Adaptive evolution and optimization of the human-land-food nexus in Xinjiang

ZHANG Xue; KASIMU·Alimujiang; ZHANG Yan; FANG Yiheng

doi:10.11714/acta.snus.ZR20250179

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Adaptive evolution and optimization of the human-land-food nexus in Xinjiang

Column of land use and ecological evolution in Xinjiang | 更新时间：2026-03-18

- Adaptive evolution and optimization of the human-land-food nexus in Xinjiang
- Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Sunyatseni Vol. 65, Issue 2, Pages: 15-26(2026)
- 作者机构：
  
  1.新疆师范大学地理科学与旅游学院，新疆乌鲁木齐 830017
  2.新疆干旱区湖泊环境与资源重点实验室，新疆乌鲁木齐 830054
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.11714/acta.snus.ZR20250179
  CLC： F327;X24
- Received：29 August 2025，
  
  Revised：2025-12-01，
  
  Accepted：16 December 2025，
  
  Online First：23 January 2026，
  
  Published：25 March 2026
- 稿件说明：
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张雪,阿里木江·卡斯木 ,张妍等.新疆人-地-粮系统适配性演化与优化调控[J].中山大学学报(自然科学版)(中英文),2026,65(02):15-26.

ZHANG Xue,KASIMU·Alimujiang ,ZHANG Yan,et al.Adaptive evolution and optimization of the human-land-food nexus in Xinjiang[J].Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Sunyatseni,2026,65(02):15-26.
张雪,阿里木江·卡斯木 ,张妍等.新疆人-地-粮系统适配性演化与优化调控[J].中山大学学报(自然科学版)(中英文),2026,65(02):15-26. DOI： 10.11714/acta.snus.ZR20250179.

ZHANG Xue,KASIMU·Alimujiang ,ZHANG Yan,et al.Adaptive evolution and optimization of the human-land-food nexus in Xinjiang[J].Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Sunyatseni,2026,65(02):15-26. DOI： 10.11714/acta.snus.ZR20250179.

摘要

在人口、土地与粮食资源协同压力持续加剧背景下，厘清“人-地-粮”复合系统的适配性演化机制对区域可持续发展具有重要意义。本研究基于新疆2000—2020年“人-地-粮”系统数据，采用适配度量化模型、四象限、马尔科夫转移矩阵和障碍度，揭示其时空演化特征与协调机制。结果表明：1）2000—2020年，复合系统综合发展指数由0.157 8增至0.218 5，年均增长率为1.39%，其中耕地和粮食系统增速较快（1.99%和1.90%），人口系统增速滞后（0.32%）；2）系统适配度持续提升，高度适配区域占比由20%增至31%，呈现出“点状突破-面状扩展”的演化格局；3）第一象限（高适配-高发展）区域占比维持在48%~56%，马尔科夫转移概率中的自维持率高达95%，系统稳定性最强；4）2000—2020年，耕地和粮食子系统的障碍度分别从45%和43%下降至40%和25%，而人口子系统障碍度由12%升至35%，人口和耕地逐渐演化为系统协调发展的主要瓶颈。本研究为干旱区“人-地-粮”关系分析提供了一定参考，有助于新疆在多重资源约束背景下优化人口布局与土地利用结构，提升粮食生产韧性，为区域高质量与可持续发展提供了科学依据。

Abstract

Amid escalating synergistic pressures on population， land， and food resources， elucidating the adaptive evolution of the human-land-food nexus is crucial for regional sustainable development. Utilizing data on population， arable land， and grain in Xinjiang from 2000 to 2020， this study applied an adaptability quantification model， a four-quadrant model， a Markov transition matrix， and an obstacle degree model to reveal its spatiotemporal evolution and coordination mechanisms. The results show that： 1）From 2000 to 2020， the comprehensive development index of the coupled system increased from 0.157 8 to 0.218 5， with an average annual growth rate of 1.39%. The arable land and grain subsystems grew at rates of 1.99% and 1.90% per year， respectively， while the population subsystem grew at a lower rate of 0.32%. 2）System adaptability improved continuously， with the proportion of highly adaptable regions increasing from 20% to 31%， exhibiting an evolutionary pattern of “point breakthroughs to areal expansion”. 3）The proportion of regions in the first quadrant （high adaptability-high development） remained stable at 48%-56% and the Markov transition matrix showed a self-sustaining probability of 95%， indicating strong systemic stability. 4）From 2000 to 2020， the obstacle degrees of the arable land and grain subsystems declined from 45% and 43% to 40% and 25%， respectively. In contrast， the obstacle degree of the population subsystem rose from 12% to 35%， suggesting that population and arable land have gradually become the primary bottlenecks for coordinated development. This study provides a valuable reference for analyzing the human-land-food nexus in arid regions and offers insight to assist Xinjiang in optimizing population distribution and land-use structures under multiple resource constraints， thereby enhancing grain production resilience and fostering high-quality and sustainable regional development.

关键词

Keywords

references

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