基于三维生态足迹的阿克苏地区自然资本动态研究

龚春丽

摘要 运用改进的三维生态足迹模型，利用足迹广度、足迹深度、存量与流量资本利用率及变化率与剪刀差等指标分析了2007—2016年阿克苏地区自然资本动态变化。结果显示：阿克苏地区人均生态足迹、生态赤字以及生态承载力逐渐上升;阿克苏地区足迹深度大于1并且逐渐加大，足迹广度呈现周期性上升;耕地和建设用地的存量资本利用率持续上升;阿克苏地区的足迹深度和足迹广度的剪刀差都出现了周期性的下降趋势。表示阿克苏地区已向生态赤字时代迈进，区域的发展面临一种新的常态。为此得出以下结论：在增加自然资本收益率的同时，需增强其流动性，尽可能放缓自然资本、存量资本的消耗速度，才能更好地实现区域可持续发展。

关键词 三维生态足迹;阿克苏地区;自然资本

中图分类号 X-196  文献标识码 A  文章编号 0517-6611（2021）22-0110-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.22.026

开放科学（资源服务）标识码（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

自然资源作为重要的资源，其存量和流量多少极大地影响区域的可持续发展。利用什么方法衡量人类对自然资本的需求是可持续发展研究的重要课题。生态足迹模型不仅可以测量区域可持续发展，还能够衡量生态系统压力大小[1]。该模型自诞生至今，在世界范围内得到普遍推广[2]。生态足迹模型在运用中不断的发展演变，生态足迹的探究尺度不断缩小，张家其等[3]利用生态足迹测度环境影响，分析与对比了每个地方农户对环境的影响;生态足迹的探究领域不断延伸，周年兴等[4]根据旅游活动消费特征，将旅游活动的多个要素结合起来形成了旅游生态足迹模型;众多学者基于改进生态足迹模型和评价方法进一步探究了生态足迹[5]，宁雅楠等[6]利用“省公顷”的模型不僅可以准确体现非大尺度的土地生产力，还能体现社会经济发展特点。Niccolucci V等[7]改进了足迹广度和足迹深度2个指标，进而形成三维生态足迹模型。该模型重视人类资源消费在时间上的累积效应[8]。这导致生态足迹的探究不断拓展到纵深。方恺[9]改进了三维生态足迹方法，在资源消费方面更加重视代际公平，更具有科学性。

笔者基于对三维生态足迹进行改进，以足迹深度、足迹广度、存量资本利用率及剪刀差等指标[10]，具体探究了2007—2016年阿克苏地区自然资本的动态变化特点，并根据实际情况提出了相应地降低区域生态环境压力的方法，以期有利于开展区域可持续发展的量化研究。

1 研究区概况与数据来源

1.1 研究区概况

阿克苏地区地处新疆维吾尔自治区中部，天山山脉中段南麓，塔里木盆地北缘。阿克苏地区地势北高南低，由西北向东南倾斜。北部山峰众多，南部是浩瀚无垠的塔克拉玛干沙漠，中部为山麓砾质扇形地、冲积平原区、戈壁、绿洲相间。中、低山丘陵带分布有大面积水草丰茂的天然草场，山前洪积—冲积倾斜平原，地势平坦，水量丰富，土地肥沃。阿克苏地区土地总面积13.13万km 占新疆土地面积的7.8%。阿克苏地区地处亚欧大陆深处，光热资源丰富;境内河流流域面积广，河、湖、水库众多，水资源丰富，是新疆水资源最丰富的地区之一;矿产资源和化石能源资源丰富，储量大且易开采;石油、天然气蕴藏量大，是“西气东输”工程重要的气源。2019年阿克苏地区粮食产量18755万t，棉花产量100.97万t，林果业种植面积3006 万hm2。2019年，阿克苏地区的GDP达到1 222.4亿元，较2018年增加8.1%，第一产业、第二产业和第三产业分别占生产总值的22.6%、31.4%和46.0%。

