基于能值生態(tài)足跡的新疆生態(tài)績效研究
——以綠洲區(qū)為例

荊 蒙，李 青，任宗嬌，胡鼎鼎，褚志磐

（塔里木大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，新疆 阿拉爾 843300）

2019 年5 月，全球碳排放量突破400 mg/L，達(dá)300 萬 a 來最高紀(jì)錄，使溫室效應(yīng)持續(xù)加強(qiáng)，導(dǎo)致全球平均氣溫不斷攀升。2005年習(xí)近平總書記就提出“兩山”理論；2007 年黨的十七大報(bào)告首次提出生態(tài)文明建設(shè)；2015 年，中共中央、國務(wù)院印發(fā)《生態(tài)文明體制改革總體方案》，闡明了我國生態(tài)文明體制改革的指導(dǎo)思想、理念、原則、目標(biāo)、實(shí)施保障等重要內(nèi)容。為應(yīng)對環(huán)境惡化，我國根據(jù)自身國情和發(fā)展戰(zhàn)略，提出力爭在2030 年前達(dá)到碳達(dá)峰，到2060 年實(shí)現(xiàn)碳中和。

新疆是我國面積最大的省份，也是“一帶一路”發(fā)展的核心區(qū)、少數(shù)民族聚居地，但是其生態(tài)環(huán)境脆弱，資源匱乏，在全國各省份間荒漠化土地和沙化土地的面積最大，有效評估其生態(tài)績效和可持續(xù)發(fā)展能力具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

國內(nèi)常用的生態(tài)足跡方法有基于時(shí)間序列的生態(tài)足跡、基于灰色系統(tǒng)模型的生態(tài)足跡、基于投入產(chǎn)出分析法的生態(tài)足跡、基于能值分析法的生態(tài)足跡、能值分析法5 種。在能值理論方面，嚴(yán)茂超[1]運(yùn)用能值分析法對西藏的主要自然資源、能值流動(dòng)及市場價(jià)值、能值分析指標(biāo)進(jìn)行了匯總分析，并為西藏的可持續(xù)發(fā)展提供了建議；李海濤等[2]分析了新疆的主要自然資源，并運(yùn)用能值分析法對新疆的生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)進(jìn)行了能值評估，為新疆的可持續(xù)發(fā)展提供了政策建議。在生態(tài)足跡法方面，王國剛等[3]考察了社會(huì)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、技術(shù)進(jìn)步對新疆可持續(xù)發(fā)展能力的影響；張彥等[4]對新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)的可持續(xù)性發(fā)展進(jìn)行了研究；呂越等[5]將生態(tài)足跡模型引入社會(huì)經(jīng)濟(jì)間接生態(tài)承載力改進(jìn)了原有的生態(tài)足跡模型，彌補(bǔ)了原有的 “生態(tài)偏向”問題。在能值生態(tài)足跡理論方面，王鵬程等[6]將能值生態(tài)足跡理論引入農(nóng)業(yè)廢棄物資源的循環(huán)利用中，將新疆南疆棉區(qū)棉花秸稈資源進(jìn)行了再利用方式評估；邊艷霞等[7]運(yùn)用能值分析與生態(tài)足跡相結(jié)合的方法，對新疆主要農(nóng)作物的秸稈資源的再利用方式進(jìn)行了評估；楊金帆等[8]運(yùn)用能值分析法和SBM 模型對新疆的生態(tài)效率進(jìn)行了研究。

目前，用能值生態(tài)足跡法評估新疆生態(tài)績效的報(bào)道較少，僅有少數(shù)學(xué)者用該方法對新疆農(nóng)業(yè)廢棄物再利用方式、農(nóng)作物秸稈綜合利用進(jìn)行了分析。筆者選取基于能值的生態(tài)足跡模型來評估新疆生態(tài)績效，該方法可以準(zhǔn)確量化區(qū)域生態(tài)狀態(tài)，從能值密度、物質(zhì)的能量、生態(tài)足跡、生態(tài)承載力、生態(tài)安全狀態(tài)等角度為實(shí)現(xiàn)新疆生態(tài)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

