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基于基尼系数的陕西省水土资源匹配状况分析

2025-03-15 13 上传者：管理员

摘要：文章根据2009—2022年陕西省水资源量和耕地灌溉分布状况，通过构建水土资源匹配系数、水土资源基尼系数测算等模型，评价陕西省水资源与灌溉耕地资源的空间匹配状况，为陕西省合理开发后备耕地资源、科学调水等提高水土资源匹配程度措施提供科学依据。

关键词：
作物生产
土地资源
基尼系数
水土资源匹配系数
陕西省
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水土资源与粮食安全密切相关,水资源是灌溉农田和维持作物生产的关键,而土地资源则提供了种植作物的空间｡陕西省作为中国西部的一个重要省份,其水土资源匹配状况一直备受关注｡从水资源角度来看,陕西省地处黄河流域和长江流域交汇区域,受气候和地理条件影响,水资源分布不均｡南部地区相对较为丰富,而北部地区则相对匮乏,南部地区的农业发展相对较为便利,而北部地区则更需要加强水资源调配和保护｡

摸清陕西省水土资源空间分布总体状况及变化趋势,构建陕西省水土资源匹配空间格局,为未来合理指导水土资源开发利用,实现农业生产的高效发展与水土资源的协调利用提供科学依据｡

吴宇哲等[1]最早将基尼系数引入水土资源匹配研究中,运用基尼系数分析我国水资源与耕地资源的匹配程度,并与世界其他地区水土资源匹配状况进行对比分析;夏帆等[2]从水资源负载､水资源匹配程度､用水效益3个角度计算其相应尼基系数,从而评价全国31个省份的水资源空间均衡程度;唱彤等[3]通过计算区域水土资源匹配基尼系数､水土资源匹配相对系数,分析全国主要省区水资源与灌溉耕地资源的匹配状况｡近年来,部分学者[2-12]借助基尼系数开展区域水资源水生态空间匹配､用水合理性研究｡

1、研究方法

本文通过分析近12年全省耕地面积､水资源量､用水总量､农业用水量的变化情况,分析计算水土资源匹配系数､水资源量和耕地灌溉面积的基尼系数,从而定量分析陕西省各市水土资源匹配总体状况､空间分布及变化规律｡

1.1水土资源匹配系数

水土资源匹配系数是表征特定区域农业生产所拥有的水资源与耕地资源在时空上适宜匹配的量比关系,将该系数引入区域水土资源的匹配测度,旨在揭示一定区域尺度水资源和耕地资源时空分配的均衡状况与满足程度｡本研究水土资源匹配系数采用刘彦随等[13]提出的测算模型计算得到:

式中,Rwl—地区水土资源匹配系数,万m3/hm2;W—地区水资源量,亿m3;L—地区耕地面积,万hm2;α—地区耕地灌溉用水量占总用水量的比例｡Rwl的值越大,地区水资源量相对越丰富,区域水资源与耕地资源分配一致性水平越高,农业生产的基础条件越优越｡

1.2基尼系数的构建

基尼系数通常用来衡量收入或财富的不平等程度,通过将人口按收入水平从低到高排序,求得人口累计比例和收入累计比例后构建洛伦兹曲线｡意大利统计学家基尼在洛伦兹曲线的基础上,进一步提出了基尼系数的概念,其含义是指实际洛伦兹曲线与绝对公平线所包围的面积A占绝对公平线与绝对不公平线之间的面积A+B的比重,用公式表示:

洛伦兹曲线弧度越小越趋向于绝对平均线,基尼系数越小,表示社会收入分配越平均,反之,越不平均｡基尼系数表征均匀状况等级见表1｡

表1基尼系数与匹配状况评价等级

2、数据资料

2.1面积数据

耕地､水田､水浇地､旱地面积来自于“国土调查成果共享应用服务平台”中历年国土调查数据｡平台公布自2009—2022年成果,其中2017､2018年数据未公布,本次统计该12年数据｡综合考虑现行国家标准GB/T21010—2017《土地利用现状分类》中耕地分类及数据可获取性,认为灌溉耕地由水田和水浇地组成｡

2.2水资源量数据

水资源量来自历年《陕西省水资源公报》,结合面积数据情况,本次统计2009—2016年､2019—2022年全省各地市水资源量数据｡

2.3用水量数据

耕地用水量､总用水量来自历年《陕西省水利统计年鉴》,相应统计2009—2016年､2019—2022年全省各地市用水量数据｡

3、陕西省水土资源匹配系数､基尼系数计算

3.1陕西省近年水土资源匹配系数､基尼系数计算

根据水土资源匹配系数模型,计算得全省2009—2022年水土资源匹配系数｡全省近12年水土资源匹配平均系数为1.65,2012—2016年相对平稳,常年保持在1.19~1.80之间｡2021年全省水资源量充沛,是平均值的2.47倍,相应水土资源匹配系数也最高(4.22),是平均值的2.56倍,水土资源匹配系数与水资源量正相关｡

