近15年內蒙古生態(tài)承載力時空分析

郝 蕾，張文劍，翟涌光，龐立東，賈 思，張海東，何子兵

(1.內蒙古財經(jīng)大學 資源與環(huán)境經(jīng)濟學院，內蒙古 呼和浩特 010070；2. 內蒙古財經(jīng)大學祖國北疆資源利用與環(huán)境保護協(xié)調發(fā)展院士工作站，內蒙古 呼和浩特 010070；3. 內蒙古農業(yè)大學 水利與土木建筑工程學院，內蒙古 呼和浩特 010018；4. 內蒙古自治區(qū)林業(yè)科學研究院，內蒙古 呼和浩特 010010；5. 內蒙古自治區(qū)烏審旗毛烏素沙地開發(fā)整治研究中心，內蒙古 烏審旗 017300)

1 引言

人類與自然的關系密不可分，大自然為人類提供各項生產的必備資源、優(yōu)質生活的物質條件，并對人類活動產生的污染進行消納與化解；人類既是自然的受益者也是維護者，在接受自然饋贈的同時，也應該承擔起節(jié)制自身需求、保護自然環(huán)境、維護生態(tài)平衡的責任。而如今資源、環(huán)境、生態(tài)的種種問題使人類意識到，與自然的協(xié)調發(fā)展走可持續(xù)之路是重中之重。同時，我國也將“人與自然和諧共生”作為社會主義現(xiàn)代化建設、經(jīng)濟社會高質量發(fā)展的必然要求。十三屆全國人大二次會議指出：內蒙古生態(tài)狀況如何，不僅關系全區(qū)各族群眾生存和發(fā)展，而且關系華北、東北、西北乃至全國生態(tài)安全。內蒙古自治區(qū)作為我國北方重要生態(tài)安全屏障，具有重要戰(zhàn)略地位。但隨著經(jīng)濟的發(fā)展和人口的激增，各盟市資源存在不合理的開發(fā)利用，生態(tài)承受力面臨巨大的挑戰(zhàn)，摸清內蒙古生態(tài)承載力和生態(tài)盈余具有重要的意義。

生態(tài)承載力是指一定條件下，生態(tài)系統(tǒng)所能容納的最大有機物數(shù)量、人類活動和生物生存的資源與環(huán)境的最大供容能力[1]。目前，生態(tài)足跡分析是測算承載力的一個有效方法。Mathis Wackernagel等完善了概念并建立可計算的指標模型，并在對全球52個國家1997年的生態(tài)足跡的實證研究中發(fā)現(xiàn)當時僅有12個國家和地區(qū)人均生態(tài)足跡低于全球人均生態(tài)承載力，其余35個則均存在生態(tài)赤字現(xiàn)象，人類對自然資產存量的消耗遠超想象。2004年，世界自然基金會(WWF)在《The Living Planet Report 2004》上使用了“生態(tài)足跡”這一指標，用于使各國明確看到占用的自然資源量，并列出一份直觀感受使用資源瘋狂度的“大腳黑名單”。在眾多研究人員的深入探索下，生態(tài)足跡的研究內容逐漸被完善，并具有直觀綜合的特點，且適用于各種尺度、范圍和多種領域的生態(tài)承載力定量評估，現(xiàn)已成為國際上度量可持續(xù)發(fā)展的重要模型與方法[1～3]。我國對于生態(tài)足跡的研究相對滯后，2000年之后才被引入，章錦河等[4]、徐中民等[5]、楊開忠等[6]對生態(tài)足跡模型的引入和介紹是國內興起相關研究的基礎。在早期研究針對地區(qū)間和省際等范圍的測算較多，張志強等[7]就對西部12省(區(qū)市)的生態(tài)足跡進行了測算 ；王書華等[8]綜述表明生態(tài)足跡的新穎直觀、可操作性強等優(yōu)點，同時也指出其與經(jīng)濟指標脫離、忽略污染影響等缺點；區(qū)別于最初參照的“全球公頃”概念，顧曉薇等[9]提出新觀點使用“國家公頃”測算的新方法，能更為準確地把握不同國家和地區(qū)的差異性，減小計算分析的誤差。目前，生態(tài)足跡應用逐漸增多，基于市級角度的測算也開始增加，北京、南京、上海等城市均有相關研究，其他城市地區(qū)研究量也在上漲。同時，不僅跨空間方向，基于時間序列的研究也開始出現(xiàn)，徐長春等[10]計算了新疆近10 a的生態(tài)足跡；陳敏等[11]對中國整體生態(tài)足跡進行了跨度25年的動態(tài)分析，此后陸續(xù)出現(xiàn)了不同地域對時間序列的相應研究。王業(yè)寧等[12]對內蒙古生態(tài)足跡和承載力的20年評估，李劍泉等[13]基于產量數(shù)據(jù)對中國木地板約20年的生態(tài)足跡評估等。目前，生態(tài)足跡的應用發(fā)展到不同領域，如水生態(tài)、農田生態(tài)、土地利用、旅游景區(qū)可持續(xù)發(fā)展等方面[14～17]。

