西南三省石漠化治理生態(tài)成效與農(nóng)業(yè)發(fā)展耦合關(guān)系及空間差異

馮 嚴(yán),趙筱青,普軍偉,周世杰,施馨雨,陳彥君,顧澤賢,李益民

(1.云南大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院,昆明 650500;2.云南大學(xué)國(guó)際河流與生態(tài)安全研究院,昆明 650500;3.云南風(fēng)藍(lán)項(xiàng)目投資咨詢集團(tuán)有限公司,昆明 650200)

【研究意義】石漠化是一種土地退化現(xiàn)象,是指喀斯特地區(qū)受到人為干擾造成植被覆蓋度降低,水土資源流失,土地生產(chǎn)力下降,基巖大面積裸露于地表的過(guò)程[1],是中國(guó)西南地區(qū)最嚴(yán)重的生態(tài)問題之一[2]。它會(huì)導(dǎo)致土壤保水保肥能力下降,宜耕地面積縮減,旱澇災(zāi)害頻繁,嚴(yán)重影響農(nóng)林牧業(yè)生產(chǎn)[3]。同時(shí)陡坡耕種、毀林開荒和過(guò)度放牧等高強(qiáng)度農(nóng)業(yè)生產(chǎn)行為又會(huì)驅(qū)動(dòng)石漠化的發(fā)生[4]?？梢?石漠化與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)之間存在惡性的相互影響,導(dǎo)致石漠化區(qū)成為典型的環(huán)境惡劣與發(fā)展滯后高度重疊的生態(tài)脆弱區(qū)[5]。然而,農(nóng)業(yè)既是導(dǎo)致喀斯特山區(qū)石漠化等問題的根源,也是解決石漠化問題、實(shí)現(xiàn)鄉(xiāng)村振興的出路[3],為打破并修繕石漠化與農(nóng)業(yè)發(fā)展之間的惡性循環(huán),亟需厘清石漠化治理生態(tài)成效與農(nóng)業(yè)發(fā)展之間的相互關(guān)系,用于科學(xué)指導(dǎo)石漠化治理和調(diào)整農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu),促進(jìn)區(qū)域生態(tài)治理、農(nóng)業(yè)發(fā)展、鄉(xiāng)村振興和協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展[6]?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】國(guó)外喀斯特區(qū)地廣人稀,人口壓力舒緩,多以土壤發(fā)育、地質(zhì)災(zāi)害防治為主[7],石漠化對(duì)其生產(chǎn)、生活未造成很大影響。因此關(guān)于石漠化治理及農(nóng)業(yè)發(fā)展的研究多集中在國(guó)內(nèi),主要包括治理模式探索比較[8]、治理現(xiàn)狀和對(duì)策[9]、治理成效及效益評(píng)價(jià)[10]、治理恢復(fù)效應(yīng)[11],以及定性闡述石漠化治理和農(nóng)業(yè)發(fā)展之間的相互影響和制約的復(fù)雜關(guān)系[4]等方面。例如,劉肇軍等[12]提出通過(guò)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型,由傳統(tǒng)小農(nóng)經(jīng)濟(jì)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)變以達(dá)到治理石漠化的目的。付同剛等[8]從基層農(nóng)民的立場(chǎng)出發(fā),探究不同石漠化治理模式和農(nóng)民群眾參與意愿及條件,以期對(duì)石漠化治理提供建議。而關(guān)于石漠化治理與其他發(fā)展系統(tǒng)的耦合關(guān)系研究,熊康寧等[13]從生態(tài)治理和區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展兩方面定性分析喀斯特山區(qū)生態(tài)畜牧業(yè)的發(fā)展與石漠化治理之間的耦合關(guān)系。李文路等[14]采用耦合協(xié)調(diào)度模型定量探究了黔南州鄉(xiāng)村旅游發(fā)展、石漠化治理和鄉(xiāng)村振興成效3個(gè)系統(tǒng)間的耦合協(xié)調(diào)關(guān)系。總體來(lái)看,石漠化治理生態(tài)成效和農(nóng)業(yè)發(fā)展二者之間耦合關(guān)系的定量化研究較為缺乏?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】在深受石漠化問題困擾的中國(guó)南方8省中,云南、貴州和四川3省是石漠化問題嚴(yán)重的典型區(qū)域。目前,鮮有針對(duì)西南云貴川地區(qū)的石漠化治理生態(tài)成效和農(nóng)業(yè)發(fā)展關(guān)系的定量化探究。為保障西南云貴川地區(qū)的農(nóng)業(yè)發(fā)展與石漠化治理齊頭并進(jìn),助力生態(tài)治理和鄉(xiāng)村振興,本文旨在摸清石漠化治理成效與農(nóng)業(yè)發(fā)展水平之間的耦合協(xié)調(diào)關(guān)系,為下一步因地制宜制定發(fā)展策略提供參考依據(jù)?！緮M解決的關(guān)鍵問題】鑒于此,文章選取了2005年、2010年、2018年3個(gè)全國(guó)石漠化監(jiān)測(cè)時(shí)段,以典型西南石漠化地區(qū)云南、貴州、四川(以下簡(jiǎn)稱“云貴川”)三省的46個(gè)州(市)為研究對(duì)象,建立石漠化治理生態(tài)成效與農(nóng)業(yè)發(fā)展水平的耦合協(xié)調(diào)指標(biāo)體系并進(jìn)行評(píng)價(jià),采用耦合協(xié)調(diào)度模型探究2個(gè)系統(tǒng)在地市級(jí)尺度的耦合協(xié)調(diào)關(guān)系;然后基于空間自相關(guān)模型探究耦合協(xié)調(diào)度的空間相關(guān)性與分布規(guī)律,并針對(duì)性提出石漠化治理、農(nóng)業(yè)整治和發(fā)展建議。研究結(jié)果可為石漠化區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略、石漠化防治策略制定提供科學(xué)借鑒。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

