新疆農業用水空間差異分析

張小清 艾克熱木·阿布拉

關鍵詞：農業用水;用水效率;空間差異;新疆

基金項目：塔里木大學橫向課題：“塔里木河流域主要產業水資源利用效率研究”（編號：TDSHHX1601）

中圖分類號：F32 文獻標識碼：A

收錄日期：2018年12月18日

隨著新疆經濟的發展生活水平的提高，提高資源利用效率是解決新疆社會穩定經濟發展建設中生活、生產、生態用水需求之間矛盾，加快綠色建設和可持續發展的途徑。從用水量結構來看，2016年新疆第一產業用水量占到用水總量的96.64%，農業是用水的重要部門，掌握農業用水效率的空間狀態分布，從而尋找提高農業用水效率的辦法。空間自相關分析是研究空間中某點與其附近點的觀測值是否存在相關性的一種研究，是空間計量的一種研究方法，已經被廣泛應用于多個研究領域。本文通過空間自相關分析，結合新疆農業用水值和農業用水效率值，利用Geoda分析軟件，通過對Moran's I指數及散點圖的具體剖析，分析新疆農業用水效率的空間關聯性。

一、區域概況與數據來源

新疆維吾爾自治區（簡稱新疆），新疆總面積166萬平方公里，是中國最大的省級行政區。新疆是“一帶一路”建設的核心地區，戰略位置十分重要。新疆多山脈，多盆地，北部為阿爾泰山，南部為昆侖山系，天山在中部;天山的南部為塔里木盆地，天山的北部為準噶爾盆地。

新疆盛產棉花、油料、甜菜等多種農產品。其中，新疆棉花以質量高而聞名，新疆是我國主要的棉花產地。新疆的糧食作物以小麥、玉米、水稻為主，可在新疆大部分地區種植。新疆被譽為“瓜果之鄉”，因為這里的氣候非常有利于瓜果糖的積累，所產的水果特別甜，新疆常見的水果有葡萄、哈密瓜、西瓜、蘋果、香梨、杏、桃、石榴等。新疆是中國主要牧區之一，養殖最多的是綿羊，其次是牛、馬、山羊、驢、駱駝等。2016年新疆第一產業增加值1，648.97億元，與上年相比增長5.8%。2016年的農林牧漁業總產值為2，969.70億元，與上年相比增長6.0%，其中，農業產值2，163.11億元，林業產值50.28億元，畜牧業產值653.15億元，漁業產值22.18億元。

本文以2016年新疆14個地級市第一產業用水量作為農業用水量，選取萬元農業增加值用水量作為區域農業用水效率的衡量指標，資料來源于《2017年新疆統計年鑒》。萬元農業增加值用水量（m3/萬元）=第一產業用水總量（m3）/第一產業增加值（萬元）。其中，區域農業萬元增加值用水量越小，表明區域農業用水效率越高;區域萬元農業增加值用水量越大，表明區域農業用水效率越低。從表1可以看出，新疆各地區農業用水差異大，2016年阿克蘇地區和喀什地區的農業用水量超過100億m3;烏魯木齊、克拉瑪依、哈密的農業用水量小于10億m3。從農業用水效率來說，萬元農業增加值用水量比較高的是克孜勒蘇柯爾克孜自治州、和田地區、阿勒泰地區、克拉瑪依，這些地區的萬元農業增加值用水量超過6，000m3/萬元，農業用水效率比較低。昌吉回族自治州、塔城地區的萬元農業增加值用水量低于2，000m3/萬元，這些地區的農業用水效率高。（表1）

Moran的圖形用常見的平面坐標表示，變量原始值在標準化后的數據作為橫向坐標，變量的標準化空間滯后值作為縱向坐標，回歸直線的斜率就是Moran I。常用來研究局部的空間不穩定性，它對空間滯后因子Wz和z數據對進行了可視化的二維圖示。在Moran圖由橫坐標與縱坐標可以分為4個象限，這4象限分別指出了區域單元與其鄰居之間4種不同形式的局部空間關系，分別是“高-高”、“低-高”、“低-低”以及“高-低”這4種形式的相關關系。

三、結果分析

（一）全局空間自相關分析。依據公式（1），計算2016年的新疆農業用水總量和農業用水效率的全局Moran's I，結果表示農業用水總量的Moran's I=0.0519，農業用水效率的Moran's I=0.107008指數為正值，這說明新疆各地州的農業用水在空間分布上呈正相關，新疆各地州的農業用水效率在空間鄰接地區存在相似性。（圖1、圖2）

