寧夏海原縣生態脆弱性與經濟貧困空間耦合關系

蘇勝亮， 高 明， 徐錦娟， 李光耀， 韓 蕾， 蒲 勇， 白 青

(1.寧夏大學 法學院， 銀川 750021；2.寧夏回族自治區生產力促進中心， 銀川 750000)

2021年中央一號文件強調，要扎實做好易地扶貧搬遷后續幫扶工作，接續推進脫貧地區鄉村振興。而脫貧人口高度集中在我國西部地區，是山地、高原、荒漠化土地、生態脆弱區域占比較高的地區，也是中國人口、資源、環境矛盾最集中的區域之一[1-3]。作為中國脫貧攻堅和鄉村振興的主戰場，脫貧地區面臨著經濟貧困和生態建設的雙重壓力[4-6]，如何協調脫貧地區經濟發展與生態環境保護之間的相互作用關系，已成為區域可持續發展的共識目標，也是實現脫貧地區鄉村振興的必然要求。

自世界發展報告提出人口、貧困、經濟增長與可持續發展以來，區域貧困與生態環境問題得到政府部門、學術界以及社會人士的廣泛關注，并針對兩者之間的相互作用關系進行了深入的探討和研究[7]。在理論方面，貧困陷阱理論認為貧困與環境是一個循環累計的下降過程[8-9]；而環境庫茲涅茨理論將環境的消退視為消除貧困不可逾越的階段[10]。在實證研究方面，Hope通過對非洲大陸進行研究發現，政策是實現生態環境與經濟良性發展的關鍵[11]；Himayatullah Khan認為環境破壞加深了區域貧困程度，而貧困地區生態環境更加脆弱[12]；Barbier研究認為家庭貧困程度會隨氣候變化而增加[13]。國內諸多學者的相關研究也表明貧困與脆弱生態環境之間存在著較強的相關性特征，在地理空間上具有共生性和耦合性[14-15]。如麻朝輝研究了我國貧困人口的地理分布與生態脆弱帶，認為兩者之間具有高度的相關性[16]；趙躍龍通過回歸分析發現，脆弱的生態環境與貧困之間的相關性較為顯著，其大小取決于地區產業結構、地理區位和交通條件[17]。此外，學術界針對經濟貧困與生態脆弱性耦合關系進行了大量的研究。如王昭等對秦巴山區山陽縣生態脆弱性與經濟貧困耦合關系進行了研究[18]；武愛彬等對河北貧困區脆弱生態環境與貧困耦合關系進行了模擬分析[7]；張霞對喀斯特山區荔波縣生態脆弱性與經濟貧困耦合關系及其空間分異格局進行了研究[19]；李靜怡等對呂梁地區生態環境質量與經濟貧困空間耦合關系及其空間尺度效應進行了分析研究[20]。上述研究為開展生態環境與經濟貧困相關研究提供了科學的借鑒與參考。但從研究尺度來看，關于生態環境與貧困相互作用關系研究主要集中在國家、區域、省域、市域等宏觀尺度，而針對縣域、鄉鎮以及村域等小尺度研究較少，特別是關于黃土丘陵區生態環境與經濟貧困的研究鮮有報道。當前，我國現正處于脫貧攻堅與鄉村振興的過渡銜接時期，對小尺度精細化研究脫貧地區經濟貧困與生態環境的相互作用關系及其關聯機制提出了更高的要求[18-21]。因此，有必要從縣域內部對其經濟貧困與生態脆弱性耦合關系及其空間分異規律進行深入的探討和研究。

黃土丘陵區是一個生態脆弱與經濟貧困的復合區域，生態脆弱與經濟貧困往往具有孿生性，這是人與自然環境長期作用的結果[22]。而海原縣是黃土丘陵區的國家級貧困縣，其生態脆弱性與貧困關系具有一定的典型性和代表性。本文以海原縣為例，以村域為研究單元，通過構建生態脆弱性與經濟貧困評價指標體系，采用熵權法、綜合指數法以及耦合協調模型對其經濟貧困程度、生態脆弱性以及兩者耦合協調關系進行空間分析，揭示生態脆弱性與經濟貧困的空間分異格局，探索兩者之間的關聯機制，以期為區域經濟發展與生態環境保護以及可持續發展和鄉村振興戰略的實施提供科學的決策參考。

