黃河三角洲地區自然資本動態演變與影響因素研究

程鈺 尹建中 王建事

摘要?自然資本是經濟社會發展不可替代的必要保障，其可持續利用與核算評估也是實現區域可持續發展的重要內容。三維生態足跡模型是評估區域自然資本占用與核算的重要模型之一，本研究運用三維生態足跡模型，探索生態脆弱型地區“黃河三角洲”自然資本的動態演變特征，并運用主成分分析及多元線性回歸模型分析黃河三角洲地區生態足跡演變的影響因素。研究表明：①2000—2015年，黃河三角洲地區人均生態足跡由2.96 hm2提升至11.23 hm2，年均增長率達到9.30%。人均生態承載力變化幅度較小，由2000年0.65 hm2降低至2015年0.58 hm2。人均生態赤字由2000年2.32 hm2擴大至2015年10.65

hm2，人類經濟社會活動對資源環境的脅迫作用越來越強。②人均生態足跡廣度大致呈現先下降后相對穩定態勢，人均生態足跡深度呈上升趨勢，由2000年4.95上升至2015年19.37，需要近20個黃河三角洲地區的自然資本流量才能滿足區域發展需求，需動用本區域自然資本存量或者引入區域外的資本存量以彌補本區域資本流量的不足。人均生態足跡廣度和深度的反向作用趨勢明顯，剪刀差指數均大于2.72。各類土地資源開發利用的存量和流量狀況存在明顯的異質性，水域、耕地和草地的存量流量利用比均呈增加趨勢，林地生態足跡一直處于自然原長狀態。③人口規模、經濟發展、居民消費和土地利用等因素與自然資本的變動呈正相關。其中，產業結構的高級化和合理化是減緩生態足跡增長的重要因素。最后從大力發展生態經濟、推進新舊動能轉換、強化國土空間管理、提升空間集聚效益、樹立生態價值觀念、完善生態文明制度、強化生態補償修復、提高資源承載能力等方面提出了相應的對策和建議。

關鍵詞?自然資本;三維生態足跡;影響因素;黃河三角洲

中圖分類號?F062.2??文獻標識碼?A??文章編號?1002-2104（2019）04-0127-10??DOI：10.12062/cpre.20181122

生態環境為人類活動提供了重要的空間載體和基本保障，生態系統完整穩定、自然資源豐富充盈是人類經濟社會發展的必要條件和基礎。隨著世界經濟工業化、社會城市化的急劇發展以及強大科技手段的廣泛運用，人類對資源的掠奪、生態的破壞、環境質量的降低以及對空間的占有都達到了空前規模，生態赤字日益成為制約區域經濟社會可持續發展的關鍵因素。十九大報告提出的“建設生態文明是中華民族永續發展的千年大計，要樹立綠水青山就是金山銀山的理念”，突出強調必須將生態環境資源作為重要的自然資本要素，以實現區域可持續發展。自然資本是指能夠在現在或未來提供產品流或服務流的自然收益和自然資源貯藏，也是生態系統所提供的自然資源與生態服務的總稱，它為區域社會經濟可持續發展提供了不可替代的空間載體和物質基礎，是影響人類福祉與區域可持續發展水平的關鍵因素。1988年大衛·皮爾斯（David

Pearce）[1]首先提出自然資本的概念，認為區域經濟社會系統以自然資本存量服務為重要支撐，可持續發展的政策目標將具有極大的現實性和操作性。此外，他還指出自然資本分為流量資本和存量資本兩類，流量資本是指可再生資源流以及生態服務的年際供給，存量資本是不可再生資源流的累積儲備，在流量資本不足時被消耗。近年來，生態經濟學家普遍將存量資本是否穩定作為判斷區域經濟社會可持續性的基本依據[2]。

