丝绸之路经济带发展协调度与生态承载力响应的时空分析
——以新疆南疆县域为例

赵　喆， 王宏卫1，， 柴春梅1，， 樊永红， 魏　敏1，， 桂　阳1，

(1.新疆大学资源与环境科学学院，新疆乌鲁木齐 830046； 2.新疆大学绿洲生态教育部重点实验室，新疆乌鲁木齐 830046；3.新疆大学生命科学与技术学院，新疆乌鲁木齐 830046)

丝绸之路起始于古代中国的政治、经济、文化中心长安，连接着亚洲、非洲、欧洲，是中国古代的商业贸易路线，也是东西方经济文化交流的主要通道之一[1]。在新的时代背景下，中国国家主席习近平于2013年提出了构建“丝绸之路经济带”的战略构想，此战略构想一经提出，便引起了国内外的巨大反响。关于丝绸之路经济带的研究持续保持了较高热度，其中多以丝绸之路经济带的旅游资源开发、经济贸易合作、大国外交以及丝路中文化遗存等方面为研究重点[2-9]。关于丝绸之路沿线生态承载力研究并不多，已有研究主要集中在中国西北地段，而且多从探究丝路文明兴衰演替原因角度介入生态环境和自然灾害研究[10-12]。

南疆作为“丝绸之路经济带”战略构想地缘位置的重要组成部分，在抓住发展机遇取得自身经济社会发展的同时，维持区域资源环境的协调可持续性以及生态承载状态同样重要。Coastanza等[13]、Wackernagel等[14]、陆大道[15]认为，生态持续承载是区域经济、社会、资源和环境可持续发展的基础，后者则是区域协调发展的最终目标。高吉喜[16]、曹智等[17]、黄青等[18]认为，开展生态承载力研究有利于区域经济、社会、资源和环境可持续发展。笔者以南疆县域为研究靶区，计算2003—2013年丝绸之路经济带上南疆42个县市的经济、社会、资源和环境的发展协调度以及生态承载力响应值[19-20]，从时间和空间尺度，采用动态、静态分析，揭示其协调度和生态承载力响应状态的时空演化特征，旨在为建设可持续发展的丝绸之路经济带提供理论依据。

1　研究区概况及数据来源

1.1　研究区概况

新疆南疆位于天山以南昆仑山以北，辖区包括新疆南部巴音郭楞蒙古族自治州(以下简称巴州)、克孜勒苏柯尔克孜自治州(以下简称克州)、喀什地区、和田地区、阿克苏地区5地州42个县(市)。该区域属典型的大陆干旱气候，光热丰富，降水稀少，蒸发强烈，天然植物稀少，土壤盐渍化问题突出，生态环境极其脆弱，风、沙、地震等自然灾害频繁。土地总面积约106万km2，多为沙漠、戈壁和山脉，绿洲面积仅占总面积的3.76%。南疆耕地面积仅为169 hm2，人均耕地面积为 0.16 hm2。2013年区域GDP为2 576.39亿元，人均GDP为23 809.85元。该区域生产力水平落后，长期以来经济以粗放发展为特征，通过高投入、高消耗来实现经济增长，导致效益低下、资源浪费严重、环境破坏大。南疆位于我国西北边陲、地域广阔，西面与中亚国家接壤。一方面，是我国“丝绸之路经济带”的战略通道和重要窗口，也是西部地区经济增长的重要通道；另一方面，南疆经济发展相对落后，自然资源环境又具有脆弱性、不稳定性以及遭受破坏后的难以恢复性，这种特性决定了南疆自然资源环境对社会经济发展的承载能力较差。因此，该区域在丝绸之路经济带战略研究中具有代表性。

1.2　数据来源

本研究数据来源于《新疆统计年鉴》《新疆统计50年》及政府相关网站公布的国民经济和社会发展统计公报。根据数据的可收集性和分析过程的可操作性，适当整理指标体系数据后，遴选出南疆42个县域2003—2013年的20个协调度指标和生态承载力响应指标及数据。

2　研究方法

2.1　评价指标体系的建立

生态承载力反映了人类社会经济活动对资源利用程度和对生态环境干扰力度，通过承载和压力2种状态体现[20]。评价指标具有地域性和复杂性，依据科学性、完整性、实用性、可操作性原则[21]。南疆处于典型干旱区地带，生态环境及生态服务功能单一，生态脆弱性和敏感性突出，经济社会发展以农业为主导，对自然资源依赖强。因此选取指标时，既要能反映生态环境质量状况，又要立足承载和压力2个方面[22]，最终从经济、社会、资源、环境4个方面筛选出20项针对性较强、便于度量且内涵丰富的指标，构建丝绸之路经济带县域协调发展评价指标体系(表1)。