1 研究區概況

海原縣位于寧夏中部干旱帶地區(圖1)，隸屬于中衛市，地理位置位于105°09′—106°10′E，36°06′—37°04′N。該縣地勢西南高、東北低，地貌類型復雜多樣，其中黃土丘陵區、河谷川區、山地、源地和土石山區分別占其總面積的66%，21%，7%，4.5%和1.5%。該區平均海拔1 960～2 150 m，年均氣溫約為7.5℃，年均降水量約為390 mm，蒸發量2 200 mm以上，是寧夏較為干旱的縣區之一。海原縣總面積約為6 377 km2，其下轄5鎮12鄉，共168個行政村，鄉村人口約為28.07萬人，占其總人口數的69.51%，其中少數民族人口約占72.03%。

圖1 研究區位

海原縣位于六盤山集中連片特困區，是國家級貧困縣之一，同時也是寧夏重要的生態功能區，對于維護寧夏乃至西北地區生態安全具有重要作用。但該區受自然環境條件限制，生態環境較為脆弱，地形起伏變化大，加之人類活動劇烈，導致該地區水土流失嚴重，滑坡、泥石流等地質災害頻發，屬于典型的生態脆弱區。

2 研究方法

2.1 數據來源與處理

本研究所用數據主要包括遙感數據、社會經濟統計數據、氣象數據以及行政區劃矢量數據。其中土地利用數據來源于中國科學院資源環境科學與數據中心，空間分辨率為30 m；DEM高程數據來源于地理空間數據云平臺，空間分辨率為30 m；社會經濟統計數據來源于各鄉鎮府統籌轄區內行政村的數據統計資料；土壤數據來源于中國土壤科學數據庫(http:∥vdb3.soil.csdb.cn/)；氣象數據來源于研究區周邊氣象站點的觀測數據，通過克里金插值實現空間可視化；土壤侵蝕數據集來源于地理國情監測云平臺(http:∥www.dsac.cn)；高程、坡度和地形起伏度由DEM數據在AcrGIS中計算獲取；歸一化植被指數通過Land-sat影像數據合成而來；NPP數據通過MODIS影像數據合成；路網密度以各個行政村內的實際道路面積與行政村總面積的比值來表示；海原縣行政區劃矢量圖由寧夏國土資源廳提供。

2.2 指標選取與指標體系構建

2.2.1 構建生態脆弱性評價指標體系 生態脆弱性是生態環境的固有屬性特征，是指在一定地域范圍內，生態系統在遭受外界干擾時的敏感反應和自我恢復的能力以及水平[23-24]。目前，生態脆弱性評價的方法主要有景觀格局指數法、綜合評價法、SPR模型以及PSR模型等多種方法，其中SPR模型以生態系統穩定性為提前，具有較強的因果關系，能夠較全面的分析生態脆弱性的各個方面，被廣泛地應用于生態脆弱性評價[19,25]。本研究基于SPR模型，結合研究區實際狀況及其生態環境的表現和成因，依據指標選取的科學性、可操作性及其可獲得性等基本原則，從生態敏感性、恢復力和壓力度3個方面選取13個評價指標構建海原縣生態環境脆弱性評價指標體系(表1)。其中生態敏感性指標的選取參考《全國生態功能區劃(修編版)》中的評價方法，從地形因子、氣象因子和地表因子3個方面選取8個指標進行表征[18]。生態恢復力反映了系統面對外界環境變化和干擾自我恢復的能力和水平，植被覆蓋度越高，恢復力越強，因此，從植被因子選取兩個指標進行表征[19]；生態壓力反映了生態系統受到外界環境變化及干擾的壓力大小，由于人類活動強度改變土地利用結構和功能，所以從人口壓力和土地利用兩個方面選取3個指標進行表征[20]。

2.2.2 經濟貧困的指標選擇 鄉村是一個復雜的地域綜合體，具有經濟、社會與自然環境屬性，可為人類提供生產、生活、生態等多重功能，鄉村經濟是鄉村多重功能耦合作用的結果[26]。測度鄉村經濟發展水平時需要從綜合、多維、系統的角度進行評價，為了更好地刻畫和甄別海原縣鄉村經濟貧困水平[27]，基于鄉村發展評價的相關方法與理論以及相關研究成果，借鑒多維貧困和空間貧困等研究成果[1-4,22]，從經濟和社會兩個維度共選取12項指標構建研究區經濟貧困評價指標體系，評價其經濟貧困水平(表1)。

表1 海原縣生態脆弱性與經濟貧困評價指標體系

2.3 指標量化

在構建評價指標體系后，采用熵權法確定各指標權重。熵值法是一種依據熵的概念和性質將各種評價指標信息進行量化，進而得到各個評價指標權重系數的方法。該方法是一種較為客觀的賦權方法，可以有效地避免人為主觀因素評價帶來的影響[28-29]。

