王永靜，葛文芳

(石河子大學經(jīng)濟與管理學院，新疆 石河子 832003)

西部大開發(fā)戰(zhàn)略實施15 a以來，新疆在經(jīng)濟、社會、生態(tài)環(huán)境保護、基礎設施建設等方面取得顯著成效。然而，由于新疆固有的生態(tài)環(huán)境脆弱性和追趕中、東部經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)的迫切性，加快了自然資源的耗竭進程，嚴重阻礙了新疆的經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展。新疆作為絲綢之路經(jīng)濟帶經(jīng)濟建設的核心區(qū)和西部地區(qū)的生態(tài)屏障，深入研究新疆生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)性和生態(tài)壓力對新疆生態(tài)資源開發(fā)、科學管理、頂層設計意義深遠。生態(tài)足跡概念是由William Rees于1992年提出來的，自此國際上圍繞生態(tài)足跡內涵、計算方法、模型的研究逐漸豐富。Wackernagel開創(chuàng)了一種測量一個地區(qū)、國家自然資源供需差距的方法，由此從理論層面揭示人類對生態(tài)系統(tǒng)的利用狀況[1]。Wackernagel在其著作《國家生態(tài)足跡》中，對世界上52個國家和地區(qū)的生態(tài)足跡進行實證研究，在所測算的52個國家和地區(qū)中，35個國家和地區(qū)出現(xiàn)生態(tài)赤字，其中也包括中國[2,3]。張志強和徐中民等人以統(tǒng)計年鑒數(shù)據(jù)為依據(jù)，對中國西部12個省(區(qū)市)1999年生態(tài)足跡進行計算和分析，結果表明，西部12省(區(qū)市)只有云南和西藏2個省份人均生態(tài)足跡為盈余，其余10個省(區(qū)市)均出現(xiàn)生態(tài)赤字，其中新疆和貴州是人均生態(tài)赤字最大的2個省(區(qū)市)[4]。徐中民等介紹了國際上關于生態(tài)足跡模型的研究進展和模型的優(yōu)缺點，并對甘肅省1998年生態(tài)足跡進行計算和分析，是國內較早運用生態(tài)足跡方法判斷區(qū)域發(fā)展是否處于生態(tài)承載能力范圍內的范例[5]。鄭暉計算并分析了1996-2009年甘肅省人均生態(tài)足跡、人均生態(tài)承載力、人均生態(tài)赤字的動態(tài)變化趨勢，并使用灰色預測模型預測研究區(qū)2015年、2020年的生態(tài)安全情況，為理論研究提供良好參考借鑒[6]。Mathis Wackernagel對世界及亞太地區(qū)9個國家1961-2001年的人均生態(tài)足跡和生態(tài)承載力的動態(tài)變化研究結果發(fā)現(xiàn)，隨著人口擴張、經(jīng)濟增長，人均生態(tài)足跡會逐漸擴大，生態(tài)承載力會逐漸減少，而亞太地區(qū)和世界人均生態(tài)承載力下降的主要原因是人口增長[7]。本文以新疆維吾爾自治區(qū)為研究對象，在計算2001-2014年生態(tài)足跡和生態(tài)承載力的基礎上，分析新疆生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)性、生態(tài)效益、生態(tài)協(xié)調性，并運用灰色預測模型模擬“十三五”、“十四五”期末生態(tài)數(shù)據(jù)，以期為地區(qū)生態(tài)可持續(xù)發(fā)展提供決策依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

新疆維吾爾自治區(qū)位于歐亞大陸腹地，總面積為166.49 萬km2。2014年末，區(qū)內總人口2 298.47 萬人，糧食總產(chǎn)量1 390.81 萬t，耕地面積412.46 萬hm2(約占新疆總面積的2%)，人均耕地面積0.179 4 hm2(為全國平均水平的1.82倍)，人均林地面積0.294 3 hm2(為全國平均水平的1.59倍)，人均牧草地面積2.223 8 hm2(為全國平均水平的13.89倍)。新疆遠離海洋，“三山夾兩盆”的地貌多由高山、盆地、谷地構成，地表坐落著浩瀚的戈壁、沙漠。氣候類型以溫帶大陸性氣候見常，四季分明，晝夜溫差大，干旱少雨、日照充足，年均氣溫9.7 ℃，年均降水量146.4 mm，年均日照時數(shù)2 808.6 h。年均降水量為全國平均水平的1/4,是全國降水最少的地區(qū)，也是全國面積最大的干旱、半干旱荒漠區(qū)。

