雷吉成 李 玲 蔡忠亮 孫俊英 李 剛 李慧瑩

1 中電科大數(shù)據(jù)研究院有限公司，貴州 貴陽，550022

2 武漢大學資源與環(huán)境科學學院，湖北 武漢，430079

3 貴州省第二測繪院，貴州 貴陽，550004

4 貴州省國土資源技術信息中心，貴州 貴陽，550004

長期以來，生態(tài)被認為是誘發(fā)或加劇貧困的重要因素之一［1］。貧困與生態(tài)的相互作用關系是研究貧困地區(qū)可持續(xù)發(fā)展的重要議題［2，3］。西南喀斯特地區(qū)是中國典型的集中連片貧困地區(qū)之一。石漠化是該地區(qū)普遍存在的生態(tài)問題，影響生態(tài)系統(tǒng)脆弱性與西部大開發(fā)的生態(tài)建設［4，5］。有學者研究了西南喀斯特地區(qū)石漠化與貧困的作用機制，并提出相應的石漠化治理策略與扶貧開發(fā)模式［6?8］。而現(xiàn)有研究中關于鄉(xiāng)鎮(zhèn)等小尺度范圍的實證研究較少。縮小研究單元能使研究結果更精細，有利于精準扶貧等政策的制定。

本文以貴州省威寧縣為研究區(qū)進行分析，通過多端元光譜混合分析法［9，10］提取石漠化信息，并運用空間自相關、耦合理論等方法分析石漠化與貧困的空間分布與耦合關系，探討扶貧模式，以期為威寧縣的扶貧政策提供一定的參考，從而助推其城鄉(xiāng)發(fā)展。

1 研究方法

1.1 石漠化指數(shù)

本文數(shù)據(jù)為威寧縣2015年Landsat影像、30 m地表覆蓋數(shù)據(jù)、行政區(qū)劃矢量數(shù)據(jù)，完成粗差剔除、地理校正等預處理，建立水體、人造地表的掩膜，運用多端元光譜混合分析法提取石漠化信息。采用文獻［11］中的石漠化指數(shù)，基于區(qū)域石漠化面積比例與等級權重定量評價鄉(xiāng)鎮(zhèn)的整體石漠化程度。公式如下：

式中，K為石漠化指數(shù)；Wi與Ai分別表示第i類石漠化程度的權重值與面積比例。本文根據(jù)無、潛在、輕度、中度、強度、極強度石漠化的基巖裸露率與相對的生物量損失將其權重依次設為0、0、2、4、6、8。

1.2 空間自相關

本文通過鄉(xiāng)鎮(zhèn)常住人口總數(shù)與貧困人口數(shù)（來源于《中國縣域統(tǒng)計年鑒（鄉(xiāng)鎮(zhèn)卷）》與當?shù)卣块T）計算貧困發(fā)生率。全局Moran’sI描述某現(xiàn)象的整體分布情況，判斷是否存在空間聚集性，但不能確切指出聚集的地區(qū)。局部Moran’sI描述空間單元對整個研究范圍空間自相關的影響程度，指出聚集點。Moran’sI通過z得分和p值進行顯著性評估，計算公式如下：

式中，I為全局Moran’sI；n為要素總數(shù)；wi.j是要素i和j間的空間權重；zi是要素i的屬性xi與該類要素平均值Xˉ的偏差；S0是所有空間權重的聚合。

式中，Ii為局部Moran’sI。

1.3 耦合度與耦合協(xié)調度模型

耦合關系反映系統(tǒng)的演變規(guī)律與特征，將其推廣至空間分析，可以定量評價生態(tài)與經濟關系的動態(tài)變化［12?14］。本文采用閾值法的逆指標模型完成數(shù)據(jù)的無量綱化處理。耦合度越大，系統(tǒng)間發(fā)展越有序，要素間互動耦合越良好。根據(jù)相關研究，將耦合度分為4級：低水平（0≤C<0.3）、拮抗（0.3≤C<0.5）、磨合（0.5≤C<0.8）、高水平（0.8≤C<1）［14］。耦合度計算公式如下：

式中，U、E分別為無量綱化處理的石漠化指數(shù)和貧困發(fā)生率。

根據(jù)相關研究，在多區(qū)域對比時，石漠化與貧困在發(fā)展中具有動態(tài)、不平衡的特點，故耦合度難以體現(xiàn)兩者協(xié)調發(fā)展程度的高低［14］。根據(jù)相關研究，將耦合協(xié)調度分為4級：低水平（05）、環(huán)境滯后型（E′?U′>5）。石漠化與貧困的耦合協(xié)調度計算公式如下：

