精準扶貧視角下生態系統服務與貧困人口生計耦合關聯分析

周李磊,官冬杰,袁興中

1 重慶大學煤礦災害動力學與控制國家重點實驗室,重慶 400044 2 重慶大學資源及環境科學學院,重慶 400044 3 重慶交通大學建筑與城市規劃學院,重慶 400074 4 重慶大學山地城鎮建設與新技術教育部重點實驗室,重慶 400044

貧困是人類長期面臨的困境,貫穿人類社會發展的歷史,這種困境是一種復雜、綜合的社會現象,貧困影響社會公平、影響社會穩定、影響經濟發展,消除貧困依然是當今世界所面臨的全球性挑戰[1]。經過長期的扶貧開發,中國貧困區在空間分布上已經由改革開放初的整體性貧困向區域性貧困過渡,扶貧方略也由全面扶貧向精準扶貧轉變[2]。2020年中國將全面建成小康社會,也是全面脫貧的時間,但目前中國的貧困人口大多分布在偏遠山區、高寒山區和深山區,區域生態脆弱性與貧困重疊,扶貧形式嚴峻。同時,隨我國對生態保護的重視,很多貧困區面臨著“加快發展”和“生態保護”的矛盾,如何在保護生態的同時實現脫貧,是政府和學術界關注的焦點。為此,2018年中國六部委共同制定了《生態扶貧工作方案》(發改農經[2018]124號),強調了充分發揮生態保護在精準扶貧、精準脫貧中的作用,應加大對貧困地區、貧困人口的支持力度[3]。因此,了解貧困區生態系統服務與貧困人口生計的耦合關系對推動貧困地區扶貧開發與生態保護相協調,實現脫貧攻堅與生態文明建設“雙贏”具有重要的理論意義、實踐意義和緊迫性。

生態系統服務(Ecosystem Services,ES)最早由Ehrlich等提出,將生態系統功能惠益人類的特點稱為生態系統服務[4],Daily將生態系統服務概括為自然生態系統及其物種所提供的能夠滿足和維持人類生活需要的條件和過程[5]。千年生態評估(Millennium Ecosystem assessment,MA)將生態服務分成供給服務、調節服務、文化服務和支持服務[6];生計是謀生的方式,建立在能力、資產(包括儲備物、資源、要求權和享有權)和活動基礎之上[7]。生態系統服務對扶貧發揮的作用越來越大[8],尤其是生態系統服務的供給服務,是維持農戶生計的基礎,也為改善農戶生計提供了可能性。只有充分認識生態系統服務和貧困人口生計兩者間的相互關系,才能在保護生態環境的同時實現貧困區的脫貧。

目前,生態系統服務與貧困人口生計的相關研究,主要集中在生態系統服務對貧困人口生計活動的反饋和貧困人口生計活動對生態系統服務的影響兩個方面[9]。(1)不同的生態系統服務對貧困人口生計的影響不同,主要集中在森林生態系統服務[10]、農田生態系統服務[11]、濕地生態系統[12]。森林生態系統為農戶提供了木材及非木材產品,在保證貧困人口生計的同時,有助于森林保護[13],但不同收入階層對森林生態系統服務的需求存在差異[14];農田生態系統提供的農作物是維持貧困人口生計的基礎,但單一的生態系統服務不能有效的改善貧困人口生計,生計的非農化成為生計的重要組成部分[15];濕地生態系統(不包括水稻田,水稻田算在農田生態系統)提供了豐富的水資源和漁業資源,對貧困人口生計有重要貢獻,由于貧困人口較少有能力參加非農活動,所以貧困人口對濕地產品的依賴較大[16]。(2)貧困人口生計活動主要通過對生態系統結構[17-18]、生態系統過程[19-20]和生態系統功能的干擾[21],影響生態系統服務。由于貧困人口生計活動的影響,生態系統結構被破壞(圍湖造田,過度放牧等);不合理的農田耕作,過度放牧導致土壤的物理結構及化學成分發生變化,影響生態系統的物質循環[22];生態結構的破壞直接導致生態功能發生變化,生態退化[23]。國內外關于生態系統服務和貧困人口生計間關系的研究,主要集中在生態系統服務對貧困人口生計間或者貧困人口生計對生態系統服務的影響的研究,而對生態系統服務與貧困人口生計耦合關系的定量化研究及空間化研究不足。

