新疆生態承載力及其障礙因子分析

關鍵詞：生態承載力；DPSIR 模型；障礙度；影響因素；可持續發展

人類生存發展需要源源不斷地從自然中獲得各種資源，包括水資源、化石能源、生物能源、礦產資源等。人類在利用各種資源的同時也會產生各種廢棄物對環境造成污染，由于生態系統具有自我調節功能，部分受到破壞的生態環境能夠逐漸恢復。但隨著人類生產活動的加劇和人口數量的增加，對生態環境的破壞超出了生態承載力范圍，使得生態出現退化，并產生了土壤沙化、生物多樣性減少、森林草場退化、大氣污染等一系列嚴重的問題[1]。黨的十九大報告提出要堅持人與自然和諧共生，推動形成人與自然和諧發展新格局，走出經濟與生態協同發展的現代化道路，并明確將生態文明建設提升為“千年大計”[2]。當前我國經濟社會發展對資源有著居高不下的需求，要想達到人與自然和諧相處的可持續發展新格局，就必須因地制宜的發展經濟并使之與當地的生態承載力相匹配。

可持續發展是以控制人口增長、保護資源和開發再生能源為基礎實現的，實現可持續發展需要多方面最大承載力的約束來實現[3]。生態承載力評價以可持續發展為原則，反映的是環境、經濟、社會等多方面復合生態系統效應[4]，一個以可持續發展為核心的生態承載力指標體系已逐漸被學者應用[5]。在生態承載力演變過程中，學者們逐步將資源、環境、社會、經濟和人口等各方面與生態層面相結合，最終形成復合系統生態承載力。從現有研究方法看，國內外學者評價地區生態承載力常用生態足跡法[6]、能值法[7]、DPSIR 評價法[8]，但由于生態承載力研究的異質性與復雜性等原因目前仍未形成統一的評價模型和指標[9]。生態足跡法是學者們研究生態承載力應用最廣泛的方法之一，該方法通過計算比較生態承載力與生態足跡的大小反映出人對資源的利用程度，但此方法的一個假設前提較難實現，即土地僅有一種功能[10]。對于像新疆等土地利用程度較低的地區更適用于DPSIR 評價法。DPSIR 評價法是通過把區域的生態環境從驅動力（D）、壓力（P）、狀態（S）、影響（I）、響應（R）五個維度相互作用對生態環境進行評價，更具適用性和普適性，相比較指標體系評價法更具科學性，因此更適合對可持續發展視域下的生態承載力進行評價。從研究視角看，現有學者運用DPSIR 評價法從土地資源視角[11]、文明城市建設視角[12]、河長制視角[13] 等研究了我國區域的水、土地等生態承載力。但是更具代表性的是基于可持續發展視角，因為生態承載評價的原則就是可持續發展。如吳娟等基于可持續發展視角研究了上海海岸帶的生態承載力[14]，汪濤等基于可持續發展視角研究了太原市的資源承載力[15]，還有張建清等基于DPSIR 評價法研究了我國的可持續發展效率[16]，生態承載力與可持續發展逐漸受到學者的關注。由于各地區之間自然資源、資本資源等差異使得現有研究對部分地區并不具有兼容性與普適性，特別是對于新疆等生態環境惡劣的地區，有關生態承載力的研究還需要結合區域的生態特征以提高新疆生態承載力的精準度。同時，生態承載力隨著區域經濟的發展與政策的推進而不斷變化，及時對不同區域的生態承載力測量可以為當前區域的可持續發展提供參考依據。

新疆作為“絲綢之路經濟帶”的核心區，極端脆弱的生態環境嚴重制約了新疆經濟社會的可持續發展。如何統籌協調社會、經濟、生態三者的關系，促進新疆經濟可持續發展是當前新疆必須要解決的問題。為此，自治區政府相繼出臺了《新疆環境保護規劃（2018—2022 年）》和《新疆生態環境保護“十四五”規劃》，提出全面協同推進新疆經濟高質量發展與生態環境高水平保護，推進生態環境治理體系和治理能力現代化，努力建設天藍地綠水清的美麗新疆。對新疆地區生態承載力進行評估可以找到生態環境問題所在，使得環境與經濟發展相適應，促進新疆地區經濟可持續發展。現有關于新疆生態承載力的文獻年代久遠，并且我國國土面積較大，各地區之間生態環境有較大差異，其它地區關于生態環境承載力的評價對新疆不具有普遍適用性。因此，運用DPSIR 評價法，通過文獻梳理選擇合適的指標評價新疆生態承載力并分析其障礙因子，對推進新疆生態環境治理體系和治理能力現代化，實現經濟可持續發展有重要意義。

