基于基尼系数的通化地区水土资源匹配分析*

2012-08-04陶国芳蒋兆恒秦丽杰

中国农业资源与区划 2012年4期

陶国芳，蒋兆恒，秦丽杰

(1.通化师范学院历史地理系，吉林通化 134002;2.东北师范大学城市与环境科学学院，吉林长春 130024)

水资源和土地资源是区域农业生产和农业可持续发展的核心所在。土地资源的数量、质量、分布和开发利用程度决定了农业生产力，而水资源的丰缺程度和开发利用是否合理都直接影响土地资源的生产效率和利用方式［1］。因此，定量研究区域水土资源的匹配特征，对进一步挖掘农业土地生产潜力，合理安排农业生产布局具有重要指导意义［2-3］。

1 研究区概况

通化地区位于吉林省的东南部，东经125°15'～126°44'，北纬40°52'～43°02'之间，东西宽108km，南北长238km，辖辉南县、柳河县、通化县、梅河口市、集安市、东昌区、二道江区共7个县 (市、区)，共有30个镇和87个乡，1 087个村，总土地面积为15 607.8km2。通化地区素有“人参之乡”、“中国中药之乡”、“优质大米之乡”、“葡萄酒之乡”、“滑雪之乡”和“中国松花砚之乡”的“六乡”之美誉。该区属于温带大陆性季风气候，四季气候变化分明，春季干燥多风，夏季温热多雨，秋季凉爽晴朗，日温差大，冬季严寒而漫长。境内有大小河流近百条，主要有辉发河、浑江以及界河鸭绿江等，水资源丰富。通化地区所辖范围内2/3以上的面积为山区，属长白山系，地势由南向北沉降，形成南高北低的地势地貌。南部是鸭绿江与浑江之间的老岭山区，中部是浑江与辉发河之间的龙岗山，北部为低山丘陵区，是山地和平原的过渡地带。耕地以旱地为主，但因该区水源丰富，在河谷平原区兼有大量的水田分布，而且旱地中有一定数量的坡耕地存在。该区地带性土壤为暗棕壤，土质肥沃，农业土地资源的数量相对紧缺，且分布不均［4－7］。

2 研究方法及数据资料来源

2.1 研究方法

2.1.1 水土资源匹配系数

水土资源匹配系数 (R)是表征特定区域农业生产所拥有的水资源与耕地资源在时空上适宜匹配的量比关系，将该系数引入区域水土资源的匹配测度，旨在揭示一定区域尺度水资源和耕地资源时空分配的均衡状况与满足程度。区域水资源与耕地资源分配的一致性与量比水平越高，其匹配程度就越高，农业生产的基础条件就越优越［1，8-9］。

目前我国学者对水土资源匹配系数的计算主要采用基尼系数法和单位面积耕地所拥有的水资源量法。该文采用的计算方法为基尼系数法，通过构建区域基尼曲线和计算基尼系数，对通化地区水土资源匹配状况进行定量分析，同时对比我国省际的水土资源匹配状况和世界国际间的水土资源匹配状况，对通化地区水土资源匹配现状做出正确评价。

2.1.2 区域基尼系数的构建

基尼系数通常用来衡量居民收入的差异程度，测算时将人口按收入水平分级后构建基尼曲线求得。根据保罗·克鲁格曼在产业与空间布局关系方面的研究，结合资源的空间分布特性，对于研究区域资源的匹配问题时，其区域基尼曲线构建方法如下［10-11］:

(1)在研究区的7个县 (市、区)，计算出单位体积水资源所需服务的耕地面积，该相对值即为资源匹配水平分级的指标。按照该相对值从低到高对区位单位进行排序。

(2)分别计算出个7个县 (市、区)水资源和耕地资源占通化地区各自总资源量的比例。

(3)按照排序，依次计算出7个县 (市、区)水资源和耕地资源各自占通化地区水土资源总量比例的累计总和。例如，将研究区域分为3个区位:区位1拥有20%的水资源和50%的耕地资源，区位2拥有30%的水资源和30%的耕地资源，区位3拥有50%的水资源和20%的耕地资源。按单位体积水资源所需服务的耕地面积从低到高对区位单位排序，依次为区位3、区位2和区位1，计算水资源和耕地资源的累积比例，区位3水资源和耕地资源的累积比例为0.5和0.2，区位2水资源和耕地资源的累积比例为0.8和0.5，区位1水资源和耕地资源的累积比例为1和1，那么可得到区域基尼曲线如图1所示，阴影部分由区域基尼曲线与45°线构成。