綜上所述,本文從精準扶貧角度切入,以全國717個貧困區為研究對象,構建貧困區生態系統服務與貧困人口生計系統耦合評價指標,采用灰色關聯法,分析生態系統服務與貧困人口生計間的耦合關系,通過長時間序列分析,揭示生態系統服務與貧困人口生計間的時空分異規律,以期為貧困區精準扶貧,制定針對性的脫貧政策,如期脫貧,提供科學參考。

1 研究區域、數據、方法

1.1 研究區域

本文以全國貧困區，即國務院扶貧開發小組2012年公布的國家扶貧開發工作重點縣(http://www.cpad.gov.cn/art/2012/3/19/art_343_42.html)和已明確實施特殊政策的西藏、四省藏區和新疆南疆三地州的區縣(http://www.cpad.gov.cn/art/2012/6/14/art_50_23717.html)為研究對象(圖1)。全國貧困區,地處18°23′—51°25′N、73°40′—135°2′E,東起黑龍江撫遠市,西至新疆維吾爾自治區烏恰縣,南起海南省保亭黎族苗族自治縣,北至內蒙古自治區鄂倫春自治縣,共涉及717個貧困市、區、縣,包括27個市,31個區,659個縣;主要集中分布在生態環境脆弱區,海拔0—8385 m,平均海拔2900 m,且經濟條件落后,涉及4335萬貧困人口(2016年)[24]。

圖1 研究區地理位置Fig.1 Location of study area

1.2 數據來源

2000—2015年各區縣評價指標數據,主要來源于《中國統計年鑒2001—2016》、各省市自治《統計年鑒2001—2016》以及各省的《農村統計年鑒2001—2016》。部分區縣農業生產數據缺失,用當年全省的數據,根據各區縣不同農作物用地類型面積占全省面積的比例,重新計算替代;部分區縣農業生產數據部分年份缺失,根據其他年份構建線性回歸進行重建。其中土地利用數據(2000年、2005年、2010年和2015年)來源于中國科學院資源環境科學數據中心(http://www.resdc.cn),分辨率1 km,各區縣2000—2002年的土地利用數據用2000年的土地利用現狀數據替代,2003—2007年土地利用數據用2005年的土地利用現狀數據替代,2008—2012年的土地利用數據用2010年的土地利用現狀數據替代,2013—2015年土地利用數據用2015年的土地利用現狀數據替代。數字高程模型(DEM)從國家地球系統科學數據共享平臺(www.geodata.cn)下載,空間分辨率90 m,用于求取坡度。年產水量用InVEST模型中的Water yield模塊計算得到,其中涉及到的土壤數據從世界土壤數據獲取(http://webarchive.iiasa.ac.at),經地理配準、裁剪等預處理后得到中國區域的土壤數據,2000—2015年降水數據、氣溫數據從國家氣象科學數據共享服務平臺(http://data.cma.cn/)獲取,利用ANUSPLIN專業氣象差值軟件(http://fennerschool.anu.edu.au/research/products/anusplin-vrsn- 44),差值得到空間分辨率1 km的柵格數據。全國縣級行政邊界矢量數據從國家地球系統科學數據共享平臺(www.geodata.cn)下載。