1.2 数据来源

研究数据来源于《阿克苏地区统计年鉴》《阿克苏地区国民经济和社会发展统计公报》《新疆统计年鉴》等[11]。该研究计算的土地类型分为5类，包括：耕地、林地、草地、水域、建筑用地。其中，生物资源消费分为农产品（水稻、小麦、玉米、棉花、亚麻、甜菜等）、林产品（核桃、巴旦木、木材、苗木）、畜产品（牛肉、马肉、羊肉、牛奶、家禽等）、水产品类（鱼类、虾类）4大类，所计算的生态承载力去除12%的生物多样性保护面积。世界平均产量数据采用联合国粮农组织统计数据;计算生态足迹和生态承载力所用的均衡因子和产量因子参考文献资料并结合阿克苏地区的实际情况进行修正。

2 研究方法

2.1 三维生态足迹模型

三维生态足迹模型不同于传统的二维生态足迹，该模型纳入足迹广度、足迹深度2个新指标。足迹深度表示自然资本存量耗费的程度，其意义有2层：一是人类要满足实际资源的消费量需要多少现有土地面积;二是人类1 年中的资源消耗量，再生这些资源需要的年数。足迹广度表示占用多少生物生产性土地面积，实际上取生态足迹和生态承载力两者中的较小值。足迹广度和足迹深度相乘便是三维足迹模型，以下是其计算公式：

EFsize=BC，0

EFdepth=1+EDBC=1+EF-BCBC，EFdepth≥1（2）

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

式中，EFsize可表示足迹广度，即表示人均流量資本的占比水平;BC表示生物的承载力;EFdepth为足迹深度（等于1时称为原长）[12]，即表示人均对存量资本的消耗程度;ED可表示生态赤字;EF可表示生态足迹：EF3D可表示三维的生态足迹;EFclassic则表示二维的生态足迹。

2.2 三维生态足迹模型改进优化

已有的三维生态足迹模型忽略了生态盈余和生态赤字两者的自然资本性质的不同，从区域尺度上高看了足迹广度、轻视了足迹深度。所以针对区域尺度的足迹深度与足迹广度推断出了以下计算公式：

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

式中，EFsize可表示足迹广度，即表示人均流量资本的占比水平;EFdepth为足迹深度;EFi可表示第i地类的生态足迹;ECi可表示第i地类的生物承载力;EF3D可表示三维的生态足迹。

改进后的三维生态足迹模型，在跟踪与区分流量资本时不再受到区域尺度的限制，克服了生态赤字面临转移的危险、不重视存量资本的稳定给区域可持续发展带来的影响、评估结果存在极大的生态偏差性等问题。

3 结果与分析

3.1 阿克苏地区三维生态足迹分析

3.1.1 人均生态足迹、生态承载力和生态赤字/盈余。表1表明，阿克苏地区的人均生态足迹呈现波动上升的趋势，从2007年为2.759 hm2上升至2016年4.261 hm2。2009—2013年，人均生态足迹增长迅速，而在2014年，人均生态足迹下降，这是研究期内唯一一次下降。究其原因可能是由于区域政策起到了临时的效果，促使生态足迹下降。阿克苏地区人均生态足迹从整体上不断上升，究其原因是近几年来区域经济迅速增长，对自然资本存量和流量的依赖加大的结果。比较阿克苏地区人均生态足迹的具体情况，10年里区域人均生态承载力只上升了0.144 hm 增幅不大。

表1表明，2007—2016年阿克苏地区人均生态赤字整体呈上升趋势，从2007年的2.218 hm2上升至2016年的3.564 hm2。其中，2009和2014年阿克苏地区的人均生态赤字出现降低的情况，2009年下降的主要原因是由于人均生态足迹与2008年相比是持平的，而人均生态承载力和上一年比较有所增加。2014年阿克苏地区人均生态赤字出现下降的主要原因是由于人均生态足迹下降，而人均生态承载力和上一年比较无太大变化。

