彭俊杰

一、引言

2020年8月31日，習(xí)近平總書記在主持召開中央政治局會議審議《黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展規(guī)劃綱要》時強(qiáng)調(diào)，要把黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展作為事關(guān)中華民族偉大復(fù)興的千秋大計，統(tǒng)籌推進(jìn)山水林田湖草沙綜合治理、系統(tǒng)治理、源頭治理，促進(jìn)全流域高質(zhì)量發(fā)展。這為推動黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展指明了方向，提供了遵循。黃河流域是我國重要的糧食生產(chǎn)基地和重要的能源基地，水資源短缺已經(jīng)成為制約能源和糧食發(fā)展的關(guān)鍵要素。在黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展上升為重大國家戰(zhàn)略的背景下，科學(xué)認(rèn)知“水—能源—糧食”紐帶系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)關(guān)系，準(zhǔn)確把握三者之間的時空演進(jìn)規(guī)律，對于共同抓好黃河流域大保護(hù)，協(xié)同推進(jìn)大治理，促進(jìn)全流域可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

從全球范圍來看，“水—能源—糧食”紐帶系統(tǒng)作為聯(lián)合國2030可持續(xù)發(fā)展議程的重要目標(biāo)，其發(fā)展先后經(jīng)歷了水—能源、水—糧食和能源—糧食以“單一中心”為主體相互作用關(guān)系的研究，而后演變成為將三者納入統(tǒng)一框架的研究過程。2011 年，在德國召開的波恩會議上，有學(xué)者首次提出了“水—能源—糧食”紐帶系統(tǒng)（W-E-Fnexus）的研究命題，建議重構(gòu)紐帶系統(tǒng)與全球氣候變化、可持續(xù)的經(jīng)濟(jì)增長等作用關(guān)系與內(nèi)在機(jī)理。隨后，關(guān)于“水—能源—糧食”紐帶系統(tǒng)的研究主要集中在以下三個方面：一是紐帶系統(tǒng)的科學(xué)認(rèn)知。主要從安全（Hoff H，2011）、管理（FAO，2014）、功能（Endo A et al.，2017）、學(xué)科（Van Gevelt T，2020）四個維度來不斷豐富對“水—能源—糧食”紐帶系統(tǒng)的認(rèn)知。二是紐帶系統(tǒng)的復(fù)雜關(guān)聯(lián)。主要存在“水—能源—糧食”系統(tǒng)的靜態(tài)觀（Kalomoria Z，et al.，2018）、慢變量觀（Patience M，et al.，2020）和資源整合觀（Mehzabeen M，et al.，2018）三種主要觀點。三是紐帶系統(tǒng)的實證分析。在時間尺度上，從年際動態(tài)變化（Jennifer D，et al.，2020）、季節(jié)性變化（Rodrigo A B，et al.，2018）降維至實時動態(tài)監(jiān)測（Laura B，et al.，2020）；在空間尺度上，從單一居民（Wael A H，et al.，2018）、城市（Bassel D，et al.，2019）、流域（Ethan Y C，Sungwook W，2018）擴(kuò)展到全球范圍（Matrin F，et al.，2018）。國內(nèi)學(xué)者對于水、能源和糧食的系統(tǒng)研究尚處于起步階段，前期主要側(cè)重于水—能源（項瀟智、賈紹鳳，2016；孔令斯等，2018）、水—糧食（李春暉等，2008；常明等，2019），能源—糧食（郝帥等，2021）等兩兩關(guān)系，而把水、能源和糧食三者之間納入同一框架內(nèi)研究不多，最早追溯到2010 年（米紅、周偉，2010），直到2016 年國內(nèi)學(xué)者才開始提出水、能源和糧食的紐帶關(guān)系（李桂君等，2017；劉倩等，2018；白景鋒、張海軍，2018）。而針對黃河流域“水—能源—糧食”紐帶系統(tǒng)的研究不多?；诖?，本文以黃河流域9 ?。▍^(qū)）為研究區(qū)域，以2000—2020 年為研究時段，首先厘清黃河流域“水—能源—糧食”紐帶系統(tǒng)的耦合機(jī)理，并構(gòu)建“水—能源—糧食”紐帶系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)發(fā)展評價指標(biāo)體系，定量測度黃河流域“水—能源—糧食”紐帶系統(tǒng)的耦合度與協(xié)調(diào)度，并根據(jù)耦合作用機(jī)理分析紐帶系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)關(guān)系，最后對黃河流域“水—能源—糧食”紐帶系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)度進(jìn)行空間可視化表達(dá)，旨在為系統(tǒng)推進(jìn)黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展戰(zhàn)略提供參考借鑒。

