吐魯番市土地利用與生態環境協調發展分析

(1．新疆大學 綠洲生態教育部重點實驗室，新疆 烏魯木齊 830046；2．新疆大學 資源與環境科學學院，

新疆 烏魯木齊 830046；3．新疆大學 旅游學院，新疆 烏魯木齊 830046)

?

吐魯番市土地利用與生態環境協調發展分析

張琴琴1，2,瓦哈甫·哈力克1,2,3,袁玉蕓1,2,彭菲1,2,盧龍輝1,2

(1．新疆大學 綠洲生態教育部重點實驗室，新疆 烏魯木齊 830046；2．新疆大學 資源與環境科學學院，

新疆 烏魯木齊 830046；3．新疆大學 旅游學院，新疆 烏魯木齊 830046)

選用吐魯番市2001-2013年土地利用與生態環境指標數據，構建土地利用與生態環境評價指標體系，用變異系數法計算權重，用綜合評價函數計算綜合得分、協調度和協調發展度.結果表明：土地利用與生態環境協調發展度總體上呈現增長的趨勢，但整體發展水平不高，具體可分為3個階段，第1階段，平穩發展的4年(2001-2004)，生態環境得分遠高于土地利用，土地還未得到充分的利用，生態環境良好；第2階段，波動較大的4年(2005-2008)，隨著經濟的發展，土地開發力度加大，產業結構開始轉變，協調性也轉變為生態環境滯后型；第3階段，逐漸增長變好的5年(2009-2013)，2013年的協調度高達0.983，生態環境和土地利用穩步增長的同時在更加協調地發展.

土地利用；生態環境；協調度；協調發展度

土地利用是人類活動對土地的自然和經濟再生產進行持續或周期性干預的過程[1],生態環境是“生命有機體賴以發展、生存、繁衍、進化的各種生態因子和生態關系的總和”[2].二者壓力隨著城鎮化的快速發展和人口增加而越來越大，矛盾也日益突出，因而揭示它們之間的關系變得越來越重要，尤其是處于生態脆弱區的吐魯番市，兩者之間的矛盾更加突出.如何在經濟持續增加的基礎上，使兩者更好更協調地發展，是亟待解決的問題.探討發現土地利用與生態環境發展的現狀，揭示隨著時間的變化兩者之間的發展變化情況，是首要研究的內容.

土地利用與生態環境的關系，與一個地區能否更好更協調以及可持續地發展息息相關，一直受到國內外關注.國外研究得比較早，1977年Daly[3]提出了穩態經濟理論，他認為環境資源是被約束的.隨著進一步深入的研究，DeSerpa[4]提出要實現經濟與生態壞境的協調發展，國家得進行必要的干預，隨后Crecenie[5]和Metzger[6]研究了土地利用對生態環境的影響.中國起步比較晚，楊士弘[7]在1994年首次應用協調度分析，對廣州市的生態與經濟協調發展狀況進行分析.繆重斌[8]對珠江三角洲城市群的環境與經濟協調發展進行了定量評判，張富剛[9]建立了土地利用水平和生態環境質量的評價指標體系，分析河北曲周縣的土地利用協調發展度.李邊疆、王萬茂[10]認為兩系統之間有著復雜的動態耦合關系，并結合了灰色關聯和系統動力學，分析了土地利用與環境之間的協調關系.張曉琴、石培基[11]等對天水市土地利用與生態環境協調發展進行了研究.陳玨、雷國平[12]對大慶市土地利用與生態環境的協調度進行了評價.在吐魯番市，張玉萍[13]對旅游、經濟和生態環境進行了耦合分析，黨建華[14]從人口—經濟—生態方面對其進行了協調分析.以上學者的研究分析，雖為當地的發展決策提供了一定參考，但總體上還不成熟，處于探索階段.