由于跨度廣大、地域分異性強等自然地理特征，內蒙古下轄九市三盟的生態(tài)環(huán)境各有不同，社會經(jīng)濟也各有特色。目前，針對內蒙古局部市的生態(tài)承載力分析雖有相關研究[18，19]，但從自然地域分異性和經(jīng)濟區(qū)內差異性角度評估的較少。因此，本文從內蒙古自治區(qū)12個盟市范圍上進行空間與時間跨度的計算，對下轄各盟市進行生態(tài)承載力分析，對生態(tài)現(xiàn)狀進行定量分析評估，將有助于衡量目前經(jīng)濟與環(huán)境的協(xié)調平衡性，對預測、指導未來內蒙古地區(qū)可持續(xù)發(fā)展提供理論參考。

2 研究區(qū)域概況

內蒙古自治區(qū)位于中國北部邊疆，區(qū)域面積大，橫跨“三北”，南北距離最遠可達1700 km，東西跨度極廣約2400 km。內蒙古擁有草原13億hm2，占全國的22%；森林近4億hm2，占全國的12%；濕地5700多萬hm2，占全國的16%；荒漠化和沙化土地面積均占全國的近1/4[20]。同時，內蒙古與俄羅斯、蒙古國接壤，是我國北部邊疆對外開放的戰(zhàn)略基地，是“絲綢之路經(jīng)濟帶”和“21世紀海上絲綢之路”中的重要節(jié)點。隨著內蒙古區(qū)域社會和經(jīng)濟的進步，謀求人口、資源和環(huán)境的和諧發(fā)展，成為內蒙古探索生態(tài)優(yōu)先、綠色發(fā)展的共識。

3 研究方法與數(shù)據(jù)來源

3.1 研究方法

本文選取生態(tài)足跡法進行相關測算分析，生態(tài)足跡計算公式如下：

(1)

式(1)中：EF為總生態(tài)足跡；N為人口數(shù)；ef為人均生態(tài)足跡；Aij為第i類土地第j種項目折算的人均生態(tài)足跡面積，ri為第i類土地的均衡因子；cij為第i類土地第j種項目的生產量或消費量；pij為全球第i類土地第j種項目的平均生產量或消費量。

生態(tài)承載力計算公式如下：

EC=N·ec=N·∑airiyi

(2)

式(2)中：EC為總生態(tài)承載力；N為人口數(shù)；ec為人均生態(tài)承載力；ai為第i類土地的人均生物生產面積；yi為第i類土地的產量因子。在生態(tài)承載力最終計算時扣除12%的生物多樣性保護面積。

生態(tài)盈余、赤字計算公式如下：

ED=EF-EC=N·ed=N(ef-ec)

(3)