2015年2月9日，由德稻集團環保金融研究院（IGI）主辦的以“生態經濟的可持續發展模式”為主題的未來新經濟峰會通過了《自然資本未來新經濟上海宣言》，將自然資本和金融資本作為同等重要的投資領域，發布中國首個自然資產負債表《三亞市自然資源資產負債表》。綜合來看，自然資本尤其是水資源、土地資源、礦產資源等某些關鍵資本是維持生態環境良好運行、支持人類生存發展的重要前提和基礎保障。在當前嚴峻的資源環境問題背景下，自然資本已成為影響人類福祉和區域可持續發展的重要限制性因子，維持自然資本存量的最小閾值成為實現區域可持續發展的重要基礎與前提條件，如何科學準確地定量自然資本稟賦并評估區域經濟社會發展的可持續性顯得尤為重要。黃河三角洲地處河流、海洋與陸地的交接地帶，多種類的生態系統交錯分布，是世界上典型的河口生態系統。該地區生態環境脆弱，資源型地域的資源開發與經濟社會發展、生態環境保護之間不平衡、不協調的矛盾突出，特別是隨著工業化和城鎮化進程加快，本已敏感和脆弱的生態環境問題變得更加嚴峻，因此選取生態脆弱區“黃河三角洲”為研究區域，探索其自然資本的動態演變規律、驅動因素與優化路徑，對推動黃河三角洲地區經濟社會可持續發展具有重要的理論實踐意義與參考價值，也為統籌推進生態脆弱型地區可持續發展戰略提供依據。

1?文獻綜述

隨著自然資本研究的不斷深入，自然資本可持續利用與核算評估逐漸成為實現區域可持續發展的重要議題和研究內容[3]。加拿大生態經濟學家里斯（Rees）于1992年提出生態足跡概念，其學生瓦克納格爾（Wackernagel）進一步豐富和完善其研究成果，將生產性的耕地、建設用地、林地和草地等作為能夠形成有形資產和無形資產的自然資本供給，將一定的人口規模、經濟規模通過資源消耗、污染排放對資源環境的占用表征自然資本的需求，再根據自然資本的供給和需求，判斷人類對自然資本利用的可持續性，由于生態足跡方法架構清晰、易于操作，因而在學術界得到了廣泛認同。隨著可持續發展理念逐漸被人們所接受，如何研究自然資本引起國內外學者的廣泛關注，并取得了豐富的理論與實證研究成果，大致可以歸納為以下幾個方面：①在研究區域方面，主要集中于全球、國家和省域尺度。例如，在全球尺度上，尼科盧奇（Niccolucci）[4]分析了1961—2000年全球40年生態足跡深度和廣度的時空演化格局。在國家尺度上，方愷等[5]根據1999—2008年10年間G20國家的資源環境數據，探索G20國家自然資本的時序演變特征與空間分異格局，從國家層面對區域自然資本進行核算。在省域尺度上，高子軼和秦超[6-7]分別對陜西省自然資本的時空演變特征進行綜合動態研究。②在研究方法方面，主要涉及能值分析、三維生態足跡、地理數學指數模型、人類發展指數、GIS空間分析等。例如，陳亮[8]借助能值法對北京市的自然資本存量和自然資本的可持續能力開展評估;方愷等[9]采用三維生態足跡法分析中國自然資本的省級格局差異;林文祺等[10]利用CITYgreen模型對北京昌平區自然資本進行定量化評估;由此看來，三維生態足跡模型開始受到學者們的重點關注。③在影響因素方面，主要包括區域內部要素和區際關系要素兩個方面，體現了研究因素的區域性和開放性，區域內部要素主要是區域工業化、城市化和農業現代化等人類活動，也涉及到消費結構、技術創新、交通擴張和資源環境稟賦條件等[11]，區際關系因素主要涉及對外貿易、FDI等全球化因素[12]。例如，黃玉榮等[13]運用IPAT方程模型研究人口數量、人均消費或者人均生產與經濟水平等因素對中國自然資本動態演變的影響。④在研究對策方面，大致包括自然資本的供給能力優化和消費需求能力優化。例如，林婭等[14]認為需要深化自然資本的相關研究，從循環經濟、低碳經濟和綠色經濟等生產過程視角提升自然資本水平;段曉峰、許學工等[15]認為自然資本是城市研究的關鍵，綠色空間是影響城市可持續發展的重要自然資本，應該從城市空間結構優化視角加強城市綠色空間建設。另外，在研究對策方面也涉及從發展觀念、消費結構、企業行為、技術革新和制度優化等視角提升自然資本供給能力。

