基于水資源承載力的新疆耕地后備資源開發布局研究

孟 梅，范文慧

(新疆農業大學管理學院，烏魯木齊 830052)

土地是人類賴以生存的基礎，而耕地又是土地的精華[1]，耕地后備資源作為耕地資源的后續儲備，建立區域耕地后備資源的社會、經濟、生態可持續開發模式是提高土地利用效率及耕地安全的重要舉措。由于新疆屬于嚴重缺水地區，水資源成為耕地利用的主要限制因素，因此本研究評價耕地后備資源的水資源承載力時，主要考慮各地區水土資源承載力情況。

關于水資源承載力評價研究李佳鴻、魯雪萍分別從生態足跡理論和熵權物元模型角度對黑龍江省水資源承載力進行評價并提出不同優化目標下各地區水資源開發利用比例，有助于水資源可持續供給利用[2,3]。丁超、鄭椀方通過構建不同經濟、社會和生態指標體系評價西北干旱地區城市水資源承載力，提出合理控制人口、調整產業結構等提高水資源循環利用的對策建議[4,5]。周振民、陳威分別基于模糊綜合評價法和密切值法評價鶴壁市、武漢市水資源承載能力，優化配置水資源是當前水資源合理可持續利用的重點[6,7]。李紅薇以DPSIR指標體系為基礎，運用變異系數法及熵值法得出松原市水資源承載力水平，發現不同地區間的承載力水平差異，因地制宜地提出水資源開發利用模式[8]。郭嘉偉、趙自陽等學者將水土資源結合分析承載力水平，根據不同承載力水平等級優化水土資源空間布局[9,10]。學者多選擇構建合理指標體系從社會、經濟和生態多角度利用相關模型方法評價水資源承載力，更全面地反映水資源可持續利用中存在的問題。

本文最終以各地區水土資源承載力評價結果為依據，結合耕地后備資源分布情況，合理規劃水資源和耕地后備資源開發順序與布局方案，為改善新疆地區生態環境提供參考依據。

1 研究區概況

1.1 耕地后備資源現狀

新疆國土總面積166.49 萬km2，區域水資源總量充沛，但分布不均，水資源利用率低。2017年，全疆人口達2 444.67 萬人，耕地412.46 萬hm2，人均耕地擁有量0.17 hm2，土地利用率達38.64%，整體土地利用率較低。

全疆耕地后備資源(不含兵團)總面積為56.74 萬hm2，其中可開墾土地面積56.67 萬hm2，可復墾的采礦用地面積3 km2。從圖1可以看出全疆耕地后備資源分布具有一定差異性，主要集中在北疆的昌吉回族自治州、阿勒泰地區和塔城地區。由于近幾年土地生態問題頻發，地區之間差異過大，耕地數量與質量面臨嚴峻挑戰。全疆范圍內耕地資源總量較多，但開發利用難度極大，未來土地利用應做到不斷提高耕地質量，合理調整土地利用布局結構，加大土地管理力度。

圖1 新疆各地州市耕地后備資源分布情況

1.2 水資源分布與利用現狀

新疆水資源分布呈現“春旱、夏洪、秋缺、冬枯”、“北多南少、西多東少”的特點。北疆地區如烏魯木齊市、吐哈盆地等地區地下水開發利用率較高；南疆地區地下水開發受到土壤鹽漬化及板結影響，水資源總量受到限制。南疆地區整體生態環境較差，水資源短缺嚴重；北疆阿勒泰、伊犁等地區周邊有較多河流，降水相對集中，地下水儲存量較多，整體水資源豐富，是新疆耕地后備資源開發的主要區域。

2017年全疆水資源總量達1 013.07 億m3，人均水資源4 144 m3/人，用水總量552.33 億m3，各個地州水資源利用情況如表1所示。

表1 新疆水資源利用情況(不含兵團)

注：數據來源于《新疆統計年鑒2018》。

由表1可以看出各地區第一產業用水量仍占比最高，全疆(除兵團)農業用水占總供水量的96.65%，第三產業用水量最低，只占0.4%，生態用水總量也較少，可知新疆用水結構還存在嚴重不合理性，未來發展應控制第一產業用水，加大生態用水量，加強對生態環境的改善。

盡管新疆屬于干旱半干旱地區，但由于地廣人稀的特點，新疆人均水資源量比較高，達到4 144 m3/人。其中阿勒泰地區最高，該地區水資源總量豐富且人口總數不高，總用水量占26.35%，有充足的水資源剩余，同樣節余水資源量多的地區還有伊犁州、巴州、克州及和田地區，該類地區用水量都較為節約。相反，克拉瑪依市、吐魯番地區、阿克蘇地區和喀什地區用水量均超出地區水資源總量，其中克拉瑪依市用水量超出最多，該地區石油業發達且城市環境較好，工業用水和城市綠化需水量較大；喀什地區地處沙漠邊緣，水資源總量不足，難以滿足產業和生活用水需求。

