新疆昌吉州农业发展与水资源协调度测评

摘 要： 筛选13 个水资源系统、农业系统关键性指标，构成综合评价指标体系，利用熵值法确定指标权重，参考物理学中的容量耦合内容，建立水资源系统−农业系统耦合协调度模型。结合新疆维吾尔自治区昌吉回族自治州（简称昌吉州）水资源及农业经济发展状况，将水资源系统与农业系统的综合协调度分成3 个阶段、8 种类型。测评结果表明，近21 年来，昌吉州水资源与农业发展相互影响、相互制约，农业的快速发展使水资源大量消耗。受到水资源制约，农业发展的效用出现递减趋势，水资源系统与农业系统耦合协调度一度恶化为濒临失调衰退型。2015 年以后，昌吉州强化落实最严格水资源管理制度，严控“三条红线”，节水增效、退水减地和清洁行动等一系列政策措施有序推进，水资源生态环境得到改善，耦合协调度有所提升。未来，昌吉州应从健全水权分配制度、推广农业高效节水技术、退减灌溉面积、开展生物工程建设及压减地下水开采量等方面着手，兴利除弊、革故鼎新，发挥水资源最大效益，实现区域农业可持续发展。

关键词：农业发展；水资源；协调度；昌吉州

中图分类号：S27 文献标识码：A 文章编号：2095-1795（2024）08-0121-07

DOI：10.19998/j.cnki.2095-1795.2024.08.021

0 引言

农业以土而立、凭水而旺。水是重要的农业基础资源，也是农业经济可持续发展的制约条件。由于水资源的有限性，在水资源与农业之间的分配是此消彼长的，即水资源生态安全与农业发展目标是对立的矛盾关系[1]。农业生产的快速发展必然要求更多的水资源，同时，水文生态系统自身修复的功能需要得到保障，人类不能过度开采水资源，破坏生态系统的自身修复功能[2]。由于受到技术水平和资源存量约束的双重制约，水资源与农业协调发展问题越来越突出。要使生态环境安全与农业安全所需水资源量达到平衡，需要地区水资源管理部门科学规划、统筹协调，合理开发使用地表水和地下水，充分开发和利用空中水资源及有效降水，发挥水库和土壤的调蓄作用，从而提高水资源利用效率，实现农业和生态安全[3]。

国内外研究人员运用不同的模型和方法，对水资源承载力及水资源与社会经济协调发展问题进行了分析研究。苏敏杰等[4] 从水资源、经济社会和生态系统3 个方面提出水资源承载力评价指标体系和分级标准，基于最大熵投影寻踪技术对云南省2006—2015 年水资源承载力进行评价。孙雅茹等[5] 从水资源、社会、经济和生态环境4 个方面选取评价指标，利用结构熵权法对南京市水资源承载力进行评价。高宇星[6] 完成了昌吉州水资源承载力分析，认为昌吉州水资源承载力无法承受人民生活、工农业生产用水，并且已经对生态系统造成了一定影响。邢霞等[7] 借助耦合协调度和障碍度模型探讨了黄河流域用水效率和经济发展之间的协调关系。郑德凤等[8] 从时空匹配趋势及数量协调发展两个角度评价城市化质量与水资源的协调发展状态。LUO Z 等[9] 将分布式社会经济−水生态模型与耦合协调度模型相结合，提出了社会经济−水生态协调发展评价新框架。

综上所述，水资源和社会经济发展密切相关，但目前水资源和社会经济耦合协调关系研究多聚焦于水资源与城镇化、经济发展效率之间的关系，对水资源系统与农业系统耦合协调关系的研究较少。

1 研究区概况

新疆维吾尔自治区（简称新疆）昌吉回族自治州（简称昌吉州）位于天山北麓、准噶尔盆地东南缘，东经85°34′～91°32′、北纬43°06′～45°38′。昌吉州为典型的大陆性干旱气候，具有夏季炎热、冬季寒冷、日照时间长和昼夜温差大的特点，南部山区气候特征明显，降水充沛，北部沙漠性气候特征显著，干旱少雨[10]。

昌吉州是农业大州，典型的绿洲经济、灌溉农业。2022 年《昌吉回族自治州人民政府工作报告》显示，昌吉州小麦种植总面积稳定在13.33 万hm2，总产量稳定在80 万t 以上，面粉生产能力达到100 万t，是国家级杂交玉米制种基地、西甜瓜及蔬菜区域性良种繁育基地和全国最大的葡萄原酒供应基地，逐步形成了小麦、玉米、棉花、林果及畜禽协调发展的特色农业产业体系，品牌效应逐步显现，发展基础扎实。此外，昌吉州也是煤电煤化工、机电装备制造、有色金属加工的新兴基地，准东创新产业示范区工业增加值年均增长17.4%，成为新疆新型工业化主战场和昌吉州工业经济的核心增长极，现代煤化工、硅基铝基新材料等产业集聚发展，煤炭、电解铝产能占新疆50% 左右，电力总装机容量达3 280 万kW[11]。随着昌吉州社会经济持续快速发展，城市化进程不断加快，工业用水和生活用水出现大幅度增长，水资源开发利用与农业发展不匹配、不协调问题日益突出。

2 资料与方法

本研究关键指标数据年平均降水量A1、人均水资源量A2、用水总量A3、农业用水量A4、污水处理率A5、绿化覆盖率A6、生态环境补水量A7、化肥施用量A8、农作物播种面积B1、有效灌溉面积B2、农业节水灌溉机械B3、农业总产值B4 及粮食产量B5 均来源于2002－2022 年《昌吉回族自治州统计年鉴》及昌吉州气象局、水利局统计数据。

在听取农业、水利专家意见的前提下，运用综合评价分析法，建立基于目标层、准则层、指标层的农业系统与水资源系统的综合评价指标体系，利用熵值法计算指标体系内各单项指标的权重，从而得到农业系统和水资源系统的综合评价函数。借鉴物理学中的容量耦合内容，构建农业系统与水资源系统的耦合协调度模型，用以分析昌吉州农业发展与水资源协调度水平。

3 指标体系构建

在评价指标的选取过程中，遵循科学性、系统性、特殊性和可操作性等原则，对大量涉及水资源、农业经济系统评价指标的文献进行分析研读，采用德尔菲法对待选指标进行筛选，再结合研究区域实际状况进行优化，最终选取13 个关键性指标，构成农业系统与水资源系统的综合评价指标体系，如表1 所示。

4 农业发展与水资源协调度建模分析

4.1 熵值法确定指标权重

水资源系统与农业系统评价指标体系涉及面广，关联度高。本研究采用熵值法这种客观赋权法来确定各项指标的权重。熵值法借鉴了信息熵思想，它通过计算指标的信息熵，根据指标的相对变化程度对系统整体的影响来决定指标的权重，即根据各个指标值的差异程度来进行赋权，从而得出各指标的权重，其中相对变化程度大的指标赋予较大的权重[12]。