區(qū)內水源主要靠山脈融雪補給，綠洲分布在盆地邊緣和河流流域，約占新疆總面積的5%，具有典型的綠洲生態(tài)特點[8]。具有資源富集、干旱缺水、自然環(huán)境惡劣、生態(tài)脆弱，對人類活動和自然災害反應敏感且恢復能力差的特點。礦產(chǎn)資源種類齊全，數(shù)量龐大，已發(fā)現(xiàn)礦種138種，經(jīng)查明有資源儲量的礦種97種，新發(fā)現(xiàn)大中型礦產(chǎn)地11處，新增查明資源儲量中，煤炭儲量為175.97 億t。目前各類野生陸棲脊椎動物約212種，約占全國總數(shù)的1/8，鳥獸資源豐富約有201種。區(qū)內共有河道570多條，幾乎都屬于內流河，河流徑流量在10億m3以上的有18條。土壤普遍存在鹽漬化、貧瘠化。植被種類繁多，主要種植作物包括小麥、棉花、玉米、果用瓜、水果產(chǎn)品、牧草等。新疆是我國優(yōu)質棉花、小麥產(chǎn)業(yè)帶，國內第2大畜牧業(yè)養(yǎng)殖基地，石油化工工業(yè)生產(chǎn)、加工基地。

2 研究方法和數(shù)據(jù)來源

2.1 研究方法

本文采用文獻研究法梳理了以往學者對生態(tài)足跡、生態(tài)承載力的計算方法，建立生態(tài)足跡模型，在此基礎上計算出新疆近10 a多的生態(tài)數(shù)據(jù)，并采用灰色預測模型GM(1.1)預測新疆中短期的生態(tài)足跡、生態(tài)承載力、萬元GDP生態(tài)足跡數(shù)值。

生態(tài)足跡模型是由加拿大學者William Rees及其學生Mathis Wackernagel于1992年率先提出的一種以土地為度量單位的生態(tài)可持續(xù)性評價方法，以其科學合理、形象生動、使用范圍廣引起眾多學者的廣泛關注，該模型在對經(jīng)濟-生態(tài)協(xié)調性和整個可持續(xù)發(fā)展狀況的整體評估方面有較好優(yōu)勢[1]。生態(tài)足跡模型通過統(tǒng)計一定時期內人類為滿足自身生存和發(fā)展對區(qū)域內資源和能源的耗竭，并把這些耗竭轉換為相應的生物生產(chǎn)土地面積來評估人類對生態(tài)系統(tǒng)的影響，通過與區(qū)域內土地可提供的生物生產(chǎn)面積進行比較，以此定量判斷區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展是否處于生態(tài)系統(tǒng)的承載力范圍內。具體計算公式如下。

(1)生態(tài)足跡計算:

EF=Nef=N∑ri(cj/pj)

(1)

i=1,2,…,6j=1,2,…,19

EF=Nef=N∑ri(Yj+Ij-Ej)/(pjN)

(2)

i=1,2,…,6j=1,2,…,19

式中：EF為區(qū)域生態(tài)足跡總量；N為區(qū)域人口總數(shù)；ef為區(qū)域人均生態(tài)足跡,hm2/人；ri為均衡因子，它表示某一類的土地潛在的生物生產(chǎn)力與世界上所有土地的平均潛在生物生產(chǎn)力的一個比值，描述了不同土地類型之間生物生產(chǎn)能力的差異；cj/pj代表人均j種消費項目折算的生物生產(chǎn)性土地面積，或者可以理解為第j種消費項目折算的毛人均生態(tài)足跡，hm2/人；cj為第j種消費品的年人均消費量，kg/人；pj為第j種消費品的單位面積平均產(chǎn)量，kg/hm2；Yj為第j種消費項目的年生產(chǎn)量；Ij為第j種消費項目的年進口量；Ej為第j種消費項目的年出口量。