1 研究區域概況

新疆維吾爾自治區位于我國西北邊陲，占地面積166.49 萬km2，約占我國國土總面積的1/6，是中國面積最大的省級行政區，與8 個國家接壤，是古代絲綢之路的重要通道。新疆屬于典型的溫帶大陸性干旱氣候，具有日照時間長、降水稀少、水資源分布不均、蒸發量大等特點，2019 年年均降水量218.45 mm，遠低于中國平均降水量，各地區的年平均降水量等級見圖1 所示。如圖1所示，新疆內部不同區域的降水量具有明顯差異，其中年平均降水量在0～100 mm 范圍內面積占比36.18%，年平均降水量大于300 mm 的面積占比0.07%，吐魯番地區的年平均降水量最低僅為24.2 mm，降水量最多的地區伊犁哈薩克自治州，達到了561.5 mm，各地區降水量差別較大。整體上看，新疆的不同區域的年降水量呈現出西多東少的態勢。

新疆擁有全國面積最大的塔克拉瑪干沙漠，沙漠面積約占全國沙漠面積的60%，達43.04 萬km2。新疆土地侵蝕比較嚴重，同時新疆各區域之間也存在明顯差異。新疆不同地區年水土侵蝕面積比例如圖2 所示，從圖2（a） 中可以看出2011 年新疆土地侵蝕總面積達97.90 萬km2，占全疆總面積的58.97%，水土侵蝕面積占比在0～20% 范圍的地區是伊犁哈薩克自治州，占比最高在60%～80% 的地區有9 個，說明新疆水土侵蝕較為嚴重。圖2（b） 是2020 年新疆不同地區的水土侵蝕面積比例占比，2020 年水土流失面積為83.80 萬km2，比2011 年略有減少，其中水土侵蝕面積占比在0～20% 之間的地區有兩個，分別是伊犁哈薩克自治州、巴音郭勒蒙古自治州，水土侵蝕面積占比在60%～80% 的地區降為3 個，即部分地區水土侵蝕比例有所好轉，但克拉瑪依市的水土侵蝕比例出現惡化。整體上看，隨著時間的發展，新疆的水土侵蝕比例有所緩解，但是也有個別區域出現惡化?！笆濉逼陂g新疆地區生產總值達13797.58 億元，產業結構不斷優化，地級以上城市空氣質量優良天數達75.4%，森林覆蓋率達5.02%，累積防沙固沙18917.2 km2。雖然在全區的不斷努力下，新疆部分地區水土流失有所改善，但合理開發和利用新疆生態資源仍十分重要。新疆地區作為“絲綢之路經濟帶”的核心區，具有巨大的發展潛力。面對惡劣的自然環境，新疆將持續不斷的迎接嚴峻的挑戰。

2 研究方法與數據來源

2.1 研究方法

2.1.1 DPSIR 指標體系構建

DPSIR 模型是在PSR 模型（壓力、狀態、響應）改進后提出的更完備的生態評價模型[17]，除了壓力、狀態、響應外還包括驅動力、影響。DPSIR 模型描述了經濟、社會與自然環境間的作用關系（如圖3 所示），相比較其他指標評價模型更加科學全面。其作用機理是人類社會經濟發展會直接或間接對生態環境造成壓力，導致生態系統狀態發生明顯變化，生態系統的變化會影響人的生產生活，最終迫使人們采取行動減輕生態環境對人們生產生活的影響。因此選取DPSIR 模型對新疆的生態承載力進行評價。

2.1.2 熵權法

確定指標權重可以通過主觀和客觀兩種方法，其中主觀確定權重需要依靠領域內專家對其進行賦值，為了能較為全面科學的衡量各指標的權重，本文采用熵權法客觀確定各個指標的權重[18]。熵權法的處理步驟已是業內共識，故不再展示，詳情可見參考文獻。

