郝夢(mèng)露, 彭守璋
(1.中國科學(xué)院 水利部 水土保持研究所 黃土高原土壤侵蝕與旱地農(nóng)業(yè)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 陜西 楊凌 712100; 2.中國科學(xué)院大學(xué) 研究生院, 北京100049)
實(shí)現(xiàn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展是處理經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與環(huán)境保護(hù)間關(guān)系的最佳選擇,也是可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的基本內(nèi)涵[1-3]。但隨著社會(huì)的進(jìn)步,城鎮(zhèn)化和工業(yè)化水平的不斷提高,消耗和占用了大量的自然生態(tài)資源[4],在此背景下,生態(tài)破壞、資源枯竭等一系列環(huán)境問題日益突出,這些問題嚴(yán)重影響著人類的生活質(zhì)量和生存條件,生態(tài)環(huán)境問題業(yè)已成為制約區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展最為突出的問題[5]。探討生態(tài)環(huán)境與社會(huì)經(jīng)濟(jì)之間的相互作用關(guān)系,了解其耦合發(fā)展規(guī)律,從而制定適當(dāng)?shù)陌l(fā)展戰(zhàn)略,是學(xué)術(shù)界研究的熱點(diǎn)問題。
國內(nèi)外學(xué)者在生態(tài)環(huán)境與社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)發(fā)展關(guān)系方面進(jìn)行了大量的研究,并取得了豐富的成果。目前,國外最具代表性的研究是圍繞環(huán)境庫茲涅茨曲線展開的系列研究[6],而國內(nèi)的研究圍繞指數(shù)加成及計(jì)量分析法[7]、變異系數(shù)和彈性系數(shù)法[8-9]、模糊及灰色理論法[10]、系統(tǒng)演化及系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方法[9,11-12]、數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法、結(jié)構(gòu)方程模型法等[12]方面進(jìn)行[13]。張佰瑞等[14]計(jì)算了“十一五”初期31個(gè)省級(jí)行政單位以及全國和四大區(qū)域的協(xié)調(diào)發(fā)展系數(shù),張青峰等[8]使用變異系數(shù)法,在耦合模型基礎(chǔ)上,提出黃土高原生態(tài)與經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)耦合發(fā)展的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)和基本類型,并對(duì)黃土高原各縣域生態(tài)與經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行了研究。系統(tǒng)間耦合協(xié)調(diào)發(fā)展關(guān)系的研究范圍尺度也涵蓋了區(qū)域、流域、城市群、三角洲地區(qū)以及省和市[15]。如溫彥平等[16]對(duì)長(zhǎng)江中游城市群的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)關(guān)系進(jìn)行了研究,蘇宏枝等[17]對(duì)黃河三角洲地區(qū)的人口—經(jīng)濟(jì)—環(huán)境系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行了研究。這些成果為本研究對(duì)寧南山區(qū)自然生態(tài)系統(tǒng)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)發(fā)展?fàn)顩r及趨勢(shì)的進(jìn)一步探討提供了借鑒和參考。
寧南山區(qū)生態(tài)環(huán)境脆弱、自然條件惡劣,西海固地區(qū)被聯(lián)合國認(rèn)定為不適合人類居住區(qū)域,更有“苦瘠甲天下”之說[18]。這里也是全國十大集中連片貧困區(qū)之一,是寧夏貧困人口的聚居區(qū),約占寧夏自治區(qū)貧困人口的70%。區(qū)內(nèi)社會(huì)經(jīng)濟(jì)落后、群眾脫貧任務(wù)艱巨[19]。由于該生態(tài)十分脆弱,以及人口增長(zhǎng)帶來的環(huán)境壓力進(jìn)一步增大,其經(jīng)濟(jì)與資源、環(huán)境之間的矛盾日益突出。
盡管張青峰等[8]已在包含寧南山區(qū)的整個(gè)黃土高原地區(qū)探討了其生態(tài)與經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)耦合發(fā)展水平,但其研究集中在2005年前后,為現(xiàn)階段寧南山區(qū)生態(tài)保護(hù)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供的參考信息不足,并且未對(duì)寧南山區(qū)所轄縣區(qū)發(fā)展做出針對(duì)性建議?;诖?,本研究針對(duì)寧南山區(qū)現(xiàn)階段以及過去時(shí)期的生態(tài)環(huán)境與社會(huì)經(jīng)濟(jì)狀況,研究?jī)上到y(tǒng)的耦合變化現(xiàn)狀以及趨勢(shì),以期為該區(qū)生態(tài)保護(hù)與高質(zhì)量發(fā)展提出相應(yīng)的解決方案,探究該區(qū)現(xiàn)階段經(jīng)濟(jì)建設(shè)與生態(tài)環(huán)境保護(hù)之間的相互作用關(guān)系,并對(duì)二者的協(xié)調(diào)發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行評(píng)價(jià),便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題。