二、耦合協(xié)調(diào)機(jī)制分析

黃河流域“水—能源—糧食”三者之間不是簡單的兩兩關(guān)系，而是一個“傳導(dǎo)—耦合—反饋—適應(yīng)”的復(fù)雜關(guān)系。以往關(guān)于黃河流域的研究，學(xué)者們更多關(guān)注糧食安全視角下的流域水效率、流域水管理機(jī)制、流域水生態(tài)文明，流域產(chǎn)業(yè)發(fā)展對生態(tài)環(huán)境本底、大氣環(huán)境、水資源與水環(huán)境、生態(tài)功能的脅迫響應(yīng)，以及能源綜合效率的時空演變與驅(qū)動因素（彭少明等，2008；周振、孔祥智，2015；邵鵬等，2020；石濤，2020；李瑞、劉騰花，2021）。對于黃河流域來說，糧食從“農(nóng)田—餐桌—廚房”的循環(huán)往復(fù)過程需要消耗大量水資源和能源動力，能源特別是煤炭等礦產(chǎn)資源的開采、加工、冷卻等也是以水資源的消耗為基本前提；與此同時，糧食既可以為保障流域經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展提供基礎(chǔ)物質(zhì)資料，又為能源生產(chǎn)提供生物質(zhì)原材料。由于“水—能源—糧食”紐帶系統(tǒng)具有邊界模糊性、動態(tài)性和開放性，這就決定了系統(tǒng)研究的復(fù)雜性；而黃河流域又集中反映出資源型缺水和季節(jié)性缺水并存的敏感區(qū)域，能源資源與糧食資源相互轉(zhuǎn)化、相互支撐，能源開發(fā)、糧食生產(chǎn)加劇了黃河流域的水資源短缺，它們之間具備復(fù)雜的非線性響應(yīng)特征，因此，研究黃河流域需要同時強(qiáng)調(diào)水、能源和糧食三者之間的傳導(dǎo)機(jī)制、耦合機(jī)制與協(xié)同機(jī)制。（1）傳導(dǎo)機(jī)制：水、能源和糧食作為黃河流域的資源產(chǎn)品屬性，水資源是核心要素，能源資源是動力支撐，糧食資源是基本保障，在生產(chǎn)、消費、轉(zhuǎn)化過程中相互交織、相互依賴、相互傳導(dǎo)。（2）耦合機(jī)制：黃河流域“水—能源—糧食”是一種實現(xiàn)資源稀缺性有效應(yīng)對的新型治理模式，且不能犧牲某一個子系統(tǒng)的發(fā)展來換取其他系統(tǒng)的發(fā)展，能夠確保水、能源和糧食的供給安全和供需適配。（3）協(xié)同機(jī)制：水資源、能源資源和糧食資源是共同支撐黃河流域健康發(fā)展的“慢變量”，其三者之間的演化需要先后經(jīng)歷失調(diào)衰退—勉強(qiáng)協(xié)調(diào)—耦合協(xié)調(diào)三個發(fā)展階段，最終實現(xiàn)水、能源和糧食利用效率最大化，能源資源生態(tài)環(huán)境容量最大化，進(jìn)而推動實現(xiàn)黃河流域可持續(xù)發(fā)展。

