關(guān)鍵詞土地利用效率；DEA模型；時空變化；塔里木河流域

中圖分類號F301.2文獻標識碼A

文章編號 0517-6611（2025）14-0185-07

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2025.14.037

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標識碼（OSID）：

ResearchonLandUseEfficiencyofTarimRiverBasinBasedonDEAModel

NING An-xin1，TAOXue-chang'，YUFeng-tian’（1.XinjangProductionandConstructionCorpsSurveyandDesignIstituteGroupCo.， Ltd.，Urumqi，Xinjiang 83OooO;2.Xinjiang University，Urumqi，Xinjiang 830000）

AbstractThissudytookteTarimRiverBasinastheresearchareaandconstructedanevaluationindexsystemforteutiationefiency ofagriculturaldosuctiolandinveprefeuresiintesiBasedthataeelopntalsis（DE）odel，tc flanddevelopntnduilintriiversititedndatiotepoalagesineuilatiod comprehensieutltioeyficualdostiolndfro9teexplodTeompresiefofla useintheTarimiverin22OwasO92，theiciencyofagulturallnduseasO.84，adtheicienyfconstruconndses0; from990toompesiecofandsesodeadaddsiOto.9thecl allanduseshoductuatingupwardtrendsingfro2toO84;endsecyofostructionlandsoedfcntupad trend，rsigfro.3Ot.eovallevelontfdecinriisiwsotiigo prehensivelandusefccydistributedfroO3tO2dlowvaluesdistributedfro99to.Tereweresignificantdiesn changesilandseecongdietatedcatigignantiproventilanduseecinarirsut uneven development between regions.

KeywordsLand use efficiency;DEA model;Spatial changes;Tarim River Basin

土地資源作為人類生存和發(fā)展的基礎(chǔ)，其高效利用與優(yōu)化配置對于經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展具有至關(guān)重要的作用。近幾十年，隨著人口的不斷增長和城市化進程加快，土地資源的稀缺性日益凸顯，城市用地與農(nóng)用地之間矛盾加劇[1-2]一方面，城市用地的快速擴張導(dǎo)致大量農(nóng)用地被占用，嚴重威脅到國家糧食安全和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展[3；另一方面，農(nóng)用地向城市用地的無序轉(zhuǎn)化也可能加劇生態(tài)環(huán)境的破壞。為此，開展城市用地和農(nóng)業(yè)用地效率評價研究，探索兩者之間的相互作用機制和協(xié)調(diào)發(fā)展路徑，對于促進土地資源的整體優(yōu)化和可持續(xù)發(fā)展具有深遠意義。

塔里木河流域作為我國西北干旱區(qū)的重要生態(tài)屏障和經(jīng)濟發(fā)展區(qū)，其土地資源的利用狀況對于維護區(qū)域生態(tài)平衡、促進經(jīng)濟社會發(fā)展具有重要影響。然而，由于自然條件的限制和人為因素的干擾，塔里木河流域的土地資源利用面臨著水資源短缺、土壤退化、生態(tài)環(huán)境惡化等多重挑戰(zhàn)[4]鑒于此，該研究基于DEA模型，構(gòu)建塔里木河流域土地利用效率評價指標體系，對1990—2020年塔里木河流域的城市用地效率、農(nóng)用地利用效率、綜合利用效率進行分析，旨在為塔里木河流域土地資源的科學(xué)管理和可持續(xù)發(fā)展提供理論支持和實踐指導(dǎo)。

1資料與方法

1.1研究區(qū)概況塔里木河是我國第一大內(nèi)陸河流域，也是世界第五大內(nèi)陸河。歷史上塔里木河曾有九大水系匯入主河道，20世紀50年代，受自然因素和人為水土開發(fā)影響，塔里木河的支流水源縮減為阿克蘇河、和田河、葉爾羌河、開都孔雀河4條源流補給的格局（圖1），現(xiàn)今南疆地區(qū)的大小綠洲幾乎都受到塔里木河的灌溉與滋養(yǎng)。從行政范圍看，該流域共覆蓋巴音郭楞蒙古自治州、阿克蘇地區(qū)、喀什地區(qū)、克孜勒蘇柯爾克孜自治州、和田地區(qū)5個地州及流域內(nèi)各師團場，總面積約為 102×10⁴km² 。流域氣候干旱，降水稀少，蒸發(fā)強烈，生態(tài)環(huán)境極其脆弱，其地理位置、水資源、生態(tài)環(huán)境對我國西北干旱地區(qū)乃至全國的可持續(xù)發(fā)展都具有重要的戰(zhàn)略意義[5-6]。近年來，塔里木河流域受自然與人類活動的綜合影響，流域內(nèi)各土地利用類型之間轉(zhuǎn)化頻繁，社會經(jīng)濟和生態(tài)環(huán)境發(fā)生了顯著變化，這些變化對當(dāng)?shù)禺a(chǎn)生了深遠的影響[7-8] O