1.3 研究方法

1.3.1 評價指標體系

生態系統服務和貧困人口生計耦合評價指標體系包括生態系統服務系統和貧困人口生計系統。生態系統服務評價指標體系本文只考慮了供給服務中的糧食供給服務和水資源供給服務,因為這些評價指標與貧困人口生計直接相關;精準扶貧方略的實施需要我們進行貧困區的精準識別和扶貧政策的精準實施,基于英國國際發展部(Department for International Development,DFID)建立可持續生計分析策略框架,相關學者對中國貧困區縣進行了空間識別[25- 27],參考這些研究,本文選取了貧困人口生計系統的評價指標。同時,考慮到指標數據的可獲取性,最終得到由12個目標層和45個指標層構成的中國生態系統服務和貧困人口生計耦合評價指標體系(表1)。

1.3.2 耦合關聯分析

由于生態系統服務與貧困生計耦合作用的交錯性與復雜性,同時考慮到兩個子系統的關聯性和時序性,本文基于灰色關聯度分析(GRA)構建生態系統服務與貧困人口生計的關聯模型[28],以便于對生態系統服務與貧困人口生計耦合的因素進行定量評價。

(1)

將關聯系數按照區縣的數量K求其平均值,得到各個評價指標間關聯度矩陣γij：

(2)

式中,γij為關聯系度;l、m分別為生態系統服務系統和貧困人口生計系統的指標個數。γij∈(0,1],值越大,關聯性越大,耦合關系越強;反之亦然。當γij∈(0,0.35]時,關聯度為弱,兩者間的耦合作用也弱;當γij∈(0.35,0.65]時,關聯度為中,兩者間的耦合作用中等;當γij∈(0.65,0.85]時,關聯度為較強,兩者間的耦合作用較強;當γij∈(0.85,1]時,關聯度為極強,兩者間的耦合作用極強[29]。

表1 中國生態系統服務和貧困人口生計耦合評價指標體系

(3)

(4)

根據每個目標層對應的評價指標的關聯度均值,求其均值得到評價指標目標層間的關聯度(Ep和Lq);根據評價指標目標層間的關聯度,在求其均值得到生態系統服務系統和貧困人口生計系統間的綜合關聯度(E和L)。

為從空間尺度評價生態系統服務系統和貧困人口生計系統間的耦合強度,構建了空間耦合度模型：

(5)

式中,C(t)為空間尺度上兩個系統間的耦合度。

1.3.3 趨勢分析

利用最小二乘法擬合不同時間段內耦合度的線性回歸模型：

Yc=ax+b

(6)

式中,Yc是耦合度,x是時間段,a是斜率,b是截距。根據斜率的大小判斷耦合度的變化趨勢,由于沒有嚴格意義上的耦合度變化趨勢為0的區域,所以將斜率在-0.001—0.001之間的區域穩定不變區,將斜率小于-0.001的區域劃分為呈下降趨勢區域,將斜率大于0.001的區域劃分為呈上升趨勢的區域。

2 結果

2.1 生態系統服務與貧困人口生計系統耦合的影響因素

根據構建的生態系統服務與貧困人口生計的關聯模型,分別計算得到2000—2015年的生態系統服務與貧困人口生計兩個系統各指標間的關聯度矩陣,其結果(以2015年為例)如表2所示,各評價指標間的關聯度在0.363—0.964,屬于中等及以上關聯。其中,生態系統服務系統與人口生計系統的人均純收入(L111)、15°以上坡度面積比(L611)這2個指標間的關聯度均值分別為0.638和0.376,屬于中等關聯;生態系統服務的各評價指標與人口生計系統的年均降雨量(L221)、農林牧漁從業人口(L312)、小學在校生(L322)、和城鎮化率(L511)這4個指標間的關聯度均值分別為0.665、0.795、0.827和0.724,屬于較強關聯;生態系統服務的各評價指標與人口生計系統的人均GDP(L112)、城鄉居民儲蓄存款余額(L121)、金融機構各項貸款余額(L122)、人均耕地面積(L211)、單位面積糧食產量(L212)、鄉村人口數(L311)、中學在校人數(L321)和醫院衛生院床位數(L411)這8個指標間的關聯度均值分別為0.864、0.880、0.920、0.896、0.866、0.852、0.933和0.851,屬于極強關聯。貧困人口生計系統與生態系統服務系統中的31個指標間的關聯度均值在0.781—0.807之間,屬于較強關聯。