三、研究設(shè)計：模型、方法與數(shù)據(jù)

黃河流域是我國重要的水資源分布區(qū)、能源富集區(qū)和糧食生產(chǎn)核心區(qū)，在我國經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展和生態(tài)安全方面具有重要地位（彭俊杰，2021）?；邳S河流域水、能源、糧食等部門的不同隸屬關(guān)系，筆者借鑒耦合協(xié)調(diào)度的相關(guān)研究，從集中化、鏈條化、合理化三個維度，選取水資源子系統(tǒng)、能源子系統(tǒng)和糧食子系統(tǒng)三個層面建立綜合評價指標(biāo)體系來衡量“水—能源—糧食”紐帶系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)關(guān)系。

1.“水—能源—糧食”紐帶系統(tǒng)綜合評價指數(shù)

根據(jù)黃河流域“水—能源—糧食”紐帶系統(tǒng)的耦合機(jī)制，構(gòu)建綜合評價指標(biāo)體系，如表1所示。

表1 黃河流域“水—能源—糧食”紐帶系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)發(fā)展評價指標(biāo)體系

建立原始數(shù)據(jù)的無量綱化處理：

然后參考周振和孔祥智（2015）的研究成果，計算水、能源、糧食的評價指數(shù)。

式（3）中，ρ1、ρ2、ρ3分別表示水資源子系統(tǒng)、能源子系統(tǒng)、糧食子系統(tǒng)發(fā)展指數(shù)，Xi、Yi、Zi分別表示描述三個子系統(tǒng)指數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)值。

建立綜合評價指數(shù)：

式（4）中，T表示綜合評價指數(shù)，代表紐帶系統(tǒng)的綜合發(fā)展能力，當(dāng)T∈（0，0.3］時，說明處于低水平發(fā)展階段；當(dāng)T∈（0.3，0.7］時，說明處于中等水平發(fā)展階段；當(dāng)T∈（0.7，1］時，說明處于高水平發(fā)展階段。

2.耦合協(xié)調(diào)度測度

引入耦合度模型主要是用來度量黃河流域“水—能源—糧食”紐帶系統(tǒng)的相互作用程度和交互耦合強(qiáng)度。

式（5）中，耦合度C的取值區(qū)間為［0，1］。由于耦合度不能全面有效的反映“水—能源—糧食”三個子系統(tǒng)之間的協(xié)同水平，因此，本文引入耦合協(xié)調(diào)度模型：

式（6）中，耦合度D的取值區(qū)間為［0，1］，當(dāng)D∈（0，0.4］時，說明處于極度—中度失調(diào)階段；當(dāng)D∈（0.4，0.5］時，說明處于瀕臨失調(diào)；當(dāng)D∈（0.5，0.6］時，說明處于勉強(qiáng)失調(diào)；當(dāng)D∈（0.6，0.7］時，說明處于初級協(xié)調(diào)；當(dāng)D∈（0.7，0.8］時，說明處于中級協(xié)調(diào)；當(dāng)D∈（0.8，0.9］時，說明處于高級協(xié)調(diào)。T為“水—能源—糧食”紐帶系統(tǒng)的綜合評價指數(shù)。

3.基于Moran’s I指數(shù)的空間相關(guān)性分析

如果單獨依靠耦合協(xié)調(diào)度模型來分析黃河流域“水—能源—糧食”紐帶系統(tǒng)的復(fù)雜關(guān)聯(lián)和相互影響并不能判斷其空間作用。為此，引入全局Moran’s I指數(shù)來測度紐帶系統(tǒng)的空相關(guān)性和集聚程度：

式（7）中，n 是研究對象個數(shù)，Zi和Zj分別為i、j區(qū)域的觀測值，Wij為空間權(quán)重矩陣（空間相鄰為1，不相鄰為0），S2為觀測值方差，Z為觀測值平均值。