式(3)中：ED為總生態(tài)赤字/盈余；ed為人均生態(tài)赤字/盈余。

3.2 指標選取

本文生態(tài)足跡的計算主要有生物資源賬戶和能源賬戶2部分。生物資源賬戶涉及耕地、草地、林地、水域4類生態(tài)生產性土地資源；能源賬戶涉及化石能源用地和建筑用地2類資源。為盡量在十二盟市間統(tǒng)一標準，結合當?shù)亟y(tǒng)計年鑒采用的類目和計算需求，具體指標如表1所示。

表1 生態(tài)足跡指標

為使人類生產消費的生物資源和能源可折算為土地面積，使不同地區(qū)的生態(tài)承載力能進行比較分析，需要用到轉換系數(shù)“均衡因子”和“產量因子”。本文研究對象內蒙古自治區(qū)12個盟市土地生產力等因素隨年份會發(fā)生變化，考慮到均衡因子的動態(tài)變化性，采取王業(yè)寧等[9]計算的內蒙古區(qū)域近20年的相關因子。各年均衡因子和產量因子如表2所示。

表2 各年均衡因子和產量因子

3.3 數(shù)據(jù)來源

本文人口數(shù)均采用年末常住人口數(shù)量，數(shù)據(jù)來源于《內蒙古統(tǒng)計年鑒》；各類資源項目相關數(shù)據(jù)來自《內蒙古統(tǒng)計年鑒》《國民經(jīng)濟與社會發(fā)展統(tǒng)計公報》和各盟市統(tǒng)計年鑒公開資料等；基于遙感影像與監(jiān)督分類相結合的方法計算各年份生態(tài)承載力的各類土地均衡面積。

4 結果與分析

4.1 生態(tài)足跡現(xiàn)狀分析

內蒙古全區(qū)總人均生態(tài)足跡呈上升趨勢，計算可得從2005年的97.17 hm2/cap增長到2020年的155.64 hm2/cap，盟市間地域差異較大，各盟市在4個年份的人均生態(tài)足跡值總體范圍在3.50～31.07 hm2/cap(圖1)。

錫林郭勒盟、鄂爾多斯市、烏海市和阿拉善盟的人均生態(tài)足跡值在2010年有一個凸起，均為這些盟市在4個年份中的最高值(圖1)。由圖2可知，4個盟市化石能源用地類型的人均生態(tài)足跡對總體影響較大，尤其是均在2010年達到4個年份中的最高值，這與當時較高的煤炭產量關系密切。除錫林郭勒盟、鄂爾多斯市、烏海市和阿拉善盟外，其余盟市人均生態(tài)足跡主要受到耕地類型的影響。而耕地類型中，豬肉、谷類的人均生態(tài)足跡又占較高比重，個別盟市的禽蛋(如包頭市)、蔬菜(如赤峰市、巴彥淖爾市)、油料作物(如烏蘭察布市、巴彥淖爾市)也有較明顯的貢獻度。草地類型中人均生態(tài)足跡較高的資源大多為牛羊肉和奶類。

圖1 2005、2010、2015、2020年12盟市人均生態(tài)足跡

圖2 4個年4盟市各類用地人均生態(tài)足跡

4.2 生態(tài)承載力分析

內蒙古全區(qū)總人均生態(tài)承載力呈上升趨勢，從2005年的30.41 hm2/cap增長到2020年32.48 hm2/cap。如圖3所示，相同盟市的不同年份人均生態(tài)承載力波動幅度較小，整體變化范圍也較??；十二盟市人均生態(tài)承載力在0 ～ 5 hm2/cap之間，人均生態(tài)承載力明顯數(shù)值低于生態(tài)足跡；十二盟市中承載力較高的有呼倫貝爾市、興安盟、錫林郭勒盟、烏蘭察布市，2020年均在4 hm2/cap以上；通遼市、赤峰市、巴彥淖爾市、阿拉善盟稍次之，人均生態(tài)承載力2020年均在2 hm2/cap以上；鄂爾多斯市、呼和浩特市、包頭市、烏海市的承載力依次更低，2020年基本在2 hm2/cap以下，其中烏海市最低為0.4 hm2/cap以下；鄂爾多斯市的人均生態(tài)足跡和承載力差值顯著，人均生態(tài)足跡占全區(qū)排名靠前，承載力則始終處于最低層次的水平，反映到生態(tài)余量上，赤字現(xiàn)象較嚴重。

