絲綢之路經濟帶發展協調度與生態承載力響應的時空分析
——以新疆南疆縣域為例

趙　喆， 王宏衛1，， 柴春梅1，， 樊永紅， 魏　敏1，， 桂　陽1，

(1.新疆大學資源與環境科學學院，新疆烏魯木齊 830046； 2.新疆大學綠洲生態教育部重點實驗室，新疆烏魯木齊 830046；3.新疆大學生命科學與技術學院，新疆烏魯木齊 830046)

絲綢之路起始于古代中國的政治、經濟、文化中心長安，連接著亞洲、非洲、歐洲，是中國古代的商業貿易路線，也是東西方經濟文化交流的主要通道之一[1]。在新的時代背景下，中國國家主席習近平于2013年提出了構建“絲綢之路經濟帶”的戰略構想，此戰略構想一經提出，便引起了國內外的巨大反響。關于絲綢之路經濟帶的研究持續保持了較高熱度，其中多以絲綢之路經濟帶的旅游資源開發、經濟貿易合作、大國外交以及絲路中文化遺存等方面為研究重點[2-9]。關于絲綢之路沿線生態承載力研究并不多，已有研究主要集中在中國西北地段，而且多從探究絲路文明興衰演替原因角度介入生態環境和自然災害研究[10-12]。

南疆作為“絲綢之路經濟帶”戰略構想地緣位置的重要組成部分，在抓住發展機遇取得自身經濟社會發展的同時，維持區域資源環境的協調可持續性以及生態承載狀態同樣重要。Coastanza等[13]、Wackernagel等[14]、陸大道[15]認為，生態持續承載是區域經濟、社會、資源和環境可持續發展的基礎，后者則是區域協調發展的最終目標。高吉喜[16]、曹智等[17]、黃青等[18]認為，開展生態承載力研究有利于區域經濟、社會、資源和環境可持續發展。筆者以南疆縣域為研究靶區，計算2003—2013年絲綢之路經濟帶上南疆42個縣市的經濟、社會、資源和環境的發展協調度以及生態承載力響應值[19-20]，從時間和空間尺度，采用動態、靜態分析，揭示其協調度和生態承載力響應狀態的時空演化特征，旨在為建設可持續發展的絲綢之路經濟帶提供理論依據。

1　研究區概況及數據來源

1.1　研究區概況

新疆南疆位于天山以南昆侖山以北，轄區包括新疆南部巴音郭楞蒙古族自治州(以下簡稱巴州)、克孜勒蘇柯爾克孜自治州(以下簡稱克州)、喀什地區、和田地區、阿克蘇地區5地州42個縣(市)。該區域屬典型的大陸干旱氣候，光熱豐富，降水稀少，蒸發強烈，天然植物稀少，土壤鹽漬化問題突出，生態環境極其脆弱，風、沙、地震等自然災害頻繁。土地總面積約106萬km2，多為沙漠、戈壁和山脈，綠洲面積僅占總面積的3.76%。南疆耕地面積僅為169 hm2，人均耕地面積為 0.16 hm2。2013年區域GDP為2 576.39億元，人均GDP為23 809.85元。該區域生產力水平落后，長期以來經濟以粗放發展為特征，通過高投入、高消耗來實現經濟增長，導致效益低下、資源浪費嚴重、環境破壞大。南疆位于我國西北邊陲、地域廣闊，西面與中亞國家接壤。一方面，是我國“絲綢之路經濟帶”的戰略通道和重要窗口，也是西部地區經濟增長的重要通道；另一方面，南疆經濟發展相對落后，自然資源環境又具有脆弱性、不穩定性以及遭受破壞后的難以恢復性，這種特性決定了南疆自然資源環境對社會經濟發展的承載能力較差。因此，該區域在絲綢之路經濟帶戰略研究中具有代表性。