大多數人應用定性評價的方法[15]，對其進行定量評價目前還處于初始探索階段，并以分析大區域的時間上的協調發展為主，小區域的定量分析很少.因此，本文選取吐魯番市2009—2013年的土地利用與生態環境指標，分別建立土地利用與生態環境子系統進行更加明確地分析與評價，以指導區域經濟和社會的發展.

1 研究區概況與數據來源

1.1 研究區概況

吐魯番市(41°12′N～43°40′N， 87°16′E～91°55′E)是以山地和平原為主的地形，土地總面積約為69，713 km2，占全疆面積的4.2%，總人口64.3萬.到2013年，國有建設用地為823.7 hm2，完成造林面積3 994 hm2，農作物播種面積68 333.33 hm2，相比于過去十幾年，種植面積在不斷地擴大.吐魯番市地處西北干旱內陸區，有著典型的大陸性暖溫帶荒漠氣候，熱量充裕，氣候干燥，年均降水量16 mm，年蒸發量3 000 mm以上，因此使該地生態環境略顯脆弱，土地的使用方式也與生態環境的好壞緊密相關.

1.2 數據來源

本文的初始數據來源于2002—2014年的《吐魯番地區統計年鑒》、網站和野外調查數據.為了獲取更多更可靠的數據以及對研究區實際情況進行深入了解，以達到數據的準確可取性.調研組成員于2014，2015年共進行為期30 d的調研，調研主要以問卷和各個相關部門獲取為主，問卷的主要對象是當地居民，主要獲取部門為農業局、林業局、統計局和環保局等.

2 評價體系與模型

2.1 建立指標體系

建立指標體系是評價模型建立的基礎，本文在總結前人研究成果的同時[16-18]進行定量評價.遵循指標的客觀性、有效性、層次性、動態性、可獲得性[9]以及吐魯番市實際，并征詢專家的建議，在祛除不恰當指標的同時，對其他指標進行調整，最終選取土地利用的9個指標和14個生態環境指標，建立評價指標體系(表1).

表1 吐魯番市土地利用與生態環境協調評價指標體系與權重

2.2 評價模型

2.2.1 指標的標準化與權重

由于各個指標的計量單位不同，因而在評價之前要對數據進行標準化，使各個指標有統一的量綱，以減小指標之間的數量級差異，極差標準化是一種常用的無量綱化方式(式1，式2).

正向指標：Bi=(Xi-Xmin)/(Xmax-Xmin),

(1)

逆向指標：Bi=(Xmax-Xi)(Xmax-Xmin),

(2)

Bi為標準化后的數值，標準化前的指標值、最小值和最大值分別用Xi，Xmin，Xmax表示.

本文應用變異系數法計算各個指標的權重(表1)，是一種應用變異系數來計算的客觀賦權法.變異系數公式如下：

(3)

各項指標的權重為

(4)

2.2.2 綜合評價函數

目前環境經濟協調發展的評價模型主要有6個[15]，本文對變異系數的協調度模型進行改進，得到土地利用與生態環境的協調發展評價模型.用數學方法計量，采用離差來衡量，離差的大小決定了協調程度的大小，離差小協調程度高，離差大，協調程度低[18].

土地利用評價函數

(5)

生態環境評價函數

(6)

其中，m，n分別表示土地利用與生態環境的指標個數，Wi與Wj表示指標的權重值，Xi與Yj表示標準化值.F(x)與G(y)的值越大說明土地利用與生態環境狀況越好，越低說明越差.

土地利用與生態環境協調度評價函數

(7)

C是協調度，取值范圍在[0，1]，F(x)與G(y)分別表示土地利用與生態環境的評價函數，C越大，表示它們越協調，k是調節系數，賦值為2.

為了更好地反映該地區土地利用與生態環境的耦合協調度，構建了協調發展度評價函數

(8)

C,D分別為協調度，協調發展度.T為綜合評價指數，a,b為權重，因為兩指標同等重要，因而都取值0.5[6].