2.1.1 生態系統服務對貧困人口生計耦合的影響

生態系統服務對貧困人口生計的綜合關聯度為0.793(表3)。由表3可知,在各目標層中,淡水產品(E5)對貧困人口生計系統的關聯最大,關聯度為0.798;其次是畜產品(E4)、水資源供給(E6)、農作物產品(E1)和林產品(E3),關聯度分別為0.796,0.796、0.794和0.787;最小的是瓜果蔬菜(E2),關聯度是0.785。生態系統服務各目標層對貧困人口生計系統間的關聯度在0.785—0.798之間,關聯度間的差異較小。

2.1.2 貧困人口生計對生態系統服務耦合的影響

貧困人口生計對生態系統服務的綜合關聯度為0.740(表4)。由表4可知,在各目標層中,人力資本(L3)對生態系統服務的關聯最大,關聯度為0.852;其次是物質資本(L4),金融資本(L1),自然資本(L2)和社會資本(L5),關聯度分別為0.851、0.825、0.809和0.724;關聯度最小的是環境/背景脆弱性(L6),關聯度為0.376。貧困人口生計各目標層對生態系統服務的關聯度在0.376—0.852之間,關聯度間的差異較大。

2.2 生態系統服務與貧困人口生計系統耦合度的時序特征

2000—2015年中國貧困區生態系統服務與貧困區人口生計綜合耦合度的長時間變化規律如圖2所示,耦合度折線呈“W”型,波谷值出現在2004年、2007年和2012年,綜合耦合度分別為0.770、0.771和0.778,波峰值出現在2002年、2006年、2010年和2014年,綜合耦合度分別為0.803、0.788、0.794和0.793,年際間生態系統服務與貧困人口生計的耦合度強度存在差異,但整體維持在0.770—0.801之間,生態系統服務與貧困人口生計間的耦合作用強。

2.3 生態系統服務與貧困人口生計耦合度的空間分異規律

以2000年、2005年、2010年和2015年為例,生態系統服務與貧困人口生計耦合的空間分異特征如圖3所示。生態系統服務與貧困人口生計耦合度最高的區域主要集中分布在西部區域,主要包括西藏省、四川省西北藏區及青海省南部;東中部區域的耦合度相對較低。按照耦合度劃分標準,中國貧困區各區縣的耦合度劃分為3類,耦合作用中等、耦合作用強和耦合作用極強,耦合作用中等的貧困區縣數量只占了不足1%,99%的區縣耦合作用強和極強,主要以耦合度作用強為主。同時,由圖3可知,2000—2015年,生態系統服務和貧困人口生計耦合作用極強的區縣數量在逐漸增多。

2.4 生態系統服務與貧困人口生計耦合的趨勢分析

生態系統服務與貧困人口生計耦合度的變化趨勢空間分布圖如圖4所示,2000—2015年生態系統服務與貧困人口生計耦合度呈上升趨勢的區縣主要集中分布在中國西部及東部區域,包括西藏中部及東南部,安徽省、以及河北省、內蒙古自治區和江西3省交界處,共有92個區縣,占中國全部貧困區縣數量的12.83%;呈下降趨勢的區縣主要集中在中部區域,包括河南省、湖北省和陜西省3省交界處、重慶市東南部、四川及云南2省交界處以及云南及廣西2省交界處,共有163個區縣,占中國全部貧困區縣數量的22.73%;其余區縣其生態系統服務與貧困人口生計耦合度保持穩定不變,共有462個區縣,占中國全部貧困區縣數量的64.44%。

表2 中國生態系統服務和貧困人口生計評價指標關聯度矩陣(2015年)

表3 生態系統服務目標層對貧困人口生計的關聯度(2015年)

