基于三維生態足跡的阿克蘇地區自然資本動態研究

龔春麗

摘要 運用改進的三維生態足跡模型，利用足跡廣度、足跡深度、存量與流量資本利用率及變化率與剪刀差等指標分析了2007—2016年阿克蘇地區自然資本動態變化。結果顯示：阿克蘇地區人均生態足跡、生態赤字以及生態承載力逐漸上升;阿克蘇地區足跡深度大于1并且逐漸加大，足跡廣度呈現周期性上升;耕地和建設用地的存量資本利用率持續上升;阿克蘇地區的足跡深度和足跡廣度的剪刀差都出現了周期性的下降趨勢。表示阿克蘇地區已向生態赤字時代邁進，區域的發展面臨一種新的常態。為此得出以下結論：在增加自然資本收益率的同時，需增強其流動性，盡可能放緩自然資本、存量資本的消耗速度，才能更好地實現區域可持續發展。

關鍵詞 三維生態足跡;阿克蘇地區;自然資本

中圖分類號 X-196? 文獻標識碼 A? 文章編號 0517-6611（2021）22-0110-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.22.026

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Research on? Dynamics of Natural Capital in Aksu Region Based on Three-dimensional Ecological Footprint

GONG? Chun-li

（College of Economics and Management， Tarim University， Alar， Xinjiang 843300）

Abstract Using the improved three-dimensional ecological footprint model， the dynamic changes of natural capital in Aksu region from 2007 to 2016 were analyzed by using the footprint width， footprint depth， stock and flow capital utilization rate， change rate and scissors difference.The results showed that： the per capita ecological footprint， ecological deficit and ecological carrying capacity of Aksu region were gradually increasing; the footprint depth of Aksu area was greater than 1 and gradually increased， and the footprint width increased periodically; the utilization rate of stock capital of arable land and construction land continued to rise; the scissors difference of footprint depth and footprint width in Aksu area has a periodic downward trend.It indicated that Aksu area has stepped into the ecological deficit era， and the regional development is facing a new normal.Therefore， the following conclusions were drawn： while increasing the rate of return of natural capital， it is necessary to enhance its liquidity， as far as possible to slow down the consumption rate of natural capital stock， in order to better achieve regional sustainable development.

Key words Three-dimensional ecological footprint;Aksu region;Natural capital

自然資源作為重要的資源，其存量和流量多少極大地影響區域的可持續發展。利用什么方法衡量人類對自然資本的需求是可持續發展研究的重要課題。生態足跡模型不僅可以測量區域可持續發展，還能夠衡量生態系統壓力大小[1]。該模型自誕生至今，在世界范圍內得到普遍推廣[2]。生態足跡模型在運用中不斷的發展演變，生態足跡的探究尺度不斷縮小，張家其等[3]利用生態足跡測度環境影響，分析與對比了每個地方農戶對環境的影響;生態足跡的探究領域不斷延伸，周年興等[4]根據旅游活動消費特征，將旅游活動的多個要素結合起來形成了旅游生態足跡模型;眾多學者基于改進生態足跡模型和評價方法進一步探究了生態足跡[5]，寧雅楠等[6]利用“省公頃”的模型不僅可以準確體現非大尺度的土地生產力，還能體現社會經濟發展特點。Niccolucci V等[7]改進了足跡廣度和足跡深度2個指標，進而形成三維生態足跡模型。該模型重視人類資源消費在時間上的累積效應[8]。這導致生態足跡的探究不斷拓展到縱深。方愷[9]改進了三維生態足跡方法，在資源消費方面更加重視代際公平，更具有科學性。

筆者基于對三維生態足跡進行改進，以足跡深度、足跡廣度、存量資本利用率及剪刀差等指標[10]，具體探究了2007—2016年阿克蘇地區自然資本的動態變化特點，并根據實際情況提出了相應地降低區域生態環境壓力的方法，以期有利于開展區域可持續發展的量化研究。

