生態(tài)脆弱區(qū)自然資本可持續(xù)利用及驅(qū)動(dòng)機(jī)制

董建紅 張志斌 張懷林 高發(fā)文 張文斌 公維民

摘要 自然資本的分類測(cè)度和分區(qū)管理是可持續(xù)發(fā)展領(lǐng)域的核心議題。文章基于改進(jìn)后的三維生態(tài)足跡模型，分析了2008—2017年寧夏及其各地級(jí)市自然資本利用的時(shí)空演變特征，并運(yùn)用偏最小二乘法揭示了自然資本利用演變的驅(qū)動(dòng)機(jī)制，旨在為生態(tài)脆弱區(qū)自然資本的可持續(xù)利用、社會(huì)經(jīng)濟(jì)的協(xié)調(diào)發(fā)展和生態(tài)文明建設(shè)提供參考。結(jié)果顯示：①10年來(lái)寧夏人均生態(tài)足跡以年均5.01%的速率從3.146 hm2增至4.564 hm2，人均生態(tài)承載力相對(duì)穩(wěn)定，人均生態(tài)赤字由2.462 hm2擴(kuò)大至3.839 hm2，自然資本的供需矛盾愈加尖銳;市域尺度上，除固原市外其他各市生態(tài)赤字明顯，總體上呈由南向北遞增趨勢(shì)。②足跡深度和足跡廣度表明流量資本已無(wú)法滿足需求，對(duì)存量資本的消耗成為社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的常態(tài);市域尺度上，足跡深度呈“北高南低”的分布特征，而足跡廣度的空間分布與其相反，二者存在顯著的地域互補(bǔ)性。③從地類組分構(gòu)成來(lái)看，林地、草地和水域是全區(qū)存量資本消耗的主要方式，耕地尚處于流量資本占用狀態(tài)，建筑用地已過(guò)渡為存量資本;市域尺度上，自然資本利用的可持續(xù)性呈“南強(qiáng)北弱”格局，各地類間自然資本利用差異顯著。④偏最小二乘回歸模型揭示能源消耗、社會(huì)消費(fèi)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和資源稟賦條件是影響寧夏自然資本利用的顯著因素，而人口規(guī)模、對(duì)外貿(mào)易、生態(tài)建設(shè)、科技進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)演化對(duì)自然資本利用的影響程度較輕;市域尺度上自然資本利用的驅(qū)動(dòng)力差異顯著。最后，基于自然資本利用空間分異特征，從供需視角提出了自然資本可持續(xù)利用的對(duì)策建議和優(yōu)化路徑。

關(guān)鍵詞 三維生態(tài)足跡;自然資本利用;生態(tài)持續(xù)性;驅(qū)動(dòng)機(jī)制;寧夏

中圖分類號(hào) F062.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1002-2104（2021）02-0162-12 DOI：10.12062/cpre.20200924

自然資本是指能提供產(chǎn)品流或服務(wù)流的自然收益和自然資源貯藏，也是生態(tài)系統(tǒng)所提供的自然資源和生態(tài)服務(wù)的總稱，分為流量資本和存量資本[1]。隨著工業(yè)化、城鎮(zhèn)化進(jìn)程的深入推進(jìn)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展、強(qiáng)大科技手段的廣泛運(yùn)用，人類社會(huì)正在以空前的速度和規(guī)模侵蝕著整個(gè)地球生態(tài)系統(tǒng)。資源耗竭、生態(tài)超載、環(huán)境惡化等一系列生態(tài)環(huán)境問(wèn)題相互交織、相互作用促使自然資本的衰退進(jìn)程明顯加快且呈不可逆轉(zhuǎn)之勢(shì)，已嚴(yán)重制約著人類福祉的提升和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。寧夏回族自治區(qū)（以下簡(jiǎn)稱“寧夏”）地處黃土高原與內(nèi)蒙古高原、東部季風(fēng)區(qū)與西北干旱半干旱區(qū)、荒漠與草原的過(guò)渡地帶，生態(tài)環(huán)境具有原生的脆弱性。隨著人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)對(duì)資源環(huán)境脅迫作用的不斷增強(qiáng)，脆弱的環(huán)境本底難以支撐其社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展?；诖?，選取地處自然過(guò)渡地帶的寧夏為案例區(qū)，探討其自然資本利用的時(shí)空演變特征、驅(qū)動(dòng)機(jī)制和優(yōu)化路徑，旨在為生態(tài)脆弱約束下生態(tài)系統(tǒng)、經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)和社會(huì)系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)發(fā)展提供理論基礎(chǔ)。