隨著人口的增加、社會經濟發展，新疆水資源利用面臨更加嚴峻的局面，影響新疆經濟社會生態的可持續發展。2012年新疆水資源開發利用程度70.9%。2016年全疆水資源利用率達75.6%，利用率逐年提高，達到高效用水與節水，水質有所改善，節余水資源量不斷增加。

2 研究方法與過程

結合新疆地區實際土地資源與水資源等狀況，分析新疆地區14個地州市在現階段一定社會、經濟、生態環境條件下的水資源承載力水平，以此為基礎對耕地后備資源進行合理開發與布局。

2.1 指標體系構建

耕地后備資源的開發利用程度主要依靠新疆水資源擁有量，全疆水資源利用率不高，雖已大力開展節水農業，但仍然存在水資源浪費等情況。通過對新疆14個地州市的水資源承載力進行分析，建立DPSIR指標體系，選取13個指標反映影響耕地后備資源水資源承載力水平的主要因素，計算新疆各地州在現階段一定社會、經濟、生態環境條件下的綜合承載力指數，因地制宜地制定耕地后備資源開發方案。

DPSIR指標體系綜合考慮社會、經濟和水資源可持續發展利用選取客觀綜合的指標。驅動力D指自然和社會經濟等外部因素對水土資源利用的改變；壓力P主要反映各產業和人類增長對水土資源的需求變化；狀態S表示當前水土資源利用現狀；影響I表示水土資源利用變化對社會環境產生的影響，響應R指根據上述資源利用變化做出的調整，如農機化程度、造林面積比等，可反映土地開發利用率和林業用水量變化情況[11,12](見表2)。

2.2 研究方法

通過DPSIR指標體系的構建，選用均方差決策法確定指標權重，將標準化處理后的值作為隨機變量值，求出各指標的均方差，歸一化處理后得出各項指標權重系數，將各指標標準值與對應的權重相乘得到水資源承載力綜合指數值，即：

(1)

2.2.1 耕地后備資源水資源承載力評價指標標準化

根據表2確定指標屬性，指標值越大則區域水資源承載力水平越高的指標，稱為正向指標，反之為逆向指標。通過對原始數據的計算，得到新疆14個地、州、市的指標值，由于各指標的量綱及單位是不同的，為了消除不同量綱單位之間的差異，保證指標間的可比性，應對原始指標值進行無量綱化處理，使得處理后數值在(0，1)區間內[11]。

表2 新疆維吾爾自治區水資源承載力評價指標體系解釋表

正向指標處理：

(2)

逆向指標處理：

(3)

指標標準化處理結果見表3。

2.2.2 指標權重確定

均方差決策法原理通過各項指標的相對權重系數的大小，各屬性值之間的離散程度越大，權重越大，標準化處理后的值即為各項指標的隨機變量值，從而求出各指標的均方差，即可得出各項指標權重系數[11]。

(1)各指標均值：

(4)

(2)各指標方差：

(5)

(3)計算指標權重值：

(6)

式中：i=1,2,…,14，j=1,2,…,13；Wj∈[0,1]，∑Wj=1。

通過計算，DPSIR體系中13個指標的權重如表4所示。

表3 指標標準化處理結果

表4 新疆水土資源綜合承載力評價指標權重

2.3 耕地后備資源水資源承載力評價結果

根據各地、州、市水資源承載力指數值得積聚及離散特征，通過公式(1)計算出各地區承載力值。界定WIi>0.55時，承載力為Ⅰ級；WIi在(0.5～0.55)時，承載力為Ⅱ級；WIi在(0.45～0.5)時，承載力為Ⅲ級；WIi<0.45時，承載力為Ⅳ級[11]。此分級為新疆各地、州、市水資源承載力的相對等級，從Ⅰ至Ⅳ級分別代表耕地后備資源水資源承載力逐漸降低。

綜合考慮13個指標對水資源承載力的影響，由表5可以看出博州地區、塔城地區、昌吉地區和阿勒泰等地區耕地后備資源水資源承載力較高；喀什地區、阿克蘇地區、烏魯木齊市及和田地區承載力低，由于烏魯木齊人口密度大，經濟發展快，水資源承載力水平低；南疆地區由于水資源匱乏，人口較多，土地整體狀況較差，承載力水平也處在末尾。總體而言，14個地州市的耕地后備資源水資源承載力水平分布規律為北疆地區高于東疆地區，南疆地區最低。

表5 新疆各地州市水資源承載力排序

3 耕地后備資源開發的布局分析

耕地后備資源的開發布局應充分結合各地區水資源承載力水平高低與土地利用情況，同時還要注重地區水資源稟賦狀況，考慮多種因素合理安排耕地后備資源。根據新疆14個地區的耕地后備資源水資源承載力評價分析結果，將整體分成以下4個等級，并對新疆耕地后備資源進行開發布局(見圖2)。

