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    经济/产业
    新疆农业用水空间差异分析
    第605期 作者:□文/张小清 艾克热木·阿布拉 时间:2019-3-16 14:27:19 浏览:218次

    [提要] 本文以新疆2016年农业用水量和万元农业产值水耗相关数据为基础,构建农用水效率的空间模型。利用Geoda空间分析软件,通过Moran's I指数、局部Lisa图和Moran散点图探讨新疆农业用水效率的空间关联性,通过分析发现:新疆各地州农业用水在空间分布上呈正相关,农业用水效率在空间邻接地区存在相似性。用水效率存在明显的空间聚类效果,北疆用水效率高,南疆用水效率低,此研究为用水效率的空间关系提供科学决策依据。

    关键词:农业用水;用水效率;空间差异;新疆

    基金项目:塔里木大学横向课题:“塔里木河流域主要产业水资源利用效率研究”(编号:TDSHHX1601

    中图分类号:F32 文献标识码:A

    收录日期:20181218

    随着新疆经济的发展生活水平的提高,提高资源利用效率是解决新疆社会稳定经济发展建设中生活、生产、生态用水需求之间矛盾,加快绿色建设和可持续发展的途径。从用水量结构来看,2016年新疆第一产业用水量占到用水总量的96.64%,农业是用水的重要部门,掌握农业用水效率的空间状态分布,从而寻找提高农业用水效率的办法??占渥韵喙胤治鍪茄芯靠占渲心车阌肫涓浇愕墓鄄庵凳欠翊嬖谙喙匦缘囊恢盅芯?,是空间计量的一种研究方法,已经被广泛应用于多个研究领域。本文通过空间自相关分析,结合新疆农业用水值和农业用水效率值,利用Geoda分析软件,通过对Moran's I指数及散点图的具体剖析,分析新疆农业用水效率的空间关联性。

    一、区域概况与数据来源

    快乐十分稳赚技巧20选3 www.ndzr.net 新疆维吾尔自治区(简称新疆),新疆总面积166万平方公里,是中国最大的省级行政区。新疆是“一带一路”建设的核心地区,战略位置十分重要。新疆多山脉,多盆地,北部为阿尔泰山,南部为昆仑山系,天山在中部;天山的南部为塔里木盆地,天山的北部为准噶尔盆地。

    新疆盛产棉花、油料、甜菜等多种农产品。其中,新疆棉花以质量高而闻名,新疆是我国主要的棉花产地。新疆的粮食作物以小麦、玉米、水稻为主,可在新疆大部分地区种植。新疆被誉为“瓜果之乡”,因为这里的气候非常有利于瓜果糖的积累,所产的水果特别甜,新疆常见的水果有葡萄、哈密瓜、西瓜、苹果、香梨、杏、桃、石榴等。新疆是中国主要牧区之一,养殖最多的是绵羊,其次是牛、马、山羊、驴、骆驼等。2016年新疆第一产业增加值1,648.97亿元,与上年相比增长5.8%。2016年的农林牧渔业总产值为2,969.70亿元,与上年相比增长6.0%,其中,农业产值2,163.11亿元,林业产值50.28亿元,畜牧业产值653.15亿元,渔业产值22.18亿元。

    本文以2016年新疆14个地级市第一产业用水量作为农业用水量,选取万元农业增加值用水量作为区域农业用水效率的衡量指标,资料来源于《2017年新疆统计年鉴》。万元农业增加值用水量(m3/万元)=第一产业用水总量(m3/第一产业增加值(万元)。其中,区域农业万元增加值用水量越小,表明区域农业用水效率越高;区域万元农业增加值用水量越大,表明区域农业用水效率越低。从表1可以看出,新疆各地区农业用水差异大,2016年阿克苏地区和喀什地区的农业用水量超过100亿m3;乌鲁木齐、克拉玛依、哈密的农业用水量小于10亿m3。从农业用水效率来说,万元农业增加值用水量比较高的是克孜勒苏柯尔克孜自治州、和田地区、阿勒泰地区、克拉玛依,这些地区的万元农业增加值用水量超过6,0003/万元,农业用水效率比较低。昌吉回族自治州、塔城地区的万元农业增加值用水量低于2,0003/万元,这些地区的农业用水效率高。(表1