1 研究區概況與數據來源

1.1 研究區概況

阿克蘇地區地處新疆維吾爾自治區中部，天山山脈中段南麓，塔里木盆地北緣。阿克蘇地區地勢北高南低，由西北向東南傾斜。北部山峰眾多，南部是浩瀚無垠的塔克拉瑪干沙漠，中部為山麓礫質扇形地、沖積平原區、戈壁、綠洲相間。中、低山丘陵帶分布有大面積水草豐茂的天然草場，山前洪積—沖積傾斜平原，地勢平坦，水量豐富，土地肥沃。阿克蘇地區土地總面積13.13萬km 占新疆土地面積的7.8%。阿克蘇地區地處亞歐大陸深處，光熱資源豐富;境內河流流域面積廣，河、湖、水庫眾多，水資源豐富，是新疆水資源最豐富的地區之一;礦產資源和化石能源資源豐富，儲量大且易開采;石油、天然氣蘊藏量大，是“西氣東輸”工程重要的氣源。2019年阿克蘇地區糧食產量18755萬t，棉花產量100.97萬t，林果業種植面積3006 萬hm2。2019年，阿克蘇地區的GDP達到1 222.4億元，較2018年增加8.1%，第一產業、第二產業和第三產業分別占生產總值的22.6%、31.4%和46.0%。

1.2 數據來源

研究數據來源于《阿克蘇地區統計年鑒》《阿克蘇地區國民經濟和社會發展統計公報》《新疆統計年鑒》等[11]。該研究計算的土地類型分為5類，包括：耕地、林地、草地、水域、建筑用地。其中，生物資源消費分為農產品（水稻、小麥、玉米、棉花、亞麻、甜菜等）、林產品（核桃、巴旦木、木材、苗木）、畜產品（牛肉、馬肉、羊肉、牛奶、家禽等）、水產品類（魚類、蝦類）4大類，所計算的生態承載力去除12%的生物多樣性保護面積。世界平均產量數據采用聯合國糧農組織統計數據;計算生態足跡和生態承載力所用的均衡因子和產量因子參考文獻資料并結合阿克蘇地區的實際情況進行修正。

2 研究方法

2.1 三維生態足跡模型

三維生態足跡模型不同于傳統的二維生態足跡，該模型納入足跡廣度、足跡深度2個新指標。足跡深度表示自然資本存量耗費的程度，其意義有2層：一是人類要滿足實際資源的消費量需要多少現有土地面積;二是人類1 年中的資源消耗量，再生這些資源需要的年數。足跡廣度表示占用多少生物生產性土地面積，實際上取生態足跡和生態承載力兩者中的較小值。足跡廣度和足跡深度相乘便是三維足跡模型，以下是其計算公式：

EFsize=BC，0

EFdepth=1+EDBC=1+EF-BCBC，EFdepth≥1（2）

EF3D=EFsize×EFdepth，|EF3D|=|EFclassic|（3）

式中，EFsize可表示足跡廣度，即表示人均流量資本的占比水平;BC表示生物的承載力;EFdepth為足跡深度（等于1時稱為原長）[12]，即表示人均對存量資本的消耗程度;ED可表示生態赤字;EF可表示生態足跡：EF3D可表示三維的生態足跡;EFclassic則表示二維的生態足跡。

2.2 三維生態足跡模型改進優化

已有的三維生態足跡模型忽略了生態盈余和生態赤字兩者的自然資本性質的不同，從區域尺度上高看了足跡廣度、輕視了足跡深度。所以針對區域尺度的足跡深度與足跡廣度推斷出了以下計算公式：

EF3D=EFsize×EFdepth=ni=1max{EFi-ECi，0}×（1+ni=1max{EFi-ECi，0}ni=1ECi）（4）

式中，EFsize可表示足跡廣度，即表示人均流量資本的占比水平;EFdepth為足跡深度;EFi可表示第i地類的生態足跡;ECi可表示第i地類的生物承載力;EF3D可表示三維的生態足跡。

改進后的三維生態足跡模型，在跟蹤與區分流量資本時不再受到區域尺度的限制，克服了生態赤字面臨轉移的危險、不重視存量資本的穩定給區域可持續發展帶來的影響、評估結果存在極大的生態偏差性等問題。

3 結果與分析

3.1 阿克蘇地區三維生態足跡分析

3.1.1 人均生態足跡、生態承載力和生態赤字/盈余。表1表明，阿克蘇地區的人均生態足跡呈現波動上升的趨勢，從2007年為2.759 hm2上升至2016年4.261 hm2。2009—2013年，人均生態足跡增長迅速，而在2014年，人均生態足跡下降，這是研究期內唯一一次下降。究其原因可能是由于區域政策起到了臨時的效果，促使生態足跡下降。阿克蘇地區人均生態足跡從整體上不斷上升，究其原因是近幾年來區域經濟迅速增長，對自然資本存量和流量的依賴加大的結果。比較阿克蘇地區人均生態足跡的具體情況，10年里區域人均生態承載力只上升了0.144 hm 增幅不大。