1.2　數據來源

本研究數據來源于《新疆統計年鑒》《新疆統計50年》及政府相關網站公布的國民經濟和社會發展統計公報。根據數據的可收集性和分析過程的可操作性，適當整理指標體系數據后，遴選出南疆42個縣域2003—2013年的20個協調度指標和生態承載力響應指標及數據。

2　研究方法

2.1　評價指標體系的建立

生態承載力反映了人類社會經濟活動對資源利用程度和對生態環境干擾力度，通過承載和壓力2種狀態體現[20]。評價指標具有地域性和復雜性，依據科學性、完整性、實用性、可操作性原則[21]。南疆處于典型干旱區地帶，生態環境及生態服務功能單一，生態脆弱性和敏感性突出，經濟社會發展以農業為主導，對自然資源依賴強。因此選取指標時，既要能反映生態環境質量狀況，又要立足承載和壓力2個方面[22]，最終從經濟、社會、資源、環境4個方面篩選出20項針對性較強、便于度量且內涵豐富的指標，構建絲綢之路經濟帶縣域協調發展評價指標體系(表1)。

表1　南疆協調發展評價指標體系

其中人均GDP、鄉村從業人數、社會消費品零售總額、普通中小學在校學生總數、人均糧食產量、醫院床位數、人均耕地面積、農業機械總動力、農林牧漁業總產值、造林面積等10個指標為承載類指標，GDP增長率、第三產業增加值、城鎮固定資產投資、經濟密度、人口自然增長率、人口密度、有效灌溉面積、單位耕地化肥施用量、墾殖率和房屋建筑面積等10個指標為壓力類指標。

2.2　數據標準化處理

各指標因具有不同的量綱而不能進行直接比較。因此需要進行無量綱化處理。對現有指標數據進行標準化處理，其原理如下。

正向指標(越大越好)：

逆向指標(越小越好)：

2.3　權重的計算

確定指標權重的方法有主觀賦權法和客觀賦權法，由于主觀賦權法是專家經驗的反映，帶有很大的主觀隨意性，故本研究采用客觀賦權法中的均方差決策法確定指標權重。該方法反映隨機變量離散程度最重要也是最常用的指標是該隨機變量的均方差。以各評價指標為隨機變量，各方案Aj在指標層Gj下的無量綱化的屬性值為該隨機變量的取值，首先求出各指標的均方差，然后將這些均方差歸一化，其結果即為各指標的權重系數[23]。計算步驟如下。

(1)求隨機變量均值。

(2)求解Gj的均方差。

(3)指標Gj的權重

2.4　各子系統協調度測算

參考朱一中等的協調度測算[24]，基于離散系數和距離函數的協調度函數用于評價經濟、社會、資源和環境系統間的協調程度。

(1)計算各子系統的評估分值：

式中：Aik表示第i個城市第k個子系統的得分，n為評價指標數量，Wj為權重，Yij為指標標準化值。

(2)協調度計算：

式中：CI為協調度指數；A1、A2、A3、A4分別為經濟、社會、資源、環境系統的綜合得分值。

2.5　TOPSIS法計算生態承載力響應值

(1)建立加權規范化矩陣Z。

Z=|Zij|m×n=W(Gj)×Yij。

(2)確定正理想解和負理想解。分別以加權規范化矩陣Z中的最大值和最小值代表正理想解和負理想解，即：

(3)分別計算不同年份評價對象到正理想解和負理想解的距離。

(4)計算各評價對象與理想解的貼近度Ci。

式中：Ci在生態承載力響應模型中表示承載指數(ES)或壓力指數(EP)，由承載類指標得出的Ci即承載類指數(ES)，由壓力類指標得出的Ci即壓力類指數。Ci介于0到1之間，其值越大，表示生態承載指數(ES)或生態壓力指數(EP)越大。則：

RECC=ES/EP。

式中：RECC為生態承載力響應值。RECC=1是一個表征區域維持最小程度上生態平衡的臨界值；理想狀態下，ES≥EP，即RECC≥1，表示區域生態可承載力可以消解生態壓力，處于低載狀態；ES

