第一作者:魏发林(1962-),男,甘肃庄浪人,高级工程师,大专,研究方向为山地生态环境保护。E-mail:[email protected]
利用主成分分析方法和聚类分析,对祁连山北坡牧区人口经济压力空间格局进行了研究。结果表明:祁连山北坡牧区人口经济压力空间格局具有明显的地域特征,其特征表现为牧区西段经济较发达、自然资源条件较好、人口增长较快,人口经济压力小;东段自然植被较好,经济开发不足,人口经济压力相对较大;中段随着经济进一步发展,表现出人口经济压力由低到高的特征。
In this study, we investigated the spatial distribution pattern of population-economic pressure in the Qilian Mountain northern slope pastoral area by employing principal component and cluster analyses. The results indicated there were striking regional characteristics in the spatial distribution pattern of population-economic pressure in the research area. The specific performances indicated the following. The western region had advanced economies, high population growth rate, and population economic pressure was small. The population-economic pressure here showed a negative correlation. The eastern region had a poor natural environment. The population-economic pressure here showed a positive correlation, and population economic pressure were large. In the central region, the population-economy pressure indexes showed a negative to positive correlation with the developing economy.
祁连山北坡牧区是河西走廊内陆河水源供给区和黄河上游重要的水源补给区, 祁连山北坡牧区年均出山径流总量约8× 108 m3· a-1, 占河西地表径流的11%[1], 养育了河西走廊及黑河下游绿洲的500多万人民, 造就了武威、张掖、酒泉和敦煌等历史文化名城, 滋养了镍都金昌、钢城嘉峪关、石油工业的摇篮玉门、核工业基地、东风航天城等我国重要的能源、原材料和国防战略基地, 承担着内蒙古额济纳旗居延海绿洲恢复的重任。因此, 祁连山是河西走廊及黑河下游地区赖以生存发展的生命线。祁连山北坡牧区自然环境特殊, 生态系统脆弱, 人口承载力有限, 随着研究区人口逐年增加, 人口对耕地、牧草地和生产生活能源的需求不断扩大。但受自然地理、历史、经济、社会、文化等因素影响, 研究区第二、三产业发展缓慢, 农牧业一直占绝对优势, 农牧民就业渠道窄、增收途径少。为了增收和改善生活, 减缓人口增长规模与经济发展规模的不协调性, 该区域只能继续扩大农牧业生产[2], 这种强力发展第一产业的社会行为却直接造成大面积的草原退化[3, 4], 退化草地面积达332.00万hm2, 其中沙化型退化草地27.22万hm2, 病虫害型退化草地58.38万hm2, 鼠兔害型退化草地49.30万hm2, 毒草害型退化草地42.50万hm2, 盐渍化型退化草地5.67万hm2[5]。草地退化导致生物资源减少, 生物多样性受到威胁, 自然灾害增加, 经济发展速度缓慢, 区域人口、资源、环境之间的矛盾日趋尖锐, 并通过气候变化、能量交换、物质迁移、水量改变等生态环境因子对全球生态环境产生影响[6, 7, 8]。随着我国经济快速发展与人口数量膨胀, 人口规模与经济发展规模的协调问题成为国内外学者的研究热点, 学者们尝试从不同角度分析经济发展与人口增长的空间格局问题[9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20]。正确分析甘肃祁连山北坡牧区人口与经济发展的平衡问题及其成因, 针对不同县、区存在的人口与经济发展不平衡问题制定草原保护对策, 具有重要的现实意义。
本研究在前人研究的基础上, 通过对甘肃祁连山北坡牧区人口经济压力状况进行定量分析, 探讨该流域人口经济压力的空间格局、现状并提出相应对策。
祁连山北坡地处甘肃省境内, 南以甘肃青海省界为界, 北与河西走廊相接, 西与当金山口与阿尔金山相连, 东止于景泰-永登-红古-积石山县一线[21]。研究区范围涉及5市10县的80个乡镇及山丹马场, 区内包含祁连山、盐池湾和连城3个国家级自然保护区, 总面积963.44万hm2[4]。