表4 貧困人口生計目標層對生態系統服務的關聯度(2015年)

圖2 中國貧困區生態系統服務與貧困區人口生計耦合度變化曲線(2000—2015)Fig.2 Changing curve of coupling degrees between ecosystem services and poverty livelihood in China from 2000 to 2015

圖4 中國貧困區生態系統服務與貧困人口生計耦合度變化趨勢(2000—2015)Fig.4 The trends of the coupling degrees between ecosystem services and poverty livelihood in China from 2000 to 2015

3 討論

生態系統服務與貧困人口生計系統各要素之間的關系是復雜的,經過計算2000—2015年生態系統服務與貧困人口生計這兩個系統各指標間的關聯度在0.363—0.974之間,屬于中等及以上關聯,表明生態系統服務與貧困人口生計系統間關聯緊密。生態系統服務與貧困人口生計耦合主要體現在兩個方面,一方面是生態系統服務對貧困人口生計的支撐作用,另一方面是貧困人口生計對生態系統服務的脅迫作用。

生態系統服務對貧困人口生計的支撐作用主要表現在糧食供給、水資源供給、氣候調節、物種多樣性、娛樂休閑等方面對貧困人口生計的支撐。本文主要研究了糧食供給和水資源供給對貧困人口生計的影響,中國貧困區的生計還是以傳統的農牧為主,較少的參加非農生計,所以本文只選取了與貧困人口生計直接相關的供給服務,而未涉及生態系統服務中的調節服務、文化服務和支持服務。如圖5所示,整體上,畜產品E4、農作物E1、水產品E5和水資源供給E6對貧困人口的生計影響較大,而林產品E3和瓜果蔬菜E2相對較小,受傳統上的農業活動思想的影響,貧困區的人口生計主要以糧食種植業和畜牧業為主。同時,由圖5可知,2000—2015年生態系統服務對貧困人口生計的關聯度處于波動狀態,主要是由于傳統的農牧業受自然條件影響較大[30- 31],所以年際間糧食供給和水資源的供給不穩。

貧困人口生計對生態系統服務的脅迫作用,主要是貧困人口的發展需要與環境保護之間的矛盾,不合理的生計活動,會破壞生態系統的結構與功能,影響生態系統服務。如圖5所示,整體上,物質資本L4、人力資本L3、金融資本L1對生態系統服務的影響較大,其次是自然資本L2和社會資本L5,最小的環境脆弱性L6。本文的物質資本主要是指公共設施服務,選取的評價指標是醫院衛生床位數,間接反映的是該區域的服務人口數,物質資本對生態系統服務的影響和人力資本一樣,人力資本不足,則很難從生態系統中獲取足夠多的服務,而人力資本過多,超過當前生態系統的供給能力,則會改變當前的生計活動,改變當前生態系統的結構,人為干擾對生態系統功能干擾大[32-33];金融資本則影響著貧困人口對當前生態系統的需求差異,不同收入階級對生態系統服務的需求不同,將改變貧困人口對生態系統的利用方式;自然資本涉及到耕地的數量及質量,直接關系到生態供給服務的大小;考慮到數據的可獲取性,社會資本本文選取的是城鎮化率,用來反映親戚、朋友、鄰居等密切社會關系的區位、收入和職業,隨著城鎮化率的提高,貧困人口的收入增加,生計活動對生態系統服務影響加大;而環境脆弱性主要是地形地貌對生態系統服務的影響,因為貧困的多分布在山區,地形地貌大致相同,因此對貧困區的生態系統服務影響不大。同時由圖5可知,2000—2015年貧困人口生計對生態系統服務的關聯度,除了自然資本L2和社會資本L5變化明顯,物質資本L4、人力資本L3、金融資本L1和環境脆弱性L6這4個指標相對穩定,以2009年為界限,2000—2008年社會資本對生態系統服務的關聯度要大于自然資本對生態系統服務的關聯度,2009—2015年,自然資本對生態系統的關聯度大于社會資本對生態系統的關聯度。2000—2015社會資本對生態系統服務的關聯度逐年下降,自然資本對生態系統服務的關聯度逐年增加;主要是由于隨著城鎮化建設進程的加快,貧困人口生計方式逐漸由以單一的農牧為主,開始轉向其他非農活動的生計,對生態系統服務的關聯度逐漸降低;而單一依靠農牧生計為主的貧困人口,在國家政策的驅動影響下(環境保護),無論是耕地、牧場還是林場的面積是固定不變的,只能通過技術的投入,在有限的面積上提高生產。所以貧困人口對耕地,草地和林地的依賴性更加強大,貧困人口生計的自然資本對生態系統服務的關聯度逐漸增加。