云南、貴州和四川三省地處中國(guó)西南部(21°06′～34°16′ N、97°32′～109°34′ E)(圖1),是中國(guó)典型喀斯特集中連片區(qū),石漠化問題突出,同時(shí)也是中國(guó)少數(shù)民族集中分布區(qū),經(jīng)濟(jì)發(fā)展滯后、生態(tài)問題嚴(yán)峻[15]。云貴川三省總面積約為104.07×104km2,共計(jì)46個(gè)州(市)。截至2016年底,中國(guó)南方貴州、云南、廣西、湖南、湖北、重慶、四川和廣東8省的巖溶地區(qū)石漠化面積比率達(dá)9.4%,其中貴州和云南的石漠化分布最廣泛。雖然四川石漠化面積占土地總面積比例不高,但是占所在區(qū)(縣)面積的比例較大,在石漠化分布的77個(gè)縣中,石漠化面積比率達(dá)2.46%[16]?？梢?云貴川地區(qū)是石漠化問題的典型區(qū)域。區(qū)內(nèi)地形復(fù)雜,兼有橫斷山區(qū)、云貴高原和四川盆地,地勢(shì)起伏較大,呈現(xiàn)出“西北高、東南低”的地勢(shì)特點(diǎn)。受地形地勢(shì)影響,區(qū)內(nèi)的河流落差較大,降水分布也呈現(xiàn)出自西南向西北遞減的特征。南部為亞熱帶季風(fēng)、熱帶季風(fēng)和高原山地氣候,中部為亞熱帶季風(fēng)性濕潤(rùn)氣候和川西南山地亞熱帶半濕潤(rùn)氣候,北部為川西北高山高原高寒氣候,總體年平均降雨量在500～1700 mm,年平均氣溫4～25 ℃[17]。整體來(lái)看,三省的水熱條件均較優(yōu)越。區(qū)域內(nèi)農(nóng)業(yè)發(fā)展的主要問題是耕地少而分散、利用不便,機(jī)械化水平低下,農(nóng)業(yè)發(fā)展受限。

審圖號(hào):GS(2020)4619號(hào)圖1 研究區(qū)位置Fig.1 Location of study area

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源及處理

文章所需的農(nóng)民人均純收入、農(nóng)業(yè)機(jī)械總動(dòng)力、糧食產(chǎn)量、人口密度等統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)主要來(lái)源于2005年、2010年和2018年的《中國(guó)區(qū)域經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)年鑒》《中國(guó)農(nóng)村統(tǒng)計(jì)年鑒》《中國(guó)林業(yè)統(tǒng)計(jì)年鑒》,以及云貴川3省及其部分州(市)的年鑒、統(tǒng)計(jì)年鑒;石漠化狀況數(shù)據(jù)來(lái)源于《中國(guó)石漠化》《云南省巖溶地區(qū)石漠化狀況公報(bào)》《貴州省巖溶地區(qū)石漠化狀況公報(bào)》和《四川省巖溶地區(qū)石漠化狀況公報(bào)》;2005年、2010年和2018年的土地利用現(xiàn)狀及州(市)行政邊界數(shù)據(jù)來(lái)源于中國(guó)科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)與數(shù)據(jù)中心(https://www.resdc.cn/default.aspx)。

1.3 指標(biāo)體系構(gòu)建

構(gòu)建石漠化治理生態(tài)成效和農(nóng)業(yè)發(fā)展耦合協(xié)調(diào)指標(biāo)體系是進(jìn)行2個(gè)系統(tǒng)耦合關(guān)系研究的基礎(chǔ)。文章借鑒相關(guān)學(xué)者的研究[18-19],考慮數(shù)據(jù)的可獲得性、可操作性和科學(xué)性,構(gòu)建了石漠化治理生態(tài)成效和農(nóng)業(yè)發(fā)展耦合協(xié)調(diào)指標(biāo)體系,并采用極差標(biāo)準(zhǔn)化方法對(duì)指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理,再用熵值法[20]求得權(quán)重(表1)。

表1 石漠化治理生態(tài)成效和農(nóng)業(yè)發(fā)展耦合協(xié)調(diào)指標(biāo)體系及權(quán)重

1.4 研究方法

1.4.1 子系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)模型 文章采用綜合評(píng)價(jià)法,分別計(jì)算石漠化治理生態(tài)成效和農(nóng)業(yè)發(fā)展2個(gè)子系統(tǒng)的綜合評(píng)價(jià)指數(shù)。綜合評(píng)價(jià)指數(shù)越接近于1,說(shuō)明農(nóng)業(yè)發(fā)展水平或石漠化治理生態(tài)成效越高。

(1)