表1　南疆协调发展评价指标体系

其中人均GDP、乡村从业人数、社会消费品零售总额、普通中小学在校学生总数、人均粮食产量、医院床位数、人均耕地面积、农业机械总动力、农林牧渔业总产值、造林面积等10个指标为承载类指标，GDP增长率、第三产业增加值、城镇固定资产投资、经济密度、人口自然增长率、人口密度、有效灌溉面积、单位耕地化肥施用量、垦殖率和房屋建筑面积等10个指标为压力类指标。

2.2　数据标准化处理

各指标因具有不同的量纲而不能进行直接比较。因此需要进行无量纲化处理。对现有指标数据进行标准化处理，其原理如下。

正向指标(越大越好)：

逆向指标(越小越好)：

2.3　权重的计算

确定指标权重的方法有主观赋权法和客观赋权法，由于主观赋权法是专家经验的反映，带有很大的主观随意性，故本研究采用客观赋权法中的均方差决策法确定指标权重。该方法反映随机变量离散程度最重要也是最常用的指标是该随机变量的均方差。以各评价指标为随机变量，各方案Aj在指标层Gj下的无量纲化的属性值为该随机变量的取值，首先求出各指标的均方差，然后将这些均方差归一化，其结果即为各指标的权重系数[23]。计算步骤如下。

(1)求随机变量均值。

(2)求解Gj的均方差。

(3)指标Gj的权重

2.4　各子系统协调度测算

参考朱一中等的协调度测算[24]，基于离散系数和距离函数的协调度函数用于评价经济、社会、资源和环境系统间的协调程度。

(1)计算各子系统的评估分值：

式中：Aik表示第i个城市第k个子系统的得分，n为评价指标数量，Wj为权重，Yij为指标标准化值。

(2)协调度计算：

式中：CI为协调度指数；A1、A2、A3、A4分别为经济、社会、资源、环境系统的综合得分值。

2.5　TOPSIS法计算生态承载力响应值

(1)建立加权规范化矩阵Z。

Z=|Zij|m×n=W(Gj)×Yij。

(2)确定正理想解和负理想解。分别以加权规范化矩阵Z中的最大值和最小值代表正理想解和负理想解，即：

(3)分别计算不同年份评价对象到正理想解和负理想解的距离。

(4)计算各评价对象与理想解的贴近度Ci。

式中：Ci在生态承载力响应模型中表示承载指数(ES)或压力指数(EP)，由承载类指标得出的Ci即承载类指数(ES)，由压力类指标得出的Ci即压力类指数。Ci介于0到1之间，其值越大，表示生态承载指数(ES)或生态压力指数(EP)越大。则：

RECC=ES/EP。

式中：RECC为生态承载力响应值。RECC=1是一个表征区域维持最小程度上生态平衡的临界值；理想状态下，ES≥EP，即RECC≥1，表示区域生态可承载力可以消解生态压力，处于低载状态；ES

3　结果与分析

3.1　各子系统间协调度的时空演变

利用基于离散系数和距离函数的协调度函数，测算出南疆42个县域2003—2013年各子系统间的协调程度，参考协调度划分标准，同时结合研究区发展状况，将协调度划分为不同的等级标准，协调度指数CI≥1.95为中度协调，协调度指数CI位于区间[1.85，1.95)为初级协调，协调度指数CI位于区间[1.65，1.85)为临界状态，协调度指数CI位于区间[1.55，1.65)为中度失调，协调度指数小于1.55为严重失调。

选取南疆42个县域2003、2006、2010、2013年4个年份的协调度，结合协调度等级标准，利用ArcGIS软件绘制出协调度的空间分异图(图1)。

从图1可知：(1)整体上，42个县域4个典型年份的协调度出现了5种状态，即严重失调、中度失调、临界、初级协调、中级协调；4个年份中，严重失调状态主要出现在2003年，临界、初级协调和中级协调主要出现在2006、2010、2013年，其中2010年协调度水平较高。(2)从变化过程来看，协调度等级变化趋势大体上是“失调—临界—协调—临界”。2003年，42个县域中且末县、若羌县、巴楚县、于田县、叶城县、伽师县、阿克陶县等22个处于严重失调状态，策勒县、乌恰县、疏附县、阿合奇县、柯坪县等14个县域处于中度失调状态，大体上，协调度以失调为主要态势；2006年协调度处于临界状态的县域有29个；2010年协调度处于初级协调的县域有24个，可以看出这3个时段和不同县域的协调度逐年增强；2013年协调度处于临界状态的县域有29个，与2010年比较，协调度大体上是从初级协调到临界进行过渡。2003—2010年协调度处于上升趋势，2010—2013年协调度稍稍趋于下降趋势。中央新疆工作座谈会议的召开以及对口援疆工作的开展，为南疆发展注入了新动力。(3)从空间分布来看，研究区的协调度空间分布趋势是西南部高于北部和东部，其中西南部的和田市、和田县、洛浦县、策勒县、墨玉县、皮山县和塔什库尔干塔吉克自治县等4个年份均处于优势，协调度均高于同一时期的其他县域。这可能与当地经济社会发展水平、城市发展、生态环境、交通区位和资源禀赋等制约条件配合状况较好有关。