3　結果與分析

3.1　各子系統間協調度的時空演變

利用基于離散系數和距離函數的協調度函數，測算出南疆42個縣域2003—2013年各子系統間的協調程度，參考協調度劃分標準，同時結合研究區發展狀況，將協調度劃分為不同的等級標準，協調度指數CI≥1.95為中度協調，協調度指數CI位于區間[1.85，1.95)為初級協調，協調度指數CI位于區間[1.65，1.85)為臨界狀態，協調度指數CI位于區間[1.55，1.65)為中度失調，協調度指數小于1.55為嚴重失調。

選取南疆42個縣域2003、2006、2010、2013年4個年份的協調度，結合協調度等級標準，利用ArcGIS軟件繪制出協調度的空間分異圖(圖1)。

從圖1可知：(1)整體上，42個縣域4個典型年份的協調度出現了5種狀態，即嚴重失調、中度失調、臨界、初級協調、中級協調；4個年份中，嚴重失調狀態主要出現在2003年，臨界、初級協調和中級協調主要出現在2006、2010、2013年，其中2010年協調度水平較高。(2)從變化過程來看，協調度等級變化趨勢大體上是“失調—臨界—協調—臨界”。2003年，42個縣域中且末縣、若羌縣、巴楚縣、于田縣、葉城縣、伽師縣、阿克陶縣等22個處于嚴重失調狀態，策勒縣、烏恰縣、疏附縣、阿合奇縣、柯坪縣等14個縣域處于中度失調狀態，大體上，協調度以失調為主要態勢；2006年協調度處于臨界狀態的縣域有29個；2010年協調度處于初級協調的縣域有24個，可以看出這3個時段和不同縣域的協調度逐年增強；2013年協調度處于臨界狀態的縣域有29個，與2010年比較，協調度大體上是從初級協調到臨界進行過渡。2003—2010年協調度處于上升趨勢，2010—2013年協調度稍稍趨于下降趨勢。中央新疆工作座談會議的召開以及對口援疆工作的開展，為南疆發展注入了新動力。(3)從空間分布來看，研究區的協調度空間分布趨勢是西南部高于北部和東部，其中西南部的和田市、和田縣、洛浦縣、策勒縣、墨玉縣、皮山縣和塔什庫爾干塔吉克自治縣等4個年份均處于優勢，協調度均高于同一時期的其他縣域。這可能與當地經濟社會發展水平、城市發展、生態環境、交通區位和資源稟賦等制約條件配合狀況較好有關。

3.2　生態承載力響應值時空變化

由Topsis法計算出生態承載響應值，取南疆42個縣域2003、2006、2010、2013年生態承載力響應值，參照高吉喜的標準，并且結合研究區自身發展狀態，將生態承載力響應狀態劃分為強超載區、超載區、臨界、弱低載區和低載區共4類，響應值大于2為低載狀態，響應值位于區間(1.5，2]為弱低載狀態，響應值位于區間(1，1.5]為臨界狀態，響應值位于區間(0.5，1]為超載狀態，響應值≤0.5為強超載狀態。

選取南疆42個縣域2003、2006、2010、2013年4個年份的生態承載力響應值，結合響應狀態等級標準，利用ArcGIS軟件繪制出生態承載力響應狀態的空間分異圖(圖2)。