1 文獻(xiàn)綜述

自然資本核算是有效管理和合理利用自然資源及生態(tài)服務(wù)的前提，受到相關(guān)經(jīng)濟(jì)學(xué)家和國(guó)際組織的廣泛關(guān)注，成為可持續(xù)發(fā)展量化研究鄰域的重要課題[2]。Costanza等[3]率先采用貨幣化的評(píng)價(jià)方法對(duì)全球生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值進(jìn)行了初步估算，后續(xù)在國(guó)內(nèi)外掀起了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評(píng)估的熱潮[4-7]。但生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)家認(rèn)為貨幣化的評(píng)估方法主觀性過(guò)強(qiáng)且過(guò)于追求自然資本的經(jīng)濟(jì)效益，忽略了其生態(tài)價(jià)值，而以生物量遙感、物質(zhì)流分析法、能值分析法、生態(tài)足跡分析法等非貨幣化評(píng)估方法很好地彌補(bǔ)了此缺陷[8]。特別是備受推崇的生態(tài)足跡法，因其視角新穎、概念具象、可操作性強(qiáng)等特點(diǎn)，被譽(yù)為近20年來(lái)可持續(xù)發(fā)展量化領(lǐng)域最重要的進(jìn)展[9]。Wackernagel等[10]最早將該方法應(yīng)用于全球和國(guó)家層面的自然資本核算，并提出了抑制自然資本存量持續(xù)減少的措施;Andersson等[11]從國(guó)際貿(mào)易視角探析了資源流動(dòng)及其隱含污染排放的轉(zhuǎn)嫁問(wèn)題，揭示了貿(mào)易中的生態(tài)不公平現(xiàn)象;熊娜[12]對(duì)中國(guó)省級(jí)三類關(guān)鍵自然資本進(jìn)行了核算和關(guān)鍵性檢驗(yàn)，并以南水北調(diào)工程為例論證了自然資本的不可替代性;魯春霞等[13]估算了青藏高原自然資本的占用狀況，發(fā)現(xiàn)其尚處于生態(tài)盈余狀態(tài)。但隨著研究的不斷深入，發(fā)現(xiàn)該模型未能實(shí)現(xiàn)自然資本的分類測(cè)度，也難以體現(xiàn)存量資本恒定對(duì)維持區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)平衡和可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵作用[14]?；诖耍琋iccolucci等[15]提出三維生態(tài)足跡模型，引入足跡深度和足跡廣度分別表征存量資本消耗和流量資本占用;方愷[16]針對(duì)三維生態(tài)足跡模型在計(jì)算時(shí)將不同地類間生態(tài)盈余與赤字予以抵消的缺陷進(jìn)行了改進(jìn)，并提出了資本流量占用率和存量流量利用比兩個(gè)新指標(biāo)。此后，學(xué)者們基于增維和改進(jìn)后的生態(tài)足跡模型從不同尺度展開(kāi)了相關(guān)研究。例如：全球尺度上，Niccolucci等[17]分析了1961—2006年全球自然資本利用廣度、深度的時(shí)空演化格局。國(guó)家尺度上，方愷等[18]運(yùn)用改進(jìn)后的模型，評(píng)估和比較了1999—2008年全球11個(gè)主要國(guó)家自然資本利用的時(shí)空變化特征，發(fā)現(xiàn)流量資本占用與存量資本消耗程度呈負(fù)相關(guān)性，自然資本利用的國(guó)家間差異顯著;鄭德鳳等[19]從消費(fèi)視角對(duì)2006—2015年中國(guó)省級(jí)不同地類足跡深度、足跡廣度進(jìn)行動(dòng)態(tài)評(píng)估，刻畫(huà)了中國(guó)自然資本利用可持續(xù)性現(xiàn)狀。城市群尺度上，張星星等[20]、杜悅悅等[21]分別對(duì)珠三角、京津冀地區(qū)自然資本利用格局及生態(tài)可持續(xù)現(xiàn)狀進(jìn)行了評(píng)估。省域尺度上，鹿瑤等[22]、晉雪茹等[23]、高潔等[24]分別對(duì)江蘇省、浙江省和陜西省自然資本的消耗和供給情況進(jìn)行了分析。市域尺度上，楊屹等[25]、胡美娟等[26]、劉海燕等[27]分別對(duì)榆林市、南京市和沈陽(yáng)市的自然資本進(jìn)行了測(cè)度，提出了如何提高流量資本占用率、減少存量資本消耗的措施。此外，學(xué)者們還從自然資本的利用效率[28-29]、驅(qū)動(dòng)機(jī)制[19-20，25-26]等方面進(jìn)行了研究，豐富和拓展了自然資本利用研究的思路和范疇。綜上所述，國(guó)內(nèi)外學(xué)者就自然資本核算已經(jīng)展開(kāi)了大量的理論分析和實(shí)踐研究，取得了豐碩的研究成果，但還有待進(jìn)一步深入探討：一是自然資本核算對(duì)于過(guò)渡地帶等生態(tài)敏感、脆弱區(qū)域的生態(tài)環(huán)境建設(shè)至關(guān)重要，而現(xiàn)有相關(guān)文獻(xiàn)較少;二是大部分研究未將污染排放賬戶納入生態(tài)足跡賬戶核算，低估了自然資本的消耗量，弱化了自然資本供需之間的矛盾;三是大多研究?jī)H分析了自然資本利用的時(shí)序變化特征，未能實(shí)現(xiàn)其分區(qū)測(cè)度和空間刻畫(huà)。鑒于此，以寧夏為典型案例區(qū)，對(duì)其自然資本利用進(jìn)行分類表征、分區(qū)測(cè)度和動(dòng)態(tài)評(píng)估，并采用偏最小二乘法揭示其驅(qū)動(dòng)機(jī)制，不僅深化和拓展了生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)對(duì)地域自然資本的研究，也為生態(tài)脆弱區(qū)合理規(guī)劃和管理自然資本、推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)協(xié)同發(fā)展提供了參考和借鑒。

