基于水资源承载力的新疆耕地后备资源开发布局研究

孟 梅，范文慧

(新疆农业大学管理学院，乌鲁木齐 830052)

土地是人类赖以生存的基础，而耕地又是土地的精华[1]，耕地后备资源作为耕地资源的后续储备，建立区域耕地后备资源的社会、经济、生态可持续开发模式是提高土地利用效率及耕地安全的重要举措。由于新疆属于严重缺水地区，水资源成为耕地利用的主要限制因素，因此本研究评价耕地后备资源的水资源承载力时，主要考虑各地区水土资源承载力情况。

关于水资源承载力评价研究李佳鸿、鲁雪萍分别从生态足迹理论和熵权物元模型角度对黑龙江省水资源承载力进行评价并提出不同优化目标下各地区水资源开发利用比例，有助于水资源可持续供给利用[2,3]。丁超、郑椀方通过构建不同经济、社会和生态指标体系评价西北干旱地区城市水资源承载力，提出合理控制人口、调整产业结构等提高水资源循环利用的对策建议[4,5]。周振民、陈威分别基于模糊综合评价法和密切值法评价鹤壁市、武汉市水资源承载能力，优化配置水资源是当前水资源合理可持续利用的重点[6,7]。李红薇以DPSIR指标体系为基础，运用变异系数法及熵值法得出松原市水资源承载力水平，发现不同地区间的承载力水平差异，因地制宜地提出水资源开发利用模式[8]。郭嘉伟、赵自阳等学者将水土资源结合分析承载力水平，根据不同承载力水平等级优化水土资源空间布局[9,10]。学者多选择构建合理指标体系从社会、经济和生态多角度利用相关模型方法评价水资源承载力，更全面地反映水资源可持续利用中存在的问题。

本文最终以各地区水土资源承载力评价结果为依据，结合耕地后备资源分布情况，合理规划水资源和耕地后备资源开发顺序与布局方案，为改善新疆地区生态环境提供参考依据。

1 研究区概况

1.1 耕地后备资源现状

新疆国土总面积166.49 万km2，区域水资源总量充沛，但分布不均，水资源利用率低。2017年，全疆人口达2 444.67 万人，耕地412.46 万hm2，人均耕地拥有量0.17 hm2，土地利用率达38.64%，整体土地利用率较低。

全疆耕地后备资源(不含兵团)总面积为56.74 万hm2，其中可开垦土地面积56.67 万hm2，可复垦的采矿用地面积3 km2。从图1可以看出全疆耕地后备资源分布具有一定差异性，主要集中在北疆的昌吉回族自治州、阿勒泰地区和塔城地区。由于近几年土地生态问题频发，地区之间差异过大，耕地数量与质量面临严峻挑战。全疆范围内耕地资源总量较多，但开发利用难度极大，未来土地利用应做到不断提高耕地质量，合理调整土地利用布局结构，加大土地管理力度。

图1 新疆各地州市耕地后备资源分布情况

1.2 水资源分布与利用现状

新疆水资源分布呈现“春旱、夏洪、秋缺、冬枯”、“北多南少、西多东少”的特点。北疆地区如乌鲁木齐市、吐哈盆地等地区地下水开发利用率较高；南疆地区地下水开发受到土壤盐渍化及板结影响，水资源总量受到限制。南疆地区整体生态环境较差，水资源短缺严重；北疆阿勒泰、伊犁等地区周边有较多河流，降水相对集中，地下水储存量较多，整体水资源丰富，是新疆耕地后备资源开发的主要区域。

2017年全疆水资源总量达1 013.07 亿m3，人均水资源4 144 m3/人，用水总量552.33 亿m3，各个地州水资源利用情况如表1所示。

表1 新疆水资源利用情况(不含兵团)

注：数据来源于《新疆统计年鉴2018》。

由表1可以看出各地区第一产业用水量仍占比最高，全疆(除兵团)农业用水占总供水量的96.65%，第三产业用水量最低，只占0.4%，生态用水总量也较少，可知新疆用水结构还存在严重不合理性，未来发展应控制第一产业用水，加大生态用水量，加强对生态环境的改善。

尽管新疆属于干旱半干旱地区，但由于地广人稀的特点，新疆人均水资源量比较高，达到4 144 m3/人。其中阿勒泰地区最高，该地区水资源总量丰富且人口总数不高，总用水量占26.35%，有充足的水资源剩余，同样节余水资源量多的地区还有伊犁州、巴州、克州及和田地区，该类地区用水量都较为节约。相反，克拉玛依市、吐鲁番地区、阿克苏地区和喀什地区用水量均超出地区水资源总量，其中克拉玛依市用水量超出最多，该地区石油业发达且城市环境较好，工业用水和城市绿化需水量较大；喀什地区地处沙漠边缘，水资源总量不足，难以满足产业和生活用水需求。