綜上所述，國內外學者對不同類型區域的自然資本開展了扎實的研究，取得了豐富的理論與實證研究成果，但還存在一些不足之處。一方面，自然資本的研究對于生態脆弱區的生態環境建設至關重要，而現有研究關于生態脆弱區自然資本利用與優化等相關領域相對較少。生態脆弱區作為特殊的生態環境類型區域之一，由于其自身地理環境的本底條件十分脆弱，對外部條件改變反應異常敏感，因此區域內自然資本流量利用能力較低。當人類活動對自然資源和生態服務的需求大于自然資本存量的最低限額及生態系統承載能力的最大閾值時，往往會造成生態脆弱區的人地系統紊亂，進而影響區域經濟社會系統和生態環境系統的可持續發展。因此，探索生態脆弱區自然資本的演變特征，對識別生態脆弱區人地系統演變規律和影響機理，維持生態脆弱區的生態系統平衡以及推進區域可持續發展和生態文明建設具有重要價值;另一方面，現有研究對于自然資本驅動因素涉及較少，缺乏對自然資本綜合全面的認識，沒有形成統一的理論分析框架。基于以上分析，本研究擬以黃河三角洲為研究區域，完善自然資本動態演變的理論與實證研究框架體系。

2?研究方法與數據來源

2.1?研究方法

2.1.1?三維生態足跡

借鑒相關學者對自然資本核算與評估的研究成果，考慮到人類經濟社會和生物圈之間的作用關系，以土地作為自然資源的母體，從生態生產性土地視角對人類的自然資源消費活動開展核算，認為生態足跡模型的提出為自然資本核算和動態評估提供了良好的研究方法[16-18]。相關研究大致經過了從一維模型向二維模型，再向三維模型演變的過程，其中，一維生態足跡是利用生產性土地面積表征自然資源消費的結果，主要涉及消費需求的視角;二維生態足跡既核算了自然資源的消費情況，也核算了區域土地所能夠供給的自然資本量，進而評價自然資源是否在人類活動的承受范圍之內，是評估區域人地系統可持續性的重要指標。借鑒美國著名生態經濟學家赫爾曼·E·戴利（Daly）提出的可再生資源、不可再生資源等自然資源的可持續利用要遵循的三個準則，Niccolucci等[4]構建了三維生態足跡模型，計算人均生態足跡深度和廣度。其中，人均生態足跡深度表示人均需要消耗多少倍的現有土地面積才能再生區域實際消費的人均資源量，表征人類對自然資本存量的人均消耗程度;人均生態足跡廣度表示生物承載能力限度內實際人均占用生物生產性土地面積，表征人類對自然資本流量的人均占用大小，資本存量閾值對維持區域生態系統平衡和經濟社會可持續發展起關鍵性作用[19]。其中二維生態足跡可以視為平面上的圓形，三維生態足跡可以視為圓柱體，圓柱體的體積等于生態足跡深度和廣度的乘積[20]（圖1）。研究借助方愷[21-22]改進的三維生態足跡模型，考慮人均生態赤字和人均生態盈余的自然資本性質差異，開展黃河三角洲地區自然資本動態演變與優化實證研究。