2 數(shù)據(jù)來(lái)源與研究方法

2.1 研究區(qū)概況

寧夏位于中國(guó)西北地區(qū)東部、黃河中上游，介于104°17′E～107°39′E和35°14′～39°23′N之間，國(guó)土面積6.64萬(wàn)km2，下轄銀川、石嘴山、吳忠、固原和中衛(wèi)5個(gè)地級(jí)市。截至2017年末，常住人口681.78萬(wàn)，GDP總量為3 443.56億元。區(qū)內(nèi)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基礎(chǔ)較好，是全國(guó)商品糧生產(chǎn)基地和十大牧區(qū)之一;礦產(chǎn)資源豐富，人均煤炭等資源擁有量大。境內(nèi)地勢(shì)自西南向東北傾斜，呈階梯狀下降;地域狹長(zhǎng)，略呈兩頭尖、中間寬的“橄欖”狀;地貌類型復(fù)雜多樣，山地、高原、臺(tái)地、平原兼有;氣候類型屬于典型的大陸性氣候，干旱少雨、風(fēng)大沙多、日照充足。全區(qū)可劃分為北部引黃灌區(qū)、中部干旱區(qū)和南部山區(qū)三大板塊，北部引黃灌區(qū)依托優(yōu)越的自然條件和良好的發(fā)展基礎(chǔ)，是全區(qū)人口、產(chǎn)業(yè)的集聚區(qū)，城市化水平較高;中部干旱區(qū)受制于脆弱的自然生態(tài)環(huán)境，社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平相對(duì)滯后，土地荒漠化、鹽堿化等生態(tài)問(wèn)題突出;南部山區(qū)屬于國(guó)家級(jí)貧困區(qū)（六盤(pán)山片區(qū)），且自然條件惡劣，生產(chǎn)力水平低下，生態(tài)環(huán)境保護(hù)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展矛盾突出。區(qū)內(nèi)自然資源稟賦條件和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的空間異質(zhì)性，為從分區(qū)視角探討寧夏自然資本利用的空間分異提供了案例基礎(chǔ)。

2.2 數(shù)據(jù)來(lái)源及處理

生態(tài)足跡賬戶中生物資源賬戶、能源消耗賬戶和污染排放賬戶數(shù)據(jù)以及生態(tài)承載力核算時(shí)各地類面積均來(lái)自2009—2018年《寧夏統(tǒng)計(jì)年鑒》。其中生物資源賬戶各科目以產(chǎn)量數(shù)據(jù)為測(cè)算基礎(chǔ)，需要說(shuō)明的是動(dòng)物產(chǎn)品占用的生態(tài)生產(chǎn)性土地借鑒謝鴻宇等[30]劃分方法，按照飼料來(lái)源將其歸并為耕地和草地;水果類占用的生態(tài)生產(chǎn)性土地根據(jù)種植方式劃分為耕地和林地。能源消耗賬戶計(jì)算時(shí)將各類能源消耗量折算為標(biāo)準(zhǔn)煤且暫未考慮能源的二次轉(zhuǎn)換，同時(shí)參考謝鴻宇等[30]研究成果，基于碳循環(huán)視角將其占用的生態(tài)生產(chǎn)性土地歸屬修正為林地和草地;污染排放賬戶核算辦法參考楊屹等[25]的研究成果。初級(jí)產(chǎn)品全國(guó)平均產(chǎn)量在參考謝鴻宇等[30]、張宇鵬等[31]研究成果的基礎(chǔ)上進(jìn)行了修正。均衡因子和產(chǎn)量因子參考劉某承等[32-33]的研究成果。具體指標(biāo)選取和數(shù)據(jù)說(shuō)明見(jiàn)表1。

2.3 研究方法

2.3.1 三維生態(tài)足跡模型

（1）三維生態(tài)足跡模型及其改進(jìn)。三維生態(tài)足跡模型是在二維模型的基礎(chǔ)上，引入了足跡深度和足跡廣度。足跡深度刻畫(huà)了存量資本的消耗程度，反映了人類對(duì)超出生態(tài)承載力部分資源的累計(jì)需求，具有時(shí)間屬性;足跡廣度刻畫(huà)了流量資本的占用水平，表征人類在生態(tài)承載力的限度內(nèi)實(shí)際占用的生態(tài)生產(chǎn)性土地面積，具有空間屬性[16]。因此，三維生態(tài)足跡模型是一個(gè)時(shí)空模型，不僅從橫向上判斷了地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)是否超載，而且從縱向上揭示了生態(tài)超載或盈余的程度，增強(qiáng)了對(duì)區(qū)域可持續(xù)發(fā)展?fàn)顟B(tài)評(píng)價(jià)的解釋能力[8]。公式如下[17]：

式中，EFdepth為足跡深度（無(wú)量綱），EF為生態(tài)足跡，BC為生態(tài)承載力，ED為生態(tài)赤字。當(dāng)EF≤BC時(shí)，表示資本盈余，EFdepth=1;當(dāng)EF>BC，表示資本虧損，EFdepth>1。EFsize表示足跡廣度（hm2）。

方愷等[34]針對(duì)不同地類間生態(tài)赤字（虛擬屬性的資本負(fù)債）與生態(tài)盈余（物質(zhì)屬性的資本收益）不可相抵的原則，對(duì)上述足跡深度和廣度的計(jì)算方法進(jìn)行了改進(jìn)，得到了區(qū)域?qū)用孀阚E深度和廣度的計(jì)算公式。

