真實(shí)能值價(jià)值的環(huán)境資源能值。此時(shí)，產(chǎn)品生產(chǎn)的越多，意味著對(duì)系統(tǒng)環(huán)境資源的破壞和濫用也越嚴(yán)重[28]。因此，伊犁地區(qū)在今后的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中，應(yīng)注意提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的集約程度，避免依靠工業(yè)輔助能的短期粗放投入來(lái)增加農(nóng)業(yè)產(chǎn)出。同時(shí)，提高對(duì)農(nóng)副產(chǎn)品的深加工程度，實(shí)現(xiàn)二次升值，以提高農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益。

　　對(duì)能值指標(biāo)分析表明：①伊犁地區(qū)的環(huán)境負(fù)載率還比較低，低于世界平均水平(1.15)[29]；除了2008年以外，也低于0. 95的全國(guó)平均水平[30]。但我們也必須看到，20年間，伊犁地區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的環(huán)境負(fù)載率從0.41上升到了0.95，增長(zhǎng)了132%。這表明隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)強(qiáng)度的增加，人類活動(dòng)對(duì)環(huán)境的壓力也在逐步增加。伊犁地區(qū)環(huán)境負(fù)載率的上升，主要是由于工業(yè)輔助能從1989年的4.96×1020sej上升到2008年的1.757×1021sej，增長(zhǎng)了254%。因此，在伊犁地區(qū)今后的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，一方面應(yīng)注意工業(yè)輔助能的適度投入和科學(xué)引導(dǎo)，防止掠奪式粗放生產(chǎn)；另一方面，高能質(zhì)的工業(yè)輔助能也需要低能質(zhì)的有機(jī)能相結(jié)合，才能加強(qiáng)農(nóng)牧生態(tài)系統(tǒng)的能流[16]。因此，應(yīng)適度提高牲畜、有機(jī)肥等有機(jī)能的投入，提高系統(tǒng)生產(chǎn)的生態(tài)經(jīng)濟(jì)效益。②在可持續(xù)發(fā)展?fàn)顩r方面。從值域范圍上看，1989—2008年，伊犁地區(qū)的可持續(xù)發(fā)展指數(shù)(ESI)基本處于5—10之間，農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展富有活力；從時(shí)序演化上看，ESI指數(shù)從1989年的8.19下降到2008年的4.96，經(jīng)歷了振蕩式下降的變化過(guò)程。1997—2000年，伊犁地區(qū)依靠科學(xué)的農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，增加了經(jīng)濟(jì)作物的比例，同時(shí)有效地提高了畜牧業(yè)的生產(chǎn)能力，從而在能值產(chǎn)出率提升的同時(shí)，環(huán)境負(fù)荷率亦處于較穩(wěn)定狀態(tài)。最終使得這一時(shí)期的農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展指數(shù)處于快速上升階段；但從2004以來(lái)，工業(yè)輔助能的快速增長(zhǎng)(增幅為58%)加重了環(huán)境的負(fù)擔(dān)，但產(chǎn)出效率卻并沒(méi)有相應(yīng)地提高，導(dǎo)致系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展指數(shù)下滑明顯。因此，在今后的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，伊犁地區(qū)不應(yīng)繼續(xù)依靠大量的工業(yè)輔助能投入來(lái)?yè)Q取農(nóng)業(yè)產(chǎn)出，而應(yīng)通過(guò)農(nóng)業(yè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)保障體系的完善、農(nóng)業(yè)傳統(tǒng)生產(chǎn)方式的變革等手段，推動(dòng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)向生態(tài)農(nóng)業(yè)的轉(zhuǎn)變，從而促進(jìn)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)功能優(yōu)化和可持續(xù)發(fā)展，防止系統(tǒng)生態(tài)環(huán)境的惡化。

　　4 能值投入產(chǎn)出及指標(biāo)的空間分異

　　4.1 能值投入產(chǎn)出情況

　　研究結(jié)果表明：①?gòu)目偭可峡�，各縣投入產(chǎn)出的差異還比較大。投入最高的霍城縣(9.51×1020sej)是投入最低的特克斯縣(3.36×1020sej)的2.83倍；能值產(chǎn)出的差距同樣明顯。產(chǎn)出最高的伊寧縣(2.648×1021sej)是產(chǎn)出最低的特克斯縣(8.96×1020sej)的2.96倍。投入差異的產(chǎn)生與各縣的社會(huì)經(jīng)濟(jì)情況密切相關(guān)。相關(guān)分析表明，各縣2008年的能值投入與其GDP總量的相關(guān)系數(shù)達(dá)0.76。產(chǎn)出差異的產(chǎn)生主要來(lái)源于各縣畜牧業(yè)和種植業(yè)的發(fā)展情況。其中尤以畜牧業(yè)對(duì)各縣的能值產(chǎn)出影響最大。而在生產(chǎn)過(guò)程中，工業(yè)輔助能的投入情況是引起各縣能值產(chǎn)出的重要因素，二者的相關(guān)系數(shù)達(dá)到了0.83。②從產(chǎn)出效率上看，各縣的生產(chǎn)效率同樣存在較大的差異。生產(chǎn)效率最高的鞏留(投入產(chǎn)出比為0.32∶1)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于效率較低的霍城和昭蘇(投入產(chǎn)出比為0.67∶1)。分析表明，可更新資源投入與投入產(chǎn)出比的相關(guān)系數(shù)達(dá)-0.76，這說(shuō)明越依賴于自然環(huán)境的縣，其農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率越低。因此，在伊犁地區(qū)今后的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，應(yīng)通過(guò)農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施的完善、集約化程度的提高等措施，改變“靠天吃飯”的狀況，提高農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的生產(chǎn)效率。

責(zé)任編輯：何容

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隱藏評(píng)論

  本文關(guān)鍵詞：伊犁地區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的時(shí)空分異規(guī)律與可持續(xù)發(fā)展，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。