1.2 研究方法

1.2.1 數(shù)據(jù)包絡(luò)分析效率評價方法。數(shù)據(jù)包絡(luò)分析（dataenvelopmentanalysis，DEA）是由美國運籌學(xué)家W.W.cooper等于1978年基于非參數(shù)分析理論提出的相對效率評價方法[9。該方法通過線性規(guī)劃等數(shù)學(xué)模型來分析多投人多產(chǎn)出變量效率值，目前在農(nóng)業(yè)[10]、工業(yè)[\"]、水資源[12]、生態(tài)環(huán)境[13]等各領(lǐng)域的效率評估方面有著廣泛的應(yīng)用，發(fā)展出了BCC 模型[14]、SBM模型[15]、DNSBM模型[16]、CCR 模型[17-18]等。其中，以BCC模型最為典型，該模型假設(shè)規(guī)模報酬可變，更符合實際生產(chǎn)過程中規(guī)模報酬變化的情況，能夠更準確地評估決策單元（DMUs）的效率變化。該研究側(cè)重對土地利用效率指標變化規(guī)律的探討，因此選用BCC模型。

BCC 模型假設(shè)現(xiàn)有n個決策單元，以DMU（j=1，2，…，n ）表示，每個決策單元有 m 種投入和 s 種產(chǎn)出，以第 j 個決策單元 DMU_j 為例，設(shè)投入 X_j=（x_1j，x_2j，…，x_mj）^T ，產(chǎn)出 Y_j=（y_1j y2j，…，sj），j=1，2，，n?；谝?guī)模報酬可變的投入導(dǎo)向型DEA 模型的表達式如下[19]：

minΦ

式中： n 為決策單元數(shù)量； X_ij?Y_ij 分別為第 j 個單元的第 i 個投入、產(chǎn)出變量； m，s 分別為投入、產(chǎn)出變量種類； ? 為決策單元DMU的效率值； s^- 和 s⁺ 分別為各項投入、產(chǎn)出的松弛變量。

1.2.2土地利用效率投入、產(chǎn)出指標選取。土地利用投入、產(chǎn)出指標的確定是準確估算土地利用效率的關(guān)鍵。因此，該研究在指標選擇過程中結(jié)合實際情況，綜合考慮了指標的代表性、可比性、可量化性。在對塔里木河流域進行土地利用效率的DEA時，選取了土地、勞動力和資本3類要素作為投人指標。具體而言，城市建設(shè)用地以建成區(qū)面積、人口密度、就業(yè)人數(shù)作為投入指標;農(nóng)用地則以農(nóng)用地面積、地均農(nóng)用機械總動力、地均化肥使用量作為投入指標，用于衡量其土地利用效率。將經(jīng)濟效益和社會效益作為產(chǎn)出指標進行衡量。對于城市建設(shè)用地，選取人均GDP、地均財政收人、城鎮(zhèn)可支配收入、社會消費品零售額作為經(jīng)濟與社會效益的代表性指標;對于農(nóng)用地，則選取人均糧食產(chǎn)量、第一產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值、農(nóng)民可支配收入作為產(chǎn)出指標，用以全面反映土地利用的產(chǎn)出績效（表1）。

1.3數(shù)據(jù)來源及處理該研究數(shù)據(jù)均來自《新疆統(tǒng)計年鑒》和各地州統(tǒng)計年鑒。數(shù)據(jù)處理主要通過編程借助Matlab完成。

2 結(jié)果與分析

2.1塔里木河流域土地利用效率整體特征該研究基于GIS軟件平臺構(gòu)建了塔里木河流域5個地州的農(nóng)用地、建設(shè)用地土地開發(fā)與利用效率評估指標體系，并將土地利用效率綜合評估結(jié)果運用雷達圖進行可視化表達，結(jié)果如圖2所示。從圖2可以看出，塔里木河流域農(nóng)用地土地利用效率主要集中在0.4～0.9;建設(shè)用地土地利用效率除克孜勒蘇柯爾克孜自治州年際變化值相對集中，其余各個地區(qū)之間的年際變化較大。塔里木河流域5個地州綜合評價中，克孜勒蘇柯爾克孜自治州年際變化值相對較小，其次是巴音郭楞蒙古自治州，且相對集中在中高值區(qū)。