(1) 各評價指標的標準化采用極差法計算，其計算公式如下：

正向指標：

Yij=(xij-minxij)/(maxxij-minxij)

負向指標：

Yij=(maxxij-xij)/(maxxij-minxij)

(2) 第j項指標信息熵的計算：

(3) 第j項指標權重值的計算：

式中:Yij為指標標準化值;xij為第i個村的第j個指標值;maxxij和minxij為指標最大值與最小值；Ej為指標信息熵;m為指標數量;pij為第i個村的第j個指標占指標總和的比重;Wj為指標權重。

(4) 本文通過各指標標準化值和指標權重計算生態脆弱性評價值來反映研究區生態脆弱性程度及其空間分布格局，其計算公式為：

式中:EVI為生態脆弱度指數；Li為第i個生態脆弱性指標標準化后的數值;Wi為第i個生態脆弱性指標的權重值。

在量化研究區經濟貧困程度時，同樣采用熵權法計算各指標權重值，并采用綜合指數法計算各村經濟貧困指數，以此來定量分析研究區各村的經濟貧困程度及其空間分布格局[30]，其計算公式為：

式中:PI為經濟貧困指數；Pi為第i個經濟貧困指標標準化后的數值;Wi為第i個經濟貧困指標的權重值。

2.4 生態脆弱性與經濟貧困耦合模型

耦合是指兩個或者兩個以上的要素相互作用和影響的過程，本文使用耦合協調度模型分析生態脆弱性與經濟貧困相互依賴相互制約的程度[31]，由于生態脆弱性與經濟貧困存在量綱上的差異，故采用標準化后的排名計算兩者的同步性和整體協程度[20]，其計算公式為：

T=af(x)+bg(x)

式中:C為耦合度,T為生態脆弱性與經濟貧困的綜合評價指數;D為耦合協調程度;f(x)和g(x)分別為標準化后的生態脆弱性和經濟貧困指數排名歸一化值;k為調節系數,為提高其區分度,本文依據相關研究將k設置為3,同時本文認為生態脆弱性與經濟貧困同樣重要,因此兩者取值為0.5。為識別不同研究單元的耦合協調類型,依據現有研究成果[15,18-20],將耦合協調度劃分為4類和6種差異類型(表2)。

表2 生態脆弱性與經濟貧困耦合協調類型劃分

3 結果與分析

3.1 海原縣村域生態脆弱性分析

為了更好的表達研究區生態脆弱性的空間分布格局，通過上述公式計算得到研究區各個行政村生態脆弱性綜合評價值，借助ArcGIS空間分析工具，采用自然斷點法將其劃分為低脆弱性，較低脆弱性，中脆弱性，較高脆弱性和高脆弱性5個等級，結果如圖2所示。從圖中可以看出，海原縣各行政村生態脆弱性空間差異較大。從生態脆弱性等級來看，研究區的較高脆弱性行政村數量最多，共有46個，占研究區行政村總數的26.79%，中等脆弱性行政村共有42個，占研究區行政村總數的25%，較低脆弱性行政村共有33個，占研究區行政村總數的19.64%，高度脆弱性行政村共有29個，占研究區行政村總數的17.26%，而低脆弱性行政村共有19個，占研究區行政村總數的11.31%。海原縣較高脆弱性和中等脆弱性行政村數量占行政村總數的51.79%，說明海原縣的生態環境脆弱性整體處于中等偏高的水平。從生態脆弱性空間分布格局來看，高度脆弱區和較高脆弱區主要分布在東部地區、東北部地區以及南部地區和西北地區的行政村。東部和東北地區的行政村位于清水河流域的河川河谷區，海拔低，地勢較為平坦，水熱資源充沛，是全縣主要的農產區和工業集中區，土地利用程度高，人口密度和經濟發展水平較高，人類活動對生態環境的干擾程度較大。南部地區位于黃土丘陵溝壑區，坡度大、海拔高、地形起伏較大，地表植被較為稀疏，覆蓋度低、水土流失等自然災害頻發，自然生態本底條件較差，加之人類活動的干擾，加劇了該區域生態環境的脆弱程度。西北地區主要集中分布在海城鎮周邊，該區域是是全縣城鄉住宅用地、商業用地以及工農業發展的集中區域，也是人口和GDP最密集的區域，強烈的人類活動對生態環境造成了極大地干擾，使得該地區生態環境極為脆弱。