2.1.3 障礙度模型

運用DPSIR 評價模型可以對新疆的生態承載力進行評價，但無法得出影響新疆生態承載力水平的關鍵因素。障礙度模型通過比較指標值與目標值的偏離程度可以得出指標對生態承載力的障礙度。為了厘清新疆生態承載力的障礙因素，引入因子的貢獻度、偏離度、障礙度等評價因子，因子貢獻度（j C ）表示單項指標占生態承載力的比重，偏離度（ j D ）是單項指標與生態承載力的差值，障礙度（ j B ）表示單項指標對生態承載力的障礙度。具體的計算步驟如下[19]：

2.2 指標選取

DPSIR 模型主要包括驅動力（D）、壓力（P）、狀態（S）、影響（I）、響應（R）5 個方面。其中，驅動力（D）是生態環境變化的潛在原因，表示經濟社會發展對生態環境造成的威脅，人類活動對環境造成的影響。壓力（P）是造成生態環境破壞的直接因素，主要指人類經濟活動對周圍環境造成的影響，包括工業廢氣和工業廢水的排放、農藥化肥的使用等對環境直接造成污染。狀態（S）是指生態環境在人類經濟活動的直接和間接作用下所呈現的狀態。影響（I）是指生態環境所處的狀態對人們生產、生活的影響，包括自然災害造成的損失、水環境、空氣環境等。響應（R）則是指受到生態環境的影響后人們做出的各種保護生態環境的措施，包括環境治理投資、生態造林等。

參考學者們關于生態承載力的相關研究，同時由于新疆水資源分布不均、自然災害發生率高、第三產業發展較慢等特點，引入湖庫水質I—III 類占比、河流水質I—III 類占比、自然災害直接損失、第三產業比重等指標，構建了如表1 的指標評價體系。

2.3 數據來源

本文的研究數據選取了新疆2005—2020 年的面板數據，數據來源主要是《中國統計年鑒》《新疆統計年鑒》《新疆維吾爾自治區生態環境公報》以及新疆統計局數據。其中碳排放總量年份數據來源于中國碳核算數據庫，恩格爾系數為統計年鑒數據計算得出，個別數據缺少的年份根據數據的特點使用線性插值法或均值法補齊。

3 研究結果

3.1 新疆生態承載力綜合指數變化情況分析

2005—2020 年新疆生態承載力的綜合指數如圖4 所示，總體上新疆生態承載力呈上升趨勢，生態承載力綜合指數從2005 年的0.445 增長到2020 年的0.617，增長了38.65%。從增長速度看，新疆生態承載力在考察期內經歷了3 個階段。2005—2014 年為平穩上升期，此時新疆生態承載力增長速度較慢；2014—2017 年為快速攀升期，此時新疆生態承載力指數增長速度較快；2017 年之后為平穩期，此階段新疆生態承載力綜合指數上升阻力較大，新疆生態承載力趨于平穩。前期新疆生態承載力指數較低，說明新疆人與自然矛盾較大，人們在經濟發展的同時沒有兼顧生態環境的保護。后期得益于自治區政府對新疆生態環境的高度關注與新疆生態治理工作的有效開展，使得新疆生態環境質量不斷提高。新疆生態承載力指數快速上升，說明人們在經濟發展的同時也能兼顧生態環境的保護，新疆人與自然逐步和諧。

3.2 新疆生態承載力各維度指數變化情況分析

圖5 展示了新疆生態承載力驅動力（D）、壓力（P）、狀態（S）、影響（I）、響應（R）指數的變化趨勢。整體上看，驅動力（D）指數呈現快速攀升趨勢，狀態（S）、影響（I）、響應（R）指數雖有上升趨勢，但是總體波動明顯，壓力（P）指數總體呈下降趨勢，但后期有緩和跡象。