3.2　生态承载力响应值时空变化

由Topsis法计算出生态承载响应值，取南疆42个县域2003、2006、2010、2013年生态承载力响应值，参照高吉喜的标准，并且结合研究区自身发展状态，将生态承载力响应状态划分为强超载区、超载区、临界、弱低载区和低载区共4类，响应值大于2为低载状态，响应值位于区间(1.5，2]为弱低载状态，响应值位于区间(1，1.5]为临界状态，响应值位于区间(0.5，1]为超载状态，响应值≤0.5为强超载状态。

选取南疆42个县域2003、2006、2010、2013年4个年份的生态承载力响应值，结合响应状态等级标准，利用ArcGIS软件绘制出生态承载力响应状态的空间分异图(图2)。

从图2可见：(1)从时间序列上看，2003—2013年生态承载力响应状态的演变过程大体上是由超载到临界。2003年，有31个县域是处于超载状态，7个是强超载状态；2006年有26个县域是超载状态， 11个是强超载状态， 表明2003、2006年这2个典型年份生态承载力响应状态处于超载及强超载响应状态，这一时期资源环境利用不当，保护生态安全方面可能缺少有力保障；2010、2013年这2个年份的承载力响应状态大体上处于临界及有向弱低载状态过渡的趋势，2010年超载县域有10个，临界有22个，弱低载有8个；2013年超载有4个，临界状态的县域有32个，占总县域数量的76%，相比2003、2006年，承载力状态有一定程度上的缓和。2003—2006年以及2010—2013年，将这2个时期对比发现，2003—2006年承载力状态处于比较劣势状态，2010—2013年承载力状态处于调整提升状态。4个时间段上，均处于超载状态的县域是疏附县，均处于低载状态的县域是于田县，生态承载力状态处于下滑的县域是库车县。沙雅县、乌恰县等在4个时间段上均表现出4种不同的承载力状态，波动较大。(2)从空间差异来看，2003年强超载区主要分布在和田市和喀什市及其周边县域，例如伽师县、岳普湖县等，2006年强超载区主要分布在库尔勒市和和田市及其周边县域，此强超载区域主要是南疆地州的首府地域，人口较密集，对自然资源和环境利用较多，加之管理不合理、自然灾害频发等因素造成。李雪梅等认为，丝绸之路经济带分为3个通道，库尔勒市、喀什市位于丝绸之路经济带中通道支线上，和田市、喀什市、阿克苏市、库尔勒市等位于丝绸之路经济带南通道上，以上地区对周边地区县域的发展具有较大带动作用，在带动经济较快发展的同时，对资源环境不合理利用等对生态承载力产生较大的压力[25]。2013年生态承载力响应状态等级分布较2010年趋于整体提升优化，2010—2013年，焉耆县、尉犁县、民丰县、洛浦县、和田县、阿合奇县、巴楚县由超载状态演变成临界状态，为2013年南疆生态承载力的整体发展作出了贡献。