1.4.2 耦合協(xié)調(diào)度模型 耦合協(xié)調(diào)度模型常被用來(lái)測(cè)度多個(gè)系統(tǒng)之間相互影響作用的關(guān)系。耦合度反映系統(tǒng)間的相互依賴和制約程度,說(shuō)明二者之間關(guān)聯(lián)作用的強(qiáng)弱;協(xié)調(diào)度測(cè)算多個(gè)系統(tǒng)耦合關(guān)系中良性耦合的程度,反映二者在關(guān)聯(lián)作用下協(xié)調(diào)狀況的好壞。參考魏振香等[21]的研究,得到石漠化治理生態(tài)成效和農(nóng)業(yè)發(fā)展之間的耦合協(xié)調(diào)度模型,計(jì)算公式如下:

(2)

式中,C(t)為耦合度;S(1,t)為石漠化治理生態(tài)成效評(píng)價(jià)指數(shù);S(2,t)為農(nóng)業(yè)發(fā)展評(píng)價(jià)指數(shù)。

(3)

T=αS(1,t)+βS(2,t)

(4)

式中,D(t)為系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度;T為石漠化治理生態(tài)成效和農(nóng)業(yè)發(fā)展的綜合調(diào)和指數(shù);α、β為待定系數(shù),且滿足α+β=1,取α=β=0.5[21]。

參考前人研究,文章將石漠化治理生態(tài)成效與農(nóng)業(yè)發(fā)展之間的耦合協(xié)調(diào)度分為6個(gè)等級(jí)(表2)[22]。

表2 耦合協(xié)調(diào)度分類

1.4.3 空間自相關(guān)模型 為測(cè)度云貴川三省46個(gè)州(市)之間石漠化治理生態(tài)成效與農(nóng)業(yè)發(fā)展耦合協(xié)調(diào)度在地理位置之間的相互關(guān)系及其空間關(guān)聯(lián)程度,采用全局Moran′sI指數(shù)描述整個(gè)區(qū)域的空間特征,公式如下:

(5)

全局Moran′sI指數(shù)的取值區(qū)間為[-1,1],若I>0,表明具有空間正相關(guān)性,即石漠化治理生態(tài)成效與農(nóng)業(yè)發(fā)展的耦合協(xié)調(diào)度較高(或較低)的區(qū)域在空間上趨于顯著集聚,且相關(guān)性較強(qiáng);若I<0,表明空間具有負(fù)相關(guān)性,即2個(gè)系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)度具有空間差異性;若I=0,表明空間不具備相關(guān)性,分布呈現(xiàn)隨機(jī)狀[23]。由于全局Moran′sI指數(shù)難以詳細(xì)說(shuō)明內(nèi)部各州(市)之間耦合協(xié)調(diào)的差異性。文章選用局部空間自相關(guān)來(lái)探究單個(gè)州(市)與周邊城市的空間分異規(guī)律。采用局部自相關(guān)指數(shù)(LISA)來(lái)衡量局部區(qū)域的空間自相關(guān)性,公式如下:

(6)

2 結(jié)果與分析

2.1 西南三省石漠化治理生態(tài)成效與農(nóng)業(yè)發(fā)展的時(shí)空變化特征

2.1.1 石漠化治理生態(tài)成效 從時(shí)間序列看,2005年、2010年、2018年云貴川地區(qū)石漠化治理生態(tài)成效分別為0.382～0.950、0.446～0.877和0.385～0.797,不同州(市)的石漠化治理生態(tài)成效不一致,呈4種類型的變化趨勢(shì):持續(xù)升高型,包括德陽(yáng)、遂寧、雅安、巴中、甘孜和昭通6個(gè)州(市);持續(xù)下降型,包括瀘州、廣元、黔西南、黔南、臨滄和怒江6個(gè)州(市);先減后增型,包括攀枝花、六盤水、遵義、畢節(jié)、普洱和西雙版納6個(gè)州(市);先增后減型,包括余下的成都、貴陽(yáng)和昆明等28個(gè)州(市)(圖2-a)。整體來(lái)看,大部分州(市)的石漠化治理成效是上升的,部分州(市)的治理成效不太穩(wěn)定,僅有6個(gè)州(市)的治理成效是持續(xù)下降。說(shuō)明隨著各項(xiàng)石漠化治理工程、措施的開展,石漠化治理取得一定成效。

圖2 各州(市)石漠化治理生態(tài)成效及農(nóng)業(yè)發(fā)展水平Fig.2 The ecological remediation effect and agricultural development level of rocky desertification control in each state (city)

從空間分布看,2005—2018年石漠化治理成效高的區(qū)域(0.7以上)主要分布在云南省和四川省,治理成效一般的州(市)(0.5～0.7)在3個(gè)省均有分布,得分低于0.5的低值區(qū)集中分布在貴州省,整體呈現(xiàn)出由西部向東部遞減的趨勢(shì)(圖3)。從云南省內(nèi)部看,滇西和滇南的保山、大理、怒江和西雙版納等州(市)的治理成效高,而滇東的文山和曲靖等地相對(duì)較低;對(duì)于四川省來(lái)說(shuō),蜀西的甘孜、阿壩和攀枝花等地治理成效高,蜀中的成都和德陽(yáng)等地次之,蜀東的資陽(yáng)、內(nèi)江和廣安等地最低;對(duì)于貴州省,除了黔東南和黔西南的治理成效較好外,其余的黔中和黔西等地的治理成效均不太樂觀。分析其產(chǎn)生差異的原因,主要是各地的石漠化面積、治理難度和資金投入各不相同,因此治理成效在空間上存在一定差異,其中貴州省是全國(guó)石漠化最嚴(yán)重的區(qū)域,治理難度較大,因此石漠化恢復(fù)最難。