圖2 海原縣生態脆弱性空間分布

3.2 海原縣村域經濟貧困分析

通過上述計算公式計算得到研究區各個行政村的經濟貧困指數，在ArcGIS軟件支持下，采用自然斷點法將研究區168個行政村經濟貧困指數劃分為5種類型，即非貧困、輕度貧困、中度貧困、重度貧困和極度貧困，分別占行政村總數的12.5%，32.14%，32.74%，15.48%和7.14%，表明海原縣貧困程度整體中等偏低。從經濟貧困空間分布格局來看(圖3)，重度貧困和極度貧困集中分布在海拔高、坡度和地形起伏大的南部和西部等偏遠地區，該地區由于地形地貌條件的限制，土地產出率低，農業經濟發展緩慢，經濟整合力差。此外，該地區人口分布分散，交通可達性差，從而限制了資本的流動性，使得村莊公共基礎設施薄弱，醫療衛生以及社會保障較差，嚴重影響了區域經濟發展和居民福祉的提升。中等貧困、輕度貧困和非貧困只要集中分布在中部、東部和中東部地區，該類地區水熱資源充沛、土地較為平坦，農業經濟較為發達，且距離固原市較近，市場連通性和交通可達性高，為區域經濟發展提供了良好基礎。此外，該區域經濟的發展為社會基礎設施建設的不斷完善，公共服務水平的不斷提升提供了強有力的資金支持和保障。通過統計發現，輕度貧困和非貧困村的海波、坡度、地形起伏度、到最近鄉鎮的距離、路網密度以及人均耕地面積分別是重度及其以上貧困村的0.64倍、0.38倍、0.49倍、1.24倍、1.89倍和1.62倍，進一步表明地形條件、經濟區位、交通可達性和資源稟賦的耦合作用形成了海原縣經濟貧困的空間分異格局。

圖3 海原縣經濟貧困空間分布

3.3 村域生態脆弱性與經濟貧困耦合關系分析

為解析海原縣生態脆弱性與經濟貧困之間的相互作用關系及其關聯特征，本文采用耦合協調模型對研究區生態脆弱性與經濟貧困的耦合協調度進行計算和分類，得到研究區耦合協調差異分類圖(圖4)。從圖4中可以看出，海原縣生態脆弱性與經濟貧困耦合協調發展類型共包括六大類，即協調同步型、協調經濟滯后型、協調生態滯后型、失調共損型、失調生態滯后型、失調經濟滯后型，且分別占行政村總數的10.71%，13.10%，11.31%，10.12%，38.69%和16.07%。經濟發展與生態建設協調發展的行政村占比較小，說明海原縣經濟發展與生態脆弱性耦合協調程度較低。而失調生態滯后型行政村比重高達38.69%，說明生態脆弱是制約經濟和生態協調發展的主要因素。

從協調發展類型來看，協調同步類型區生態脆弱性和經濟貧困程度較低，生態和經濟系統呈現協同發展態勢，空間分布上呈現“兩核多點”格局，由于其數量較少，空間集聚特征不明顯。協調生態滯后型區域主要分布在海城鎮、史店鄉和關橋鄉等地區，該類地區生態與經濟系統雖然處于協調發展狀態，但由于經濟發展速度明顯快于生態建設，生態保護較為滯后，影響生態與經濟系統的協同發展，未來發展中不僅要保持經濟的發展，同時也要注重鄉村人居環境的建設和生產環境的保護，從而促進生態環境與鄉村經濟的協同可持續發展。協調經濟滯后類型區主要分布在西北部的西安鎮、關橋鄉以及東部的七營鎮等地區，該類型區生態與經濟系統仍然處于協調發展狀態，但由于經濟發展落后于生態保護，在一定程度上對鄉村生態建設與保護造成不利影響。該類型區村域農業發展滯后、產業布局不合理、勞動力人口不足且缺乏資金和相關技術的支持，部分地區仍處于傳統的農業發展模式，嚴重阻礙鄉村產業和經濟的快速發展。因此，未來發展過程中應結合該地區優勢，發展特色產業，特別是香水梨種植以及附屬產品的加工、生態養殖等，從而促進鄉村經濟發展。此外，還應加強村民技術技能培訓，提高就業率，增加勞務經濟收入；鼓勵創業人士返鄉創業，并給予政策和資金支持與幫扶，優化農村產業布局，促進鄉村發展與振興。