參照繆重斌[8]、陳欣雷等[12]的協調度等級劃分標準，在0到1之間C值分為8級(表2).將D值在0到1之間按照0.1等分10級和3個類型，根據F(x)與G(y)的大小關系，最終確定協調類型，以此構建二者協調度的劃分標準(表3).

表2 土地利用與生態環境協調度等級劃分標準

表3 土地利用與生態環境協調度類型的劃分標準

3 評價結果及分析

本文選用吐魯番市土地利用與生態環境的各個因子，時間為2001—2013年，應用協調度模型分別計算生態環境綜合指數、土地利用綜合指數,以及它們的總體效益綜合指數T、協調度C、協調發展度D，最終得到2001—2013年13年的計算結果，如表4和圖1.

表4 2001—2013年吐魯番市土地利用與生態環境協調發展評價結果

圖1 2001—2013年吐魯番市土地利用與生態環境協調發展值

根據土地利用與生態環境協調度等級劃分標準(表2)、協調度類型的劃分標準(表3)和2001—2013年吐魯番市評價結果(表4)，得到吐魯番市的協調度等級和協調發展度類型如表5，結合圖1以及吐魯番市的實際情況可以將它劃分為3個階段，2001—2004年平穩發展的4年，2005—2008年波動較大的4年，2009—2013年為逐漸增長變好的5年.

第1階段：平穩發展期(2001—2004)，本階段的協調等級均為良好協調型，并且在此階段中生態環境得分均大于土地利用得分，即為土地利用滯后型.在這一時期內吐魯番市的人均公共綠地面積從2.56 m2上升到4.16 m2，上升了1.6 m2，造林總面積從812 hm2上升到3 539 hm2，上升了2 727 hm2，工業固體廢棄物綜合利用率從7.09%到65.12%上升了58.03%，人均農業總產值從0.2萬元/人上升到0.3萬元/人,單位耕地糧食單產從2001年的1.8 kg/m2上升到2004年的2.4 kg/m2，總體上都呈現良好增長的態勢，土地集約化程度不高但政府對土地利用和生態環境的投入基本持平，呈現平穩發展的狀態.

表5 2001—2013年吐魯番市土地利用與生態環境協調發展類型和等級

第2階段：調整波動期(2005—2008)，該階段是從優質協調到輕度失調再到瀕臨失調的過程，兩者相對變率最大的時期都處在本階段，F(x)最大為0.57，最小為0.12，G(y)最大為0.59，最小為0.38，差值分別為0.45和0.21.導致這一時期波動的主要原因是吐魯番市響應國家政策，合理有效地調整農業產業結構和土地利用方式,大力發展葡萄、哈密瓜、蔬菜、農區畜牧業四大特色產業，糧食的種植面積從2005年的16 800 hm2到2008年的1 333.33 hm2，在急速減少，人均農業總產值從0.34 萬元/人上升到0.5 萬元/人，人均糧食產量125.4 kg/人到10.9 kg/人，單位耕地糧食單產從20.3 kg/m2到1.9 kg/m2，人均耕地面積從2005年的61.4 m2/人到2008年的56.8 m2/人.因此，這一時期在發展的同時，對生態環境帶來一定的破壞，由于地處干旱區的綠洲生態脆弱區，當地生態環境保護意識較強，政府適時調整土地利用和生態環境之間的矛盾，加大對環境的投入，環境與土地利用之間有了很大的轉變，也可以看到當地對環境保護的重視程度.因此這一時期較為波動.

第3階段：逐步發展期(2009—2013)，在這一時期內，協調等級從瀕臨失調到中級協調到良好協調再到優質協調，是逐步發展的過程，協調類型也是從勉強協調土地利用滯后型到初級協調土地利用滯后型的過程.2013年，綜合評價指數、協調度、協調發展度都達到了最大值，分別是0.484，0.98，0.69.土地利用綜合指數得分與生態環境綜合指數得分也逐漸趨近，2009年相差0.28，而2013年相差0.09.耕地面積在此階段也一直增長，到2013年達到48 200 hm2.2013年的人均道路鋪設面積為55.25 m2，比2009年的17.8 m2多出37.45 m2.在此階段，產業結構得到調整，兩者之間開始走向協調發展，由于處于初始階段，因而整體的協調發展水平不高，2013年仍是初級協調.