AB:阿壩;AS:安順;BJ:畢節(jié);BS:保山;BZ:巴中;CD:成都;CX:楚雄;DH:德宏;DL:大理;DQ:迪慶;DY:德陽(yáng);DZ:達(dá)州;GA:廣安;GY:廣元;GY2:貴陽(yáng);GZ:甘孜;HH:紅河;KM:昆明;LC:臨滄:LJ:麗江;LPS:六盤水;LS:樂山;LS2:涼山;LZ:瀘州;MS:眉山;MY:綿陽(yáng);NC:南充;NJ:內(nèi)江;NJ2:怒江;PE:普洱;PZH:攀枝花;QDN:黔東南;QJ:曲靖;QN:黔南;QXN:黔西南;SN:遂寧;TR:銅仁;WS:文山;XSBN:西雙版納;YA:雅安;YB:宜賓;YX:玉溪;ZG:自貢;ZT:昭通;ZY:資陽(yáng);ZY2:遵義;下同。AB: Aba; AS: Anshun; BJ: Bijie; BS: Baoshan; BZ: Bazhong; CD: Chengdu; CX: Chuxiong; DH: Dehong; DL: Dali; DQ: Diqing; DY: Deyang; DZ: Dazhou; GA: Guangan; GY: Guangyuan; GY2: Guiyang; GZ: Ganzi; HH: Honghe; KM: Kunming; LC: Lincang: LJ: Lijiang; LPS: Liupanshui; LS: Leshan; LS2: Liangshan; LZ: Luzhou; MS: Meishan; MY: Mianyang; NC: Nanchong; NJ: Neijiang; NJ2: Nujiang; PE: Puer; PZH: Panzhihua; QDN: Qiandongnan; QJ: Qujing; QN: Qiannan; QXN: Qianxinan; SN: Suining; TR: Tongren; WS: Wenshan; XSBN: Xishuangbannan; YA: Yaan; YB: Yibin; YX: Yuxi; ZG: Zigong; ZT: Zhaotong; ZY: Ziyang; ZY2: Zunyi.The same as below.圖3 各州(市)石漠化治理生態(tài)成效空間分布Fig.3 Spatial distribution of rock desertification control effect in each state (city)

2.1.2 農(nóng)業(yè)發(fā)展水平 從時(shí)間序列看,2005年、2010年、2018年云貴川地區(qū)的農(nóng)業(yè)發(fā)展水平分別為0.200～0.650、0.285～0.663和0.232～0.699,3個(gè)時(shí)段不同州(市)的農(nóng)業(yè)發(fā)展水平各不相同,呈3種發(fā)展趨勢(shì):持續(xù)升高型,包括成都、廣元、內(nèi)江、宜賓、廣安、資陽(yáng)、六盤水、銅仁、黔西南、畢節(jié)、普洱、臨滄和保山等13個(gè)州(市)(圖2-b);持續(xù)下降型,為德陽(yáng)市;先增后減型,包括貴陽(yáng)、昆明和自貢等32個(gè)州(市)。整體來(lái)看,大部分地區(qū)的農(nóng)業(yè)發(fā)展水平均有提升,僅有德陽(yáng)市是持續(xù)下降的,且降幅僅為0.1。說(shuō)明隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展,云貴川地區(qū)的農(nóng)業(yè)發(fā)展水平逐漸轉(zhuǎn)好。

從空間分布看,2005—2018年農(nóng)業(yè)發(fā)展水平高的區(qū)域(0.5以上)主要分布在云南省和四川省,農(nóng)業(yè)發(fā)展水平一般(0.3～0.5)的州(市)緊緊環(huán)繞在高值區(qū)的外圍,得分低于0.3的低值區(qū)主要分布在云南省和貴州省,整體呈現(xiàn)出中部高、四周低的局面(圖4)。從云南省內(nèi)部看,滇中的昆明、曲靖、玉溪和楚雄等州(市)的農(nóng)業(yè)發(fā)展水平高,文山和臨滄等地較低;對(duì)于四川省而言,蜀中的成都和德陽(yáng)等地農(nóng)業(yè)發(fā)展最好,蜀南的樂山、宜賓等地次之,蜀西的阿壩和甘孜等地相對(duì)較差;對(duì)于貴州省而言,黔中的貴陽(yáng)和遵義等地農(nóng)業(yè)發(fā)展水平一直較高,六盤水和畢節(jié)等州(市)一直較低。分析其差異原因,主要是各地自然條件和經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)等存在差異,對(duì)當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)發(fā)展的促進(jìn)和限制作用各不相同。但是農(nóng)業(yè)發(fā)展水平整體上與人口和地形分布相對(duì)一致,即地形平緩和人口密集的地方農(nóng)業(yè)發(fā)展較好,反之則較低。

圖4 各州(市)農(nóng)業(yè)發(fā)展水平空間分布Fig.4 Spatial distribution of agricultural development level in each state(city)