由于荒漠、半荒漠區(qū)域、草原、草甸、冰川、沙漠等區(qū)域生態(tài)績效的指標(biāo)選取以及測算方法尚不成熟，因此此次評估僅涉及到農(nóng)業(yè)綠洲區(qū)域。同時(shí)，從能量循環(huán)的角度分析，第二、三產(chǎn)業(yè)的初始產(chǎn)品均為農(nóng)產(chǎn)品，因此該研究僅選取各類農(nóng)產(chǎn)品和能源產(chǎn)品數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)主要來源于2010—2020 年《中國統(tǒng)計(jì)年鑒》《新疆統(tǒng)計(jì)年鑒》和 《新疆兵團(tuán)自治區(qū)統(tǒng)計(jì)年鑒》，部分研究數(shù)據(jù)如農(nóng)產(chǎn)品、水產(chǎn)品和畜牧產(chǎn)品等選取其主產(chǎn)品（如谷物、小麥、蔬菜、水果、肉類、蛋類、奶類、毛類、水產(chǎn)品等）為研究對象。生態(tài)足跡中主要以人類消耗的可更新資源、不可更新資源為研究對象。能量折算系數(shù)、能值轉(zhuǎn)換率等數(shù)據(jù)部分來源于他人的研究成果。其中，出于謹(jǐn)慎性考慮，在生態(tài)承載力計(jì)算時(shí)應(yīng)扣除12%的生物多樣性保護(hù)面積，即結(jié)果乘以88%[9]才是每年的實(shí)際生態(tài)承載力。

1.2 理論分析方法

考慮到新疆的生態(tài)脆弱性和區(qū)域特點(diǎn)以及生態(tài)系統(tǒng)中能量的循環(huán)和部分人口不接觸農(nóng)業(yè)種植的問題，同時(shí)為了克服傳統(tǒng)生態(tài)足跡原理適用的區(qū)域性小、沒有考慮到生態(tài)產(chǎn)品具有涵養(yǎng)水源、防風(fēng)固沙、土壤保育、固碳釋氧等生態(tài)保護(hù)功能的問題，研究選取基于能值分析法的生態(tài)足跡理論來評估新疆的生態(tài)績效。該方法將生產(chǎn)區(qū)域內(nèi)的生產(chǎn)能力以及每個(gè)人消耗的資源轉(zhuǎn)化為以太陽能為單位的區(qū)域能值生態(tài)承載力和能值生態(tài)足跡，再通過比較得到區(qū)域的生態(tài)均衡指數(shù)與生態(tài)安全狀態(tài)。這種方法既可以使模糊的概念具體化，又可以通過時(shí)下生態(tài)環(huán)境狀況、經(jīng)濟(jì)政策等客觀有效地評估生態(tài)績效。

1.3 研究方法

1.3.1 能值生態(tài)足跡模型傳統(tǒng)的生態(tài)足跡原理的計(jì)算公式如下：

式中：i表示各類消費(fèi)項(xiàng)目；ai是第i種消費(fèi)項(xiàng)目的生物生產(chǎn)力的地表空間面積；ci表示第i種消費(fèi)項(xiàng)目的消耗量；pi表示第i 種消費(fèi)項(xiàng)目的世界平均生物制造有機(jī)物質(zhì)的能力；Ef表示該區(qū)域的生態(tài)足跡（hm2/人）；γ是均衡因子；Ec表示此區(qū)域的生態(tài)承載力（hm2/人）；Ai表示第i 種消費(fèi)項(xiàng)目生物生產(chǎn)性面積（hm2/人）；λ是產(chǎn)量因子。

能值生態(tài)足跡[10]即將傳統(tǒng)的生態(tài)足跡計(jì)算公式，用能值表示，見公式（4）。

式中：Ef表示生態(tài)足跡（hm2/人）；i表示消費(fèi)資源的類型；ai表示第i種資源的生態(tài)足跡（hm2/人）；ci表示第i種資源轉(zhuǎn)換成的人均太陽能值（sej/人）；p2表示區(qū)域能值密度，是反映一個(gè)區(qū)域內(nèi)單位面積中可以產(chǎn)出多少太陽能值的一個(gè)指標(biāo)[10]，其計(jì)算見公式（5）。

1.3.2 能值生態(tài)承載力模型生態(tài)承載力是基于生態(tài)系統(tǒng)中資源和環(huán)境的自我調(diào)節(jié)能力，在一定區(qū)域內(nèi)最多可提供給每個(gè)人生存的面積（hm2）。它能反應(yīng)自然體系調(diào)節(jié)能力。用于能值分析的指標(biāo)有很多，應(yīng)根據(jù)不同的需要選擇適合的指標(biāo)，該研究僅從生態(tài)績效的角度分析問題[10]，其計(jì)算見公式（6）。