式中，EFdepth，region表示區(qū)域足跡深度（無(wú)量綱）;EFi、BCi分別表示第i種地類的生態(tài)足跡、生態(tài)承載力;EFsize，region表示區(qū)域足跡廣度（hm2）。

（2）相關(guān)指標(biāo)計(jì)算。①資本流量占用率。當(dāng)某一地類資本流量未被完全占用，該地類足跡深度為自然原長(zhǎng)，無(wú)法表征人類對(duì)流量資本的實(shí)際占用程度，因此引入資本流量占用率（ORflow）進(jìn)行表征[16]。公式如下：

②存量流量利用比。存量流量利用比（Rstockflow）表征存量與流量之間的大小關(guān)系，可定量測(cè)算存量資本超前于流量資本的程度，其值越大，自然資本利用可持續(xù)性越弱[16]，公式如下：

2.3.2 偏最小二乘回歸模型

（1）偏最小二乘回歸法原理。偏最小二乘回歸法（partial least-squares regression，PLS）是集普通線性回歸、主成分分析和典型相關(guān)分析法于一體的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析方法，該方法不僅可以避免因樣本點(diǎn)少、自變量多重共線等帶來(lái)的問(wèn)題，且在成分提取時(shí)充分考慮了自變量與因變量的線性關(guān)系，對(duì)信息進(jìn)行了重組，提高了自變量對(duì)因變量的解釋效應(yīng)。因篇幅所限，具體算法詳見(jiàn)文獻(xiàn)[35]。

（2）指標(biāo)構(gòu)建。區(qū)域自然資本利用受諸多因素影響，其中資源稟賦條件決定了自然資本利用的基本格局，而社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素是驅(qū)動(dòng)其變化的關(guān)鍵因子?；诖?，在結(jié)合寧夏區(qū)情和參考相關(guān)研究[25-26]的基礎(chǔ)上，以三維生態(tài)足跡作為因變量（Y），從人口規(guī)模（人口總量X1）、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平（人均國(guó)民生產(chǎn)總值X2、城鎮(zhèn)化率X3）、自然資源稟賦（人均占地面積X4）、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)（產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)偏離度指數(shù)X5、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級(jí)化指數(shù)X6）、社會(huì)消費(fèi)（社會(huì)消費(fèi)品零售額X7）、對(duì)外貿(mào)易（出口總額X8、進(jìn)口總額X9）、能源強(qiáng)度（能源消耗與產(chǎn)出比重X10）、生態(tài)建設(shè)（污染治理投資額X11、造林面積X12）及科技進(jìn)步（科技從業(yè)人員數(shù)量X13）方面共篩選13項(xiàng)因子作為自變量，應(yīng)用SIMCA-P軟件進(jìn)行PLS分析。數(shù)據(jù)來(lái)自寧夏及其各地級(jí)市統(tǒng)計(jì)年鑒，部分指標(biāo)經(jīng)過(guò)計(jì)算得到，其中產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)偏離度指數(shù)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級(jí)化指數(shù)參考吳傳清等[36]的研究成果。

3 結(jié)果與分析

3.1 自然資本利用時(shí)空演變特征

運(yùn)用生態(tài)足跡模型測(cè)算了2008—2017年寧夏及其各市人均生態(tài)足跡、人均生態(tài)承載力以及人均生態(tài)赤字/盈余（圖1）。結(jié)果表明，寧夏人均生態(tài)足跡以年均5.01%的速率從2008年的3.146 hm2增至2017年的4.564 hm2;人均生態(tài)承載力維持在0.647～0.750 hm2，相對(duì)較為穩(wěn)定;人均生態(tài)赤字從2008年的2.462 hm2增至2017年的3.839 hm2，年均增長(zhǎng)6.21%，表明寧夏自然資本利用的缺口較大且呈擴(kuò)大態(tài)勢(shì)，亟須提高資源的利用效率或通過(guò)外埠調(diào)入緩解自然資本的供需矛盾。

從市域尺度上看，銀川市人均生態(tài)足跡從2008年的2.923 hm2增至2017年的5.896 hm2，年均增長(zhǎng)11.30%;人均生態(tài)承載力較小，年均僅為0.271 hm2;人均生態(tài)赤字從2008年的2.608 hm2增至2017年的5.636 hm2，年均增長(zhǎng)12.90%。石嘴山市人均生態(tài)足跡變化幅度相對(duì)較小但其值較大，維持在7 hm2左右;人均生態(tài)承載力有限，均值為0.373 hm2;人均生態(tài)赤字明顯，生態(tài)壓力始終較大。吳忠市人均生態(tài)足跡從2008年的3.698 hm2增至2014年的4.308 hm2，后降至2017年的4.192 hm2;人均生態(tài)承載力較強(qiáng)，均值達(dá)0.956 hm2;人均生態(tài)赤字呈先增后減變化趨勢(shì)。固原市人均生態(tài)足跡從2008年的1.099 hm2增至2016年的2.085 hm2，后降至2017年的1.833 hm2;人均生態(tài)承載力呈小幅增長(zhǎng)趨勢(shì)，從2008年的1.006 hm2增至2017年的1.268 hm2;人均生態(tài)赤字相對(duì)較小，呈先擴(kuò)大后逐漸減小趨勢(shì)。中衛(wèi)市人均生態(tài)足跡從2008年的2.618 hm2增至2017年的3.458 hm2，年均增長(zhǎng)3.56%;人均生態(tài)承載力保持在0.791～0.986 hm2;人均生態(tài)赤字從2008年的1.820 hm2增至2017年的2.488 hm2，年均增長(zhǎng)4.08%?？傊?，各地級(jí)市均存在生態(tài)虧損狀態(tài)，只是虧損程度和變化趨勢(shì)各異，固原市生態(tài)虧損程度相對(duì)較輕，自然資本利用現(xiàn)狀和趨勢(shì)較好;石嘴山市、銀川市自然資本缺口較大，除其自身承載能力有限外，還與人口的大規(guī)模聚集、資源和能源的大量消耗息息相關(guān)，尤其銀川市自然資本缺口持續(xù)擴(kuò)大的態(tài)勢(shì)還未得到有效遏制。此外，人均生態(tài)足跡、生態(tài)承載力和生態(tài)赤字呈現(xiàn)出明顯的空間分異性（圖2），人均生態(tài)足跡、生態(tài)赤字呈由北向南遞減的變化特征，而人均生態(tài)承載力恰好相反，表明資本供需的地域差異較大且空間上不匹配，需通過(guò)資源的跨區(qū)域調(diào)配以滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)自然資本的需求。