考察期內，新疆生態承載力驅動力指數從2005 年的0.0002 提升到2020 年的0.200，年平均增長率超過了50%，增長速度較快。驅動力主要反映了新疆經濟的發展狀況，驅動力的快速增長也說明了考察內新疆的經濟發展速度較快。產業結構的不斷調整、資源的合理使用使得新疆的人均可支配收入不斷提高、能源消耗不斷減少。2005—2020 年，新疆生態承載力狀態、影響、響應指數呈波動上升趨勢，說明新疆生態環境質量在不斷提高。由于新疆生態環境脆弱，新疆的生態環境治理工作一直都在進行，近幾年，新疆政府出臺了多項生態環境治理政策，新疆環境治理力度有所加大。在考察期內，壓力指數先快速下降處于較低水平后又快速上升，最后緩慢下降。前期受工業化進程和農業生產影響，工業排放物以及農業生產中的化肥、地膜等使用量不斷加大，使得新疆生態承載壓力不斷加大。近年來隨著政府對于經濟綠色、低碳發展的倡導，工業排放物以及農業生產中的化肥、地膜等使用量逐漸下降，人與自然的矛盾有所緩和，生態承載壓力有所下降。但是由于人們的需求不斷增加，生態承載壓力短期內不會快速下降。

3.3 新疆生態承載力障礙因子診斷

3.3.1 各指數障礙因子動態變化

要提升新疆生態承載力還必須測算生態承載力的障礙因素，由前述公式測算出的新疆生態承載力提升的障礙度變化趨勢如圖6 所示。從整體看，新疆生態承載壓力的障礙度不斷攀升，驅動力障礙度下降趨勢明顯，影響、響應障礙度呈波動中緩慢下降趨勢，狀態障礙度呈波動中緩慢上升趨勢。2005 年新疆生態承載壓力的障礙度最小，驅動力的障礙度最大，新疆生態承載力的阻礙因子主要來源于驅動力和影響，說明前期新疆經濟發展與生態保護的矛盾較大。2012 年以后新疆生態承載的障礙主要來源于壓力，影響和驅動力的障礙度較小。2005 年新疆維吾爾自治區政府對《新疆維吾爾自治區環境保護條例》第一次修訂，在政府的規制下，人們高污染、高消耗的經濟活動得到了很大的改善，政府的環境治理能力也在不斷提升，因此，驅動力、狀態、影響、響應的障礙度不斷減小。但是工業“三廢”的排放量以及造成農業面源污染的農業生產要素投入農業農藥、化肥、地膜的使用量在不斷增加，這使得生態承載壓力不斷增加，阻礙了生態承載力的提升。

3.3.2 障礙度因子分析

為了厘清新疆生態承載力的障礙因子， 測算了2005—2020 各年度新疆生態承載力障礙因子，排名前3的障礙因子如表2 所示。

根據表2 各年度障礙因子的排序發現：2014 年之前新疆生態承載力障礙因子主要是影響指標層的“水土流失治理面積”指標，2014 年之后障礙因子主要是壓力指標層的“農用地膜使用量”和“農用化肥施用量”指標。前期由于人們高污染、高消耗、低產出的生產方式對新疆生態環境造成了嚴重破壞，使得生態系統不能通過自我調節恢復。新疆生態系統的破壞造成了土地、草場退化、水土流失，各種自然災害頻發，包括沙塵暴、洪澇、冰雹等，對人們的財產造成了巨大的損失。政府通過治水、治沙、造林等一系列的措施使得新疆生態系統逐漸恢復，生態承載力不斷提升，自然災害對人們財產造成的直接損失也逐漸減小。后期農用地膜和化肥是新疆生態承載力的主要障礙因子。說明了人們在追求農業高產出的同時，也產生了大量的農業面源污染，后期，政府應引導農戶從農業高產量向高質量發展。

表3 展示了新疆生態承載力障礙因子排名前3 的頻次和頻率。由表3 可知，水土流失治理面積（x22）障礙因子排名前3 出現的次數最多，出現了9 次，出現的頻率為56.25%；第三產業比重（x20）排名第2，出現了8 次，環境治理投資總額（x23）、農用化肥施用量（x6）、農用地膜施用量（x7）并列第三，出現了7 次。說明新疆生態承載的主要障礙因素主要來源于響應指標層和壓力指標層，即近些年來人們生產活動對生態環境造成的巨大的壓力。對于生態環境的巨大壓力人們所做出的生態保護響應是新疆生態承載力的障礙因素，說明全疆在經濟發展過程中沒有充分協調經濟與生態之間的關系。政府對環境的治理是新疆生態承載力提升的關鍵力量，后期需要政府進一步加強對生態環境的治理能力。因此，如何轉變人們高污染、高消耗的生產方式，推動新疆經濟高質量發展，增加政府生態環境治理能力是提升新疆生態承載力的關鍵所在。新疆維吾爾自治區在“十二五”期間，是加速轉變經濟發展方式的關鍵時期，政府加強了對生態環境的保護措施，新疆生態承載力阻礙由響應層面的障礙因素逐漸減弱，隨之產生的是壓力層面的障礙因素。2017 年，第二次修訂的《新疆維吾爾自治區環境保護條例》加大了對環境違法行為的處罰力度，這將進一步限制工業“三廢”和農業面源污染的加劇。