從圖2可見：(1)從時間序列上看，2003—2013年生態承載力響應狀態的演變過程大體上是由超載到臨界。2003年，有31個縣域是處于超載狀態，7個是強超載狀態；2006年有26個縣域是超載狀態， 11個是強超載狀態， 表明2003、2006年這2個典型年份生態承載力響應狀態處于超載及強超載響應狀態，這一時期資源環境利用不當，保護生態安全方面可能缺少有力保障；2010、2013年這2個年份的承載力響應狀態大體上處于臨界及有向弱低載狀態過渡的趨勢，2010年超載縣域有10個，臨界有22個，弱低載有8個；2013年超載有4個，臨界狀態的縣域有32個，占總縣域數量的76%，相比2003、2006年，承載力狀態有一定程度上的緩和。2003—2006年以及2010—2013年，將這2個時期對比發現，2003—2006年承載力狀態處于比較劣勢狀態，2010—2013年承載力狀態處于調整提升狀態。4個時間段上，均處于超載狀態的縣域是疏附縣，均處于低載狀態的縣域是于田縣，生態承載力狀態處于下滑的縣域是庫車縣。沙雅縣、烏恰縣等在4個時間段上均表現出4種不同的承載力狀態，波動較大。(2)從空間差異來看，2003年強超載區主要分布在和田市和喀什市及其周邊縣域，例如伽師縣、岳普湖縣等，2006年強超載區主要分布在庫爾勒市和和田市及其周邊縣域，此強超載區域主要是南疆地州的首府地域，人口較密集，對自然資源和環境利用較多，加之管理不合理、自然災害頻發等因素造成。李雪梅等認為，絲綢之路經濟帶分為3個通道，庫爾勒市、喀什市位于絲綢之路經濟帶中通道支線上，和田市、喀什市、阿克蘇市、庫爾勒市等位于絲綢之路經濟帶南通道上，以上地區對周邊地區縣域的發展具有較大帶動作用，在帶動經濟較快發展的同時，對資源環境不合理利用等對生態承載力產生較大的壓力[25]。2013年生態承載力響應狀態等級分布較2010年趨于整體提升優化，2010—2013年，焉耆縣、尉犁縣、民豐縣、洛浦縣、和田縣、阿合奇縣、巴楚縣由超載狀態演變成臨界狀態，為2013年南疆生態承載力的整體發展作出了貢獻。

3.3　生態承載力對協調度的響應

利用協調度函數和Topsis法分別計算出自然、資源、社會和環境之間協調度和生態承載力響應值，并繪制出空間圖。由圖1、圖2可知，協調度的4個時間段對應到承載力4個時間段有一定聯系和變化規律：(1)從各自4個時間段變化過程來看，均由較差到良好狀態，在整個變化發展過程中，均有小階段的波動，2010—2013年協調度狀態變化是小幅度的波動調整，逐漸緩和至平穩狀態；2010—2013年生態承載力響應狀態同樣是由波動狀態到良好狀態。2013年，協調度和生態承載力響應處于臨界狀態的縣域數量均遠超過總數量的60%，整體處于較良好狀態。(2)協調度的高低一定程度上影響著生態承載力響應狀態，2003年協調度處于嚴重失調狀態的縣域有若羌縣、且末縣、焉耆縣、和靜縣、庫爾勒市、庫車縣、新和縣、溫宿縣、烏什縣等，在這一時間點，以上縣域的生態承載力響應狀態也均處于超載，其中烏什縣、伽師縣、莎車縣、麥蓋提縣、岳普湖縣、喀什市、和田市生態承載力狀態處于強超載狀態；2006年，協調度處于臨界狀態的縣域對應到生態承載力響應處于超載狀態，其中和田縣、皮山縣、策勒縣、拜城縣、烏什縣、柯坪縣等19個縣域處于臨界協調和超載狀態；2010年，處于初級協調的縣域大體上處于臨界超載狀態，包括溫宿縣、英吉沙縣、伽師縣、莎車縣、葉城縣等14個縣域；2013年，有17個縣域的協調度和生態承載力響應值處于臨界狀態，分別是庫爾勒市、和碩縣、和靜縣、博湖縣、焉耆縣、且末縣、輪臺縣、烏恰縣、塔什庫爾干塔吉克自治縣、巴楚縣、伽師縣、岳普湖縣、葉城縣、莎車縣、墨玉縣、策勒縣、和田市。