從人均生態(tài)足跡構(gòu)成來(lái)看（圖3），各類賬戶增長(zhǎng)幅度和組分差異明顯。就寧夏而言，生物資源賬戶、能源消耗賬戶呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，而污染排放賬戶呈遞減趨勢(shì);能源消耗賬戶、生物資源賬戶、污染排放賬戶所占比重分別為47.18%、38.13%、14.69%。表明寧夏在研究期間能源資源的利用效率逐漸提升，節(jié)能減排工作取得了一定的成效，但經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)能源資源的依賴程度仍然較高。

市域尺度上，銀川市、石嘴山市人均生態(tài)足跡中，化石能源消耗尤為突出，其賬戶所占比重分別達(dá)59.93%、55.19%。尤其銀川市增速較快，年均增長(zhǎng)率達(dá)23.79%，表明積極推進(jìn)新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)換和清潔能源開(kāi)發(fā)利用具有重要的現(xiàn)實(shí)意義;吳忠市、中衛(wèi)市人均生態(tài)足跡中，除能源消耗賬戶比重接近40%外，生物資源賬戶的比重也較大，分別為47.33%、40.05%，反映出產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)還需進(jìn)一步優(yōu)化

和升級(jí)，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的高級(jí)化、合理化將是減緩資本占用的主要途經(jīng);固原市人均生態(tài)足跡中，生物資源賬戶所占比重較大，達(dá)81.19%，這主要是因?yàn)槠涞靥帉幭哪喜可絽^(qū)，屬于國(guó)家集中連片貧困區(qū)，自然資本利用仍以傳統(tǒng)的半農(nóng)半牧粗放生產(chǎn)模式為主，社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平較為落后。

3.2 存量資本消耗和流量資本占用動(dòng)態(tài)演變特征

根據(jù)改進(jìn)后的生態(tài)足跡模型測(cè)算了寧夏及其各市足跡深度和廣度（圖4）。結(jié)果表明，寧夏及其各市足跡深度均出現(xiàn)了一定程度的上升趨勢(shì)（石嘴山市除外），反映出人類消費(fèi)需求引起的生態(tài)環(huán)境壓力持續(xù)擴(kuò)大，存量資本消耗持續(xù)增加的勢(shì)頭并未得到有效遏制。其中銀川市、石嘴山市的足跡深度較大，尤其銀川市足跡深度的增長(zhǎng)速度較快，從2008年的10.101增至2017年的22.649，年均增長(zhǎng)13.80%，這主要是因?yàn)殡S著“西部大開(kāi)發(fā)”戰(zhàn)略的持續(xù)推進(jìn)和“一帶一路”倡議的提出，作為西北內(nèi)陸中心城市，其迎來(lái)了難得的發(fā)展機(jī)遇和政策利好，城鎮(zhèn)化、工業(yè)化水平迅速提高，存量資本消耗增加明顯;石嘴山市足跡深度自2011年雖出現(xiàn)小幅下降，但存量資本消耗仍然較大，以自然資源為代價(jià)換取經(jīng)濟(jì)發(fā)展的模式并未改變，自然資本利用效率亟待提升;其余各市足跡深度相對(duì)較小，增速緩慢。足跡廣度反映了區(qū)域自然資本的流動(dòng)性強(qiáng)弱，受社會(huì)消費(fèi)水平、資源稟賦條件以及人口密度等因素的共同影響。2008—2017年寧夏足跡廣度波動(dòng)中略有提升，流量資本可持續(xù)占用的空間較小。市域尺度上，銀川市、石嘴山市足跡廣度較小，表明流量資本的占用水平較低;固原市、吳忠市和中衛(wèi)市的足跡廣度相對(duì)較高，在一定程度上緩解了對(duì)存量資本的消耗，其中固原市足跡廣度增幅明顯，反映出自然資本的流動(dòng)性增強(qiáng)。此外，從存量資本消耗和流量資本占用的空間格局看（圖5），存量資本消耗呈明顯的“北高南低”特征，固原市、中衛(wèi)市和吳忠市的自然資本可在1～5年內(nèi)得到更新，而石嘴山市和銀川市需要10年以上的自然資本積累才能滿足一年的消耗需求;流量資本占用的空間分布恰好與存量資本消耗相反，二者存在顯著的地域互補(bǔ)性。