式中：Ec表示生態(tài)承載力（hm2/人）；e表示可更新資源轉(zhuǎn)換成的人均太陽能值（sej/人）；p1表示全球平均能值密度（sej/hm2），以國際通用的3.104×1014sej/hm2為標(biāo)準(zhǔn)。

1.3.3 生態(tài)績效分析方法在對生態(tài)赤字或盈余進(jìn)行比較時(shí)，只能得到近幾年的生態(tài)績效情況，沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，從而不具有對比性，很難客觀評價(jià)地區(qū)的生態(tài)績效，而且相同的生態(tài)赤字或盈余對于經(jīng)濟(jì)狀況不同的地區(qū)含義也有所差異。因此,引入生態(tài)均衡指數(shù)，這樣可以清晰地觀察出新疆地區(qū)資源之間的關(guān)系，從而反映一個(gè)地區(qū)的可持續(xù)發(fā)展能力[11]，生態(tài)均衡指數(shù)（Ep）計(jì)算見公式（7）。

EP=Ec/Ef（7）

式中：EP為生態(tài)均衡指數(shù)；當(dāng)Ep＜1 時(shí)為生態(tài)赤字；Ep＞1 時(shí)為生態(tài)盈余；當(dāng)Ep=1 時(shí)為生態(tài)平衡。

同時(shí)，為了更準(zhǔn)確地反映新疆的生態(tài)可持續(xù)發(fā)展能力[11]，引入人均能值生態(tài)赤字或盈余（ED），其計(jì)算見公式（8）。

ED=Ec-Ef（8）

式中：ED為人均能值生態(tài)赤字/盈余（hm2/人）；當(dāng)ED＜0 時(shí)為生態(tài)赤字；ED＞0 時(shí)為生態(tài)盈余；當(dāng)ED=0 時(shí)為生態(tài)平衡。

2 結(jié)果與分析

2.1 新疆人均能值生態(tài)足跡動(dòng)態(tài)分析

2.1.1 農(nóng)、畜、水產(chǎn)品人均能值生態(tài)足跡動(dòng)態(tài)消耗分析從橫向來看，2010—2019 年人均消耗農(nóng)產(chǎn)品、畜產(chǎn)品和水產(chǎn)品的能值有輕微變化，浮動(dòng)不大。由表1可知，從2010—2019 年每年人均農(nóng)產(chǎn)品能值消耗處于1.50×1020～1.98×1020sej 之間，每年人均畜產(chǎn)品能值消耗處于2.36×1021～2.84×1021sej，每年人均水產(chǎn)品能值消耗處于0.70×1020～1.84×1020sej 之間，每年人均能源產(chǎn)品能值消耗處于1.44 ×1011～2.92×1011sej之間。由于能源產(chǎn)品的能值（1011）在總能值（1020）中所占比例太小，因此圖1 只分析了農(nóng)、畜、水產(chǎn)品占總能值的百分比，能源產(chǎn)品暫且忽略不計(jì)。

表1 2010—2019 年新疆農(nóng)、畜、水產(chǎn)品的人均年消耗能值

由圖1 可知，農(nóng)產(chǎn)品、畜產(chǎn)品、水產(chǎn)品這些可更新資源的人均能值消耗趨勢均為2010—2012 年逐年上升，2013 年稍降后，繼續(xù)上升，而到2015 年開始逐年均勻下降，2017—2019 年下降幅度稍大，說明新疆的生態(tài)政策取得了顯著成果。從所占比例來看，2010—2019 年，畜產(chǎn)品在總能值中占據(jù)90%左右的比重，在這10 a 中一直居于第一位，且遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他2 種產(chǎn)品；農(nóng)產(chǎn)品能值所占比重從2010 年起就緩緩提升，直到2015 年開始勻速下降，保持在6%左右；水產(chǎn)品近9 a 均在5%左右波動(dòng)。

圖1 2010—2019 年新疆人均消耗農(nóng)、畜、水產(chǎn)品能值占總能值的百分比

2.1.2 能源產(chǎn)品人均能值生態(tài)足跡動(dòng)態(tài)消耗分析雖然與農(nóng)、畜、水產(chǎn)品相比，能源產(chǎn)品所占比重不及其他產(chǎn)品的萬分之一，但是能源產(chǎn)品作為不可更新資源因?yàn)樗牟豢稍偕?，在人類的生活中顯得尤為重要。2010—2019 年期間，隨著人民生活水平的提高，年人均消耗能源產(chǎn)品能值逐年升高，2019 年的人均能源產(chǎn)品消耗能值比2010 年翻了近一番（圖2）。