4.數(shù)據(jù)來源

本文數(shù)據(jù)主要來源于《中國統(tǒng)計年鑒》《中國水資源公報》《黃河水資源公報》《中國能源統(tǒng)計年鑒》以及沿黃9 省區(qū)國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展統(tǒng)計公報、沿黃9 省區(qū)統(tǒng)計年鑒等，缺失數(shù)據(jù)采用近鄰年份數(shù)據(jù)進(jìn)行差補(bǔ)。

四、實證分析

通過綜合評價指數(shù)、耦合度、耦合協(xié)調(diào)度、耦合協(xié)調(diào)的空間相關(guān)性、時間突變性等對黃河流域全域、上下游以及沿黃各省份之間的“水—能源—糧食”紐帶系統(tǒng)展開評價分析。

1.黃河流域“水—能源—糧食”紐帶系統(tǒng)的綜合評價指數(shù)分析

如圖1 所示，2000—2020 年三個子系統(tǒng)的評價指數(shù)均呈上升趨勢，其中，糧食系統(tǒng)評價指數(shù)上升態(tài)勢明顯，水系統(tǒng)次之，能源系統(tǒng)保持相對穩(wěn)定。對于糧食系統(tǒng)來說，其評價指數(shù)從2000 年的0.263上升至2020 年的0.814，先后經(jīng)歷了2004 年以前的低水平發(fā)展階段、2018年以前的中等水平發(fā)展階段到當(dāng)前的高水平發(fā)展階段，說明黃河流域的糧食生產(chǎn)總體情況逐漸向好，并保持持續(xù)增長態(tài)勢；對于水系統(tǒng)來說，年際波動幅度最大，呈現(xiàn)“W”型走勢，總體上由2000 年的0.363 上升至2020 年的0.682，處于中等發(fā)展水平階段，水系統(tǒng)年際波動主要受降水量地區(qū)分布差異的影響，上游的青海、四川、寧夏，中游的陜西、山西和下游的山東評價指數(shù)相對較高。對于能源系統(tǒng)來說，呈緩慢上升趨勢，總體上由2000 年的0.497 上升至2020 年的0.630，處于中等發(fā)展水平階段，能源評價指數(shù)相對較高的省份主要分布在山西、寧夏、陜西、青海等，能源評價指數(shù)相對較低的省份主要分布在能源資源相對貧瘠的四川、河南、山東等省份。

圖1 2000—2020年黃河流域“水—能源—糧食”紐帶系統(tǒng)的綜合評價指數(shù)時序變化特征

從紐帶系統(tǒng)的綜合評價指數(shù)來看，黃河流域“水—能源—糧食”紐帶系統(tǒng)的綜合評價指數(shù)呈上升趨勢，從2000 年的0.362 上升至2020 年的0.705，處于中等發(fā)展水平。從綜合評價指數(shù)的分布階段來看，2000—2006 年呈波動式上升，2006—2014 年呈緩慢上升，2015—2020 年呈快速上升。從“水—能源—糧食”紐帶系統(tǒng)的內(nèi)部質(zhì)量的整體變化時間趨勢來看，如圖2 所示，箱型圖上限除2002 年、2015 年有較大幅度下降外，其余年份均呈逐年上升趨勢，說明2000—2020 年綜合評價指數(shù)最高的陜西發(fā)展一直較快，穩(wěn)步增加糧食產(chǎn)量、能源產(chǎn)量、能源自給率，降低廢水排放量、能源消耗強(qiáng)度、萬元GDP 水耗等成為其重要表征；上四分位和下四分位整體呈增加趨勢，說明綜合評價指數(shù)較高和較低的省份得分以波動式上升為主要變化趨勢。

圖2 2000—2020年黃河流域“水—能源—糧食”紐帶系統(tǒng)的質(zhì)量箱型圖

2.黃河流域“水—能源—糧食”紐帶系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)關(guān)系分析