4 結論與建議

4.1 結論

運用DPSIR 評價模型對新疆2005—2020 年的生態承載力進行評價，通過障礙度模型分析了新疆生態承載力的障礙因子，研究發現：第一，考察期內，新疆生態承載力呈上升趨勢，2005—2014 年期間，新疆生態承載力指數提升緩慢，2014—2017 年期間快速攀升，2017—2020 年期間又趨于平穩。第二，新疆生態承載力狀態、影響、響應指數呈波動上升趨勢，驅動力指數上升速度較快，壓力指數下降速度較快。第三，新疆生態承載力障礙因子正在由響應層面逐漸向壓力層面轉移，這可能跟新疆的環境規制有關。第四，通過障礙度分析，影響新疆生態承載力的障礙指標依次是水土流失治理面積、環境治理投資總額、第三產業比重、農用地膜使用量、農用化肥施用量。

4.2 建議

根據研究結果，新疆在經濟發展的同時生態承載力得到了一定的提升，說明新疆地區能夠較好的處理人與自然的矛盾，但是還有一定的優化空間，因此，必須要堅持可持續發展戰略，推動經濟與生態的協同推進，促進新疆經濟高質量發展。具體來講，新疆在生態環境的治理投資、農業綠色可持續發展、產業結構優化升級等方面還存在一定的不足，基于此，提出以下政策建議：第一，加大生態環境治理投資，提升生態環境治理能力。首先是加大市區污染整治力度，重點整治市區水體、噪聲、大氣污染等較嚴重的地區；其次是要加大近年來生態退化較為嚴重地區的治理投資，特別是克拉瑪依、阿勒泰地區、昌吉地區等，這些地區都是新疆工業較為密集的地區，第二產業占比較高，要進一步提升工業三廢污染排放處理能力和污水、廢氣、固體廢棄物等處理設施，提升新疆整體的環境治理能力；最后要增加城市綠化投資，改善城市環境。通過對資源定價、環境治理和環境保護等手段，改變資源利用方式、改善城市生態環境，有助于提高資源對生態系統的支持力，推動新疆經濟的可持續發展。第二，加大農業綠色生產方式補償力度，推動新疆農業綠色可持續發展。堅持可持續發展，就必須要堅持農業綠色的發展方向，特別是和田地區、阿克蘇地區、博爾塔拉蒙古自治州等化肥和農膜使用量較大的地區，要減量使用農藥、化肥、地膜，提升節水灌溉系統的使用程度，從而減少農業面源污染。化肥、農藥、地膜等農業污染性生產要素的大量投入在提升產出的同時也對生態環境造成了嚴重危害，通過補償機制降低農戶使用化肥、農藥、地膜等農業污染性生產投入，有利于驅動農戶采用農業綠色生產方式。采取農業綠色的生產方式一方面是提升新疆農業高質量發展，滿足農業現代化的需要，另一方面也是滿足了人們對綠色健康農產品的需求。第三，加快發展第三產業，優化產業結構。產業結構優化也是堅持可持續發展的重要一環，通過激勵、引導、懲罰等方法使高耗能、高污染、低產出的產業向低耗能、低污染、高產出的產業轉型升級。目前新疆工業中高耗能、高污染的比重仍較大，比如烏魯木齊市、克拉瑪依市、昌吉回族自治州等，工業三廢排放量還在持續增加，這直接限制了其生態承載力的提高。近幾年新疆產業結構的調整優化使得第三產業比重不斷提高，但與其他省份相比還存在一定的差距，因此，新疆未來應進一步優化產業結構，逐步引導高耗能、高污染的產業向低耗能、低污染的產業轉變，并結合自身優勢進一步擴大第三產業比重，如旅游業、現代服務業等。