3.1.2 各地类人均生态足迹、生态承载力和生态赤字/盈余。由图1可看出，2007—2016年阿克苏地区不同地类的人均生态足迹整体上升，原因除了总人口增加外，能源的消耗量和人均资源的消耗量均增加。2016年阿克苏地区人均生态足迹增加的幅度从大到小依次为水域（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）;与2007年相比，2016年阿克苏地区水域、耕地、草地、建筑用地、林地的生态足迹分别增加了0.71、0.41、0.19、0.03、0.02 hm2;就贡献率而言，水域对生态足迹的贡献最大，占52%，究其原因是由于当地居民需要大量的水产品。其次是耕地和草地，贡献率分别为30%和14%。由此看出，在生态足迹里水域、耕地和草地是最重要的构成部分，林地和建筑用地贡献率虽呈现上升趋势，但是上升趋势不大。

2007年至2016年阿克苏地区各地类的生态承载力呈上升趋势，但是增长幅度较小，主要由于生产技术不断提升，农业的产量不断增加。具体而言，2016年阿克苏地区生态承载力由大到小依次为耕地（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）;与2007年相比，2016年阿克苏地区耕地、建筑用地、草地、林地、水域的生态承载力[13]分别上升了0.03、0.02、0.03、0.02、0.04 hm2。就贡献率而言，近10年来耕地的贡献率最大，约为56%。各地类中耕地在区域生态的可持续发展中起重要作用，应该大力保护耕地资源。

2007—2016年阿克苏地区各地类生态赤字/盈余指标主要用来描述区域的资源占用符不符合这个区域的承载力。通过评价各种土地的生态赤字/盈余，从而相应地调整不同地类的规模比例，使得生态赤字下降或者增加生态盈余，进而提升区域可持续发展潜能。通过各地类的生态足迹和生态承载力可知，2007—2016年水域、耕地和草地处于生态赤字，并且从整体上来看赤字水平在不断扩大;建筑用地与林地处于生态盈余状态，表示建筑用地和林地发展符合阿克苏地区经济发展的需要。但是建筑用地和林地生态盈余总值不足以抵消耕地、草地、水域所造成的生态赤字，故阿克苏地区整体处于生态赤字状态，只能通过消耗存量资本来满足人们对自然资本的需求。

3.1.3 生态足迹深度和广度。由图3可知，2007—2016年阿克苏地区的足迹深度大于 表明阿克苏地区大量消耗自然资本存量。纵观上升進度，在此期间，阿克苏地区足迹深度逐渐加大。表明资本存量过量消耗影响阿克苏地区的资本流量，致使区域生态可持续发展受到影响。足迹深度的变化趋势分成2个阶段：2007—2012年，阿克苏地区的足迹深度呈上升趋势，这很大程度上与当地经济发展和居民对资源的需求有很大关系;尽管2013—2016年足迹深度较2012年有所降低，但也存在缓慢的上升趋势，这些情况与阿克苏地区经济发展速度放缓有关。

足迹广度是对自然资本流动和人类流量资本强弱程度及其占用率的体现。图3表明，阿克苏地区的足迹广度在2007—2016年逐渐上升，2007年为0.46 hm 2016年达0.58 hm2。研究得知，阿克苏地区的足迹广度呈现周期性上升，其中在2007—2008年、2009—2011年、2012—2014年、2015—2016年，上升趋势较小，在2008—2009年、2011—2012年、2014—2015年间，上升趋势较明显，整体保持情况是每持续3年又间隔1年，呈现与当地宏观经济调控成正比变化的情况。总体而言，阿克苏地区足迹广度值较低，其主要原因是自然资源匮乏，流动资源地域受限。

3.2 比较分析

3.2.1 存量、流量资本利用率分析。以耕地和建筑用地为研究对象，着重研究2007—2016年间这两类土地类型的存量和资本量的消耗情况。如图4所示，2007年的耕地自然资本存量已经饱和，并且持续10年，由此表明，耕地资本存量不再处于剩余状态。2007—2016年，建筑用地资本存量占用率从7.39%到22.11%，增长速率每年达1.31%，由此表明，建筑用地的资本存量近年来一直处于增加趋势，给生态供给带来了越来越大的压力。