表1表明，2007—2016年阿克蘇地區人均生態赤字整體呈上升趨勢，從2007年的2.218 hm2上升至2016年的3.564 hm2。其中，2009和2014年阿克蘇地區的人均生態赤字出現降低的情況，2009年下降的主要原因是由于人均生態足跡與2008年相比是持平的，而人均生態承載力和上一年比較有所增加。2014年阿克蘇地區人均生態赤字出現下降的主要原因是由于人均生態足跡下降，而人均生態承載力和上一年比較無太大變化。

3.1.2 各地類人均生態足跡、生態承載力和生態赤字/盈余。由圖1可看出，2007—2016年阿克蘇地區不同地類的人均生態足跡整體上升，原因除了總人口增加外，能源的消耗量和人均資源的消耗量均增加。2016年阿克蘇地區人均生態足跡增加的幅度從大到小依次為水域（2.22 hm2）>耕地（1.22 hm2）>草地（0.75 hm2）>建筑用地（0.04 hm2）>林地（0.03 hm2）;與2007年相比，2016年阿克蘇地區水域、耕地、草地、建筑用地、林地的生態足跡分別增加了0.71、0.41、0.19、0.03、0.02 hm2;就貢獻率而言，水域對生態足跡的貢獻最大，占52%，究其原因是由于當地居民需要大量的水產品。其次是耕地和草地，貢獻率分別為30%和14%。由此看出，在生態足跡里水域、耕地和草地是最重要的構成部分，林地和建筑用地貢獻率雖呈現上升趨勢，但是上升趨勢不大。

2007年至2016年阿克蘇地區各地類的生態承載力呈上升趨勢，但是增長幅度較小，主要由于生產技術不斷提升，農業的產量不斷增加。具體而言，2016年阿克蘇地區生態承載力由大到小依次為耕地（0.48 hm2）>建筑用地（0.16 hm2）>草地（0.12 hm2）>林地（0.05 hm2）>水域（0.04 hm2）;與2007年相比，2016年阿克蘇地區耕地、建筑用地、草地、林地、水域的生態承載力[13]分別上升了0.03、0.02、0.03、0.02、0.04 hm2。就貢獻率而言，近10年來耕地的貢獻率最大，約為56%。各地類中耕地在區域生態的可持續發展中起重要作用，應該大力保護耕地資源。

2007—2016年阿克蘇地區各地類生態赤字/盈余指標主要用來描述區域的資源占用符不符合這個區域的承載力。通過評價各種土地的生態赤字/盈余，從而相應地調整不同地類的規模比例，使得生態赤字下降或者增加生態盈余，進而提升區域可持續發展潛能。通過各地類的生態足跡和生態承載力可知，2007—2016年水域、耕地和草地處于生態赤字，并且從整體上來看赤字水平在不斷擴大;建筑用地與林地處于生態盈余狀態，表示建筑用地和林地發展符合阿克蘇地區經濟發展的需要。但是建筑用地和林地生態盈余總值不足以抵消耕地、草地、水域所造成的生態赤字，故阿克蘇地區整體處于生態赤字狀態，只能通過消耗存量資本來滿足人們對自然資本的需求。

3.1.3 生態足跡深度和廣度。由圖3可知，2007—2016年阿克蘇地區的足跡深度大于 表明阿克蘇地區大量消耗自然資本存量?？v觀上升進度，在此期間，阿克蘇地區足跡深度逐漸加大。表明資本存量過量消耗影響阿克蘇地區的資本流量，致使區域生態可持續發展受到影響。足跡深度的變化趨勢分成2個階段：2007—2012年，阿克蘇地區的足跡深度呈上升趨勢，這很大程度上與當地經濟發展和居民對資源的需求有很大關系;盡管2013—2016年足跡深度較2012年有所降低，但也存在緩慢的上升趨勢，這些情況與阿克蘇地區經濟發展速度放緩有關。

足跡廣度是對自然資本流動和人類流量資本強弱程度及其占用率的體現。圖3表明，阿克蘇地區的足跡廣度在2007—2016年逐漸上升，2007年為0.46 hm 2016年達0.58 hm2。研究得知，阿克蘇地區的足跡廣度呈現周期性上升，其中在2007—2008年、2009—2011年、2012—2014年、2015—2016年，上升趨勢較小，在2008—2009年、2011—2012年、2014—2015年間，上升趨勢較明顯，整體保持情況是每持續3年又間隔1年，呈現與當地宏觀經濟調控成正比變化的情況。總體而言，阿克蘇地區足跡廣度值較低，其主要原因是自然資源匱乏，流動資源地域受限。