EDregion=∑ni=1EDi=∑ni=1max{EFi-ECi，0}

（1）

其中，EDregion為區域人均生態赤字，EDi為第i類土地的人均生態赤字，EFi為第 i

地類的人均生態足跡，ECi為第 i 地類的人均生態承載能力。

人均生態足跡深度和廣度計算公式為：

EFdepth，i=1+max{EFi-ECi，0}ECi

（2）

EFsize，i=min{EFi，ECi}

（3）

式中，EFdepth，i為第i地類的人均生態足跡深度，

EFsize，i為第i地類的人均生態足跡廣度。

2.1.2?相關指數構建

（1）自然資本流量占用率。為表征人均生態足跡深度處于自然深度時人類活動對自然資本流量的實際占用程度，引入流量占用率，計算公式如下：

ωflow=EFsizeEC×100%

（4）

（2）自然資本存量流量利用比。當自然資本存量開始消耗時，引入存量流量利用比表示實際自然資本中存量和流量兩者的動態關系，計算公式如下：

ωstockflow=EF-EFsizeEFsize=EDEC=EFdepth-1

（5）

（3）自然資本變化率。為表征人均生態足跡深度和廣度的時序演變趨勢和速度，借助多項式回歸模型推導得到：

EFdepth=EFdepth（t）=u0+u1t+u2t2+…+uttn

（6）

EFsize=EFsize（t）=v0+v1t+v2t2+…+vttn

（7）

式中，自變量t為時間，對EFdepth（t）和EFsize（t）求導，即可得到

t時刻人均生態足跡深度和廣度時序變化率。

（4）剪刀差。為了能夠表征某一年份人均生態足跡深度和廣度的時序演變差異，引入剪刀差模型，具體如下：

α=arccos1+EF′depth（t）×EF′size（t）1+（EF′depth（t））2×1+（EF′size（t））2

（8）

式中，EF′depth（t）和EF′size（t）為人均生態足跡深度和廣度在t時刻的變化差率;α為人均生態足跡深度和廣度的剪刀差，單位為弧（rad）。當α≥π/2時，人均生態足跡深度呈增大趨勢，且與人均生態足跡廣度呈反向趨勢;當π/2>α>0時，人均生態足跡深度呈增大趨勢，且與人均生態足跡廣度呈同向趨勢;當0>α>-π/2時，人均生態足跡深度呈減小趨勢，且與人均生態足跡廣度呈同向趨勢;當-π/2≥α時，人均生態足跡深度呈減小趨勢，且與人均生態足跡廣度呈反向趨勢。

2.2?數據來源

研究主要核算生態足跡消費性數據，包括能源消費和生物資源消費兩大類。能源消費項目主要包括原煤、焦炭、原油、汽油、天然氣、電力和熱力等，生物資源消費項目主要包括糧食、食用植物油、蔬菜豬肉、禽類、蛋類、牛肉、羊肉、奶及奶制品、水產品、干鮮瓜果類等。研究選取黃河三角洲地區核心區域——東營市作為研究對象，數據主要來源于2001—2016年《東營市統計年鑒》。其中，生物資源生產性面積折算系數主要借助聯合國糧農組織公布的有關生物資源的平均產量，全球生態足跡網絡（Gobal Footprint

Network）國家賬戶生態足跡核算方法指南和國內同類地區的相關研究成果[23]。通過對各種能源類型與標準煤的折算系數進行估算，得到實際的標準能源消費量，再采用全球和中國其他地區單位化石燃料生產性土地面積標準，將其轉化為一定的化石燃料的土地面積。由于耕地、林地、草地、水域、能源用地、建筑用地等土地類型單位面積生產能力差異較大，因而要使不同類型的土地面積能夠進行比較，在具體計算過程中，需要乘以相應的均衡因子，同樣的，在核算生態承載能力時，需要乘以均衡因子和產量因子。研究在借助國際相關組織的研究成果和對比參考相關研究文獻的基礎上[24-25]，對均衡因子和產量因子進行了相應的調整（表1）。另外，根據聯合國世界環境與發展委員會（WECD）相關建議，在黃河三角洲自然資本和生態承載能力具體計算過程中，扣除12%生物多樣性保護面積。

3?黃河三角洲地區自然資本動態演變分析

研究根據自然資本相關指數的計算公式，計算黃河三角洲地區自然資本相關指數，具體見表2，根據自然資本相關指數計算結果研究其動態演變規律。

3.1?人均生態足跡和生態承載力演變特征

運用生態足跡模型計算黃河三角洲地區人均生態足跡和人均生態承載能力。根據測算結果（圖2），黃河三角洲地區人均生態足跡呈上升趨勢，由2000年的2.96 hm2上升至2015年的11.23 hm2，年均增長率達到9.30%。研究時期內，黃河三角洲地區的人口數量由173.57萬人增加到192.81萬人，國內生產總值由501.52億元增加到3479.60億元，平均增長速度達10%以上，人均生態足跡的增長趨勢基本與人口規模和經濟規模呈正相關。

2000—2007年，黃河三角洲地區人均生態足跡增長較快，由2.96 hm2增加至7.64hm2，年均增長率為14.45%，主要受到兩方面因素的影響，一方面是隨著石油和農業資源的大規模開發，工業化和城市化的快速發展以及以重化工為主的污染密集型產業比重不斷增加，區域自身對基本的物質資料和能源資料的需求持續增加，需要以大量的生產性土地面積作為支撐;另一方面由于經濟發展水平的不斷提升，居民消費需求結構發生變化，生活質量需求變化與自然資源供給的矛盾問題突出，區域自然資源的消耗持續增多。2008—2010年人均生態足跡變化相對平緩，這主要是受2008年全球性金融危機影響，經濟發展速度開始放緩，工業發展受到較大沖擊，許多重化工企業選擇減小生產規模甚至停產，與重化工企業相關的產業也同樣縮減生產規模，基本的生產資料和能源資源需求量持續降低，致使人均生態足跡下降。2011—2015年人均生態足跡的增長率為5.28%，這主要是因為伴隨著黃河三角洲高效生態經濟區上升為國家級發展戰略，開發強度持續提升，自然資源需求開始顯著增加。