式中，T為石漠化與貧困協(xié)調指數(shù)，T=a U+b E，其中，a、b為待定系數(shù)，在石漠化與貧困耦合過程中，認為兩者同等重要，故a、b均為0.5。

2 結果與分析

2.1 石漠化與貧困的空間格局

利用自然斷點法將鄉(xiāng)鎮(zhèn)石漠化指數(shù)與貧困發(fā)生率都分為3等。結果表明，威寧縣石漠化程度較為嚴重，77%的鄉(xiāng)鎮(zhèn)為中、高度石漠化；2015年全縣貧困發(fā)生率為16.66%。石漠化程度和貧困程度的空間分布分別如圖1和圖2所示。由圖1可知，該縣石漠化程度空間分布差異較大，中、高度石漠化主要沿西北?東南呈面狀分布，西南部石漠化程度較輕。由圖2可知，威寧縣區(qū)域貧困發(fā)生率的分布在空間上具有明顯差異性：整體上呈東西差異，東部貧困發(fā)生率總體高于西部；高度貧困區(qū)主要分布于該縣東部地區(qū)，西部高度貧困區(qū)為點狀分布，中、低度貧困區(qū)呈面狀分布。

圖1 石漠化程度空間分布圖Fig.1 Spatial Distribution of Rocky Desertification

圖2 貧困程度空間分布圖Fig.2 Spatial Distribution of Poverty

運用Geo Da分別計算石漠化與貧困的全局Mo?ran’sI。結果表明，石漠化程度的全局Moran’sI為0.33，置信度為99%，z值為3.14，說明其分布存在正相關性，空間相關性明顯，具有較強的聚集性；貧困發(fā)生率的全局Moran’sI未能通過顯著性檢驗，說明其為隨機分布。運用GeoDa計算石漠化程度的局部Moran’sI，以了解威寧縣石漠化程度的聚集情況。由圖3可知，威寧縣西北部的迤那鎮(zhèn)、斗古鄉(xiāng)、觀風海鎮(zhèn)、小海鎮(zhèn)的石漠化程度較為嚴重，形成高?高集聚；西南部的黑石頭鎮(zhèn)、岔河鄉(xiāng)、哲覺鎮(zhèn)石漠化程度輕，形成低?低集聚；由于威寧縣東部存在砂頁巖隔斷，使爐山鎮(zhèn)成為中、東部石漠化程度變化的分界點，形成低?高集聚。

圖3 威寧縣石漠化程度聚類分布圖Fig.3 Clustering Map of Rocky Desertification in Weining County

2.2 石漠化與貧困的空間耦合關系

運用式（4）和式（5）分別計算石漠化與貧困的耦合度、耦合協(xié)調度。結果表明，耦合度、耦合協(xié)調度的數(shù)值跨度分別為0~0.5與0~0.7，且均含3種類型；兩者在空間分布上不具有對應性。

圖4為石漠化程度與貧困的耦合度空間分布圖。分析圖4可知，該縣處于拮抗耦合的鄉(xiāng)鎮(zhèn)最多，含石門鄉(xiāng)、云貴鄉(xiāng)等31個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，少部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)為低水平耦合、磨合類型，不存在高水平耦合的鄉(xiāng)鎮(zhèn)。拮抗耦合的鄉(xiāng)鎮(zhèn)呈面狀連片分布，低水平耦合與磨合的鄉(xiāng)鎮(zhèn)在連片的拮抗鄉(xiāng)鎮(zhèn)中零散存在，呈“插花式”分布。草海鎮(zhèn)石漠化與貧困相互作用較明顯，為磨合耦合；迤那鎮(zhèn)、觀風海鎮(zhèn)、大街鄉(xiāng)的石漠化程度與貧困緊密度較小，為低水平耦合。

圖4 石漠化程度與貧困的耦合度空間分布圖Fig.4 Spatial Distribution of Coupling Degree of Rocky Desertification and Poverty