2.2 西南三省石漠化治理生態(tài)成效與農(nóng)業(yè)發(fā)展耦合關(guān)系時(shí)空分異

基于公式1～4,計(jì)算出2005年、2010年和2018年云貴川地區(qū)46個(gè)州(市)石漠化治理生態(tài)成效與農(nóng)業(yè)發(fā)展的耦合協(xié)調(diào)度,并根據(jù)表2的耦合協(xié)調(diào)度分類標(biāo)準(zhǔn)確定耦合協(xié)調(diào)程度。為對(duì)比石漠化治理生態(tài)成效與農(nóng)業(yè)發(fā)展水平的耦合協(xié)調(diào)度空間分布差異,基于ArcGIS平臺(tái)進(jìn)行可視化處理,形成耦合協(xié)調(diào)度空間分布圖(圖6)。云貴川地區(qū)的石漠化治理生態(tài)成效與農(nóng)業(yè)發(fā)展耦合協(xié)調(diào)度集中在0.585～0.790(圖5),均處于協(xié)調(diào)階段,但不同區(qū)域、不同時(shí)段存在差異。

圖5 各州(市)石漠化治理生態(tài)成效與農(nóng)業(yè)發(fā)展耦合協(xié)調(diào)度Fig.5 Coupling coordination degree between ecological remediation effect of rock desertification control and agricultural development in each state (city)

圖6 各州(市)石漠化治理生態(tài)成效與農(nóng)業(yè)發(fā)展耦合協(xié)調(diào)類型空間分布Fig.6 Spatial distribution of the coupling coordination type betweenecological remediation effect of rocky desertification control and agricultural development in each state(city)

2.2.1 耦合關(guān)系時(shí)間分異特征 2005—2010年,石漠化治理生態(tài)成效與農(nóng)業(yè)發(fā)展耦合協(xié)調(diào)度整體上呈逐漸增強(qiáng)的趨勢(shì)(圖5),共有12個(gè)州(市)的耦合協(xié)調(diào)等級(jí)提高(圖6)。其中,自貢、宜賓、甘孜、曲靖、保山、紅河、德宏、怒江和楚雄等9個(gè)州(市)由初級(jí)協(xié)調(diào)過(guò)渡到中級(jí)協(xié)調(diào);安順、畢節(jié)和昭通由勉強(qiáng)協(xié)調(diào)發(fā)展到初級(jí)協(xié)調(diào);而剩余州(市)協(xié)調(diào)類型均保持不變。從變化幅度來(lái)看,德宏州增長(zhǎng)幅度最大,增加了0.111,六盤水市增幅最小,增加了0.001(圖5)。另外,2個(gè)系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)程度多處于初級(jí)和中級(jí)協(xié)調(diào),區(qū)內(nèi)并未出現(xiàn)良好協(xié)調(diào)及以上,距離優(yōu)質(zhì)協(xié)調(diào)水平還有很大的提升空間。

2010—2018年,石漠化治理生態(tài)成效與農(nóng)業(yè)發(fā)展的耦合協(xié)調(diào)度變化不大,少數(shù)州(市)呈現(xiàn)出微弱的退化趨勢(shì)(圖5)。自貢、雅安、阿壩、甘孜、昆明、紅河、西雙版納、德宏和怒江等共9個(gè)州(市)從中級(jí)協(xié)調(diào)退至初級(jí)協(xié)調(diào);另外有4個(gè)州(市)從初級(jí)協(xié)調(diào)上升至中級(jí)協(xié)調(diào),分別是廣元、內(nèi)江、遵義和廣安,而剩余州(市)協(xié)調(diào)類型均保持不變(圖6)。從變化幅度來(lái)看,畢節(jié)的增幅最大,增加了0.049,玉溪的減幅最大,減少了0.078(圖5)。2個(gè)系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)類型仍以初級(jí)和中級(jí)協(xié)調(diào)占優(yōu),區(qū)內(nèi)仍未出現(xiàn)優(yōu)質(zhì)協(xié)調(diào)水平,反而存在耦合協(xié)調(diào)水平退化的州(市),這是由于大部分資源、資金、勞動(dòng)力等優(yōu)質(zhì)要素多投向省會(huì)城市及周邊發(fā)達(dá)區(qū)域,資源供給難以滿足所有州(市)的需要,造成了區(qū)域“兩化”不均衡發(fā)展。

2005—2018年,廣元、內(nèi)江、宜賓、廣安、遵義、安順、畢節(jié)、曲靖、保山、昭通和楚雄等11個(gè)州(市)的石漠化治理生態(tài)成效與農(nóng)業(yè)發(fā)展耦合協(xié)調(diào)程度是逐漸好轉(zhuǎn)的,其中,廣元、楚雄和遵義等8個(gè)州(市)由初級(jí)協(xié)調(diào)過(guò)渡到中級(jí)協(xié)調(diào);安順、畢節(jié)和昭通由勉強(qiáng)協(xié)調(diào)升到初級(jí)協(xié)調(diào);僅有雅安、阿壩、昆明和西雙版納4個(gè)州(市)出現(xiàn)微弱的退化,由中級(jí)協(xié)調(diào)退至初級(jí)協(xié)調(diào),其余的州(市)均未發(fā)生變化。從變化幅度來(lái)看,畢節(jié)的增幅最大,增加了0.081,昆明的減幅最大,減少了0.061(圖5)。整體來(lái)看,區(qū)域內(nèi)石漠化治理生態(tài)成效與農(nóng)業(yè)發(fā)展耦合協(xié)調(diào)局面整體上是進(jìn)步的,僅有少部分區(qū)域協(xié)調(diào)度變差。