1.2.1 自然条件 研究区长约1 000 km, 宽200~400 km, 由一系列平行山脉和谷地组成, 呈北西西-南东东走向。该区域以西风气流为主, 具有大陆性气候和青藏高原气候综合影响的特点。年均降水量自东(多年平均降水量403 mm)向西(多年平均降水量174 mm)逐趋减少, 蒸发量自东向西呈增加趋势, 年平均气温由东南向西北逐渐降低, 日照时数从东南向西北逐渐增加[21]。一般山前低山属荒漠气候, 平均气温6 ℃左右, 年降水量约150 mm; 中山下部属半干旱草原气候, 平均气温2~5 ℃, 年降水量250~300 mm; 中山上部为半湿润森林草原气候, 年平均气温0~1 ℃, 年降水量400~500 mm; 亚高山和高山属寒冷湿润气候, 年均温-5 ℃左右, 年降水量约800 mm[5, 22, 23, 24, 25, 26]。
研究区草地面积为486.90万hm2, 占研究区总面积的50.54%, 分为山地温性草甸、温性草原、低平地草甸、温性荒漠草原和栽培草地。其中山地草甸草地面积253.64万hm2, 占草地面积的52.09%; 干草地面积156.00万hm2, 占草地面积的32.04%; 低湿草地面积4.22万hm2, 占草地面积的0.87%; 荒漠灌草地面积71.9万hm2, 占草地面积的14.77%; 栽培草地面积1.14万hm2, 占草地面积的0.23%。
1.2.2 经济状况 据统计, 截至2013年底, 研究区总人口130.91万人, 其中, 农业人口117.35万人, 占研究区人口总数的89.64%; 牧民人口3.96万人, 占研究区人口总数的3.02%, 少数民族人口5.51万人, 占研究区人口总数的4.21%。
研究区劳动力资源丰富, 劳动力占农村人口总数的57%。各行业劳动力所占比例为:农林牧渔业占42.78%, 工业占2.06%, 建筑业占2.35%, 交通仓储邮电通讯业占1.54%, 批发零售贸易餐饮业占2.18%, 其它非农产业占8.36%。
研究区文盲或半文盲人数6.04万人, 占区内总人口的4.6%, 小学文化程度人数31.03万人, 占区内总人口的23.7%; 初中文化程度人数28.63万人, 占区内总人口的22.0%; 高中文化程度人数13万人, 占区内总人口的9.9%; 中专文化程度人数7.03万人, 占研究区总人口的5.4%, 在校学生人数为21.6万人, 占研究区总人口的16.5%。
研究区阿克塞、肃北、肃南、天祝四县以畜牧业为主, 山丹、山丹马场、民乐、凉州、甘州、永昌、古浪、永登8县(区、场)农牧兼营。研究区各县区农民收入水平差距较大。2013年, 除天祝、古浪两县外的10个县(区、场)的农民人均纯收入高于全省平均水平。但占研究区人口总数80.6%的农民人均纯收入低于全国平均水平8 890元。
在搜集整理原始数据和对原始数据进行标准化处理的基础上, 通过SPSS 17.0 for windows软件首先进行主成分分析, 对经过标准化处理后的数据进行主成分分析, 得到各个主成分因子的方差贡献率和累积方差贡献率。根据回归法计算得出各主成分因子得分系数矩阵, 再根据各主成分因子得分系数矩阵, 获得因子得分函数, 并计算得出祁连山牧区各地区的主成分因子得分矩阵。将各个主成分的方差贡献率作为权重, 对各个评价的主成分进行线性加权求和, 所得结果为最终评价结果, 即研究区的人口经济压力指数; 然后根据研究区各县区人口经济压力指数, 采用聚类分析, 得出人口经济压力的空间格局[14, 15, 16, 17, 18, 20, 26, 27, 28, 29, 30, 31]。
1.4.1 数据来源 原始数据来源于甘肃统计年鉴[32, 33, 34, 35]和中国统计年鉴[36, 37, 38, 39], 甘肃祁连山北坡水源涵养区生态环境保护与综合治理规划[2], 以及相关地方政府统计数据和政府工作报告整理计算所得数据。
1.4.2 评价因子的选取 为了定量地测定祁连山北坡牧区的人口压力指数, 科学合理地设计一组人口压力指标体系, 使评价的结果具有科学性、合理性和实际性。在参考众多学者提出的评价指标的基础上[14, 15, 16, 17, 18, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31], 选取了适合该研究区的评价指标体系。
1)人口增长压力, 选取人口自然增长率(a1)指标, 人口自然增长率越高, 人口增长压力越大。2)人口素质压力, 选取学龄儿童入学率(a2), 比例越大人口素质压力越小。3)人口生活水平压力, 选取人均国内生产总值(a3)、城乡居民人均储蓄余额(a4)和农民人均纯收入(a5)3个指标, 指标数值越大压力越小。4)人口就业压力, 选取城镇登记失业率(a6)和农村劳动力占总人口比例(a7)两个指标, 失业率越高压力越大, 农村劳动力占总人口比例越大压力越大。其中, 人口增长压力、人口素质压力反映了人口系统对自身的压力, 人口生活水平压力、人口就业压力反映了人口系统对经济系统的压力。
1.4.3 数据的标准化处理 针对原始数据中存在数值越大压力越大和数值越小压力越大两种类型, 分别采用不同的标准化方法[15, 16, 17]。
数值越大压力越大型指标标准化处理方法:
Xi=(xi-xmin)/(xmax-xmin);
数值越小压力越大型指标标准化处理方法:
Xi=1-(xi-xmin)/(xmax-xmin).