2.2塔里木河流域土地利用效率時間變化特征利用DEA模型分別計算塔里木河流域的農(nóng)用地土地利用效率、建設(shè)用地土地利用效率、土地利用綜合效率3個維度的效率，并進行趨勢變化分析。從圖3a可以看出，1990—2020年塔里木河流域農(nóng)用地技術(shù)效率（TE）、規(guī)模效率（SE）、綜合效率（OE）均呈波動上升的趨勢。農(nóng)用地的TE從1990年的0.77逐漸上升至2020年的0.97，31年凈增 0.20 SE在1990年為0.70，波動較大，最高達到0.99，最低為 0.54 。OE在1990年為0.52，2020年達到0.84，31年凈增0.32，漲幅較大。但是OE在1993和2006年有一段明顯的下降趨勢，可能是由于政策的影響或技術(shù)的落后影響，農(nóng)用地的SE和TE均下降。農(nóng)業(yè)技術(shù)的持續(xù)改進和規(guī)模的優(yōu)化是提高整體效率的關(guān)鍵，在農(nóng)用地開發(fā)利用上，應(yīng)通過加強科技的革新以及合理規(guī)劃種植規(guī)模等途徑提高農(nóng)用地利用效率。

從圖3b可以看出，31年來塔里木河流域建設(shè)用地土地利用效率整體呈現(xiàn)穩(wěn)步上升的發(fā)展趨勢。其中，建設(shè)用地技術(shù)效率（TE）表現(xiàn)為前期平穩(wěn)后期增加的趨勢，1990—2005年基本維持在 0.62～0.65，2005 年以后開始明顯增加，從2005年的0.63增加至2010年的0.76，并于2020年達到最大值（1.00）。與TE相似，建設(shè)用地的SE也呈穩(wěn)步增加趨勢，從1990年的0.36上升至2008年的0.65，到2019年最終接近于1.00；塔里木河流域建設(shè)用地的OE呈現(xiàn)持續(xù)上升的趨勢，從1990年的0.30上升至2010年的0.60，再上升至2020年的1.00，31年凈增0.70?？偟膩碚f，建設(shè)用地效率指標31年間有明顯的改善趨勢，即塔里木河流域建設(shè)用地在此期間能夠更好地利用資源和提高效率。

在技術(shù)效率和規(guī)模效率共同影響下，1990—2020年塔里木河流域綜合土地利用效率呈現(xiàn)波動上升的趨勢（圖4）。其中技術(shù)效率（TE）在整個時間段內(nèi)波動較大，但總體呈現(xiàn)出緩慢上升的趨勢。規(guī)模效率（SE）31年間上升較大，但在部分年份有輕微波動。1992—1993和2005—2006年，因農(nóng)用地土地利用效率的大幅降低，使得塔里木河流域土地利用綜合效率（OE）處于快速下降時期，0E由1992年的0.53下降至1993年的0.27，由2005年的0.59下降至2006年的0.40；但2007年之后OE呈現(xiàn)出穩(wěn)步上升的趨勢，從2010年的0.76上升至2020年的0.92，11年凈增0.16，說明近11年塔里木河流域土地利用綜合效率提升明顯。

2.3塔里木河流域土地利用效率空間變化特征從圖5可以看出，塔里木河流域農(nóng)用地土地利用的綜合效率（OE）呈現(xiàn)東高西低的空間分異特征。其中，巴音郭楞蒙古自治州農(nóng)用地的整體綜合效率水平較高且穩(wěn)定，其多年的OE接近于0.9，相反，其他地區(qū)的多年OE呈現(xiàn)較為明顯的波動。1990年塔里木河流域5個地州的農(nóng)用地土地利用OE分布呈現(xiàn)顯著的空間異質(zhì)性，各地州的OE存在明顯差異，在空間上表現(xiàn)出東北高、南部和西部低的分布格局。除克孜勒蘇柯爾克孜自治州外，其他各州在2000年均出現(xiàn)了不同程度的下降趨勢。到2010和2020年5個地州農(nóng)用地土地利用的OE都得到了顯著提升。

從圖6可以看出，塔里木河流域建設(shè)用地土地利用綜合效率（OE）空間上呈現(xiàn)西北高、中部低的分布特征。塔里木河流域建設(shè)用地土地利用OE高值區(qū)域以巴音郭楞蒙古自治州和克孜勒蘇柯爾克孜自治州為主，多年的建筑用地土地利用OE在0.5以上；建設(shè)用地土地利用OE低值區(qū)域主要分布在中部的阿克蘇、和田、喀什地區(qū)，盡管20世紀這些區(qū)域的OE較低，但隨著近年來的持續(xù)發(fā)展，其OE都得到了極大的提升，到2020年，塔里木河流域建設(shè)用地土地利用OE均接近或達到有效值1.0，說明建設(shè)用地土地利用效率顯著提升，當(dāng)前處于較高的水平。