紐帶系統(tǒng)的耦合度分析。利用公式（5），計算2000—2020 年黃河流域“水—能源—糧食”紐帶系統(tǒng)的耦合度可以看出，2000—2020 年黃河流域“水—能源—糧食”紐帶系統(tǒng)的耦合度均值為0.980，處于高水平耦合階段。從總體上來看，2000—2020年耦合度呈現(xiàn)遞增態(tài)勢，耦合度均值由2000年的0.940增加至2020年的0.988，可見黃河流域“水—能源—糧食”紐帶系統(tǒng)正在由速度型耦合向質(zhì)量型耦合全方位轉(zhuǎn)變。從空間上來看，2000—2020 年黃河流域“水—能源—糧食”紐帶系統(tǒng)耦合度的空間差異較小且逐年降低，耦合度標(biāo)準(zhǔn)差由2000年的0.039 降至2020年的0.010，2000年和2020年高于耦合度均值的省份數(shù)量分別是1個和6個，占黃河流域全部省份數(shù)量的11.11%和66.67%，其中四川、陜西等省份的“水—能源—糧食”紐帶系統(tǒng)的耦合度始終高于平均水平。

紐帶系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)度分析。從時間維度上來看，2000—2020年黃河流域各省份“水—能源—糧食”紐帶系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)度呈現(xiàn)不同程度的上升趨勢，由2000 年的0.576 提高到2020 年的0.822，總體上朝著高級協(xié)調(diào)的方向發(fā)展。在耦合協(xié)調(diào)度類型上，先后經(jīng)歷了兩種類型：2000—2006年呈波動式上升，2006—2020年呈快速上升。2000年，黃河流域的寧夏處于瀕臨失調(diào)狀態(tài)，甘肅、河南、內(nèi)蒙古、山西處于勉強(qiáng)失調(diào)狀態(tài)；但到2020 年，除內(nèi)蒙古和河南這2 個省份處于中級協(xié)調(diào)狀態(tài)外，其余各省份均處于高級協(xié)調(diào)狀態(tài)。從流域來看，2000—2020年黃河流域上游、中游的耦合協(xié)調(diào)度從最初的勉強(qiáng)失調(diào)發(fā)展成為最終的高級協(xié)調(diào)狀態(tài)，下游耦合協(xié)調(diào)度則從最初的勉強(qiáng)失調(diào)發(fā)展成為最終的中級協(xié)調(diào)狀態(tài)，并且呈現(xiàn)出“上游起點低、速度快、后發(fā)優(yōu)勢明顯；下游起點高、速度慢、自然波動較大”的發(fā)展特點。這是因為在發(fā)展初期，與中下游地區(qū)相比，上游地區(qū)為了加快發(fā)展，走上了一條以犧牲資源和環(huán)境為代價的粗放式發(fā)展之路，再加之上游地區(qū)生態(tài)本底脆弱，受到人類活動的擾動性較強(qiáng)，極易造成“水—能源—糧食”紐帶系統(tǒng)的不協(xié)調(diào)、不平衡。特別是2016 年以來，人們更加重視能源資源的節(jié)約集約利用和合理配置、更加重視綠色低碳生產(chǎn)生活方式，相對于中下游地區(qū)來說，上游地區(qū)自然基礎(chǔ)較好，“水—能源—糧食”紐帶系統(tǒng)的恢復(fù)力和適應(yīng)力更強(qiáng)，發(fā)展?jié)摿Ω蟆?/p>