圖3 2005、2010、2015、2020年12盟市人均生態(tài)承載力

4.3 生態(tài)余量空間分析

生態(tài)余量是指生態(tài)承載力和生態(tài)足跡的差值，用來表征某地區(qū)人類活動強度和生態(tài)承載能力的關系，活動強度小于生態(tài)承載能力為生態(tài)盈余，反之則稱生態(tài)赤字。本文取2005、2010、2015和2020年4個時間節(jié)點，分別將計算出的生態(tài)余量值自然劃分(圖4)。結果表明：十二盟市的生態(tài)余量主要體現(xiàn)為赤字，并呈現(xiàn)分布不均衡的空間格局，中部盟市保有較低赤字水平，東西部則赤字較高；時間尺度上全區(qū)總人均生態(tài)赤字呈現(xiàn)出明顯上升趨勢，從2005年的66.76 hm2/cap增至2020年的123.16 hm2/cap。

圖4 2005、2010、2015、2020年12盟市人均生態(tài)余量

12盟市中呼和浩特市、包頭市、烏蘭察布市和錫林郭勒盟基本保持了較低程度的赤字，各年份間變動較小。阿拉善盟、烏海市、巴彥淖爾市、呼倫貝爾市和赤峰市的赤字處于中低等級，但各自變化特征又有不同；阿拉善盟和烏海市除在2010年處于中等，其余年份都處于較低水平；巴彥淖爾市前3個年份赤字都處于較低等級，但2020年上升到中等水平，主要受到人均生態(tài)足跡小幅上升的影響；呼倫貝爾市赤字整體呈上升狀態(tài)，在2005年和2010年處于較低等級，2015年和2020年上升到中等水平，耕地類型人均生態(tài)足跡增高是主要影響因素；赤峰市赤字相比2005年，2020年赤字等級有所上升。興安盟生態(tài)赤字的嚴重程度呈上升狀態(tài)，2020年甚至達到最高等級，主要受耕地類型人均生態(tài)足跡升高影響。鄂爾多斯市和通遼市赤字現(xiàn)象嚴重，但赤字均在2020年有小幅下降。

5 結論與對策建議

5.1 結論

(1)內蒙古全區(qū)總人均生態(tài)足跡呈上升趨勢，從2005年的97.17 hm2/cap增長到2020年155.64 hm2/cap；總人均生態(tài)承載力呈上升趨勢，從2005年的30.41 hm2/cap增長到2020年32.48 hm2/cap。各盟市間的人均生態(tài)足跡差異較大，變動區(qū)間在3 ～ 32 hm2/cap之間，人均生態(tài)承載力的階段變動則較小，在0 ～ 5 hm2/cap之間。用地類型角度上，十二盟市中鄂爾多斯市、錫林郭勒盟、阿拉善盟、烏海市的人均生態(tài)足跡和生態(tài)余量主要受化石能源用地的影響，其余盟市則主要受是耕地影響。

(2)內蒙古全區(qū)總人均生態(tài)赤字呈現(xiàn)出明顯上升趨勢，從2005年的66.76 hm2增至2020年的123.16 hm2。生態(tài)余量主要以赤字為主，呈現(xiàn)中部低—東西高的空間格局。各盟市在2010年后生態(tài)承載力均有小幅上升趨勢，人均生態(tài)足跡的增長速度也有所放緩，與近年來大力推行生態(tài)保護政策、產業(yè)轉型、發(fā)展綠色可持續(xù)經(jīng)濟有很大關系，應繼續(xù)保持。總體上赤字狀態(tài)仍比較嚴重，更應提高重視，加強生態(tài)保護力度，調整經(jīng)濟發(fā)展方式。