图1 区域基尼曲线示意

此时，定义图1中阴影部分的面积 (A)的2倍为区域基尼系数 (G)。耕地资源的地理分布与水资源的地理分布越匹配，则曲线越与45°线接近，G的值越小，当各区位水土资源极度匹配时，曲线与45°线重合，即G=0;相反，若耕地资源几乎完全集中在某一区位，而该区域的水资源又很少时，则区域基尼系数G越接近于1，说明水土资源极不匹配。

2.2 数据资料来源

水资源量:通化地区水资源总量来源于参考文献［12］;其它各县 (市、区)多年平均水资源量分别来源于《柳河县志(1986～2000)》、《集安市志 (1984～2003)》、《通化县志(1986～2000)》、《通化市二道江区志 (1985～1999)》、《辉南县志 (1986～1997)》、《梅河口市志 (1986～2000)》和《通化市志 (1986～2005)》。

耕地面积:通化地区耕地资源总面积和7个县 (市、区)的耕地面积均来源于2008年吉林省国土资源厅内部统计资料。

3 水土资源匹配区域基尼系数计算

通化地区水资源总量为57.25亿m3，耕地面积总数为297 856.1hm2，各县 (市、区)的水土资源数据见表1［12］。根据表1中通化地区各县 (市、区)的水资源量和耕地面积的数据，利用上文构建区域基尼系数的方法，绘制区域基尼系数曲线，计算通化地区水土资源匹配区域基尼系数，从而得出通化地区水土资源匹配的现状。

表1 2008年通化地区各县 (市、区)的水土资源数据

将表1中各县 (市、区)水资源占通化地区水资源总数的比例累计和耕地资源占通化地区耕地资源总数的比例累计对应绘制成图2。图2表明，通化地区水土资源分布极不均衡，70%水资源服务着不到25%的耕地，而剩下30%的水资源却服务着超过75%的耕地。计算得到各点连线所构成的曲线与45°线构成的面积为A=0.280 1，根据区域基尼系数定义，得到通化地区水土资源匹配的区域基尼系数为G=0.560 2。根据吴宇哲等《区域基尼系数及其在区域水土资源匹配分析中的应用》一文，我国 (省际)水土资源匹配的区域基尼系数为G=0.566 4，全球 (国际)范围内的水土资源匹配区域基尼系数G=0.586 4［10］。

图2 通化地区水土资源匹配区域基尼系数

4 结论与讨论

(1)通化地区水土资源匹配的区域基尼系数为G=0.560 2，我国 (省际)水土资源匹配的区域基尼系数为G=0.566 4，全球 (国际间)范围内的水土资源匹配区域基尼系数G=0.586 4。从数值看，通化地区水土资源匹配状况略优于我国 (省际)和世界 (国际间)平均水平。

(2)在计算区域基尼系数时，区位单元的选取将直接影响到区域基尼系数的大小。实际中区位单元划分越细，计算所得的基尼系数越大［10］。该文在计算时是以县 (市、区)等小的区位单元为基本单位，而参考文献［10］所选择的区位单元相对较大，因此，本文计算的区域基尼系数值理论上相对偏大，进一步确定通化地区水土资源匹配状况是优于我国 (省际)和世界 (国际间)平均水平。这与通化地区水资源丰富，农业土地资源地区分布不均衡的实际情况相符。

(3)根据单位体积水资源所服务的耕地面积不同，通化地区所辖7个县 (市、区)的水土资源匹配状况从优到劣依次为东昌区、集安市、二道江区、通化县、柳河县、辉南县、梅河口市，见图3。结合社会经济状况分析，水土资源匹配状况较好的东昌区、集安市、二道江区和通化县等地区往往是工业和第三产业相对发达的市区，农业用水被工业用水和生活用水大量挤占。耕地资源的开发利用不仅受到水资源等自然条件的影响，也受社会经济因素的制约。

(4)该文是依据参考文献［10］提供的方法构建的区域基尼曲线及区域基尼系数，该方法为区域资源的匹配研究提供了新的思路。根据单位体积水资源所服务的耕地面积不同，将7个县 (市、区)的水土资源匹配状况以图展示，结果清晰可见;结合实际，对区域水土资源匹配状况做了客观评价。计算时水资源数据采用的是各县 (市、区)的水资源总量，未将农业用水和其他用水分开，如能确定农业用水的份额，对农业水土资源匹配状况的分析和指导农业生产布局将更有针对性。