總體上看,綜合指數得分和協調發展度都呈現上升趨勢,土地利用綜合指數在2001為0.29，而2013年上升到0.44，上升了0.15，隨著經濟的發展，土地利用效益和集約化程度不斷地提高，但它的總體利用程度不高，2001年到2013年間生態環境綜合指數從0.49上升到0.53，上升了0.036，生態環境也在不斷地改善；協調度C在13年間從0.88上升到0.98,上升了0.107；13年間協調發展度D從0.59上升到0.69，上升了0.10，整體協調發展度不高.從近幾年看，生態環境綜合指數趨于穩定且高于土地利用綜合指數，它們之間的差值也逐漸縮小，說明土地利用在逐年集約高效化.

4 討論

從時間的角度探討了土地利用和生態環境的協調發展度，分析了吐魯番市的協調發展現狀.從計算的權重得到影響其關鍵指標，即吐魯番市要保護生態環境使其更好地發展，應減少工業二氧化硫和固體廢棄物排放量、固體廢棄物的產生量，控制好這3項指標，提高單位耕地糧食單產、人均糧食產量、人均道路鋪設面積，才能使土地利用和生態環境更好更協調地發展.

文章中構建評價模型，參照協調等級劃分標準得到時間變化規律和變化特征，總的規律是從協調到不協調再到協調的過程，說明吐魯番市在確保當地脆弱的生態環境不被破壞的前提下，隨著人口的增加和經濟的發展，在不斷調整自己的發展模式，使土地利用和生態環境更加協調發展.文章總體上評價了吐魯番市的協調情況，沒能詳細地評價各個鄉鎮的協調發展情況，因此在今后的研究中應更加細化評價，從時空上進行綜合分析.

5 結論

綜合評價了吐魯番市2001—2013年的土地利用與生態環境狀況，計算協調度和協調發展度，探討它們之間的關系，得到以下結果：

1)通過處理并計算原始數據，得到吐魯番市土地利用子系統貢獻前三是：單位耕地糧食單產0.341 7，人均糧食產量0.204 7，人均道路鋪設面積0.148 1.生態環境子系統前三是：工業二氧化硫排放量0.168 2，工業固體廢棄物排放量0.141 1，工業固體廢棄物產生量0.141 1，因此，在今后的發展中，應協調管理好這6個指標.

2)研究區時間范圍內，土地利用與生態環境協調發展度總體呈增長趨勢，系統協調等級經歷了由良好協調—優質協調—輕度失調—瀕臨失調—中級協調—良好協調—優質協調的變化過程，他們的總體發展水平不高，因而在今后的發展中應注重土地的集約化和對生態環境保護的投入.

3)吐魯番市生態環境綜合指數得分基本穩定而土地利用得分波動較大，但總體上都呈現增加的趨勢，因而在保護環境的同時應合理地調整土地利用方式，向集約節約化發展，把它們的協調發展度提高到更高的水平.

[1] 朱連奇,許叔明,陳沛云.山區土地利用/覆被變化對土壤情勢的影響[J].地理研究,2003,22(4):432-437. ZHU L Q,XU S M,CHEN P Y.Study on the impact of land use/land cover change on soil erosion in mountainous areas[J].Geographical Research，2003，22(4)：432-437.

[2] 張殿發,王世杰,李瑞玲.土地利用/土地覆被變化對長江流域水環境的影響研究[J].地域研究與開發,2003,22(1):69-72. ZHANG D F,WANG S J,LI R L.Effect of land use/land cover changes on aquatic environment in yangtse river basin[J].Areal Researchand Development,2003,22(1):69-72.