由此可知，各子系統的協調度影響整體生態承載力狀態，反之，生態承載力響應值反映協調程度，綜合時間序列和空間格局來看，2003—2006年是南疆發展較不協調和生態承載力壓力較大的時期，2010—2013年的發展狀態較前一時期有較大提高，但這一時期內部優勢提升不明顯，且有波動，2010年以來，中央和自治區財政專項扶貧資金向南疆3地州累計投入29.2億元，加之“穩疆興疆、富民固邊”戰略的實施，南疆發展有了較強的經濟和政策保障，經過多年扶貧攻堅，南疆扶貧開發已從解決溫飽主要任務，轉入了鞏固溫飽成果、加快脫貧致富、改善生態環境、提高發展能力、縮小發展差距的新階段。2013年，“絲綢之路經濟帶核心區”戰略正式提上議事日程，南疆又在絲綢之路經濟帶輻射范圍內，是絲綢之路經濟帶新疆區的重要部分，因此南疆的協調發展尤為重要，各地州抓住絲綢之路經濟帶戰略機遇，利用交通區位便利，發揮地區資源環境等優勢穩步發展，然而南疆同樣面臨不少挑戰，如自然環境惡劣、生存生產條件差、自然災害頻繁、生態脆弱及自我修復能力差等，2010—2013年協調度和生態承載力響應狀態仍處于臨界危險狀態。

4　結論與討論

筆者在構建絲綢之路經濟帶縣域協調發展評價指標體系和生態承載力響應指標體系基礎上，利用協調度函數和生態承載力響應模型，對南疆縣域2003—2013年經濟、社會、資源和環境協調度及其生態承載力響應進行分析。研究表明，2003—2013年協調度狀態在波動中向良性轉變。協調度等級變化大體經歷了“失調—臨界—協調—臨界”的變化過程。生態承載力響應狀態演變過程大體上是由超載到臨界。不同時空尺度下，生態承載力對區域經濟、社會、資源和環境的協調度變化做出了不同程度的響應，南疆縣域生態承載力的響應狀態差異明顯，在區域發展水平上反映出縣域經濟發展、社會進步、資源利用和環境質量的協調性較差。

國家實施“西部大開發”戰略以來，新疆經濟發展速度加快，社會進步顯著，資源消耗量增大，自然環境面貌變化大，整體協調度不太理想，經濟快速增長和社會發展水平的提高過分依賴資源要素的開發利用以及對自然環境的干擾，成為可持續性發生轉變的直接驅動力。進一步提高和改善南疆經濟、社會、資源和環境發展協調性，需要不斷創新經濟發展理念，改變經濟發展方式，合理提高資源利用率，提高人口文化素質，持續增加環境保護投入，全面統籌協調發展，為“絲綢之路經濟帶”戰略在南疆實施打好基礎。

人類社會經濟活動對資源利用程度和對自然環境干擾力度是導致協調度變化的直接驅動力，經濟社會發展水平、交通區位、資源稟賦、區域發展戰略與政策等是推動生態承載力響應狀態時空格局演化的主要影響因素。因此，在踐行“絲綢之路經濟帶”戰略過程中，應堅持“資源節約型和環境友好型”發展道路，徹底改變“粗放式、掠奪式”社會經濟發展模式，優化產業結構，持續推進“退田還草、退耕還林、移民建鎮”等修復和治理措施；通過科技創新、循環經濟和低碳模式，提高資源利用率，降低自然環境壓力，增強內在協調性和生態承載能力，統籌人與自然和諧發展。為南疆作為“絲綢之路經濟帶”戰略通道和重要窗口提供有力保障。

生態承載力響應是一個“經濟-社會-資源-環境”復雜系統，與協調系統相輔相成。本研究從兩大系統角度，初步分析了區域經濟、社會、資源和環境協調度變化以及生態承載力響應狀態，在指標選取、時間跨度和研究方法等方面還有待進一步完善。

參考文獻：

[1]郭利丹，周海煒，夏自強，等. 絲綢之路經濟帶建設中的水資源安全問題及對策[J]. 中國人口·資源與環境，2015(5)：114-121.