    二、研究方法

    空间自相关是指分布在不同空间位置的地理事物的一个属性值之间的统计相关性,两者之间的相关性越大,而这两个值之间通常更接近??占渥韵喙胤治龇ㄔ诠δ苌峡煞治酱罄?,即全局和局部的空间自相关。对于定量数据,Moran's I指数法是最为基本和重要的方法。

    (一)全局空间自相关。全局类型的功能是描述一个现象的整体分布,并确定该现象在空间中是否具有聚集特性,但不能指示它聚集的位置。

    全局Moran指数I的计算公式为:

    I=■=

    其中,n为样本个数,即空间位置的个数。xi、xj是空间位置ij的观测值,Wij表示空间的具体方位,ij的邻近关系,当ij为邻近的空间位置时,Wij=1;反之,Wij=0。全局Moran指数I的取值范围为[-1,1]。

    对于Moran指数,可以用标准化统计量Z来检验n个区域是否存在空间自相关关系,Z的计算公式为:

    Z=■=■ ji

    EIi)和VARIi)是其理论期望和理论方差。数学期望EI=-1/n-1)。

    Z值大于0时表明存在正的空间自相关,也就是说类似的观测值,观测值为高或低都表明趋向空间的集聚存在;当Z值小于0时,表明存在负的空间自相关,相似的观测值趋向分散存在;当Z值为零时,观测值呈独立随机分布。

    (二)局部空间自相关。局部空间自相关分析主要分析异构空间中各单元属性值的分布模式,可以测量各区域与周边区域的局部空间相关程度。局部空间自相关分析主要分析异构空间中各单元属性值的分布模式,可以测量各区域与周边区域的局部空间相关程度。局部Morans I的计算公式为:

    Ii=

    Moran的图形用常见的平面坐标表示,变量原始值在标准化后的数据作为横向坐标,变量的标准化空间滞后值作为纵向坐标,回归直线的斜率就是Moran I。常用来研究局部的空间不稳定性,它对空间滞后因子Wzz数据对进行了可视化的二维图示。在Moran图由横坐标与纵坐标可以分为4个象限,这4象限分别指出了区域单元与其邻居之间4种不同形式的局部空间关系,分别是“高-高”、“低-高”、“低-低”以及“高-低”这4种形式的相关关系。

    三、结果分析

    (一)全局空间自相关分析。依据公式(1),计算2016年的新疆农业用水总量和农业用水效率的全局Moran's I,结果表示农业用水总量的Moran's I=0.0519,农业用水效率的Moran's I=0.107008指数为正值,这说明新疆各地州的农业用水在空间分布上呈正相关,新疆各地州的农业用水效率在空间邻接地区存在相似性。(图1、图2

    (二)局部空间自相关分析。本文用Moran散点图和LISA集聚图分别进行局部自相关分析。局部相关性分析见图1,农业用水Moran散点图中,新疆各地州用水主要分布在第一、三象限,说明用水局部聚集化越来越明显,区域自身用水量低的地区,周围用水量也低;在第一象限的主要是自身用水量高,周围的用水量也高,包括阿克苏地区、巴音郭楞蒙古自治州、伊犁哈萨克自治州、喀什地区、和田地区。在第三象限是区域自身用水量低的地区,周围用水量也低,主要包括地区为:吐鲁番、乌鲁木齐、阿勒泰地区、哈密地区?;褂?span class="othd">4个地区在第二象限,这些地区是克孜勒苏柯尔克孜州、博尔塔拉蒙古自治州、克拉玛依市,这些地区是自身农业用水量少,但周边地区用水量多。处于第四象限的地区是昌吉回族自治州、塔城地区,这些地区本身农业用水量高,而周边用水量少。在农业用水效率Moran散点图中,新疆各地州用水效率主要分布在第一、第三象限,说明区域自身用水效率低的地区,周围用水效率也低,区域自身用水效率高的地区,周围用水效率也高。在第一象限的主要是自身用水效率低地区,周围的用水效率也低,包括克孜勒苏柯尔克孜州、阿克苏地区、喀什地区。在第三象限是区域自身农业用水量效率高的地区,周围用水效率也高,主要包括地区为:博尔塔拉蒙古自治州、巴音郭楞蒙古自治州、吐鲁番、乌鲁木齐、昌吉回族自治州、伊犁哈萨克自治州、哈密地区?;褂?span class="othd">3个地区在第四象限,这些地区本身农业用水效率低,而周边用水效率高,这些地区是克拉玛依市、阿勒泰地区、和田地区。