寧夏南部山區(qū)(簡(jiǎn)稱寧南山區(qū)),位于寧夏回族自治區(qū)南部(圖1)。地處西北農(nóng)牧交錯(cuò)地帶的半干旱地區(qū)。研究區(qū)位于35°2′—38°2′N,105°1′—107°7′E,行政范圍包括中衛(wèi)市的海原縣、固原市的原州區(qū)、隆德縣、西吉縣、涇源縣、彭陽縣以及吳忠市的鹽池縣、同心縣和紅寺堡區(qū)在內(nèi)的9個(gè)縣區(qū)。該地區(qū)年均溫5~8 ℃,無霜期為97~158 d,≥10 ℃有效積溫2 500 ℃左右[20],年平均日照時(shí)數(shù)2 518.2~2 724.3 h[21],晝夜溫差大。降雨量由南向北遞減[15],且主要集中在7—10月,大多數(shù)降水經(jīng)蒸發(fā)、蒸騰等方式消耗,僅6%形成地表水資源,地勢(shì)南高北低,海拔差異較大。區(qū)內(nèi)土地利用類型以林地、灌木、草地、農(nóng)地、棄耕地為主,植被主要包括山杏、榆樹、沙棘、楊樹等,以天然次生林、人工林和荒山荒坡的天然草地為主[22]。
目前,研究區(qū)也面臨著種植密度大,土壤供養(yǎng)能力不足等問題[23],其位于黃土丘陵區(qū),是典型的生態(tài)脆弱區(qū),區(qū)內(nèi)溝壑縱橫,地貌類型主要為黃土梁、黃土峁以及溝谷階地。干旱缺水、土質(zhì)疏松且容易被流水、大風(fēng)侵蝕,土壤侵蝕、水土流失十分嚴(yán)重,生態(tài)環(huán)境穩(wěn)定性較差。區(qū)域總?cè)丝谶_(dá)2.32×106人,占全區(qū)人口比重不斷下降。截至2017年,區(qū)域生產(chǎn)總值為4.91×1010,總體經(jīng)濟(jì)水平較低,生態(tài)環(huán)境適宜性較差、自然資源的不充分利用也一度制約當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的發(fā)展。
圖1 寧南山區(qū)數(shù)字高程模型及其行政區(qū)劃
1.2.1 指標(biāo)體系的構(gòu)建以及數(shù)據(jù)來源 寧南山區(qū)位于黃土高原西南部,生態(tài)脆弱、環(huán)境惡劣、水土流失嚴(yán)重,且經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平相當(dāng)落后,是聯(lián)合國認(rèn)定的最不適宜人類生存的地區(qū)之一,也是中國重點(diǎn)扶貧地區(qū)[15]。因此在確定評(píng)價(jià)指標(biāo)時(shí),應(yīng)當(dāng)充分考慮當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境和社會(huì)經(jīng)濟(jì)狀況。
本研究在遵循指標(biāo)選取的科學(xué)性、代表性、綜合性等原則的基礎(chǔ)上,綜合研究區(qū)現(xiàn)狀并參照前人經(jīng)驗(yàn)構(gòu)建自然生態(tài)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)綜合指標(biāo)評(píng)價(jià)系統(tǒng)[8,23]。本系統(tǒng)由自然生態(tài)系統(tǒng)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)兩部分組成,選取年平均氣溫等11個(gè)指標(biāo)反映寧南山區(qū)生態(tài)環(huán)境狀況,選取人口密度等13個(gè)指標(biāo)反映該區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r(表1)。本系統(tǒng)涵蓋2000,2005,2010,2015,2017年寧南山區(qū)9個(gè)縣共24個(gè)指標(biāo)。這些原始數(shù)據(jù)來源于《寧夏回族自治區(qū)統(tǒng)計(jì)年鑒》。其中原州區(qū)2000年,紅寺堡區(qū)2000,2005年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)缺失,故未計(jì)算兩縣相應(yīng)年份指數(shù)。
1.2.2 耦合協(xié)調(diào)度模型 耦合是描述兩個(gè)或兩個(gè)以上體系或運(yùn)動(dòng)形式之間通過交互作用而互相影響現(xiàn)象的物理概念[23-25],協(xié)調(diào)度指的是系統(tǒng)與系統(tǒng)之間或者系統(tǒng)內(nèi)部各要素之間在發(fā)展的過程中呈現(xiàn)的平衡狀態(tài)及其協(xié)調(diào)程度,其側(cè)重點(diǎn)是系統(tǒng)之間能否進(jìn)行良性互動(dòng)[6]。自然生態(tài)系統(tǒng)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)間的耦合關(guān)系指的是兩系統(tǒng)之間以及系統(tǒng)內(nèi)部各要素之間互相脅迫、互相促進(jìn)的協(xié)調(diào)關(guān)系。通常采用耦合度(C)來度量系統(tǒng)內(nèi)部各要素相互作用的影響程度,但是其無法表征各系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)狀況,即無法表征各系統(tǒng)之間是在高水平上相互促進(jìn)還是低水平上的相互制約[26]。
因此,本研究選擇耦合度模型,反應(yīng)自然生態(tài)系統(tǒng)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)發(fā)展速度差異,然后選擇耦合協(xié)調(diào)度(D)反應(yīng)自然生態(tài)系統(tǒng)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)各自發(fā)展水平和協(xié)調(diào)狀態(tài)。
由于不同指標(biāo)的單位不統(tǒng)一,無法直接進(jìn)行計(jì)算,故先對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理,消除不同指標(biāo)的量綱不同以及正負(fù)取向差異的影響,從而獲得標(biāo)準(zhǔn)化矩陣X。由于標(biāo)準(zhǔn)化后的指標(biāo)值“0”出現(xiàn)后會(huì)對(duì)后續(xù)計(jì)算過程造成影響,本研究對(duì)計(jì)算公式進(jìn)行了如下改動(dòng)[26]。對(duì)正向指標(biāo)和負(fù)向指標(biāo)分別按公式(1)和公式(2)進(jìn)行計(jì)算:
(0 (1)