圖2 新疆各地州市耕地后備資源水資源承載力水平分布

(1)耕地后備資源開發Ⅰ級區。在本文研究的14個地州市中Ⅰ級區有5個，如博爾塔拉蒙古自治州、塔城地區與昌吉回族自治州等地區耕地后備資源水資源承載力全疆較高。該類地區自然、社會、經濟、生態各方面協調發展，土地利用方式合理，水資源較為充足，與土地資源利用較協調，水土資源的利用是可持續性的。在未來耕地后備資源開發利用過程中，該類地區潛力更大，未來使用中必須更加注重水資源的利用，將節約用水投入生態建設中，促進經濟與生態的持續循環。

(2)耕地后備資源開發Ⅱ級區。伊犁地區及巴州地區承載能力處于中等水平，滿足當前社會經濟發展現狀，水土資源優勢明顯，表明土地整治和基本農田保護工作效果明顯。今后耕地后備資源開發利用時需要注意水土資源的合理配置，注重提高耕地數量與質量，增加土地利用率和產出率，在提升耕地數量、質量的同時保證區域內水土資源綜合承載水平的穩定上升。

(3)耕地后備資源開發Ⅲ級區。吐魯番地區與哈密地區代表東疆地區的耕地后備資源水資源承載力，總體而言承載能力較低，水土資源消耗較大。今后耕地后備資源開發利用過程中應適度酌情開發，結合水利工程建設，有效增加耕地面積，實現區域間水資源調配以滿足水資源需求，使水、土資源利用水平能夠與區域可持續發展需求相適應，更大可能的挖掘后備資源開發潛力。

(4)耕地后備資源開發Ⅳ級區。北疆的烏魯木齊地區與南疆的喀什、和田地區等綜合承載力最低，由于區域內水資源極其短缺，生態環境較其他地區更加惡劣。后期耕地后備資源應嚴格限制開發，防止對現有土地利用結構的破壞，應嚴厲打擊非法開荒，保護生態環境，大力提倡節水退地。

4 結論與對策

4.1 結 論

綠色農業的現代化與可持續發展需要保證耕地總量的動態平衡，耕地后備資源的合理開發利用有助于緩解當前生態壓力，改善生態環境。新疆水資源承載力正處在逐年提高階段，水資源污染與浪費現象得到控制，產業結構的轉變與人們節水意識的提升有助于水資源的節約集約利用，有利于優化配置土地資源。本文以水資源承載力為基礎，從新疆水資源利用情況及耕地后備資源水資源承載力分析新疆耕地后備資源的開發布局情況，通過對新疆14個地州市的水土資源綜合承載能力分析發現北疆地區承載力高于南疆地區，且與耕地后備資源分布較吻合，承載力較高的是昌吉回族自治州和塔城地區；南疆地區水資源短缺嚴重，在有限的水資源總量狀況下，應當合理安排耕地后備資源的開發順序與布局方向，遵循可持續發展原則，堅持耕地保護第一位，合理利用每一寸耕地后備資源。

4.2 對策及建議

(1)制定科學合理的水資源利用規劃。新疆水資源利用與新疆經濟發展關系緊密，土地利用效率與農業可持續發展都需要水資源的強力支持，綠色農業的提出更需要提高生態用水量比重。因地制宜地制定符合區域發展的用水規劃，繼續推廣并貫徹落實節水灌溉技術，控制農業用水量，少量高效；加大對重點河流流域用水規劃，保證供水渠道，采用短期規劃目標，明確規定區域最高用水定額，增強凈水處理技術，將工業廢水處理后二次利用，減少對環境污染同時提高循環利用，避免過度浪費。

(2)合理調整耕地后備資源開發利用方向。根據對耕地后備資源的耕地后備資源水資源承載力分析發現塔城地區與昌吉地區等地承載力較好，烏魯木齊與南疆地區承載力差。綠色農業現代化發展應將耕地后備資源中宜耕、宜林、宜草的分類開發，合理安排開發數量，針對不同開發類型制定科學合理的開發對策，加大管理監督力度。

(3)實施引水工程，提高干旱區水資源承載力。水資源承載力水平決定著地區生態環境質量與各種資源的布局配置。對于水資源承載力較低的區域，如南疆地區可通過實施南水北調工程或引藏水入疆的項目引入外部水源，緩解區域水資源緊張局面，降低生態脆弱區和生態敏感區對水資源的高強度利用。盡可能提高水資源利用率，節余更多水資源，適當改善生態環境，提高水資源承載力，為耕地后備資源開發提供穩定有力的水資源承載力基礎，保障耕地后備資源數量更大限度的開發，增加整體耕地總量，從而改善耕地質量，更好地利用耕地后備資源。

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