從圖7可以看出，1990—2020年塔里木河流域綜合土地利用效率整體呈現(xiàn)東西高、中間低的空間分異特征。其中，綜合土地利用效率高值區(qū)主要分布在東部和西北地區(qū)，克孜勒蘇柯爾克孜自治州的綜合土地利用效率保持著較高的狀態(tài)，中西部則相對較低，但到2010年塔里木河流域各地區(qū)綜合土地利用效率呈現(xiàn)出相對均衡的狀態(tài)，這種狀態(tài)一直持續(xù)到2020年，并且其綜合效率上升較大，上升至0.9左右。

2.4各地州土地利用效率空間差異分析為進一步對比塔里木河流域所轄各地州的土地利用效率變化情況，根據(jù)1990—2020年各地州農(nóng)用地土地利用效率、建設(shè)用地土地利用效率和綜合土地利用效率線性變化趨勢，將其劃分為極度上升、中度上升、輕度上升、基本不變4種趨勢類型（圖8）。

從圖8a可以看出，1990—2020年各地州農(nóng)用地土地利用效率雖均以上升趨勢為主，但其上升幅度表現(xiàn)各異。具體來看，克孜勒蘇柯爾克孜自治州升幅最為顯著，其次是和田地區(qū)，而阿克蘇地區(qū)和喀什地區(qū)僅表現(xiàn)為輕度上升，巴音郭楞蒙古自治州并無明顯的趨勢。因農(nóng)用地土地利用效率與其規(guī)模和農(nóng)業(yè)人口具有較高的相關(guān)性，克孜勒蘇柯爾克孜自治州與和田地區(qū)統(tǒng)計初期農(nóng)業(yè)人口基數(shù)低、農(nóng)地面積相對其他地州較少，近31年來農(nóng)用地技術(shù)效率和規(guī)模效率明顯增加下，農(nóng)用地土地利用效率呈快速上升趨勢。

Fig.5Spatialdistributionofcomprehensivelanduseeficiencyof agriculturallandintheTarimRiverBasinfrom1990to020

Fig.6SpatialdistributionofcomprehensivelanduseeficiencyforconstructionlandintheTarimRiverBasinfrom1990 to2020

Fig.7Spatial distribution of comprehensive evaluation of land use eficiency in the Tarim River Basin from 1990 to 2020

Fig.8Thechangetrendofspatiadistributionofagriculturallanda）onstructionlandb）andcomprehsivelanduseeiciency（te TarimRiverBasinin1990-2020

與農(nóng)用地土地利用效率相比，各地州建設(shè)用地土地利用效率升幅有所不同。如圖8b所示，1990—2020年喀什地區(qū)、阿克蘇地區(qū)、和田地區(qū)建設(shè)用地土地利用效率提升最為顯著，巴音郭楞蒙古自治州次之，克孜勒蘇柯爾克孜自治州則是呈現(xiàn)輕度上升的趨勢。而農(nóng)用地土地利用效率升幅最快的克孜勒蘇柯爾克孜自治州建設(shè)用地土地利用效率升幅處于末位，31年來其建設(shè)用地土地利用效率基本保持不變，這種差異反映了農(nóng)用地和建設(shè)用地土地利用效率間的耦合協(xié)調(diào)性關(guān)系，在一定程度上也反映了各地州產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的差異。因建設(shè)用地土地利用效率與空間區(qū)位和工業(yè)化發(fā)展水平密切相關(guān)?？κ驳貐^(qū)和阿克蘇地區(qū)在交通、資源及產(chǎn)業(yè)集聚等方面具有明顯的區(qū)位優(yōu)勢，使得他們成為整個南疆地區(qū)城市化和工業(yè)化發(fā)展的核心區(qū)。這一現(xiàn)象與韋伯工業(yè)區(qū)位理論一致[20]

在農(nóng)用地土地利用效率和建設(shè)用地土地利用效率共同影響下，各地州土地利用綜合效率在1990一2020年也均呈增加趨勢（圖8c）。具體來看，喀什地區(qū)與和田地區(qū)的土地利用綜合效率上升幅度最大，克孜勒蘇柯爾克孜自治州次之，阿克蘇地區(qū)呈輕度上升趨勢，巴音郭楞蒙古自治州則基本保持穩(wěn)定，這表明近31年來土地利用綜合效率上升速度較快的地區(qū)主要分布在塔里木河流域的西南方向?？傮w來看，整個塔里木盆地各地州土地綜合利用效率均有所提升，王地資源配置更加高效，但仍存在區(qū)域間發(fā)展不平衡的問題。