3.3 資本流量占用率和存量流量利用比分析

基于改進(jìn)模型的相關(guān)指標(biāo)測(cè)算了寧夏及其各市不同地類資本流量占用率和存量流量利用比，以此衡量區(qū)域自然資本利用的可持續(xù)性（表2）。結(jié)果顯示，寧夏林地、草地和水域流量資本已完全占用，需消耗存量資本來(lái)滿足流量資本的不足，尤其水域的存量流量利用比從2008年的17.40波動(dòng)上升至2017年的40.55，增長(zhǎng)了1倍多，但生態(tài)承載力未能同步提高，導(dǎo)致存量資本的消耗速度嚴(yán)重超前于流量資本的更新速度，也反映出作為西北內(nèi)陸干旱、半干旱地區(qū)，水資源的短缺成為自然資本可持續(xù)利用的短板;建筑用地自然資本利用已從流量資本過(guò)渡為存量資本，其資本流量占用率從2008年的25.03%逐漸上升至2013年的84.28%，自2014年開(kāi)始消耗存量資本，表明隨著城市化進(jìn)程加快，城市用地規(guī)模逐漸擴(kuò)大，自然資本占用程度逐漸上升;耕地尚處于流量資本占用狀態(tài)，自然資本利用的持續(xù)性相對(duì)較強(qiáng)。

從市域尺度來(lái)看，不同地類自然資本利用的區(qū)域差異顯著。就耕地而言，銀川市和石嘴山市的流量資本已完全占用;吳忠市、固原市和中衛(wèi)市處于流量資本消耗狀態(tài)，自然資本利用的壓力較輕。就林地而言，銀川市、石嘴山市、吳忠市和中衛(wèi)市的流量資本已消耗殆盡，其中石嘴山市、銀川市的存量流量利用比相對(duì)較大但均出現(xiàn)了下降趨勢(shì)，尤其石嘴山市降幅明顯，這主要源于產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整和清潔能源的推廣使用，導(dǎo)致碳排放量和其他大氣污染排放物持續(xù)減少，林地的生態(tài)壓力逐漸減輕;固原市除2008—2010和2013年外，其余年份流量資本已完全占用，但存量流量利用比相對(duì)較低，基本能夠滿足自然資本的需求。就草地而言，各市均出現(xiàn)生態(tài)赤字且存量流量利用比呈增加趨勢(shì)，尤其銀川市和石嘴山市存量流量利用比相對(duì)較大且增幅明顯。就水域而言，除固原市自然資本利用從流量資本過(guò)渡為存量資本外，其余各市均通過(guò)消耗存量資本來(lái)彌補(bǔ)流量資本的不足，尤其銀川市和石嘴山市的存量流量利用比相對(duì)較大，自然資本利用的持續(xù)性較弱。就建筑用地而言，各市自然資本占用速度均較快，這與城市化水平的迅速提高和城鎮(zhèn)用地的快速擴(kuò)展緊密相關(guān)，固原市和中衛(wèi)市流量資本未完全占用，但發(fā)展空間逐漸壓縮，分別僅剩40%和20%左右;其余各市均從流量資本過(guò)渡為存量資本，尤其銀川市的存量流量利用比較大，城市擴(kuò)張較為迅速。

3.4 自然資本利用動(dòng)態(tài)變化驅(qū)動(dòng)因素

通過(guò)分析PLS模型回歸精度發(fā)現(xiàn)（表3），所提取的有效成分對(duì)X和Y的解釋能力均較強(qiáng)且各成分累計(jì)交叉有效性較高，表明回歸模型選取合理、可靠性強(qiáng)。進(jìn)一步通過(guò)特異點(diǎn)識(shí)別（圖6），發(fā)現(xiàn)樣本點(diǎn)分布集中且均位于橢圓內(nèi)部，表明選取樣本質(zhì)量較高，符合建模要求。由此得出PLS模型回歸系數(shù)（表4）。

PLS模型回歸結(jié)果表明，寧夏自然資本利用受能源消耗、社會(huì)消費(fèi)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和資源稟賦條件的影響程度較大;而人口規(guī)模、對(duì)外貿(mào)易、生態(tài)建設(shè)、科技進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)演化對(duì)自然資本利用的影響不夠明顯。市域尺度上自然資本利用的驅(qū)動(dòng)力差異顯著。

（1）人口規(guī)模、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會(huì)消費(fèi)和能源消耗各指標(biāo)與自然資本占用呈正相關(guān)。表明隨著寧夏及其各市人口規(guī)模的增加和經(jīng)濟(jì)建設(shè)步伐的加快，自然資本的消耗量逐漸增加，其中銀川市經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)自然資本的影響程度較大;同時(shí)，隨著居民消費(fèi)水平的提升，消費(fèi)結(jié)構(gòu)也向復(fù)雜化、多樣化轉(zhuǎn)變，呈現(xiàn)出高耗能、高資源占用的特點(diǎn)，其中石嘴山市、銀川市能源消耗對(duì)自然資本利用的影響顯著，尤其石嘴山市作為資源型城市高耗能產(chǎn)業(yè)發(fā)展是導(dǎo)致其生態(tài)占用的主要原因。因此，合理控制人口容量，發(fā)展低碳循環(huán)經(jīng)濟(jì)，倡導(dǎo)適度消費(fèi)，推廣清潔能源使用是緩解區(qū)域自然資本利用壓力的有效途徑。