[3] DALY H E.Steady-state economics [M].San Francisco:Freeman,1977.

[4] DESEPA.Pigou and coase in perspective[J].Camride Journal of Economics,1993(17):27-50.

[5] CRECENTE R,ALVAREZ C,FRA U.Economic social and environmental impact of land consolida-tion in Galieia[J].Land Use Policy,2002，19(2):135-147.

[6] METZGER M J,ROUNSEVELL M D A,ACOSTA-MICHLIK.The vulnerability of ecosystem services to land use change[J].Agriculture Ecosystems and Environment,2006,114(1):69-85.

[7] 楊士弘.廣州城市環境與經濟協調發展預測及調控研究[J].地理科學,1994,14(2):136-143.DOI:10.13249/j.cnki.sgs.1994.02.005. YANG S H.A study on the forecast and regulation of coordinated development of urban environment and economy in guangzhou[J].Scientia Geographica Sinica,1994,14(2):136-143.DOI:10.13249/j.cnki.sgs.1994.02.005.

[8] 繆重斌.環境與經濟協調發展的定量評判及其分類體系——以珠江三角洲城市群為例[J].熱帶地理,1999，19(2):172.DOI:10.13284/j.cnki.rddl.000443. LIAO C B.Quantitaitve judgement and classification system for coordinated development of environment amd economy-a case study of the city group in the pearl river delta[J].Tropical Geography,1999，19(2):172.DOI:10.13284/j.cnki.rddl.000443.

[9] 張富剛,郝晉珉,李旭霖,等.縣域土地利用協調發展度評價[J].水土保持通報,2005,25(2):63-68,DOI:10.13961/j.cnki.stbctb.2005.02.016. ZHANG F G,HAO J M,LI X L,et al.Evaluation of coordinated development degree of land use at county scale[J].Bulletin of Soil and Water Conservation,2005,25(2):63-68.DOI:10.13961/j.cnki.stbctb.2005.02.016.

[10] 李邊疆,王萬茂.區域土地利用與生態環境耦合關系的系統分析[J].干旱區地理,2008,31(1):142-145.DOI:10.13826/j.cnki.cn65-1103/x.2008.01.023. LI B J,WANG W M.Coupling relationship between regional land use and eco-environment [J].Arid Land Geograghy,2008,31(1):142-145.DOI:10.13826/j.cnki.cn65-1103/x.2008.01.023.

[11] 張曉琴,石培基,師瑋,等.天水市土地利用與生態環境協調發展研究[J].國土與自然資源研究,2010,55(3):55-58.DOI；10.16202/j.cnki.tnrs.2010.04.029. ZHANG X Q,SHI P J,SHI W,et al.Study on the coordinated development between land use and ecological environment in tian-shui city[J].Territory & Natural Resources Study,2010,55(3):55-58.DOI：10.16202/j.cnki.tnrs.2010.04.029.

[12] 陳玨,雷國平.大慶市土地利用與生態環境協調度評價[J].水土保持研究,2010,18(3):117-120. CHEN J,LEI G P.Evaluation on coordination between land-use and eco-environment in Daqing[J].Research of Soil and Water Conservation,2010,18(3):117-120.

[13] 張玉萍,瓦哈甫·哈力克,黨建華，等.吐魯番旅游-經濟-生態環境耦合協調發展分析[J].人文地理,2014,138(4):140-145. ZHANG Y P,WAHAP HALIK,DANG J H,et al.Coupled coordination degree of tourism-economy-ecological system in turpan area[J].Human Geogrophy,2014,138(4):140-145.

[14] 黨建華，瓦哈甫·哈力克,張玉萍,等.吐魯番地區人口經濟生態耦合協調發展分析[J].中國沙漠,2015,35(1):260-266.DOI:10.7522/j.issn.1000-694x.2013.00452. DANG J H,WAHAP HALIK,ZHANG Y P,et al.Coupling coordinated development of population,econonicand ecological system in the turpan area of china[J].Journal of Desert Research,2015,35(1):260-266.DOI:10.7522/j.issn.1000-694x.2013.00452.