（二）局部空間自相關分析。本文用Moran散點圖和LISA集聚圖分別進行局部自相關分析。局部相關性分析見圖1，農業用水Moran散點圖中，新疆各地州用水主要分布在第一、三象限，說明用水局部聚集化越來越明顯，區域自身用水量低的地區，周圍用水量也低;在第一象限的主要是自身用水量高，周圍的用水量也高，包括阿克蘇地區、巴音郭楞蒙古自治州、伊犁哈薩克自治州、喀什地區、和田地區。在第三象限是區域自身用水量低的地區，周圍用水量也低，主要包括地區為：吐魯番、烏魯木齊、阿勒泰地區、哈密地區。還有4個地區在第二象限，這些地區是克孜勒蘇柯爾克孜州、博爾塔拉蒙古自治州、克拉瑪依市，這些地區是自身農業用水量少，但周邊地區用水量多。處于第四象限的地區是昌吉回族自治州、塔城地區，這些地區本身農業用水量高，而周邊用水量少。在農業用水效率Moran散點圖中，新疆各地州用水效率主要分布在第一、第三象限，說明區域自身用水效率低的地區，周圍用水效率也低，區域自身用水效率高的地區，周圍用水效率也高。在第一象限的主要是自身用水效率低地區，周圍的用水效率也低，包括克孜勒蘇柯爾克孜州、阿克蘇地區、喀什地區。在第三象限是區域自身農業用水量效率高的地區，周圍用水效率也高，主要包括地區為：博爾塔拉蒙古自治州、巴音郭楞蒙古自治州、吐魯番、烏魯木齊、昌吉回族自治州、伊犁哈薩克自治州、哈密地區。還有3個地區在第四象限，這些地區本身農業用水效率低，而周邊用水效率高，這些地區是克拉瑪依市、阿勒泰地區、和田地區。

在農業用水和農業用水效率的LISA集聚圖中，見圖3，深紅色表示高-高，即自身和周圍地區的對應指標都高;淺藍色表示高-低，即自身高，周邊低;深藍色表示低-低，自身和周圍地區都低;淺紅色表示低-高，自身低，周圍高（圖中沒有低高的區域）。因此，高-高和低-低位置是處于正局部空間自相關，在高-高和低-低被稱為空間聚集，高-低和低-高位置是處于負局部空間自相關，在高-低和低-高被稱為空間離散。分析圖3可知，聚集分為兩種類型：（1）農業用水空間差異較小、區域本身用水較高且周圍區域用水較高的地區（高-高型），這些地區主要聚集在阿克蘇地區、和田地區;（2）農業用水空間差異較小、區域本身用水較低且周圍區域用水較高的地區（低-高型），這些地區主要聚集在克孜勒蘇柯爾克孜自治州。在農業用水效率的LISA集聚圖中，聚集分為三種類型：（1）農業用水效率空間差異較小、區域本身用水效率低且周圍區域用水效率低的地區，這些地區主要聚集在喀什地區;（2）農業用水效率空間差異較小、區域本身用水效率高且周圍區域用水效率較高的地區，這些地區主要聚集在昌吉回族自治州;（3）農業用水效率空間差異較大、區域本身用水效率低且周圍區域用水效率較高的地區，這些地區主要聚集在阿勒泰地區。（圖3、圖4）

四、結論及建議

本文采用Moran's I指數對2016年新疆各地區的農業用水效率進行了全局自相關和局部相關分析，主要結論如下：2016年的新疆農業用水總量和農業用水效率的全局Moran's I指數為正值，這說明新疆各地州農業用水在空間分布上呈正相關，新疆各地州的農業用水效率在空間鄰接地區存在相似性。南疆的克孜勒蘇柯爾克孜州、阿克蘇地區、喀什地區農業用水量高，農業用水效率差;博爾塔拉蒙古自治州、巴音郭楞蒙古自治州、吐魯番、烏魯木齊、昌吉回族自治州、伊犁哈薩克自治州、哈密地區等地區自身農業用水量效率高的地區，周圍用水效率也高。從LISA集聚圖中看出，農業用水效率空間差異較小、區域本身用水效率低且周圍區域用水效率低的地區，這些地區主要聚集在喀什地區。

農業用水效率空間差異較小、區域本身用水效率高且周圍區域用水效率較高的地區，這些地區主要聚集在昌吉回族自治州;農業用水效率空間差異較大、區域本身用水效率低且周圍區域用水效率較高的地區，這些地區主要聚集在阿勒泰地區。

建議如下：農業作為基礎產業消耗了90%的水資源，提高農業用水的利用率是很有必要的。加速發展節水灌溉，提高水的利用率;應當通過采用先進的技術、提高節水意識，以緩解水資源緊張狀況，促進水資源的集約高效利用。同時，引進水利建設、管理專業人才，完善水利管理機制;加強水資源開發利用，以及蓄水、引水、水庫工程建設，因地制宜，實施水資源的調水工程，實施水資源的優化配置。

主要參考文獻：

[1]梁洪運.空間權重矩陣對空間自相關影響分析[J].科技資訊，2013（3）.

[2]孟斌，王勁峰，張文忠，等.基于空間分析方法的中國區域差異研究[J].地理科學，2005（4）.

[3]陳廣洲，解華明.基于空間自相關的安徽省市域發展空間格局研究[J].資源開發與市場，2008（2）.

[4]向永輝.空間計量經濟學的發展及其應用[J].浙江科技學院學報，2014（4）.

[5]劉學軍.遼寧省水資源生態壓力空間格局研究[J].水利規劃與設計，2018（6）.

[6]張樂勤，方宇媛.基于空間自相關分析的安徽省水資源生態壓力空間格局探析[J].水資源保護，2017（1）.

[7]李波.新形勢下新疆水資源開發利用應對策略研究[J].水利規劃與設計，2015（9）.