為了更好地反映黃河流域“水—能源—糧食”紐帶系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度的空間分布，我們繪制了2000—2005年、2006—2010年、2011—2015年、2016—2020年各省份“水—能源—糧食”紐帶系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度平均值的空間分布情況，如圖3 所示。隨著時間的推移，黃河流域2002—2020年耦合協(xié)調(diào)度空間差異顯著，呈現(xiàn)出非同步發(fā)展特征?？傮w來說，根據(jù)耦合協(xié)調(diào)度均值，黃河流域“水—能源—糧食”紐帶系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度整體趨向“上游>中游>下游”的梯度遞減空間分布格局。具體來說，2000—2005 年，河南、甘肅、寧夏、山西等省份處在勉強(qiáng)失調(diào)階段，青海、四川、內(nèi)蒙古、陜西和山東處于初級協(xié)調(diào)階段。2006—2010 年，沿黃9 省區(qū)都處于初級協(xié)調(diào)階段。2011—2015年，黃河流域各省份“水—能源—糧食”紐帶系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度出現(xiàn)了明顯的轉(zhuǎn)換，其中青海、寧夏、內(nèi)蒙古、陜西、山西、山東、四川、甘肅實現(xiàn)了由初級協(xié)調(diào)向中級協(xié)調(diào)的躍升；只有河南仍處于初級協(xié)調(diào)階段，成為制約黃河流域可持續(xù)發(fā)展的“短板”區(qū)域。2016—2020年，黃河流域各省份的耦合協(xié)調(diào)度均處于中級—高級協(xié)調(diào)階段，其中青海、四川、甘肅發(fā)展速度較快，已經(jīng)實現(xiàn)了由中級協(xié)調(diào)向高級協(xié)調(diào)的躍升。

圖3 2000—2005年、2006—2010年、2011—2015年、2016—2020年黃河流域“水—能源—糧食”紐帶系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度的空間分布圖

3.黃河流域“水—能源—糧食”紐帶系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)的空間相關(guān)性分析

全局空間自相關(guān)分析。根據(jù)測算的2000—2020 年黃河流域“水—能源—糧食”紐帶系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度，運用GeoDa軟件計算“水—能源—糧食”紐帶系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度的Moran’s I 指數(shù)，結(jié)果顯示，全局Moran’s I 指數(shù)在2015 年、2020 年分別通過了5%、1%的顯著性檢驗，且符號為正，說明鄰近省份的耦合協(xié)調(diào)度空間自相關(guān)正向表現(xiàn)顯著，整體呈空間集聚態(tài)勢。2000—2020 年，Moran’s I 指數(shù)屬于非平穩(wěn)序列，具有典型的“階段突變”特征。其中，2000—2010 年Moran’s I 指數(shù)上下波動趨勢強(qiáng)烈，并于2010 年達(dá)到最低點，隨后開始反彈，表現(xiàn)出較強(qiáng)的正向空間自相關(guān)關(guān)系并趨于相對穩(wěn)定狀態(tài)，呈上升趨勢，這表明自2010年以后，黃河流域“水—能源—糧食”紐帶系統(tǒng)具有較強(qiáng)的空間集聚模式，而且這種集聚程度在不斷增強(qiáng)。通過對Moran’s I指數(shù)的小波分析也可以看出，2010年是研究期間的突變點，這表明“十二五”以來，沿黃各省份把建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會作為加快轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式的重要著力點，不斷優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，合理控制能源消費總量，實行最嚴(yán)格的水資源管理制度，推進(jìn)生產(chǎn)、流通、消費各環(huán)節(jié)循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，“水—能源—糧食”紐帶系統(tǒng)的協(xié)調(diào)性、可持續(xù)性不斷增強(qiáng)。