[15] 趙星.貴陽市烏當區生態-經濟系統耦合關系研究[J].貴州師范大學學報(自然科學版),2006，24(3)：111-115. ZHAO X.The study on coupling relationship of ecology-economy system in Wudang of Guiyang[J].Journal of Guizhou Normal University(Natural Sciences),2006，24(3):111-115.

[16] 陳興雷,李淑杰,郭忠杰.吉林省延邊朝鮮自治州土地利用與生態環境協調度分析[J].中國土地科學,2009，7(7):66-70.DOI:10.13708/j.cnki.cn11-2640.2009.07.011. CHEN X L,LI S J,GUO Z J.Analysis on the harmonious degree between land use and ecological environment in yanbian korean autonomous prefecture,jilin province[J].China Land Science，2009，7(7):66-70.DOI:10.13708/j.cnki.cn11-2640.2009.07.011.

[17] 周衛東,孫鵬舉,劉學錄.臨夏州土地利用與生態環境耦合關系[J].四川農業大學學報,2012，30(2):211-215.DOI:10.15957/j.cnki.jjdl.2008.04.010. ZHOU W D,SUN P J,LIU X L.Coupling relationship between land use and eco-environment,Llinxia[J].Journal of Sichuan Agricultural University,2012，30(2):211-215.DOI:10.15957/j.cnki.jjdl.2008.04.010.

[18] 鄧楚雄,謝炳庚,吳永興,等.長沙市土地利用與經濟協調發展定量評價[J].經濟地理,2008,28(4):678-681.DOI:10.15957/j.cnki.jjdl.2008.04.010. DENG C X,XIE B G,WU Y X,et al,Quantitative evaluation study on coordinating development of land use and economy in changsha city [J].Economic Geography,2008，28(4):678-681. DOI:10.15957/j.cnki.jjdl.2008.04.010.

(責任編輯：趙藏賞)

Analysis on the coordinated development between land use and ecological environment in Turpan City

ZHANG Qinqin1,2,WAHAFU Halike1,2,3,YUAN Yuyun1,2,PENG Fei1,2,LU Longhui1,2

(1.The Key Laboratory for Oasis Ecosystem of Ministry of Education,Xinjiang University,Urumqi 830046,China;2.College of Resources and Environmental Science,Xinjiang University,Urumqi 830046,China; 3.College of Tourism,Xinjiang University,Urumqi 830046,China)

This paper selects Turpan City indicator data of land use and ecological environment from 2001 to 2013,to build the evaluation index system,apply variation coefficient calculated from their weights,and calculate the composite score comprehensive evaluation function,coordination degree,and coordinated development degree.The result shows that the land use and ecological environment coordinated development of the overall growth inclease,but the overall development level is not high,and can be divided into three stages,the first stage:from 2001 to 2004,4 years of steady development,ecological environment is much higher than that of land use score,land has not been fully utilized,ecological environment is good;the second stage:2005 to 2008,4 years fluctuations,with the development of economy,increase the intensity of land development,industrial structure began to change and coordination transformation for the ecological environment was lagged;The third stage: 2009 to 2013 the gradual growth of the five years,in 2013 the coordination of up to 0.983,the steady growth of the ecological environment and land use at the same time in a more coordinated development.

land use;ecological environment;coordination degree;coordinated development degree

10.3969/j.issn.1000-1565.2017.01.011

2016-07-26

國家自然科學基金資助項目(41271168)

張琴琴(1990—)，女，甘肅平涼人，新疆大學在讀碩士研究生.E-mail:1592157088@qq.com

瓦哈甫·哈力克(1967—)，男，維吾爾族，新疆哈密人，新疆大學教授，博士，主要從事干旱區資源與可持續發展研究.E-mail:wahap@xju.edu.cn

K903

A

1000-1565(2017)01-0071-09