式中:i = 1, 2, ……, n为指标编号; Xi为经过标准化处理后的指标; xi为原始指标; xmin为指标的最小值; xmax为指标的最大值。
依据研究方法, 1998-2013年, 前3个主成分因子的累计方差贡献率分别达到90.768%, 88.212%, 90.269%, 92.9374%(表2), 表明前3个主成分因子已经能够反映原始变量85%以上的信息, 所以只提取前3个主成分因子。根据回归法计算得出各主成分因子得分系数矩阵, 在根据各主成分因子得分系数矩阵, 获得因子得分函数, 并计算得出祁连山牧区各地区的主成分因子得分矩阵。将各个主成分的方差贡献率作为权重, 对各个评价的主成分进行线性加权求和, 所得结果为最终评价结果Y, 即
式中:k表示提取的主成分因子个数; i表示原始数据中指标的个数; Yi表示某地区第i个主成分因子的得分; ai表示某地区第i个主成分的方差贡献率; Y为最终的评价结果, 即某地区的人口经济压力指数。
通过计算分别得到1998、2003、2008和2013年祁连山牧区各个县、区的人口经济压力指数(表3)。人口经济压力指数反映区域人口与经济的协调性, 其绝对值越趋于0, 意味着人口与经济的协调性越良好。祁连山北坡牧区人口经济发展水平较低时, 人口与经济协调性较好, 但是随着经济发展, 人均收入的增加, 环境破坏由轻趋重, 人口经济压力随经济的增长而加剧(表3)。当经济发展到一定水平后, 随着人口素质的提高, 环境破坏由重趋轻, 人口经济压力程度逐渐减缓并得到改善。这跟20世纪50年代, 研究者提出适度人口的观点[40, 41], 以及改革开放以后, 其他学者提出的人口与经济协调发展[42, 43]的相关理论基本吻合。
数据显示, 虽然祁连山北坡牧区各县、区人口经济压力指数呈现良性协调趋势, 但区域内部指数也呈现两极分化, 牧区西段的阿克塞县、肃北县、肃南县人口经济压力指数为负; 牧区东段的凉州区、古浪县、天祝县和永登县的人口经济压力指数为正; 中段的民乐县、甘州区、山丹县和永昌县, 人口经济压力指数在1998年均为负, 2003年只有甘州区和山丹县为负, 2008年和2013年均为正。
根据研究区各县区人口经济压力指数4个年度值的平均值, 基于统计的聚类方法, 把各地人口经济压力指数总体水平分为4种类型(表4)。
第Ⅰ 类有阿克塞县和肃北县, 人口经济压力指数分别在-1.311~-0.494, -1.606~-0.769, 人口经济压力小, 经济优势明显, 人口承载力强。
第Ⅱ 类仅有肃南县, 人口经济压力指数在-0.326~-0.113, 人口经济压力较小, 经济优势较明显, 还有一定的人口承载力, 人口与经济发展比较协调。
第Ⅲ 类包括民乐县、甘州区、山丹县、永昌县、凉州区、天祝县和永登县, 人口经济压力指数在-0.405~0.828, 人口经济压力适中, 人口增长与经济发展基本协调, 但是人口承载潜力已经表现出来, 在发展经济的同时, 要重视人口增长带来的压力。
第Ⅳ 类仅有古浪县, 人口经济压力指数在0.517~1.039, 人口经济压力较大, 经济发展水平低, 经济增长滞后于人口增长。人口对经济发展的压力, 已经制约了经济的发展, 经济发展水平也已经不能满足人口的增长, 应该考虑改变现有的状况, 在控制人口增长的同时, 改变经济增长方式, 以达到人口规模和经济规模的协调发展。