生態(tài)足跡代表人類對自然生態(tài)系統(tǒng)的資源和服務的需求，反映了隨著人口的增長以及經(jīng)濟社會的發(fā)展所引起的對資源需求量的增長和污染物排放對生態(tài)系統(tǒng)造成的壓力。

(2)生態(tài)承載力計算:

EC=N(1-0.12)ec

ec=airiyi

(3)

式中：EC代表區(qū)域生態(tài)承載力總量；N為區(qū)域人口總數(shù)；ec為人均生態(tài)承載力，計算結果中需要扣除12%的生物多樣性保護面積；ec為人均生態(tài)承載力，hm2/人；ai為人均生物生產(chǎn)面積，hm2/人；ri為均衡因子；yi為產(chǎn)量因子，表示在既定國家范圍內，某一類土地的生物生產(chǎn)力水平與世界相應土地的生物生產(chǎn)力水平的差異，可以反映出技術和土地管理的差異，通常為獲得相同數(shù)量的產(chǎn)品時，所需要的世界性土地面積與國家性土地面積之間的比值，或者相同的土地面積所產(chǎn)出的世界性產(chǎn)品產(chǎn)量與國家性產(chǎn)品產(chǎn)量之間的比值。

生態(tài)承載力代表自然生態(tài)系統(tǒng)為人類提供資源和服務的能力。

(3)生態(tài)赤字和盈余計算：

ed=ef-ec(ef>ec)

er=ec-ef(ef

式中：ed表示區(qū)域的生態(tài)赤字；er表示區(qū)域的生態(tài)盈余。

如果區(qū)域的生態(tài)足跡大于生態(tài)承載力就會出現(xiàn)生態(tài)赤字，反之，則會出現(xiàn)生態(tài)盈余。在生態(tài)足跡和生態(tài)承載力的計算基礎上可以對區(qū)域的生態(tài)發(fā)展可持續(xù)性進行評估，如果出現(xiàn)了生態(tài)赤字，表示區(qū)域生態(tài)發(fā)展不可持續(xù)，如果出現(xiàn)了生態(tài)盈余，表示區(qū)域生態(tài)發(fā)展處于可持續(xù)狀態(tài)。

(4)萬元GDP生態(tài)足跡計算：

萬元GDP生態(tài)足跡=EF/GDP=人均生態(tài)足跡/人均GDP

(5)人均生態(tài)協(xié)調系數(shù)DS計算：

2.2 數(shù)據(jù)來源

2.2.1 指標選取

本文計算的生物生產(chǎn)性土地是指具有生物生產(chǎn)能力的土地和水體，生態(tài)足跡測量的生物生產(chǎn)性土地類型包括6種，分別是：耕地、林地、牧草地、水域、建筑用地、化石燃料用地。生態(tài)承載力測量的土地類型為5種，分別是：耕地、林地、牧草地、水域、建筑用地。

按照生態(tài)足跡模型計算生態(tài)足跡時，根據(jù)不同的消費賬戶分類，包括生物資源消費賬戶生態(tài)足跡和能源消費賬戶生態(tài)足跡。生物資源消費賬戶主要記錄區(qū)域消費的農產(chǎn)品、林產(chǎn)品、畜產(chǎn)品、水產(chǎn)品，本文具體涵蓋19種產(chǎn)品，它們分別是：棉花、木材、羊毛、谷物、豆類、薯類、甜菜、核桃、水果、油料、豬肉、牛肉、羊肉、禽類、蛋類、鮮奶、水產(chǎn)品、蔬菜、果用瓜。能源消費賬戶包括4類能源，它們分別是：煤炭、石油、天然氣、水風電。

2.2.2 數(shù)據(jù)說明

在計算生物資源消費賬戶生態(tài)足跡時，城鎮(zhèn)居民和農村居民的油料、豬肉、牛肉、羊肉、禽類、蛋類、鮮奶、水產(chǎn)品、蔬菜、果用瓜的年人均消費量可以從年鑒中找到，根據(jù)城鎮(zhèn)化率加權可以計算這10種農產(chǎn)品的人均消費量，再根據(jù)公式(1)可以計算每種產(chǎn)品的人均生態(tài)足跡分量。其余農產(chǎn)品，包括棉花、木材、羊毛、谷物、豆類、薯類、甜菜、核桃、水果的年人均消費量不能直接從年鑒上找到，采用公式(2)，根據(jù)年產(chǎn)量與進出口數(shù)據(jù)匯總可以間接計算出人均消費量和人均生態(tài)足跡分量。