圖2 2010—2019 年新疆能源產(chǎn)品能值消耗情況

由圖3 可知，2010—2019 年，年人均消耗能源產(chǎn)品能值的增長幅度波動(dòng)非常大，其中2010—2013 年增長值都在逐年上升，2013—2015 年增長值開始大幅度下降，2015—2017 年增長值又開始上升，到2019 年又開始下降，其中2012—2013 年增長最多。不過自2014 年開始增長值就低于2010—2011 年的，2014—2019 年的增長值雖有上下浮動(dòng)，但僅為2010—2011 年增長值的20%左右。

圖3 2011—2019 年人均消耗能源產(chǎn)品增長值

由表2 可知，2010—2019 年各年人均太陽能值消耗處于2.36×1028～2 84×1028sej 之間，2012 年達(dá)到最大值2.84 ×1028sej，各年份的人均太陽能值消耗在此區(qū)間內(nèi)不規(guī)則流動(dòng)，但相差不大。2010—2019 年每年人均生態(tài)足跡處于0.57～0.87 hm2/人，2010—2012年人均生態(tài)足跡逐年上升，但從2014年開始逐漸下降。

表2 2010—2019 年新疆基于能值的生態(tài)足跡相關(guān)指標(biāo)

2.2 新疆能值生態(tài)承載力的動(dòng)態(tài)變化分析

2010—2019 年新疆的人均生態(tài)承載力也從0.644 hm2/人增加到0.949 hm2/人，實(shí)際人均承載力從0.57 hm2/人增加到0.84 hm2/人（圖4）。雖然這幾年，人均太陽能值、人均生態(tài)承載力、實(shí)際人均生態(tài)承載力都在逐年穩(wěn)定增加，如2010—2019 年，新疆的實(shí)際人均生態(tài)承載力增加了47.37%，但是從生態(tài)平衡的角度看，實(shí)際人均生態(tài)承載力仍然與人均生態(tài)足跡存在一定的差距。

圖4 2010—2019 年新疆實(shí)際人均生態(tài)承載力

2.3 新疆生態(tài)均衡指數(shù)與生態(tài)狀態(tài)的動(dòng)態(tài)演化分析

從圖5 可以看出，2010—2014 年新疆的生態(tài)均衡指數(shù)都處于1 以上，說明這幾年新疆的生態(tài)狀態(tài)均為生態(tài)赤字，但正處于向生態(tài)盈余轉(zhuǎn)變的階段。其中2012—2013 年生態(tài)文明建設(shè)成效顯著，生態(tài)均衡指數(shù)減少了0.2 左右，從2015 年開始進(jìn)入了生態(tài)盈余，并于2018 年實(shí)現(xiàn)了質(zhì)的飛躍。2016 年以后，生態(tài)均衡指數(shù)逐年降低，說明新疆的生態(tài)環(huán)境一直在向好的方向發(fā)展。

圖5 2010—2019 年生態(tài)績效指數(shù)與生態(tài)狀態(tài)

從圖5 還可以看出，2014—2016 年從生態(tài)赤字開始進(jìn)入盈余狀態(tài)，生態(tài)均衡指數(shù)年均減少率達(dá)到了0.237%，雖然這3 a 的生態(tài)均衡指數(shù)和生態(tài)赤字或盈余的減少額和增加額比前幾年明顯少了許多，但已實(shí)現(xiàn)了從生態(tài)赤字轉(zhuǎn)換為生態(tài)盈余的巨大飛躍。同時(shí)新疆雖然呈現(xiàn)出微小的生態(tài)盈余狀態(tài)，但是其生態(tài)盈余狀態(tài)只處于輕微的盈余狀態(tài)，減少率與其他省份相比，還相差較大，同時(shí)與世界平均生態(tài)盈余指數(shù)0.21 相差更大。2018 年，生態(tài)盈余達(dá)到0.215，達(dá)到了世界的平均水平，到2019 年生態(tài)盈余仍在增加，證明新疆的生態(tài)環(huán)境狀態(tài)在不斷好轉(zhuǎn)，但是與發(fā)達(dá)國家比還存在一定差距，需要繼續(xù)有條不紊地進(jìn)行生態(tài)保護(hù)，實(shí)現(xiàn)更大地進(jìn)步。