（2）產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、對(duì)外貿(mào)易各指標(biāo)對(duì)資本占用的影響不一致。產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)作為區(qū)域資源的“轉(zhuǎn)換器”，反映了產(chǎn)業(yè)對(duì)能源和物質(zhì)的依賴程度和轉(zhuǎn)化能力，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)偏離度指數(shù)越小，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)合理化水平越高，區(qū)域自然資本利用壓力就越小，因此，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)偏離度指數(shù)與自然資本利用呈正相關(guān)關(guān)系，就各地級(jí)市而言，吳忠市、固原市和中衛(wèi)市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)合理化水平較低，對(duì)自然資本消耗持續(xù)增加的抑制作用較弱;產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的高級(jí)化有利于削減自然資本的占用程度，其中銀川市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級(jí)化對(duì)自然資本利用的影響相對(duì)明顯。對(duì)外貿(mào)易方面，出口量與自然資本占用呈正相關(guān)，而進(jìn)口量呈負(fù)相關(guān)。這是因?yàn)閷幭募捌涓魇兄饕猿隹诔跫?jí)產(chǎn)品為主，產(chǎn)業(yè)鏈短，附加值低，將資源優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)為經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)的過(guò)程中，造成了自身的污染和自然資本的流失;與此相反，進(jìn)口總額的增長(zhǎng)有助于緩解自然資本利用壓力，但要防止隱含在貿(mào)易中的污染轉(zhuǎn)嫁，應(yīng)加強(qiáng)高新技術(shù)產(chǎn)品的進(jìn)口量。

（3）生態(tài)建設(shè)、自然資源稟賦各指標(biāo)的回歸系數(shù)均為負(fù)值。研究期間，寧夏及其各市通過(guò)退耕還林還草、移民遷出區(qū)生態(tài)修復(fù)、三北防護(hù)林體系建設(shè)等生態(tài)工程的實(shí)施以及水土流失、土地荒漠化、三廢污染等生態(tài)環(huán)境問(wèn)題的綜合治理，在一定程度上緩解了自然資本利用的壓力，有效抑制了自然資本存量持續(xù)減少的態(tài)勢(shì)。自然資源稟賦方面，寧夏作為我國(guó)西北內(nèi)陸重要的農(nóng)業(yè)省區(qū)，人均占地面積是影響其自然資本可持續(xù)利用的重要因素，尤其是以第一產(chǎn)業(yè)為主導(dǎo)的固原市，其自然資本利用對(duì)資源稟賦條件具有很強(qiáng)的依賴性。

（4）科技進(jìn)步是提高資源利用效率和供給能力，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級(jí)的關(guān)鍵因素。然而對(duì)于寧夏及其各市而言，在科技水平相對(duì)滯后的情況下，經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)將消耗大量的資源。例如：2017年在全國(guó)各?。▍^(qū)、市）萬(wàn)元GDP能耗均呈下降趨勢(shì)的背景下，唯有寧夏呈上升趨勢(shì)，全區(qū)萬(wàn)元GDP能耗上升7.65%，能源消費(fèi)總量增加16%，均居全國(guó)之首。因此，寧夏的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)在一定程度上是以犧牲資源環(huán)境為代價(jià)取得的，科技進(jìn)步對(duì)自然資本利用的改善程度有限，有待進(jìn)一步加大科技投入，盡早實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與資源消耗脫鉤。市域尺度上，固原市、中衛(wèi)市自然資本消耗隨科技進(jìn)步的拐點(diǎn)還未出現(xiàn)，亟須提高自然資源的利用效率，以減緩自然資本的占用程度。

4 結(jié)論與討論

4.1 結(jié)論

本文以寧夏為案例區(qū)，基于改進(jìn)的三維生態(tài)足跡模型探討了生態(tài)脆弱區(qū)自然資本利用特征和生態(tài)可持續(xù)性現(xiàn)狀，并通過(guò)PLS模型揭示了自然資本占用成因。結(jié)論如下。

（1）2008—2017年寧夏及其各市自然資本利用時(shí)空差異顯著。全區(qū)生態(tài)足跡呈遞增趨勢(shì)，生態(tài)承載力受資源稟賦影響較為穩(wěn)定，生態(tài)赤字加劇，人類活動(dòng)對(duì)資源環(huán)境的脅迫作用逐漸增強(qiáng)。市域尺度上除固原市外，其余各市自然資本利用可持續(xù)性較弱，生態(tài)赤字呈“北高南低”特征。

（2）寧夏及其各市足跡廣度相對(duì)穩(wěn)定但利用水平較低，反映出區(qū)域自然資本的流動(dòng)性較弱;足跡深度較高且呈上升趨勢(shì)（石嘴山市除外），表明社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)對(duì)存量資本的依賴程度較高，存量資本持續(xù)消耗的勢(shì)頭并未得到有效遏制。市域尺度上足跡廣度和足跡深度具有明顯的地域互補(bǔ)性。