5.2 對策建議

5.2.1 保護生態(tài)生產性土地，提高生態(tài)承載力

內蒙古12盟市總體上人均生態(tài)承載力與人均生態(tài)足跡的差值較大，最終導致高生態(tài)赤字。而由于人口增長等因素，僅從食物需求上使人均生態(tài)足跡短時間大幅下降也比較困難，因此從生態(tài)承載力入手是必要之舉，同時在生態(tài)承載力中生態(tài)生產性土地是關注重點[20]?？梢钥闯?，六類生態(tài)生產性土地中耕地是生產力最高、供給力度最強的一類用地，為保證糧食供給和食品安全，耕地保護是首要前提。而內蒙古作為北方生態(tài)屏障，保護草地、林地在治沙防風、保護生態(tài)等方面也有重要作用。各級政府應落實嚴格的土地資源保護政策，完善征地審批制度，建立日常監(jiān)督機制，嚴禁隨意占用、破壞農用地；要提高土地集約利用率，定期對土地資源數(shù)量和質量進行調查，以便統(tǒng)籌各類用地情況，調整改善用地分配，整頓統(tǒng)計廢棄土地，置換回收利用率低、利用不合理的土地，增加盟市可利用土地的面積；推廣現(xiàn)代農業(yè)技術，如科學種植、合理放牧等方面，進行科學有效的農業(yè)生產，優(yōu)化提升土地生產能力；對草地、林地要優(yōu)先保護其生態(tài)方面功能。

5.2.2 因地制宜，優(yōu)化產業(yè)結構

內蒙古自治區(qū)面積廣，東西跨度大，下轄盟市多，各地的情況又有所不同，如鄂爾多斯市等地在化石能源方面受影響最大，而巴彥淖爾市等地則受農業(yè)生產影響更大，因此要根據(jù)不同區(qū)域盟市的特點調整發(fā)展。生態(tài)與經(jīng)濟互相作用，生態(tài)足跡的測算中本就包含著經(jīng)濟因素，因此也要從經(jīng)濟的角度去發(fā)展生態(tài)。優(yōu)化產業(yè)結構是老生常談，但以能源消耗為主的一部分經(jīng)濟難以長期維持下去，如鄂爾多斯市，從計算中也發(fā)現(xiàn)幾年來原煤的生產有頹勢，轉型是能源型城市尋求可持續(xù)發(fā)展的必然之路。整合當?shù)刭Y源，重新考量，發(fā)展生態(tài)經(jīng)濟，如一些區(qū)域有特色的沙林產業(yè)、光伏產業(yè)等，如有旅游資源的也可以發(fā)展生態(tài)旅游，增收的同時促進產業(yè)轉型。另一方面對一些工業(yè)產業(yè)進行必要性評估，必須保留的產業(yè)則要改良優(yōu)化生產技術，實現(xiàn)清潔生產，盡量減少污染排放對自然生態(tài)的負擔，建立日常監(jiān)督監(jiān)管機制，懲處違規(guī)生產、嚴重污染的企業(yè)。

5.2.3 從教育入手，增強人口素質

目前，大部分盟市的人口依舊呈增長趨勢。由于對年輕勞動力的需要，短期時間內很難從數(shù)量上控制人口，增強人口素質對生態(tài)保護來說勢在必行。從教育入手是最基本的方式，將保護環(huán)境的思想從兒童時期就培養(yǎng)，使其能夠時時奉行；各階段的學校應始終提供相關教學活動，由淺入深，使學生理解、感受到生態(tài)可能面臨的窘境，對于已脫離學校的社會人群，媒體等應通過宣傳等方式提醒，增強不同人群的生態(tài)保護意識；浪費現(xiàn)象如今仍有發(fā)生，要培養(yǎng)人們的節(jié)約意識，轉變人們的消費觀念，倡導綠色消費，促進資源的合理、循環(huán)使用，以此對降低生態(tài)足跡值和緩解生態(tài)赤字做貢獻。