2.2.2 耦合關(guān)系空間分異特征 從空間分布看,2005年,云貴川地區(qū)的石漠化治理生態(tài)成效與農(nóng)業(yè)發(fā)展耦合協(xié)調(diào)度高值區(qū)主要集中在四川省和云南省,低值區(qū)集中在貴州省,呈現(xiàn)出中部高、東西部低的趨勢(shì);2010年,高值區(qū)依舊集中在四川省和云南省,低值區(qū)分布在貴州省,呈現(xiàn)出中部和西部高,東部和南部的耦合協(xié)調(diào)度較低的局面;2018年的耦合協(xié)調(diào)度又發(fā)生了變化,高值區(qū)在3個(gè)省均有涉及,但是涉及的州(市)明顯減少。低值區(qū)集中在云南省和貴州省,呈現(xiàn)出中部和東北部高,西北和東南部協(xié)調(diào)度較低的特點(diǎn)(圖6);從各省內(nèi)部看,成都、雅安、眉山等蜀中區(qū)域,為耦合協(xié)調(diào)度較高的區(qū)域,蜀西的甘孜,蜀東的南充和巴中等協(xié)調(diào)程度未變化。對(duì)于云南省,玉溪、楚雄等滇中區(qū)域是耦合協(xié)調(diào)度較高的區(qū)域,滇南的文山、臨滄和普洱等地的耦合協(xié)調(diào)程度未發(fā)生變化。對(duì)于貴州省來(lái)說(shuō),2005—2018年僅遵義達(dá)到了中級(jí)協(xié)調(diào),其余大部分州(市)一直處于低值。分析其差異原因,主要是不同地區(qū)的自然條件、經(jīng)濟(jì)水平等的差異導(dǎo)致了石漠化治理生態(tài)成效與農(nóng)業(yè)發(fā)展耦合協(xié)調(diào)度在空間上的差異。

2.3 石漠化治理生態(tài)成效與農(nóng)業(yè)發(fā)展耦合協(xié)調(diào)空間關(guān)聯(lián)格局

2.3.1 全局相關(guān)性分析 為測(cè)度石漠化治理生態(tài)成效與農(nóng)業(yè)發(fā)展耦合協(xié)調(diào)度的空間相關(guān)性,文章通過(guò)Geoda軟件平臺(tái)計(jì)算得到云貴川地區(qū)3個(gè)年份石漠化治理生態(tài)成效與農(nóng)業(yè)發(fā)展耦合協(xié)調(diào)Moran′sI指數(shù)(表3)。2005年、2010年、2018年云貴川地區(qū)石漠化治理生態(tài)成效與農(nóng)業(yè)發(fā)展的耦合協(xié)調(diào)度的Moran′sI指數(shù)都為正值,且P值均小于0.05通過(guò)顯著性檢驗(yàn),置信度達(dá)到95%。說(shuō)明云貴川地區(qū)石漠化治理生態(tài)成效與農(nóng)業(yè)發(fā)展2個(gè)系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)水平在空間上出現(xiàn)了正向相關(guān)性,存在空間依賴關(guān)系,表明2個(gè)系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)水平高的區(qū)域趨于相鄰,耦合協(xié)調(diào)水平低的區(qū)域趨于相鄰。空間分布上整體呈現(xiàn)出中部地區(qū)協(xié)調(diào)水平高,東部和西部協(xié)調(diào)水平較低的現(xiàn)象。2005—2018年Moran′sI指數(shù)先增后減,整體變化從2005年的0.315減少到2018年的0.218。說(shuō)明區(qū)內(nèi)的耦合協(xié)調(diào)度空間集聚效應(yīng)逐漸減弱,2個(gè)系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展逐漸趨于平衡,區(qū)內(nèi)的差距在逐漸減小。

表3 Moran′s I指數(shù)匯總

2.3.2 局部相關(guān)性分析 全局自相關(guān)分析結(jié)果發(fā)現(xiàn),云貴川地區(qū)的石漠化治理生態(tài)成效與農(nóng)業(yè)發(fā)展耦合協(xié)調(diào)水平存在空間集聚性,為詳細(xì)了解各州(市)之間的相關(guān)性和集聚情況與周邊州(市)的空間關(guān)聯(lián)和差異情況,基于Geoda軟件平臺(tái)得到LISA集聚圖(圖7),最終將云貴川地區(qū)各州(市)2個(gè)系統(tǒng)的耦合關(guān)聯(lián)劃分為高—高、高—低、低—高、低—低和不顯著5類?？傮w來(lái)看,云貴川地區(qū)石漠化治理生態(tài)成效與農(nóng)業(yè)發(fā)展耦合協(xié)調(diào)度存在一定的局部相關(guān)性,其中各州(市)之間內(nèi)部存在相關(guān)性的州(市)有成都、眉山、資陽(yáng)、德陽(yáng)、樂山、雅安、阿壩、內(nèi)江、甘孜、楚雄、昆明、普洱、麗江、曲靖、迪慶、遵義、貴陽(yáng)、安順、六盤水、畢節(jié)、黔南、黔西南和黔東南等23個(gè)州(市),主要分布于滇中、蜀中和黔西區(qū)域。其余州(市)在2005—2018年樣本期內(nèi)均未呈現(xiàn)出顯著的空間相關(guān)性。

圖7 石漠化治理生態(tài)成效與農(nóng)業(yè)發(fā)展耦合協(xié)調(diào)度LISA集聚Fig.7 LISA agglomeration of the coupling coordination degree between the ecological remediation effect of rocky desertification control and agricultural development