從失調發展類型來看，失調共損型村域生態與經濟發展協調程度最低，其經濟貧困程度深、生態脆弱程度高，生態與經濟發展相互限制，陷入惡性循環，該類型村域主要分布在南部的紅羊鄉、九彩鄉、曹洼鄉等地區，未來發展過程中該類型區村域要注重鄉村基礎設施建設與完善，結合本地資源優勢發展優勢產業，促進發展鄉村的健康、持續經濟，同時也要加大鄉村生態環境改善與保護，優化人居環境，注重治理生產環境。失調生態滯后型區域主要分布在東部的七營、三河、甘城、李旺、高崖以及關橋和賈塘等鄉鎮，空間分布較為集中，該類型區村域主要分布在河川河谷區，水熱資源充沛，農業生產條件較好，人均耕地面積和耕地灌溉面積大，土地墾殖率高，人類活動強度大，加之海興工業開發區的建設和發展，使得該地區生態環境極為脆弱。失調經濟滯后型村域主要分布在南部的李俊、紅羊、關莊以及九彩等鄉鎮以及西部的西安鎮，該類型村域海拔高、坡度大的山區，基礎設施建設不完善，村民思想觀念落后，仍處于傳統發展模式，土地產出率較低，農村產業發展和創新創業內生動力不足，且缺乏規避風險的能力，導致鄉村經濟發展落后。此外部分鄉村生產生活垃圾處置率不高，人居環境差，導致鄉村生態脆弱性進一步惡化。

圖4 海原縣生態脆弱性與經濟貧困耦合協調差異類型

4 結論與建議

4.1 結 論

本文以寧夏海原縣為例，基于統計調查數據和遙感數據，結合地理信息技術，以村域為研究單元，通過構建生態脆弱性和經濟貧困指標體系，對研究區生態脆弱性與經濟貧困程度及其空間耦合關系進行綜合評價。結果顯示：(1) 海原縣生態脆弱性空間差異較大，較高脆弱性和中等脆弱性行政村數量占行政村總數的51.79%，生態脆弱性整體處于中等偏高水平。高度脆弱區和較高脆弱區分布具有明顯的地理集中性，且生態脆弱性高的地區集中分布在開發強度大、人類活動頻繁的河川河谷區以及黃土丘陵區的南部等地區。(2) 海原縣中度貧困及以上的行政村比例為55.72%，說明研究區整體貧困程度較深。空間分布格局上，重度貧困和極度貧困集中分布在海拔高、坡度和地形起伏大的南部和西部地區，中等貧困、輕度貧困和非貧困主要集中分布在水熱資源充沛、土地較為平坦，農業經濟較為發達，市場連通性和交通可達性高的東部和中東部地區。(3) 從研究區生態脆弱性與經濟貧困耦合關系來看，研究區生態脆弱性與經濟貧困耦合協調程度較低，協調同步發展村域比例僅為10.71%。失調環境滯后型和失調經濟落后型行政村數量最多，且空間分布較為集中，主要集中分布在海原縣東部和南部等地區，而協調環境滯后型和協調經濟滯后型行政村主要集中分布在海原縣中部、西北部以及東部等地區。

4.2 建 議

通過對海原縣生態脆弱性與經濟貧困耦合關系及其空間分布格局分析發現，研究區生態脆弱性程度較高，經濟貧困程度較大，兩者耦合程度較低，嚴重制約了海原縣的可持續發展。因此，基于研究區生態脆弱性與經濟貧困耦合關系分析，本文提出了以下對策與建議：(1) 持續推進生態移民工程，引導人口向城鎮轉移。由于生態脆弱導致的生態與經濟失調區域主要集中分布在地勢平坦、水熱條件充沛、經濟水平高、人口密集的河川河谷區。未來應在新型城鎮化和生態移民政策實施進程中，依據各個鄉鎮的資源稟賦狀況以及環境承載能力有序地引導人口進行城鎮化，并合理安排和規劃生態移民安置點，緩解該地區生態壓力。(2) 生態扶貧助力山區脫貧。海拔、坡度和地形因素嚴重制約了區域的生產和發展，導致生態與經濟系統嚴重失調，陷入惡性循環的怪圈中，但該區域具有豐富的自然生態資源，且植被覆蓋率較高，未來發展中應進行適當的開發和利用，通過發展生態產業，提供生態服務的途徑幫扶貧困村發展。(3) 生態產業建設助力川區生態經濟發展。川區具有良好的地理區位優勢，經濟發展水平較高，社會基礎設施建設較為完善，可以作為未來鄉村振興的過程中重點的產業建設區域，同時還應結合當地優勢資源和特色產業發展生態產業，助力該區域生態保護與經濟高質量發展。