根据基尼系数测算模型,计算得全省2009—2022年基尼系数｡由表2知,陕西省多年平均基尼系数为0.60,属于水土资源严重不匹配类型｡其中2009年耕地灌溉面积最大,水资源量较多年平均差距不大,相应基尼系数最大,为0.66,水土资源严重不匹配;2011—2012年基尼系数同时最小,为0.51,属于水土资源较不匹配类型｡2009年,全省24%的水资源服务了约86%的灌溉耕地资源,到2011年,全省24%的水资源服务了约73%的灌溉耕地资源,水土资源匹配程度相对回升｡水资源量最大的2021年,基尼系数却不是最大,水土资源匹配程度不是最差,这与水土资源匹配系数计算成果并不相同｡

计算分析过程详见表2､如图1所示

表2陕西省2009—2022年水土资源匹配系数计算表

图1陕西省近年水土资源匹配系数､基尼系数成果图

3.2陕西省2022年各地市水土资源匹配系数计算

根据水土资源匹配系数测算模型,可计算得到全省2022年水土资源匹配系数Rwl=1.82,各市Rwl值见表3｡由该表可知,水土资源匹配系数在各个地市具有一定差异性,其中商洛市最高(34.28),渭南市最低(0.31),二者相差111倍｡高于全省平均值(1.82)的有延安､榆林､安康､商洛4个地市,说明这4个地市的农业生产水资源基础条件较优越｡

表3陕西省2022年各地市水土资源匹配系数成果表

4、结论

4.1陕西省各市区耕地数量和结构变化情况

与2009年相比,2022年全省耕地面积减少1512万亩,其中渭南市减少最多262万亩;全省水田面积减少63万亩,汉中市幅度最大,减少39万亩;全省水浇地面积减少292万亩,渭南市幅度最大,减少137万亩;全省旱地面积减少1158万亩,榆林市幅度最大,减少233万亩｡文章来源:

全省水田面积大多分布在陕南地区,占全省水田面积90%;水浇地主要分布在渭南､榆林､咸阳,占全省水浇地面积73%;旱地面积主要分布在榆林､延安､咸阳,占全省旱地面积58%｡根据耕地统计成果,2009年全省水田､水浇地､旱地面积占比分别为4%､27%､69%,到2022年,这3种地类面积占比变为4%､29%､67%,水田比例不变,水浇地有所提升,旱地面积有所降低见表4｡

表4陕西省各市区2009年和2022年耕地结构成果表

4.2陕西省水土资源匹配空间格局

通过构建水土资源匹配系数､水土资源基尼系数,分析了陕西省2009—2002年水土资源匹配状态,并重点分析了2022年年全省各市水土资源匹配特征｡

(1)陕西省近年来水土资源基尼系数处于0.51~0.68之间,属于严重不匹配程度｡陕南的汉中､安康､商洛3个地市以64%的水资源量灌溉着12%的耕地;关中的西安､铜川､宝鸡､咸阳､渭南以24%的水资源量灌溉着65%的耕地;陕北的榆林､延安两市以12%的水资源量灌溉着23%的耕地｡水土资源匹配程度空间差异很大｡

(2)2022年陕西省水土资源匹配系数为1.82,基尼系数为0.54,全省各市水土资源匹配程度空间分布较为悬殊｡关中主要灌片渭南､咸阳等耕地面积大,而水资源量相对陕南较为贫乏的地区,水土资源匹配程度较低｡

建议进一步优化农田布局､补齐水土资源空间失衡短板､强化农业高效节水措施､完善灌溉用水计量监测,促进水土资源利用科学规划和管理,为国家粮食安全提供有力支撑｡

参考文献:

[1]吴宇哲,鮑海君.区域基尼系数及其在区域水土资源匹配分析中的应用[J].水土保持学报,2003(5):123-125.

[2]夏帆,陈莹,窦明,等.水资源空间均衡系数计算方法及其应用[J].水资源保护,2020(36):52-57.

[3]唱彤,李云玲.基于水资源可利用量的陕西国水土资源匹配状况分析[J].灌溉排水学报,2023(6):74-80.

[4]黄锋华,黄本胜,邱静.基于均衡系数的广东省水资源空间均衡研究[J].中山大学学报,2021,60(5):86-93.

[5]陶国芳,蒋兆恒,秦丽杰.基于基尼系数的通化地区水土资源匹配分析[J].中国农业资源与区划,2012(4):67-71.

[6]钟瑞森,杨鹏年,董新光,等.基于区域水盐平衡的阿瓦提灌区水土资源优化配置研究[J].干旱区资源与环境,2010(4):167-173.

[7]王悦,蒋志辉,褚家琦,等.塔里木河流域农业水土资源时空匹配关系研究[J].农业资源与环境学报,2023(16):1-11.

[8]任志远,郭彩玲.区域水土资源平衡与灌溉优化模型研究[J].干旱区地理,2000(2):264-268.

[9]张国兴,徐龙.基于时空维度的水资源与经济匹配分析[J].水电能源科学,2020(3):54-57.