2005年,位于滇中的楚雄和蜀中的成都、德陽(yáng)、雅安、阿壩、資陽(yáng)、眉山和樂山等8個(gè)州(市)出現(xiàn)耦合協(xié)調(diào)度“高—高”集聚特征,表明這些區(qū)域及其周邊州(市)石漠化治理生態(tài)成效和農(nóng)業(yè)發(fā)展耦合協(xié)調(diào)均處于較高水平。四川甘孜出現(xiàn)“低—高”集聚。表明該區(qū)域的耦合協(xié)調(diào)水平相較于周圍的州(市)低。而處于云南東部的曲靖和貴州西部的貴陽(yáng)、六盤水、遵義、黔西南、黔南、畢節(jié)和安順等8個(gè)州(市)出現(xiàn)“低—低”集聚。這是因?yàn)榍负土P水等地的石漠化問題比較嚴(yán)重,大多采取退耕治理和抑制農(nóng)作的措施,因此在某種程度上影響區(qū)域石漠化治理與農(nóng)業(yè)的協(xié)調(diào)發(fā)展。

2010年,阿壩、雅安、樂山和楚雄依舊是熱點(diǎn)區(qū)域,此外昆明市也發(fā)展為“高—高”集聚區(qū)。這是因?yàn)榻鼛啄昀ッ魇辛⒆阌趨^(qū)位優(yōu)勢(shì),高速發(fā)展,呈現(xiàn)出較強(qiáng)的發(fā)展勢(shì)頭。麗江和普洱新增成為“低—高”集聚區(qū),這是因?yàn)辂惤推斩霓r(nóng)業(yè)發(fā)展水平相較于周邊州(市)是比較低的,且麗江市的石漠化治理生態(tài)成效相較于周邊地區(qū)也不太理想。黔東南也出現(xiàn)了“低—低”集聚效應(yīng),這是由于黔東南經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)薄弱,發(fā)展不平衡不充分,農(nóng)業(yè)發(fā)展和石漠化治理都比較滯后。

2018年,樂山、眉山、內(nèi)江和德陽(yáng)4個(gè)州(市)為“高—高”集聚區(qū)域,遵義由“低—低”發(fā)展為“高—低”集聚,這是因?yàn)樽窳x市近幾年農(nóng)業(yè)快速發(fā)展,而周邊地區(qū)的農(nóng)業(yè)發(fā)展水平有所下降,導(dǎo)致遵義市的協(xié)調(diào)水平相較于周邊地區(qū)高。阿壩和資陽(yáng)為“低—高”集聚區(qū),這是由于近幾年周邊州(市)的發(fā)展速度較快導(dǎo)致的;迪慶、畢節(jié)、安順、黔西南、黔南和貴陽(yáng)等6個(gè)州(市)依舊是“低—低”集聚。而剩余州(市)并未表現(xiàn)出明顯的空間集聚效應(yīng)。

3 討 論

3.1 石漠化治理生態(tài)成效和農(nóng)業(yè)發(fā)展的耦合關(guān)系

中國(guó)西南喀斯特地區(qū)石漠化是突出的人地矛盾作用下,農(nóng)戶各種農(nóng)作行為導(dǎo)致的生態(tài)系統(tǒng)退化的結(jié)果。農(nóng)業(yè)和石漠化之間存在復(fù)雜的相互作用,即陡坡耕種、毀林開荒等農(nóng)業(yè)行為對(duì)石漠化具有推動(dòng)作用[24],石漠化區(qū)土壤肥力退化對(duì)農(nóng)作物生產(chǎn)率有消極影響[25]。洪曉洋等[26]也指出轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式,進(jìn)行產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)、優(yōu)化是石漠化治理的關(guān)鍵。李永垚等[3]指出農(nóng)業(yè)是解決石漠化問題的出路,石漠化治理主要還是從農(nóng)業(yè)方向著手。所以破解二者惡性循環(huán)的難題就是通過(guò)特定的農(nóng)業(yè)發(fā)展手段來(lái)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)和治理互促共進(jìn)。

為了便于采取針對(duì)性的區(qū)域性發(fā)展措施,需要進(jìn)一步明晰云貴川地區(qū)石漠化治理成效和農(nóng)業(yè)發(fā)展之間相互關(guān)系的空間差異特征。以地級(jí)市為空間尺度,采用耦合協(xié)調(diào)度模型定量探究了云貴川3省石漠化治理生態(tài)成效和農(nóng)業(yè)發(fā)展的耦合協(xié)調(diào)關(guān)系,打破以往多定性研究的慣例。研究發(fā)現(xiàn),石漠化治理生態(tài)成效和農(nóng)業(yè)發(fā)展之間存在相互作用,如果采取合理措施,二者可以相互促進(jìn)、相輔相成。這一研究結(jié)論與李永垚等[3]通過(guò)農(nóng)業(yè)發(fā)展來(lái)達(dá)到石漠化治理目標(biāo)的思路相似。種國(guó)雙等[9]指出中國(guó)自從實(shí)施大規(guī)模自然恢復(fù)工程以來(lái),石漠化地區(qū)實(shí)現(xiàn)了初步“變綠”,但是治理形勢(shì)并不樂觀,生態(tài)環(huán)境質(zhì)量有待進(jìn)一步改善。這與本研究結(jié)果相似,2005—2018年,云貴川地區(qū)的石漠化治理生態(tài)成效和農(nóng)業(yè)發(fā)展的耦合協(xié)調(diào)水平呈上升趨勢(shì),發(fā)展較好,說(shuō)明近年來(lái)采取的石漠化治理工程取得了一定的成效,不僅石漠化情況有所改善,農(nóng)業(yè)發(fā)展水平也隨之提高,但是整體來(lái)看與高水平的協(xié)調(diào)發(fā)展仍有一定差距,還有很大提升空間。