（3）寧夏及其各市不同地類資本流量占用率和存量流量利用比分析結(jié)果顯示，林地、草地和水域是全區(qū)存量資本消耗的主要方式，耕地尚處于流量資本占用狀態(tài)，建筑用地已過(guò)渡為存量資本;市域尺度上自然資本利用的可持續(xù)性呈“南強(qiáng)北弱”格局，各地類間自然資本利用差異顯著。

（4）PLS模型揭示能源消耗、社會(huì)消費(fèi)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和資源稟賦條件是影響寧夏自然資本利用的顯著因素，而人口規(guī)模、對(duì)外貿(mào)易、生態(tài)建設(shè)、科技進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)演化對(duì)自然資本利用的影響程度較輕;市域尺度上自然資本利用的驅(qū)動(dòng)力差異顯著。

4.2 討論

區(qū)域可持續(xù)發(fā)展?fàn)顟B(tài)評(píng)價(jià)是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)性工程。生態(tài)足跡法作為可持續(xù)發(fā)展量化領(lǐng)域最重要的進(jìn)展，學(xué)者們針對(duì)不同的區(qū)域已展開(kāi)了卓有成效的研究。與已有的研究成果[1，20-27]相比，寧夏及其大部分研究區(qū)均處于資本虧損狀態(tài)，但虧損程度和變化趨勢(shì)各異。就自然資本虧損程度而言，寧夏與同期的黃河三角洲[1]、珠江三角洲[20]、江蘇省[22]、浙江省[23]等經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)區(qū)域相比，自然資本的虧損程度相對(duì)較輕，足跡深度相對(duì)較小，足跡廣度相對(duì)較高，這同鄭德鳳等[19]的研究結(jié)果基本一致。但從自然資本消耗的變化趨勢(shì)看，在全國(guó)大部分區(qū)域人均自然資本消耗增幅減緩甚至出現(xiàn)下降趨勢(shì)的背景下，寧夏人均自然資本占用呈持續(xù)擴(kuò)大態(tài)勢(shì)，社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)資源的依賴程度在短期內(nèi)仍難以改變，面臨著經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與生態(tài)環(huán)境保護(hù)的雙重壓力。因此，通過(guò)分析寧夏自然資本利用時(shí)空演變特征及其驅(qū)動(dòng)機(jī)制，不僅深化了對(duì)生態(tài)脆弱區(qū)自然資本利用現(xiàn)狀的認(rèn)識(shí)，而且有利于探索資源利用、經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與生態(tài)保護(hù)之間的協(xié)調(diào)機(jī)制?；诖耍瑸榱藢?shí)現(xiàn)寧夏生態(tài)系統(tǒng)良性循環(huán)和自然資本永續(xù)利用，提出以下對(duì)策建議。

首先，自然資本供需的動(dòng)態(tài)平衡是維持區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的基本條件。對(duì)于自然資本的供給而言，一是加大自然資本投資，提高生態(tài)承載力，緩解自然資本存量消耗，將資本存量恒定視為維持區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)平衡以及可持續(xù)發(fā)展的前提;二是進(jìn)行供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，增強(qiáng)自然資本供給對(duì)需求的適應(yīng)性和靈活性。對(duì)于自然資本的需求而言，一是改善消費(fèi)結(jié)構(gòu)，降低高耗能、高資源占用產(chǎn)品消耗;二是轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)模式，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)加速轉(zhuǎn)型，加快形成低投入、低耗能、低排放的高效、節(jié)約的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式。

其次，通過(guò)本文研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平較高地區(qū)自然資本利用強(qiáng)度顯著高于經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平落后地區(qū)，且流量資本占用與存量資本消耗之間呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。因此，將自然資本利用同經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平聯(lián)系起來(lái)，二者的相互關(guān)系可為區(qū)域自然資本分區(qū)管理和可持續(xù)發(fā)展統(tǒng)籌提供有益思路。

最后，自然資本利用及其驅(qū)動(dòng)機(jī)制具有明顯的空間異質(zhì)性。因此，如何提升生態(tài)承載力水平、降低生態(tài)足跡必須同區(qū)情相結(jié)合，統(tǒng)籌兼顧，分區(qū)精細(xì)化管理成為實(shí)現(xiàn)區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。為此，建議寧夏北部沿黃地帶依托優(yōu)越的自然條件和社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件，推進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)與生態(tài)保護(hù)協(xié)同發(fā)展，淘汰落后產(chǎn)能，減少化石能源消耗，加快石嘴山、青銅峽等資源型城市轉(zhuǎn)型的步伐，發(fā)揮銀川對(duì)全區(qū)經(jīng)濟(jì)的輻射和引領(lǐng)作用;中部干旱區(qū)應(yīng)加快防沙治沙工程建設(shè)，恢復(fù)生態(tài)承載能力，培育和壯大枸杞、紅棗等特色林產(chǎn)業(yè)，建立健全生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與生態(tài)保護(hù)的協(xié)同發(fā)展;南部山區(qū)應(yīng)進(jìn)一步協(xié)同好生態(tài)治理與精準(zhǔn)脫貧攻堅(jiān)戰(zhàn)的關(guān)系，將生態(tài)移民與小城鎮(zhèn)建設(shè)有機(jī)結(jié)合起來(lái)，加快固原等中小城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，推進(jìn)以人為核心的新型城鎮(zhèn)化建設(shè)。

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（責(zé)任編輯：王愛(ài)萍）