阿苏克地区的耕地存量在2007年时利用比例为98%，表明当年就需要所有的存量资本弥补耕地存量不足的缺陷。2008年耕地存量资本第一次超过1达到1.1 说明该地区耕地存量已饱和，不再需要其他自然资源进行弥补，存量资本取代了耕地资本。随着生态逐步匮乏，耕地自然资本存量也在逐渐变化，从2008年的1.12增至2016年的1.5 存量资本逐渐增大，达到了流量占用量的1.5倍。由于发展社会经济过程中，耕地存量消耗过大，所以需要通过技术手段提高耕地存量，而且要不断增加耕地，解决亟需生产消费的现状。

3.2.2 变化率与剪刀差。图5表明，这几年间该地区足迹深度和广度都呈下降趋势，说明该地区存量资本在资源消耗量方面有所减少，而且剪刀差值不足 说明足迹深度正处发展期，变化较小，变动缓慢。同时，足迹深度和广度随着剪刀差和时间的改变而改变，在10年之内，呈现起伏变化较大，特别是在2008、2010、2011、2013和2015年变化较为明显，但在2009、2011、2014和2016年间变化缓慢，其原因有待进一步研究。

4 结论与讨论

4.1 结论

（1）2007—2016年阿克苏地区人均生态足迹、生态赤字以及生态承载力都逐渐上升。人均生态足迹上升趋势较大，人均生态赤字的上升趋势相对较小，人均生态赤字整体呈上升趋势。2007—2016年阿克苏地区各地类的生态承载力呈上升趋势，表现为耕地>建筑用地>草地>林地>水域;各地类的生态承载力呈上升趋势，增长幅度较小，表现为耕地>建筑用地>草地>林地>水域;水域、耕地和草地处于生态赤字，建筑用地与林地处于生态盈余状态，但是阿克苏地区整体处于生态赤字状态，只能通过消耗存量资本来满足人们对自然资本的需求。

（2）2007—2016年阿克苏地区的足迹深度大于 并且足迹深度逐渐加大。足迹广度呈现周期性上升，从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，足迹广度上升趋势较小，在2008—2009年、2011—2012年、2014—2015年间，上升趋势较为明显，呈现与当地宏观经济调控成正比变化的情况。

（3）分析了阿克苏地区耕地和建设用地存量和流量资本的使用变化情况。耕地存量资本的利用率在2007年就达到了98%，而且持续上升，2016年达到152%;建筑用地自然资本流量也在增加，由7.39%上升至22.11%。

（4）阿克苏地区在2007—2016年间，其足迹深度和广度的剪刀差都出现了周期性的下降趋势。所以，该地区存量资本的消耗情况也在下降，而且足迹深度和广度的也呈下降趋势，由此表明，该地区的主要消耗方式就是存量资本。

4.2 讨论

（1）根据研究结论可知，阿苏克地区自然资本消耗较大这一现状已经对该地区经济发展产生了巨大影响。因此，要采取多种方式减少自然资本存量的损耗，比如增加资本的流动性，提高收益率，大力发展循环经济、加大资源化利用效率，提升资源配置、拓展其宽度和深度的变化幅度，加快进度完善和补充有关剪刀差的指标研究结果[14]，努力实现社会生态走可持续发展之路。

（2）笔者以研究三维生态足迹为基础，着重研究阿克苏地区足迹深度和广度，同时引入存量、流量资本利用率和变化率与剪刀差等一系列指标，进一步完善和补充探究结论。尽管文章在探究方面还存在一些不足，比如生态足迹没有对自然资本类型研究进行全覆盖，也未因地制宜分析不同类型的生物种类在不同土地上的供求关系;不过，这种模式更注重资源消费和生态服务的代际传递，同时还根据时间和空间的分布，加入了生态足迹之间的对比性，这给区域之间的动态变化和不同区域之间的自然资本研究提供了更新的思路。

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