3.2 石漠化治理生態(tài)成效和農(nóng)業(yè)發(fā)展的耦合關(guān)系空間關(guān)聯(lián)及舉措

從空間相關(guān)關(guān)系看,發(fā)達(dá)地區(qū)石漠化治理生態(tài)成效和農(nóng)業(yè)發(fā)展的耦合協(xié)調(diào)水平普遍偏高且分布集中,呈現(xiàn)出明顯的集聚規(guī)律。相反,不發(fā)達(dá)地區(qū)耦合協(xié)調(diào)度低且偏遠(yuǎn),呈現(xiàn)出兩極分化的特征,今后可考慮從政策傾斜、資金和資源要素投入等方面來(lái)均衡推進(jìn)各個(gè)地區(qū)協(xié)同進(jìn)步。另外,云貴川三省地域經(jīng)濟(jì)、自然條件、政策導(dǎo)向和發(fā)展現(xiàn)狀有一定差異,應(yīng)當(dāng)結(jié)合實(shí)際,因地制宜制定發(fā)展措施。針對(duì)云南省,全域要加快農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),發(fā)揮云南省高原特色農(nóng)業(yè)的優(yōu)勢(shì),同時(shí)依托云南獨(dú)特的喀斯特自然地貌和民族風(fēng)情,豐富喀斯特地區(qū)特色旅游產(chǎn)業(yè),推進(jìn)農(nóng)旅產(chǎn)業(yè)深度融合。四川省要充分發(fā)揮蜀中農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)區(qū)的輻射作用,資源適度向農(nóng)業(yè)低質(zhì)區(qū)傾斜,石漠化治理和農(nóng)業(yè)發(fā)展雙管齊下,帶動(dòng)周邊欠發(fā)達(dá)山區(qū)發(fā)展,從而縮小地區(qū)間農(nóng)業(yè)發(fā)展差距。貴州省要增加農(nóng)業(yè)科技投入,優(yōu)化農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu),發(fā)展高原特色生態(tài)農(nóng)業(yè),全域繼續(xù)推進(jìn)石漠化綜合治理生態(tài)修復(fù)工程,持續(xù)改善農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境。

4 結(jié) 論

(1)石漠化治理生態(tài)成效。從時(shí)間變化看,2005—2018年云貴川地區(qū)各州(市)的石漠化治理生態(tài)成效呈現(xiàn)出4種趨勢(shì):持續(xù)升高、持續(xù)下降、先增后減和先減后增?？傮w來(lái)看,大部分州(市)的石漠化治理生態(tài)成效呈現(xiàn)好轉(zhuǎn)趨勢(shì),但不太穩(wěn)定,隨時(shí)間上下浮動(dòng)?？臻g分布上呈現(xiàn)出西高東低、南北高中部低的局面。

(2)農(nóng)業(yè)發(fā)展水平。從時(shí)間變化看,2005—2018年云貴川地區(qū)各州(市)的農(nóng)業(yè)發(fā)展水平呈現(xiàn)出3種趨勢(shì):持續(xù)升高、持續(xù)下降、先增后減。整體來(lái)看,大部分地級(jí)市的農(nóng)業(yè)發(fā)展水平均有提升,只是增長(zhǎng)幅度較小,其中成都市一直遙遙領(lǐng)先?？臻g分布上呈現(xiàn)出中部高、四周低的局面。

(3)云貴川地區(qū)石漠化治理生態(tài)成效和農(nóng)業(yè)發(fā)展耦合協(xié)調(diào)度集中在0.585～0.790,均處于協(xié)調(diào)階段,且部分州(市)協(xié)調(diào)程度有所提升,共有曲靖和遵義等11個(gè)州(市)逐漸好轉(zhuǎn),昆明和雅安等4個(gè)州(市)出現(xiàn)微弱退化。2005年以初級(jí)和中級(jí)協(xié)調(diào)為主,空間上呈現(xiàn)出中部高、東西部低的趨勢(shì);2010年以初級(jí)和中級(jí)協(xié)調(diào)為主,空間上呈中部和西部高,東部和南部較低的局面;2018年以初級(jí)和中級(jí)協(xié)調(diào)為主,相較2010年,有微弱退化趨勢(shì)?？臻g上表現(xiàn)為中部和東北部高、西北和東南部較低的特征。

(4)云貴川地區(qū)的石漠化治理生態(tài)成效和農(nóng)業(yè)發(fā)展耦合協(xié)調(diào)度呈現(xiàn)一定的空間正相關(guān),2005—2018年Moran′sI指數(shù)先增后減,整體從0.315減少到0.218。存在局部相關(guān)的州(市)有成都、昆明和貴陽(yáng)等23個(gè)州(市),集中分布于滇中、蜀中和黔西區(qū)域。“高—高”區(qū)包括成都、楚雄等,“高—低”區(qū)包括遵義,“低—高”區(qū)包括普洱、甘孜、阿壩、資陽(yáng)和麗江,“低—低”區(qū)主要分布在黔西。整體來(lái)看,云貴川地區(qū)各個(gè)州(市)的空間集聚效果逐漸減弱,空間差異逐漸縮小,2個(gè)系統(tǒng)逐漸趨于平衡,呈現(xiàn)轉(zhuǎn)好的趨勢(shì)。