[2]張廣宇，沈興菊，劉韞. 絲綢之路經濟帶建設背景下的國際區域旅游合作研究[J]. 四川師范大學學報(社會科學版)，2015(3)：53-58.

[3]馬勇，劉軍. 絲綢之路旅游文化經濟帶全球發展戰略研究[J]. 世界地理研究，2014(2)：151-158.

[4]董鎖成，黃永斌，李澤紅，等. 絲綢之路經濟帶經濟發展格局與區域經濟一體化模式[J]. 資源科學，2014(12)：2451-2458.

[5]汪曉文. “絲綢之路經濟帶”建設中的產業合作研究[J]. 經濟問題，2015(5)：1-5.

[6]孫壯志. 絲綢之路經濟帶：打造區域合作新模式[J]. 新疆師范大學學報(哲學社會科學版)，2014(3)：36-41.

[7]李琪. 中國與中亞創新合作模式、共建“絲綢之路經濟帶”的地緣戰略意涵和實踐[J]. 陜西師范大學學報(哲學社會科學版)，2014(4)：5-15.

[8]劉曉萌. 在絲綢之路視域下陜西省文化遺產旅游開發研究[J]. 金融經濟，2015(2)：47-49.

[9]周方. 絲綢之路經濟帶建設中歷史文化遺產的法治保障研究[J]. 西北大學學報(哲學社會科學版)，2015，45(2)：107-115.

[10]王勛陵. 我國境內絲綢之路生態環境的變化[J]. 西北大學學報(自然科學版)，1999，29(3)：250-254.

[11]杜忠潮. 中國近兩千多年來氣候變遷的東西分異及對絲綢之路興衰的影響[J]. 干旱區地理，1996，19(3)：50-57.

[12]潘曉玲，馬映軍，高煒，等. 中國西部干旱區生態環境演變過程[J]. 中國沙漠，2004，24(6)：663-673.

[13]Coastanza R，Arge R，Groot R，et al. The value of the world eco-system services and Nature[J]. Nature，1997，387：253-260.

[14]Wackernagel M，Galli A. An overview on ecological footprintand sustainable development：a chat with Mathis Wackernage[J]. International Journal of Ecodynamics，2007，2(1)：1-9.

[15]陸大道. 關于我國區域發展戰略與方針的若干問題[J]. 經濟地理，2009，29(1)：2-7.

[16]楚芳芳. 基于可持續發展的長株潭城市群生態承載力研究[D]. 長沙：中南大學，2014.

[17]曹智，閔慶文，劉某承，等. 基于生態系統服務的生態承載力：概念，內涵與評估模型及應用[J]. 自然資源學報，2015，1：1-11.

[18]黃青，任志遠. 論生態承載力與生態安全[J]. 干旱區資源與環境，2004，18(2)：11-17.

[19]李澤紅，王卷樂，趙中平，等. 絲綢之路經濟帶生態環境格局與生態文明建設模式[J]. 資源科學，2014，36(12)：2476-2482.

[20]王宏衛，劉勤，柴春梅，等. 新疆渭干河庫車河綠洲人口-經濟-環境耦合協調發展研究[J]. 生態經濟，2015(3)：78-83.

[21]毛漢英，余丹林. 區域承載力定量研究方法初探[J]. 地理科學進展，2001，16(4)：549-555.

[22]胡秉民，王兆騫，吳建軍，等. 農業生態系統結構指標體系及其量化方法研究[J]. 應用生態學報，1992(2)：144-148.

[23]劉春艷，馮艷玲. 基于均方差決策分析法的吉林市土地資源承載力動態評價[J]. 農村經濟與科技，2012，23(10)：12-15.

[24]朱一中，曹裕. 基于PSR模型的廣東省城市土地集約利用空間差異分析[J]. 經濟地理，2011，31(8)：1375-1380.

[25]熊建新，陳端呂，彭保發，等. 洞庭湖區生態承載力系統耦合協調度時空分異[J]. 地理科學，2014(9)：1108-1116.