局部空間自相關(guān)分析。運用Stata16.0 軟件制作2000 年、2005 年、2010 年、2015 年和2020 年5 個年份中黃河流域“水—能源—糧食”紐帶系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度的Moran’s I指數(shù)散點圖，如圖4所示。2000年黃河流域多數(shù)省份處于“低—高”區(qū)域（第二象限），這表明處于耦合協(xié)調(diào)度高的區(qū)域?qū)︸詈隙鹊偷膮^(qū)域形成包圍，表現(xiàn)為空間負(fù)相關(guān)，呈現(xiàn)異質(zhì)性和離散型特征。2005 年黃河流域多數(shù)省份處于“低—高”“低—低”區(qū)域（第二象限、第三象限），2010年多數(shù)省份處于“低—高”“高—低”區(qū)域（第二象限、第四象限）。2015 年、2020 年多數(shù)省份處于“高—高”區(qū)域（第一象限）和“低—低”區(qū)域（第三象限），且表現(xiàn)為顯著空間正相關(guān)。這說明近年來，黃河流域“水—能源—糧食”紐帶系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)正在從區(qū)域離散向區(qū)域集聚發(fā)生轉(zhuǎn)變，且表現(xiàn)為“高—高”區(qū)域、“低—低”區(qū)域明顯的兩極分化趨勢。也就是說，耦合協(xié)調(diào)度高的青海、四川、甘肅、陜西等省份通過加強(qiáng)生態(tài)整體保護(hù)系統(tǒng)治理、提高水資源集約節(jié)約利用效率、打造黃河流域重要的清潔綠色能源基地、建立跨區(qū)域跨部門協(xié)調(diào)發(fā)展機(jī)制等政策舉措對周邊區(qū)域形成示范帶動效應(yīng)，進(jìn)而形成相互協(xié)同、相互支撐的高值集聚區(qū)；耦合協(xié)調(diào)度相對較低的河南、內(nèi)蒙古、山西、山東等省份受到水資源布局與能源、糧食分布不匹配、水資源剛性約束、資源型產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級動力不足等因素影響，導(dǎo)致“水—能源—糧食”三者之間的關(guān)聯(lián)效應(yīng)和作用機(jī)制沒有得到充分發(fā)揮，進(jìn)而形成低值集聚區(qū)。

圖4 黃河流域“水—能源—糧食”紐帶系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)的莫蘭散點圖（其中，1—9依次代表河南、青海、四川、甘肅、寧夏、內(nèi)蒙古、陜西、山西、山東等省份）

五、結(jié)論與建議

通過對黃河流域9個省份“水—能源—糧食”紐帶系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)度及空間聯(lián)系進(jìn)行分析，得出以下研究結(jié)論并提出政策建議。

1.結(jié)論

黃河流域“水—能源—糧食”紐帶系統(tǒng)的綜合評價指數(shù)上升趨勢明顯，并處于中等發(fā)展水平階段，其空間分布與區(qū)域的資源稟賦具有高度一致性；黃河流域“水—能源—糧食”紐帶系統(tǒng)以初級—中級協(xié)調(diào)為主，呈現(xiàn)出穩(wěn)定的上升態(tài)勢，并且具有顯著空間分異性，各省份呈現(xiàn)出明顯的非同步發(fā)展特征，總體上表現(xiàn)為“上游地區(qū)＞中游地區(qū)＞下游地區(qū)”；黃河流域“水—能源—糧食”紐帶系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度具有典型的“階段突變”特征。以2010 年為分界線，2010年以前黃河流域“水—能源—糧食”紐帶系統(tǒng)的空間集聚不穩(wěn)定，呈現(xiàn)正負(fù)分化明顯的波動特征；2010年以后黃河流域“水—能源—糧食”紐帶系統(tǒng)的空間集聚程度不斷增強(qiáng)；黃河流域“水—能源—糧食”紐帶系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)正在從區(qū)域離散向區(qū)域集聚發(fā)生轉(zhuǎn)變，且表現(xiàn)為“高—高”區(qū)域、“低—低”區(qū)域明顯的兩極分化趨勢。