3.3　生态承载力对协调度的响应

利用协调度函数和Topsis法分别计算出自然、资源、社会和环境之间协调度和生态承载力响应值，并绘制出空间图。由图1、图2可知，协调度的4个时间段对应到承载力4个时间段有一定联系和变化规律：(1)从各自4个时间段变化过程来看，均由较差到良好状态，在整个变化发展过程中，均有小阶段的波动，2010—2013年协调度状态变化是小幅度的波动调整，逐渐缓和至平稳状态；2010—2013年生态承载力响应状态同样是由波动状态到良好状态。2013年，协调度和生态承载力响应处于临界状态的县域数量均远超过总数量的60%，整体处于较良好状态。(2)协调度的高低一定程度上影响着生态承载力响应状态，2003年协调度处于严重失调状态的县域有若羌县、且末县、焉耆县、和静县、库尔勒市、库车县、新和县、温宿县、乌什县等，在这一时间点，以上县域的生态承载力响应状态也均处于超载，其中乌什县、伽师县、莎车县、麦盖提县、岳普湖县、喀什市、和田市生态承载力状态处于强超载状态；2006年，协调度处于临界状态的县域对应到生态承载力响应处于超载状态，其中和田县、皮山县、策勒县、拜城县、乌什县、柯坪县等19个县域处于临界协调和超载状态；2010年，处于初级协调的县域大体上处于临界超载状态，包括温宿县、英吉沙县、伽师县、莎车县、叶城县等14个县域；2013年，有17个县域的协调度和生态承载力响应值处于临界状态，分别是库尔勒市、和硕县、和静县、博湖县、焉耆县、且末县、轮台县、乌恰县、塔什库尔干塔吉克自治县、巴楚县、伽师县、岳普湖县、叶城县、莎车县、墨玉县、策勒县、和田市。

由此可知，各子系统的协调度影响整体生态承载力状态，反之，生态承载力响应值反映协调程度，综合时间序列和空间格局来看，2003—2006年是南疆发展较不协调和生态承载力压力较大的时期，2010—2013年的发展状态较前一时期有较大提高，但这一时期内部优势提升不明显，且有波动，2010年以来，中央和自治区财政专项扶贫资金向南疆3地州累计投入29.2亿元，加之“稳疆兴疆、富民固边”战略的实施，南疆发展有了较强的经济和政策保障，经过多年扶贫攻坚，南疆扶贫开发已从解决温饱主要任务，转入了巩固温饱成果、加快脱贫致富、改善生态环境、提高发展能力、缩小发展差距的新阶段。2013年，“丝绸之路经济带核心区”战略正式提上议事日程，南疆又在丝绸之路经济带辐射范围内，是丝绸之路经济带新疆区的重要部分，因此南疆的协调发展尤为重要，各地州抓住丝绸之路经济带战略机遇，利用交通区位便利，发挥地区资源环境等优势稳步发展，然而南疆同样面临不少挑战，如自然环境恶劣、生存生产条件差、自然灾害频繁、生态脆弱及自我修复能力差等，2010—2013年协调度和生态承载力响应状态仍处于临界危险状态。

4　结论与讨论

笔者在构建丝绸之路经济带县域协调发展评价指标体系和生态承载力响应指标体系基础上，利用协调度函数和生态承载力响应模型，对南疆县域2003—2013年经济、社会、资源和环境协调度及其生态承载力响应进行分析。研究表明，2003—2013年协调度状态在波动中向良性转变。协调度等级变化大体经历了“失调—临界—协调—临界”的变化过程。生态承载力响应状态演变过程大体上是由超载到临界。不同时空尺度下，生态承载力对区域经济、社会、资源和环境的协调度变化做出了不同程度的响应，南疆县域生态承载力的响应状态差异明显，在区域发展水平上反映出县域经济发展、社会进步、资源利用和环境质量的协调性较差。

国家实施“西部大开发”战略以来，新疆经济发展速度加快，社会进步显著，资源消耗量增大，自然环境面貌变化大，整体协调度不太理想，经济快速增长和社会发展水平的提高过分依赖资源要素的开发利用以及对自然环境的干扰，成为可持续性发生转变的直接驱动力。进一步提高和改善南疆经济、社会、资源和环境发展协调性，需要不断创新经济发展理念，改变经济发展方式，合理提高资源利用率，提高人口文化素质，持续增加环境保护投入，全面统筹协调发展，为“丝绸之路经济带”战略在南疆实施打好基础。

人类社会经济活动对资源利用程度和对自然环境干扰力度是导致协调度变化的直接驱动力，经济社会发展水平、交通区位、资源禀赋、区域发展战略与政策等是推动生态承载力响应状态时空格局演化的主要影响因素。因此，在践行“丝绸之路经济带”战略过程中，应坚持“资源节约型和环境友好型”发展道路，彻底改变“粗放式、掠夺式”社会经济发展模式，优化产业结构，持续推进“退田还草、退耕还林、移民建镇”等修复和治理措施；通过科技创新、循环经济和低碳模式，提高资源利用率，降低自然环境压力，增强内在协调性和生态承载能力，统筹人与自然和谐发展。为南疆作为“丝绸之路经济带”战略通道和重要窗口提供有力保障。

生态承载力响应是一个“经济-社会-资源-环境”复杂系统，与协调系统相辅相成。本研究从两大系统角度，初步分析了区域经济、社会、资源和环境协调度变化以及生态承载力响应状态，在指标选取、时间跨度和研究方法等方面还有待进一步完善。

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