3 結(jié)論及討論

3.1 結(jié) 論

基于新疆2010—2019 年的數(shù)據(jù)，運(yùn)用能值生態(tài)足跡模型和生態(tài)績效，綜合測算新疆綠洲區(qū)的可持續(xù)發(fā)展水平，反映新疆的基本生態(tài)狀況，評估新疆生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)效率，提高區(qū)域管理的有效性，同時(shí)量化生態(tài)和社會(huì)方面相應(yīng)措施的副作用，主要研究結(jié)果如下。

（1）新疆生態(tài)均衡指數(shù)隨著時(shí)間的推移不斷下降。2010—2014 年一直處于1 以上，2015 年及以后處于1以下，至2019 年下降到0.701。

（2）新疆的實(shí)際人均生態(tài)承載力在不斷增加，人均生態(tài)足跡在逐漸減少。

（3）從總體上看，可更新資源的人均生態(tài)足跡在下降。2010—2012 年農(nóng)產(chǎn)品、畜產(chǎn)品、水產(chǎn)品等可更新資源的人均能值消耗均呈逐年上升趨勢，2013 年出現(xiàn)短暫的下降后繼續(xù)上升，而到2015 年開始逐年均勻下降，2017—2019 年有一個(gè)大幅度的下降。

（4）畜產(chǎn)品在總能值消耗中占主要比重。2010—2019 年，畜產(chǎn)品在總能值中占據(jù)約90%的比重，10 a來一直居于第一位，且遠(yuǎn)高于農(nóng)產(chǎn)品和水產(chǎn)品；農(nóng)產(chǎn)品能值所占比重基本保持在6%左右；水產(chǎn)品則在5%左右波動(dòng)。

（5）2010—2019 年，能源產(chǎn)品能值消耗嚴(yán)重。隨著人民生活水平的提高，年人均消耗能源產(chǎn)品能值逐年升高，2019 年的年人均能源產(chǎn)品消耗能值比2010 年翻了近一番。

3.2 討 論

結(jié)合生態(tài)學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、會(huì)計(jì)學(xué)的知識(shí)，將生態(tài)學(xué)中感官上的生態(tài)治理效果轉(zhuǎn)化為會(huì)計(jì)學(xué)中用生物能值準(zhǔn)確計(jì)量的生態(tài)績效，從宏觀方面充分評估了區(qū)域的生態(tài)治理效果。從能值理論的角度出發(fā)，運(yùn)用生態(tài)足跡理論，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)與生態(tài)系統(tǒng)的有機(jī)結(jié)合，可以更為科學(xué)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)卦u估自然與社會(huì)的發(fā)展?fàn)顟B(tài)。測算2010—2019 年新疆綠洲區(qū)的能值生態(tài)足跡、能值生態(tài)承載力、生態(tài)均衡指數(shù)、生態(tài)盈余或赤字，準(zhǔn)確地反映在西部大開發(fā)戰(zhàn)略、 “一帶一路”、生態(tài)扶貧、鄉(xiāng)村振興等政策下新疆的生態(tài)狀態(tài)、經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)以及物質(zhì)消耗的動(dòng)態(tài)演化特征，可為政府部門決策提供參考。

研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前新疆的經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)與生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展較均衡，后續(xù)需繼續(xù)鼓勵(lì)環(huán)境友好行為，提高環(huán)境容量，減少能值消耗，并明確生態(tài)保護(hù)區(qū)域產(chǎn)權(quán)，制定適宜的生態(tài)環(huán)境損害賠償制度。第一，需增強(qiáng)消費(fèi)者對環(huán)境保護(hù)、風(fēng)險(xiǎn)、問題嚴(yán)重性的認(rèn)知，通過提高環(huán)境情感和環(huán)境責(zé)任意識(shí)，促進(jìn)消費(fèi)者的環(huán)境友好行為；第二，作為農(nóng)業(yè)大省，應(yīng)嚴(yán)守生態(tài)保護(hù)紅線，通過提高土地流轉(zhuǎn)率，運(yùn)用有機(jī)肥、生物防治等綠色農(nóng)業(yè)技術(shù)，提高土壤利用率；第三，通過尋找可替代能源、開展農(nóng)業(yè)廢棄物循環(huán)利用等方式來提高環(huán)境容量、降低能源消耗；第四，由于我國生態(tài)治理多依靠政府主導(dǎo)、個(gè)人自愿參與的形式，因此加快生態(tài)治理由政府主導(dǎo)向社會(huì)投資、市場運(yùn)行的轉(zhuǎn)變速度，明確生態(tài)產(chǎn)品產(chǎn)權(quán)，制定合適的生態(tài)補(bǔ)償制度尤為重要。