随着人口的增加、社会经济发展，新疆水资源利用面临更加严峻的局面，影响新疆经济社会生态的可持续发展。2012年新疆水资源开发利用程度70.9%。2016年全疆水资源利用率达75.6%，利用率逐年提高，达到高效用水与节水，水质有所改善，节余水资源量不断增加。

2 研究方法与过程

结合新疆地区实际土地资源与水资源等状况，分析新疆地区14个地州市在现阶段一定社会、经济、生态环境条件下的水资源承载力水平，以此为基础对耕地后备资源进行合理开发与布局。

2.1 指标体系构建

耕地后备资源的开发利用程度主要依靠新疆水资源拥有量，全疆水资源利用率不高，虽已大力开展节水农业，但仍然存在水资源浪费等情况。通过对新疆14个地州市的水资源承载力进行分析，建立DPSIR指标体系，选取13个指标反映影响耕地后备资源水资源承载力水平的主要因素，计算新疆各地州在现阶段一定社会、经济、生态环境条件下的综合承载力指数，因地制宜地制定耕地后备资源开发方案。

DPSIR指标体系综合考虑社会、经济和水资源可持续发展利用选取客观综合的指标。驱动力D指自然和社会经济等外部因素对水土资源利用的改变；压力P主要反映各产业和人类增长对水土资源的需求变化；状态S表示当前水土资源利用现状；影响I表示水土资源利用变化对社会环境产生的影响，响应R指根据上述资源利用变化做出的调整，如农机化程度、造林面积比等，可反映土地开发利用率和林业用水量变化情况[11,12](见表2)。

2.2 研究方法

通过DPSIR指标体系的构建，选用均方差决策法确定指标权重，将标准化处理后的值作为随机变量值，求出各指标的均方差，归一化处理后得出各项指标权重系数，将各指标标准值与对应的权重相乘得到水资源承载力综合指数值，即：

(1)

2.2.1 耕地后备资源水资源承载力评价指标标准化

根据表2确定指标属性，指标值越大则区域水资源承载力水平越高的指标，称为正向指标，反之为逆向指标。通过对原始数据的计算，得到新疆14个地、州、市的指标值，由于各指标的量纲及单位是不同的，为了消除不同量纲单位之间的差异，保证指标间的可比性，应对原始指标值进行无量纲化处理，使得处理后数值在(0，1)区间内[11]。

表2 新疆维吾尔自治区水资源承载力评价指标体系解释表

正向指标处理：

(2)

逆向指标处理：

(3)

指标标准化处理结果见表3。

2.2.2 指标权重确定

均方差决策法原理通过各项指标的相对权重系数的大小，各属性值之间的离散程度越大，权重越大，标准化处理后的值即为各项指标的随机变量值，从而求出各指标的均方差，即可得出各项指标权重系数[11]。

(1)各指标均值：

(4)

(2)各指标方差：

(5)

(3)计算指标权重值：

(6)

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

通过计算，DPSIR体系中13个指标的权重如表4所示。

表3 指标标准化处理结果

表4 新疆水土资源综合承载力评价指标权重

2.3 耕地后备资源水资源承载力评价结果

根据各地、州、市水资源承载力指数值得积聚及离散特征，通过公式(1)计算出各地区承载力值。界定WIi>0.55时，承载力为Ⅰ级；WIi在(0.5～0.55)时，承载力为Ⅱ级；WIi在(0.45～0.5)时，承载力为Ⅲ级；WIi<0.45时，承载力为Ⅳ级[11]。此分级为新疆各地、州、市水资源承载力的相对等级，从Ⅰ至Ⅳ级分别代表耕地后备资源水资源承载力逐渐降低。

综合考虑13个指标对水资源承载力的影响，由表5可以看出博州地区、塔城地区、昌吉地区和阿勒泰等地区耕地后备资源水资源承载力较高；喀什地区、阿克苏地区、乌鲁木齐市及和田地区承载力低，由于乌鲁木齐人口密度大，经济发展快，水资源承载力水平低；南疆地区由于水资源匮乏，人口较多，土地整体状况较差，承载力水平也处在末尾。总体而言，14个地州市的耕地后备资源水资源承载力水平分布规律为北疆地区高于东疆地区，南疆地区最低。

表5 新疆各地州市水资源承载力排序

3 耕地后备资源开发的布局分析

耕地后备资源的开发布局应充分结合各地区水资源承载力水平高低与土地利用情况，同时还要注重地区水资源禀赋状况，考虑多种因素合理安排耕地后备资源。根据新疆14个地区的耕地后备资源水资源承载力评价分析结果，将整体分成以下4个等级，并对新疆耕地后备资源进行开发布局(见图2)。