自然资源和生态环境承载能力是有限的, 人口的快速增长必然加大对资源和环境的压力, 最终导致生态系统不稳定性增加, 生态安全风险度增大, 进而引发环境退化和生态失调。
据1998-2013年县(区)人口统计资料, 研究区人口从20世纪90年代后期的73.25万人增至2013年的130.91万人, 增长近1倍。其中农业人口由90年代的71.04万人增加到117.35万人, 增加了46.31万人。由于农牧民就业渠道窄、增收途径少, 为了就业、增收和生活, 人们只能继续从事农牧业。同时, 随着人口剧增, 对耕地、牧草地和生产生活能源的需求就不断扩大, 从而导致耕地、草地规模不断扩张, 农牧业向高海拔区域不断推进, 大量挤占林地。但在研究区486.90万hm2的范围内, 3 000 m以上的高海拔地区占到研究区土地面积的80%以上, 而且绝大部分属于高寒草甸、半荒漠、荒漠和永久冰雪地带, 生态承载力极低, 生态脆弱性很高。结果, 在人类频繁活动的作用下, 局部区域出现人口与经济的极度不协调。对于生态环境较好、林草地面积大、人均生态资源占有比例高的肃南、肃北、阿克塞经济发展所依赖的生态资源支撑力较强, 人口经济压力指数为负。反之, 资源总量与经济急速发展的需求不匹配, 经济发展支撑能力弱的凉州区、古浪县、天祝县和永登县的人口经济压力指数为正。
祁连山北坡牧区西段三县为少数民族县, 地广人稀, 矿产资源丰富, 发达的第二产业位于甘肃前列项目, 带动了该段县区人均GDP、人均农牧民纯收入、人均储蓄余额的增长。但由于较高的人口自然增长率、低学龄儿童入学率和高农村劳动力人口比例, 使得区域人口对环境保护意识较淡薄, 三县均表现出重经济开发轻环境保护现象, 生态环境破坏较为严重, 总体呈现人口经济压力的不协调[2]。牧区东段的凉州区、古浪县、天祝县和永登县人多地少, 环境容量小, 但所在市经济总量处于全省前10强, 为了进一步提高人均GDP、人均农牧民纯收入、人均储蓄余额等, 持续强度开发自然资源, 导致环境退化严重。但随着该区域人口素质的提高, 保护环境的意识逐年提高以及各项生态保护工程的实施, 人口经济压力逐年得到减缓。祁连山北坡牧区中段的民乐县、甘州区、山丹县和永昌县早期人口经济压力表现出人口教育素质不能很好支持经济发展, 但随着经济的进一步发展, 环境容量限制经济的快速发展, 人口经济压力指数体现出先负后正的特征。
祁连山北坡牧区域经济发展水平较低时, 人口与经济协调性较好, 但是随着经济发展, 人均收入的增加, 环境破坏由低趋高, 人口经济压力随经济的增长而加剧。当经济发展到一定水平后, 随着人口素质的提高, 环境破坏由高趋低, 人口经济压力程度逐渐减缓并得到改善。
因此, 祁连山北坡牧区人口经济压力空间格局分为四类, 第Ⅰ 类有阿克塞县和肃北县, 人口经济压力小; 第Ⅱ 类仅有肃南县, 人口与经济发展比较协调; 第Ⅲ 类包括民乐县、甘州区、山丹县、永昌县、凉州区、天祝县和永登县, 人口经济压力适中, 人口增长与经济发展基本协调; 第Ⅳ 类仅有古浪县, 人口经济压力较大, 经济增长滞后于人口增长。
The authors have declared that no competing interests exist.
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