3.2 比較分析

3.2.1 存量、流量資本利用率分析。以耕地和建筑用地為研究對象，著重研究2007—2016年間這兩類土地類型的存量和資本量的消耗情況。如圖4所示，2007年的耕地自然資本存量已經飽和，并且持續10年，由此表明，耕地資本存量不再處于剩余狀態。2007—2016年，建筑用地資本存量占用率從7.39%到22.11%，增長速率每年達1.31%，由此表明，建筑用地的資本存量近年來一直處于增加趨勢，給生態供給帶來了越來越大的壓力。

阿蘇克地區的耕地存量在2007年時利用比例為98%，表明當年就需要所有的存量資本彌補耕地存量不足的缺陷。2008年耕地存量資本第一次超過1達到1.1 說明該地區耕地存量已飽和，不再需要其他自然資源進行彌補，存量資本取代了耕地資本。隨著生態逐步匱乏，耕地自然資本存量也在逐漸變化，從2008年的1.12增至2016年的1.5 存量資本逐漸增大，達到了流量占用量的1.5倍。由于發展社會經濟過程中，耕地存量消耗過大，所以需要通過技術手段提高耕地存量，而且要不斷增加耕地，解決亟需生產消費的現狀。

3.2.2 變化率與剪刀差。圖5表明，這幾年間該地區足跡深度和廣度都呈下降趨勢，說明該地區存量資本在資源消耗量方面有所減少，而且剪刀差值不足 說明足跡深度正處發展期，變化較小，變動緩慢。同時，足跡深度和廣度隨著剪刀差和時間的改變而改變，在10年之內，呈現起伏變化較大，特別是在2008、2010、2011、2013和2015年變化較為明顯，但在2009、2011、2014和2016年間變化緩慢，其原因有待進一步研究。

4 結論與討論

4.1 結論

（1）2007—2016年阿克蘇地區人均生態足跡、生態赤字以及生態承載力都逐漸上升。人均生態足跡上升趨勢較大，人均生態赤字的上升趨勢相對較小，人均生態赤字整體呈上升趨勢。2007—2016年阿克蘇地區各地類的生態承載力呈上升趨勢，表現為耕地>建筑用地>草地>林地>水域;各地類的生態承載力呈上升趨勢，增長幅度較小，表現為耕地>建筑用地>草地>林地>水域;水域、耕地和草地處于生態赤字，建筑用地與林地處于生態盈余狀態，但是阿克蘇地區整體處于生態赤字狀態，只能通過消耗存量資本來滿足人們對自然資本的需求。

（2）2007—2016年阿克蘇地區的足跡深度大于 并且足跡深度逐漸加大。足跡廣度呈現周期性上升，從2007年的0.46 hm2上升至2016年的0.58 hm2。在2007—2008年、2009—2011年、2012—2014年、2015—2016年，足跡廣度上升趨勢較小，在2008—2009年、2011—2012年、2014—2015年間，上升趨勢較為明顯，呈現與當地宏觀經濟調控成正比變化的情況。

（3）分析了阿克蘇地區耕地和建設用地存量和流量資本的使用變化情況。耕地存量資本的利用率在2007年就達到了98%，而且持續上升，2016年達到152%;建筑用地自然資本流量也在增加，由7.39%上升至22.11%。

（4）阿克蘇地區在2007—2016年間，其足跡深度和廣度的剪刀差都出現了周期性的下降趨勢。所以，該地區存量資本的消耗情況也在下降，而且足跡深度和廣度的也呈下降趨勢，由此表明，該地區的主要消耗方式就是存量資本。

4.2 討論

（1）根據研究結論可知，阿蘇克地區自然資本消耗較大這一現狀已經對該地區經濟發展產生了巨大影響。因此，要采取多種方式減少自然資本存量的損耗，比如增加資本的流動性，提高收益率，大力發展循環經濟、加大資源化利用效率，提升資源配置、拓展其寬度和深度的變化幅度，加快進度完善和補充有關剪刀差的指標研究結果[14]，努力實現社會生態走可持續發展之路。

（2）筆者以研究三維生態足跡為基礎，著重研究阿克蘇地區足跡深度和廣度，同時引入存量、流量資本利用率和變化率與剪刀差等一系列指標，進一步完善和補充探究結論。盡管文章在探究方面還存在一些不足，比如生態足跡沒有對自然資本類型研究進行全覆蓋，也未因地制宜分析不同類型的生物種類在不同土地上的供求關系;不過，這種模式更注重資源消費和生態服務的代際傳遞，同時還根據時間和空間的分布，加入了生態足跡之間的對比性，這給區域之間的動態變化和不同區域之間的自然資本研究提供了更新的思路。

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