2.建議

一是科學(xué)認(rèn)識黃河流域“水—能源—糧食”的紐帶關(guān)系。黃河流域是“水—能源—糧食”矛盾突出且集中的典型區(qū)域，水資源約束引起流域能源安全脆弱性、生態(tài)環(huán)境脆弱性、糧食生產(chǎn)脆弱性的風(fēng)險增加?？茖W(xué)認(rèn)知黃河流域“水—能源—糧食”紐帶關(guān)系的互饋機(jī)制，建立以提高水資源利用效率為紐帶的能源安全和糧食安全框架，通過三種資源的整體研究有助于提高可持續(xù)發(fā)展決策的有效性，有助于推動上下游、流域兩岸、干支流的協(xié)同安全。積極探索走出一條具有流域特色的保障“水—能源—糧食”紐帶系統(tǒng)安全的協(xié)同路徑和資源利用最優(yōu)模式，更好實現(xiàn)以水定城、以水定地、以水定人、以水定產(chǎn)的目標(biāo)，是推進(jìn)水資源節(jié)約集約利用的重要內(nèi)容，是探索富有地域特色的高質(zhì)量發(fā)展新路的戰(zhàn)略舉措，更是以擴(kuò)大內(nèi)需為戰(zhàn)略基點，倒逼農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型升級和能源安全高效，激活消費需求，支撐“雙循環(huán)”新發(fā)展格局的有效載體。

二是加快建設(shè)一批“水—能源—糧食”紐帶系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展示范區(qū)。選擇青海、四川、甘肅等耦合協(xié)調(diào)度高的省份，建立一批“水—能源—糧食”的紐帶系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展示范區(qū)，支持其在水資源集約節(jié)約利用、清潔能源高效開發(fā)利用、優(yōu)質(zhì)糧食生產(chǎn)和高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)等方面先行先試，引領(lǐng)帶動沿黃其他省份“水—能源—糧食”可持續(xù)發(fā)展。例如，在清潔能源高效開發(fā)利用方面，合理控制煤炭開發(fā)強(qiáng)度，推動甘肅隴東、青海海西等重要能源基地高質(zhì)量發(fā)展，發(fā)揮黃河上游水電站和電網(wǎng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)能力，支持青海、甘肅、四川等風(fēng)能、太陽能豐富地區(qū)構(gòu)建風(fēng)光水多能互補(bǔ)系統(tǒng)，以此來提升水資源和能源資源利用效率，增加清潔能源供應(yīng)強(qiáng)度。以能源綠色低碳發(fā)展為著力點，支持“水—能源—糧食”紐帶系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展示范區(qū)內(nèi)重點行業(yè)、重點企業(yè)率先達(dá)到碳排放峰值、廢氣廢水“零”排放，樹立一批行業(yè)“近零”排放示范企業(yè)和示范園區(qū)，引領(lǐng)帶動黃河流域中下游形成有效的碳排放控制閥門，確保全流域如期實現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)。

三是積極探索差異化的“水—能源—糧食”紐帶系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)路徑。針對“水—能源—糧食”耦合協(xié)調(diào)度較低的地區(qū)，加快實施農(nóng)業(yè)節(jié)水增效和工業(yè)節(jié)能降耗并舉，提升制造業(yè)、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展水平，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境相協(xié)調(diào)，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。在農(nóng)業(yè)節(jié)水增效方面，結(jié)合高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)，推進(jìn)大中型灌區(qū)續(xù)建配套及節(jié)水改造，普及推廣噴灌、微灌、滴灌、低壓管道輸水灌溉等高效節(jié)水灌溉技術(shù)，實施區(qū)域化、規(guī)模化高效節(jié)水灌溉。在工業(yè)節(jié)能降耗方面，加大鋼鐵、有色、石化、化工等產(chǎn)業(yè)綠色改造升級和落后過剩產(chǎn)能淘汰力度，縱深推進(jìn)智能化改造和新產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)改造，提升企業(yè)自主創(chuàng)新能力，加快國家資源循環(huán)利用基地建設(shè)，發(fā)展再制造產(chǎn)業(yè)和靜脈產(chǎn)業(yè)園等，以此來不斷縮小“水—能源—糧食”紐帶系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度的空間差異，提高空間集聚程度。