    在农业用水和农业用水效率的LISA集聚图中,见图3,深红色表示高-高,即自身和周围地区的对应指标都高;浅蓝色表示高-低,即自身高,周边低;深蓝色表示低-低,自身和周围地区都低;浅红色表示低-高,自身低,周围高(图中没有低高的区域)。因此,高-高和低-低位置是处于正局部空间自相关,在高-高和低-低被称为空间聚集,高-低和低-高位置是处于负局部空间自相关,在高-低和低-高被称为空间离散。分析图3可知,聚集分为两种类型:(1)农业用水空间差异较小、区域本身用水较高且周围区域用水较高的地区(高-高型),这些地区主要聚集在阿克苏地区、和田地区;(2)农业用水空间差异较小、区域本身用水较低且周围区域用水较高的地区(低-高型),这些地区主要聚集在克孜勒苏柯尔克孜自治州。在农业用水效率的LISA集聚图中,聚集分为三种类型:(1)农业用水效率空间差异较小、区域本身用水效率低且周围区域用水效率低的地区,这些地区主要聚集在喀什地区;(2)农业用水效率空间差异较小、区域本身用水效率高且周围区域用水效率较高的地区,这些地区主要聚集在昌吉回族自治州;(3)农业用水效率空间差异较大、区域本身用水效率低且周围区域用水效率较高的地区,这些地区主要聚集在阿勒泰地区。(图3、图4

    四、结论及建议

    本文采用Moran's I指数对2016年新疆各地区的农业用水效率进行了全局自相关和局部相关分析,主要结论如下:2016年的新疆农业用水总量和农业用水效率的全局Moran's I指数为正值,这说明新疆各地州农业用水在空间分布上呈正相关,新疆各地州的农业用水效率在空间邻接地区存在相似性。南疆的克孜勒苏柯尔克孜州、阿克苏地区、喀什地区农业用水量高,农业用水效率差;博尔塔拉蒙古自治州、巴音郭楞蒙古自治州、吐鲁番、乌鲁木齐、昌吉回族自治州、伊犁哈萨克自治州、哈密地区等地区自身农业用水量效率高的地区,周围用水效率也高。从LISA集聚图中看出,农业用水效率空间差异较小、区域本身用水效率低且周围区域用水效率低的地区,这些地区主要聚集在喀什地区。

    农业用水效率空间差异较小、区域本身用水效率高且周围区域用水效率较高的地区,这些地区主要聚集在昌吉回族自治州;农业用水效率空间差异较大、区域本身用水效率低且周围区域用水效率较高的地区,这些地区主要聚集在阿勒泰地区。

    建议如下:农业作为基础产业消耗了90%的水资源,提高农业用水的利用率是很有必要的。加速发展节水灌溉,提高水的利用率;应当通过采用先进的技术、提高节水意识,以缓解水资源紧张状况,促进水资源的集约高效利用。同时,引进水利建设、管理专业人才,完善水利管理机制;加强水资源开发利用,以及蓄水、引水、水库工程建设,因地制宜,实施水资源的调水工程,实施水资源的优化配置。

    (作者单位:新疆塔里木河流域干流管理局)

     

    主要参考文献:

    1]梁洪运.空间权重矩阵对空间自相关影响分析[J.科技资讯,20133.

    2]孟斌,王劲峰,张文忠,等.基于空间分析方法的中国区域差异研究[J.地理科学,20054.

    3]陈广洲,解华明.基于空间自相关的安徽省市域发展空间格局研究[J.资源开发与市场,20082.

    4]向永辉.空间计量经济学的发展及其应用[J.浙江科技学院学报,20144.

    5]刘学军.辽宁省水资源生态压力空间格局研究[J.水利规划与设计,20186.

    6]张乐勤,方宇媛.基于空间自相关分析的安徽省水资源生态压力空间格局探析[J.水资源?;?,20171.

    7]李波.新形势下新疆水资源开发利用应对策略研究[J.水利规划与设计,20159.

     
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