圖5為石漠化程度與貧困的耦合協(xié)調度空間分布圖。由圖5可知，石漠化與貧困的耦合協(xié)調度主要為中、高度協(xié)調，少數(shù)為低水平協(xié)調，不存在極度協(xié)調的鄉(xiāng)鎮(zhèn)；空間分布上存在地域差異，西部的耦合協(xié)調程度明顯高于東部地區(qū)。高度協(xié)調的鄉(xiāng)鎮(zhèn)主要在該縣西北、西南角呈面狀連片分布，東部僅有爐山鎮(zhèn)、金鐘鎮(zhèn)等零散分布。中度協(xié)調的鄉(xiāng)鎮(zhèn)主要分布在該縣東部，低水平協(xié)調的鄉(xiāng)鎮(zhèn)零散分布于高度協(xié)調與中度協(xié)調之間的過渡帶。

圖5 石漠化程度與貧困的耦合協(xié)調度空間分布圖Fig.5 Spatial Distribution of Coupling Coordination Degree of Rocky Desertification and Poverty

2.3 扶貧模式探討

對鄉(xiāng)鎮(zhèn)進行類型劃分，得到圖6所示的耦合協(xié)調類型的空間分布圖。由圖6可知，威寧縣有12個鄉(xiāng)鎮(zhèn)屬于環(huán)境滯后型，大多以面狀分布于西北部，少量分布于東南角；有14個鄉(xiāng)鎮(zhèn)屬于經濟滯后型，主要在正北角、西南角、東南角零散分布；有9個鄉(xiāng)鎮(zhèn)屬于經濟環(huán)境同步型，主要分布于威寧縣中部。

圖6 石漠化程度與貧困的耦合協(xié)調類型空間分布Fig.6 Spatial Distribution of Coupling Coordination Types of Rocky Desertification and Poverty

對于環(huán)境滯后型鄉(xiāng)鎮(zhèn)，建議遵循“適地適用”的原則，具體如下：在低水平協(xié)調環(huán)境滯后型鄉(xiāng)鎮(zhèn)進行林草植被建設與保護；在中度協(xié)調環(huán)境滯后型鄉(xiāng)鎮(zhèn)對基本農田進行改造與建設，逐步形成資源節(jié)約型生態(tài)農業(yè)模式；在高度協(xié)調環(huán)境滯后型鄉(xiāng)鎮(zhèn)加大當?shù)氐霓r牧業(yè)科技投入，以提高農業(yè)生產效率。

對于經濟滯后型鄉(xiāng)鎮(zhèn)，建議因地制宜精準扶貧，具體如下：在低水平協(xié)調經濟滯后型鄉(xiāng)鎮(zhèn)加強政策資金支持，建設農村基礎設施與完善公共服務；在中度協(xié)調經濟滯后型鄉(xiāng)鎮(zhèn)拓寬當?shù)剞r產品等銷售渠道，與經濟發(fā)達地區(qū)建立穩(wěn)定的供銷關系；在高度協(xié)調經濟滯后型鄉(xiāng)鎮(zhèn)因地制宜發(fā)展農家樂等鄉(xiāng)村特色旅游項目。

對于經濟環(huán)境同步型鄉(xiāng)鎮(zhèn)，建議經濟效益與生態(tài)效益并重，具體如下：在低水平協(xié)調經濟環(huán)境同步型鄉(xiāng)鎮(zhèn)提供報酬鼓勵當?shù)鼐用穹e極加入石漠化治理工程；在中度協(xié)調經濟環(huán)境同步型鄉(xiāng)鎮(zhèn)適當調整農業(yè)產業(yè)結構，建立當?shù)氐霓r產品等品牌；在高度協(xié)調經濟環(huán)境同步型鄉(xiāng)鎮(zhèn)引入發(fā)達地區(qū)的資金、技術、人才、管理經驗等，發(fā)展鄉(xiāng)鎮(zhèn)特色扶貧產業(yè)。

3 結束語

本文運用空間自相關、耦合度、耦合協(xié)調度模型等方法，探究威寧縣石漠化程度與貧困程度的空間分布格局與耦合關系，得出如下結論：①威寧縣石漠化程度具有空間集聚性，中、高度石漠化沿西北?東南呈面狀分布，西南部石漠化程度較輕；高?高集聚主要位于西北部，低?低集聚主要位于西南部；東部貧困發(fā)生率總體上高于西部。②石漠化程度與貧困發(fā)生率主要為拮抗耦合，低水平耦合與磨合在連片的拮抗中零散存在；且主要為中、高度耦合協(xié)調，西部的耦合協(xié)調程度明顯高于東部。③建議在環(huán)境滯后型、經濟滯后型、經濟環(huán)境同步型鄉(xiāng)鎮(zhèn)分別遵循適地適用、因地制宜精準扶貧、經濟效益與生態(tài)效益并重原則設計扶貧模式。