2000—2015年黃河三角洲地區人均生態承載能力時生態足跡和生態承載力的變化序變動趨勢不明顯，但與人均生態足跡相比，表現出生態服務供給嚴重的生態赤字問題，進一步凸顯出黃河三角洲地區生態脆弱、資源環境承載能力低的特點。黃河三角洲地區因黃河泥沙淤積而成，成陸時間短，地下水鹽度大，加之蒸發強烈、海潮侵襲以及海水頂托，土壤鹽堿化程度相對較高，鹽堿化土地面積占全區土地總面積的7%，占山東省鹽堿化土地總面積的82%，森林覆蓋率僅為16.4%，可利用土地尤其是耕地資源較少，造成黃河三角洲地區自然資源的生態供給相對較少，人均生態承載能力嚴重不足。2000—2015年，黃河三角洲地區一直處于生態赤字狀態，人均生態赤字由2000年的2.32 hm2擴大至2015年的10.65hm2，年均增長率達到10.69%，表明隨著人類活動開發強度加劇和對國土空間的無序開發，“人”對“地”的索取越來越多，各項社會經濟活動對資源環境的脅迫作用也越來越強。

3.2?人均生態足跡廣度和深度動態演變特征

生態足跡廣度一定程度上能有效反映自然資本的流動性強弱和人類活動占用流量資本的程度。2000—2015年，黃河三角洲地區人均生態足跡廣度大致呈先下降后相對穩定趨勢（圖3），這表明在黃河三角洲地區經濟社會發展過程中，人類活動對自然資本流量的占用呈現先下降后相對穩定趨勢。人均生態足跡廣度的變化幅度大致呈現先增加后減少趨勢，變化率基本趨向于0，年均遞減率較小，這表明黃河三角洲地區經濟發展方式逐漸由粗放型向集約型轉變，經濟結構逐步完善，對自然資本流量的利用逐漸減小且趨于穩定。人均生態足跡廣度演變大致分為兩個階段，第一階段2000—2008年，人均生態足跡廣度不斷下降，從2000年的0.65 hm2，降低至2008年的0.57 hm2，共減少0.08 hm2。第二階段2009—2015年，人均生態足跡廣度變化相對平穩，波動較小，大致在0.59hm2波動，自然資本流量相對較小。

人均生態足跡廣度和深度生態足跡深度能夠較好地體現自然資本存量的消耗程度。2000—2015年，黃河三角洲地區的人均生態足跡深度呈現上升趨勢（圖3、圖4），由2000年的4.95增加至2015的19.37，年平均增速為9.52%，大于生態足跡廣度的變動速度，致使人均生態足跡持續擴大，且人均生態足跡深度一直大于1，存在嚴重的生態赤字，意味著需要近20個黃河三角洲地區的自然資本流量才能滿足區域經濟社會發展的資源環境需求。這表明區域發展越來越依賴自然資本存量，而當前自然資本的流量已經不能滿足經濟社會發展的消耗需求，需要動用本區域自然資本的存量或者引入區域以外的資本存量以彌補自然資本流量的不足。2000—2007年，由于人口增長較快、經濟規模急劇擴張，黃河三角洲地區人均生態足跡深度逐漸增加，自然資本存量使用增加。其中，2004年人均生態足跡深度的變化率達到最大值。2008—2010年，由于全球金融危機影響，區域經濟社會活動放緩，人均生態足跡深度增速也逐漸放緩。2005—2010年，人均生態足跡深度的變化率逐漸下降，但變化率均大于0，這表明雖然黃河三角洲地區自然資本存量的使用量依然在增加，但增速已逐漸減緩，與這一時期積極推進生態脆弱區生態環境保護建設有關。2013—2015年，人均生態足跡深度的變化率開始增加，這與黃河三角洲地區上升為國家發展戰略后，發展速度加快，需要消耗更多的自然資本有關。