图2 新疆各地州市耕地后备资源水资源承载力水平分布

(1)耕地后备资源开发Ⅰ级区。在本文研究的14个地州市中Ⅰ级区有5个，如博尔塔拉蒙古自治州、塔城地区与昌吉回族自治州等地区耕地后备资源水资源承载力全疆较高。该类地区自然、社会、经济、生态各方面协调发展，土地利用方式合理，水资源较为充足，与土地资源利用较协调，水土资源的利用是可持续性的。在未来耕地后备资源开发利用过程中，该类地区潜力更大，未来使用中必须更加注重水资源的利用，将节约用水投入生态建设中，促进经济与生态的持续循环。

(2)耕地后备资源开发Ⅱ级区。伊犁地区及巴州地区承载能力处于中等水平，满足当前社会经济发展现状，水土资源优势明显，表明土地整治和基本农田保护工作效果明显。今后耕地后备资源开发利用时需要注意水土资源的合理配置，注重提高耕地数量与质量，增加土地利用率和产出率，在提升耕地数量、质量的同时保证区域内水土资源综合承载水平的稳定上升。

(3)耕地后备资源开发Ⅲ级区。吐鲁番地区与哈密地区代表东疆地区的耕地后备资源水资源承载力，总体而言承载能力较低，水土资源消耗较大。今后耕地后备资源开发利用过程中应适度酌情开发，结合水利工程建设，有效增加耕地面积，实现区域间水资源调配以满足水资源需求，使水、土资源利用水平能够与区域可持续发展需求相适应，更大可能的挖掘后备资源开发潜力。

(4)耕地后备资源开发Ⅳ级区。北疆的乌鲁木齐地区与南疆的喀什、和田地区等综合承载力最低，由于区域内水资源极其短缺，生态环境较其他地区更加恶劣。后期耕地后备资源应严格限制开发，防止对现有土地利用结构的破坏，应严厉打击非法开荒，保护生态环境，大力提倡节水退地。

4 结论与对策

4.1 结 论

绿色农业的现代化与可持续发展需要保证耕地总量的动态平衡，耕地后备资源的合理开发利用有助于缓解当前生态压力，改善生态环境。新疆水资源承载力正处在逐年提高阶段，水资源污染与浪费现象得到控制，产业结构的转变与人们节水意识的提升有助于水资源的节约集约利用，有利于优化配置土地资源。本文以水资源承载力为基础，从新疆水资源利用情况及耕地后备资源水资源承载力分析新疆耕地后备资源的开发布局情况，通过对新疆14个地州市的水土资源综合承载能力分析发现北疆地区承载力高于南疆地区，且与耕地后备资源分布较吻合，承载力较高的是昌吉回族自治州和塔城地区；南疆地区水资源短缺严重，在有限的水资源总量状况下，应当合理安排耕地后备资源的开发顺序与布局方向，遵循可持续发展原则，坚持耕地保护第一位，合理利用每一寸耕地后备资源。

4.2 对策及建议

(1)制定科学合理的水资源利用规划。新疆水资源利用与新疆经济发展关系紧密，土地利用效率与农业可持续发展都需要水资源的强力支持，绿色农业的提出更需要提高生态用水量比重。因地制宜地制定符合区域发展的用水规划，继续推广并贯彻落实节水灌溉技术，控制农业用水量，少量高效；加大对重点河流流域用水规划，保证供水渠道，采用短期规划目标，明确规定区域最高用水定额，增强净水处理技术，将工业废水处理后二次利用，减少对环境污染同时提高循环利用，避免过度浪费。

(2)合理调整耕地后备资源开发利用方向。根据对耕地后备资源的耕地后备资源水资源承载力分析发现塔城地区与昌吉地区等地承载力较好，乌鲁木齐与南疆地区承载力差。绿色农业现代化发展应将耕地后备资源中宜耕、宜林、宜草的分类开发，合理安排开发数量，针对不同开发类型制定科学合理的开发对策，加大管理监督力度。

(3)实施引水工程，提高干旱区水资源承载力。水资源承载力水平决定着地区生态环境质量与各种资源的布局配置。对于水资源承载力较低的区域，如南疆地区可通过实施南水北调工程或引藏水入疆的项目引入外部水源，缓解区域水资源紧张局面，降低生态脆弱区和生态敏感区对水资源的高强度利用。尽可能提高水资源利用率，节余更多水资源，适当改善生态环境，提高水资源承载力，为耕地后备资源开发提供稳定有力的水资源承载力基础，保障耕地后备资源数量更大限度的开发，增加整体耕地总量，从而改善耕地质量，更好地利用耕地后备资源。

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