圖5 2000—2015年中國生態系統服務與貧困人口生計關聯度變化曲線Fig.5 Correlation curve between ecosystem services and poverty livelihood in China from 2000 to 2015

生態系統服務與貧困人口生計的耦合空間異質性和耦合變化趨勢的空間異質性,是精準扶貧背景下,制定差異化扶貧對策的基礎。對于耦合度低的區域,要及時查清導致生態系統服務與貧困人口生計發展趨勢不一致的原因,從源頭改善生態系統服務或者貧困人口生計,及時制定相關的制度政策,約束人口生計活動或者改善生態系統,使生態系統服務系統與貧困人口生計系統處于最優的狀態,實現可持續生計和生態系統服務的良性循環,從而實現區域的脫貧。對于耦合度高的區域,在保持現在發展的基礎上,要時刻警惕生態系統服務與貧困人口生計間的均衡發展,防止產生沖突,影響區域的發展。結合耦合度的變化趨勢,可以選取代表性的區域進行試點改革,包括耦合度呈下降趨勢的區域和耦合度呈上升的區域。對于下降區域要采取相應的措施,遏制當前下降的趨勢;對于上升的區域也要采取相應的措施,探索生態系統服務與貧困人口生計兩者間的最優化發展路徑,加快區域脫貧的步伐。在試點基礎上,在將好的經驗及措施推廣到其他貧困區。

4 結論

中國貧困區生態系統服務與貧困人口生計各要素間的關聯度差異顯著。2015年中國貧困區生態系統服務和人口生計兩個系統各指標間的關聯度在0.363—0.964,屬于中等及以上關聯。其中,生態系統服務對貧困人口生計的綜合關聯度為0.793,生態系統服務各目標層對貧困人口生計系統間的關聯度在0.785—0.798之間;貧困人口生計對生態系統服務的綜合關聯度為0.740,貧困人口生計各目標層間對生態系統服務的關聯度在0.376—0.852之間。

中國貧困區生態系統服務與貧困人口生計間的耦合作用強。2000—2015年生態系統服務和人口生計耦合度長時間序列呈“W”型變化,年際間波動變化明顯,但整體維持在0.770—0.801之間。

中國貧困區生態系統服務與貧困人口生計間耦合的空間分異顯著。2000—2015年生態系統服務與貧困人口生計耦合度最高的區域主要集中分布在西部區域,主要包括西藏省、四川省西北藏區及青海省南部,東中部區域的耦合度相對較低。其中,有92個區縣,其生態系統服務與貧困人口生計耦合度呈上升趨勢,占中國全部貧困區縣數量的12.83%,主要集中分布在中國西部及東部區域;有163個區縣,其生態系統服務與貧困人口生計耦合度呈下降趨勢,占中國全部貧困區縣數量的22.73%;有462個區縣,其生態系統服務與貧困人口生計耦合度保持穩定不變,占中國全部貧困區縣數量的64.44%。

本文從精準扶貧視角下出發,僅選取了生態系統服務中與貧困人口生計直接相關的供給服務,分析了生態系統服務與貧困人口生計的耦合關聯,而缺乏生態系統服務中的調節、文化和支持服務對貧困人口生計的耦合分析,在今后的研究中需補充完善。