3結(jié)論與討論

該研究通過6個投入指標和7個產(chǎn)出指標，運用DEA模型、GIS軟件平臺，對塔里木河流域1990—2020年土地利用效率進行時空演變分析，結(jié)論如下：

（1）從時間變化來看，塔里木河流域土地利用效率總體呈波動上升的趨勢。塔里木河流域土地利用綜合效率呈現(xiàn)穩(wěn)步上升趨勢，從1990年的0.41升至2020年的0.92，31年凈增0.51；農(nóng)用地土地利用效率呈波動上升趨勢，農(nóng)用地土地利用綜合效率從1990年的0.52升至2020年的0.84，31年凈增0.32；建設(shè)用地土地利用效率呈緩慢上升的趨勢；建設(shè)用地土地利用效率呈現(xiàn)顯著上升趨勢，建設(shè)用地土地利用綜合效率從1990年的0.30升至2020年的1.00，31年凈增 0.70

（2）從空間分布來看，塔里木河流域土地利用效率整體呈現(xiàn)東西高、中間低的空間分布。土地利用綜合效率的高值集中在偏東方向，如巴音郭楞蒙古自治州，低值集中在中部地區(qū)，如阿克蘇、和田地區(qū)；農(nóng)用地土地利用效率呈現(xiàn)東高西低的空間特征，高值集中在東南方向，如巴音郭楞蒙古自治州、和田地區(qū)，低值集中在西北地區(qū)阿克蘇地區(qū)、喀什地區(qū)；建設(shè)用地土地利用效率呈西北高、中部低的空間特征，高值集中在西北方向，如克孜勒蘇柯爾克孜自治州，低值集中在中部地區(qū)，如阿克蘇地區(qū)、和田地區(qū)。

（3）1990—2020年5個地州綜合土地利用效率上升較快的是和田和喀什地區(qū)，上升較慢的是巴音郭楞蒙古自治州；農(nóng)用地土地利用效率上升最快的是克孜勒蘇柯爾克孜自治州，其次是和田地區(qū)，而巴音郭楞蒙古自治州表現(xiàn)較為穩(wěn)定；建設(shè)用地土地利用效率上升較快的是喀什地區(qū)、阿克蘇地區(qū)，而克孜勒蘇柯爾克孜自治州上升較為緩慢。

針對塔里木河流域土地利用與開發(fā)效率的變化特征與空間分布，提出以下針對性建議： ① 加強農(nóng)用地土地利用效率提升措施，優(yōu)先保障耕地質(zhì)量。農(nóng)用地土地利用效率的變化趨勢呈現(xiàn)波動上升的態(tài)勢，雖土地利用效率均值較高，但波動性強。因此，必須加強農(nóng)用地土地利用效率提升措施，第一要務(wù)就是保障塔里木河流域的耕地質(zhì)量，提高耕地的產(chǎn)出效率，保障耕地的可持續(xù)以及高質(zhì)量發(fā)展。 ② 建立和完善的土地利用、保護和管理體系。完善耕地補償政策，制定嚴格的用地保護法規(guī)和用途控制措施，以規(guī)范農(nóng)用地、建設(shè)用地的開發(fā)和使用行為。同時，應(yīng)根據(jù)不同地區(qū)的具體條件和優(yōu)勢，采取適合當(dāng)?shù)氐牟呗詠黹_發(fā)和利用土地。 ③ 協(xié)調(diào)城鄉(xiāng)發(fā)展，統(tǒng)籌區(qū)域平衡。從1990—2020年塔里木河流域土地利用效率時空變化來看，各地州農(nóng)用地和建設(shè)用地土地利用效率差異明顯且發(fā)展趨勢各異，總體上建設(shè)用地土地利用效率提升優(yōu)于農(nóng)用地土地利用效率。塔里木河流域內(nèi)部各區(qū)域之間的自然條件、經(jīng)濟基礎(chǔ)、社會發(fā)展水平也存在明顯差異。因此，要打破城鄉(xiāng)二元結(jié)構(gòu)，引導(dǎo)勞動密集型產(chǎn)業(yè)向農(nóng)村地區(qū)轉(zhuǎn)移，推動城鄉(xiāng)一體化發(fā)展。同時要根據(jù)各區(qū)域的資源稟賦，合理布局產(chǎn)業(yè)，制定和實施區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展政策，加大對欠發(fā)達地區(qū)的支持力度，促進區(qū)域協(xié)同發(fā)展。

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