在計算能源消費賬戶生態(tài)足跡時，4類能源的年消費量可以從統(tǒng)計年鑒中獲取，根據(jù)能源折算系數(shù)計算出各類能源年消費量和人均消費量，再根據(jù)公式(1),用人均能源消費量除以全球平均能源足跡可以計算能源人均生態(tài)足跡分量。

在計算不同土地類型的生態(tài)承載力時，不同土地類型的生物生產(chǎn)性土地面積可以從統(tǒng)計年鑒獲取，能計算出人均占有生物生產(chǎn)性土地面積，再根據(jù)公式(3)可以計算出不同生物生產(chǎn)性土地的生態(tài)承載力分量。

對新疆10 a多生態(tài)數(shù)據(jù)的計算，涉及到的數(shù)據(jù)眾多，主要包括城鎮(zhèn)化率、農產(chǎn)品年人均消費量、農產(chǎn)品年產(chǎn)量、年進口量、年出口量、人口總數(shù)、各種農產(chǎn)品世界平均產(chǎn)量、能源年消費量、能源折算系數(shù)、全球平均能源足跡、均衡因子、產(chǎn)量因子、不同生物生產(chǎn)性土地的面積、國內生產(chǎn)總值。其中，各種農產(chǎn)品世界平均產(chǎn)量采用聯(lián)合國糧農組織計算的生物資源世界平均產(chǎn)量資料；均衡因子、產(chǎn)量因子依據(jù)Wakernagel對中國生態(tài)足跡計算時的取值，不同類型的生物生產(chǎn)性土地均衡因子取值如下：耕地2.8，草地0.5、林地1.1、水域0.2、化石燃料地1.1、建筑用地2.8，不同類型的生物生產(chǎn)性土地產(chǎn)量因子取值如下：耕地1.66、草地0.19、林地0.91、水域1.00、建筑用地1.66；能源折算系數(shù)、全球平均能源足跡以世界上單位化石燃料生產(chǎn)土地面積的平均發(fā)熱量為依據(jù)；煤炭、石油、天然氣、水風電的折算系數(shù)分別為20.93、50.2、38.98、11.84 GJ/t；煤炭、石油、天然氣、水風電的全球平均能源足跡分別為：55、71、93、1 000 GJ/hm2。研究區(qū)數(shù)據(jù)來自新疆統(tǒng)計年鑒(2001-2015年)，新疆調查年鑒(2006-2014年)。

3 新疆生態(tài)可持續(xù)性動態(tài)分析

3.1 資源供需水平的數(shù)量變化

從總量水平來看，過去14 a，新疆生態(tài)足跡和生態(tài)承載力均有所上升。2000年，新疆總生態(tài)足跡為3 142.64 萬hm2,2010年上升至6 094.02 萬hm2，2014年則高達9 424.97 萬hm2，2005-2014年生態(tài)足跡的年均增速為7.43%。生態(tài)足跡快速增加的主要原因在于人口膨脹和消費水平的不斷上升。與生態(tài)足跡的增速相比，生態(tài)承載力雖有所增長，卻呈現(xiàn)微小波動上升趨勢。2000年，新疆總生態(tài)承載力為3 168.06 萬hm2，2010年上升至3 218.67 萬hm2,2014年達到3 218.65 萬hm2，2005-2014年生態(tài)承載力年均增速為0.11%。生態(tài)承載力增速緩慢的原因在于新疆生態(tài)環(huán)境脆弱性較高，生態(tài)系統(tǒng)抵抗外界干擾的能力弱、恢復性差。從總量數(shù)據(jù)來看，總生態(tài)足跡的增長明顯快于總生態(tài)承載力的增長，如表1所示。

從人均水平來看，受人口、消費、技術水平等因素的綜合影響，生態(tài)足跡和生態(tài)承載力呈現(xiàn)出相反的變化趨勢。人均生態(tài)足跡除個別年份(2006年)有小幅下降，總體呈現(xiàn)持續(xù)上升趨勢，2000年人均生態(tài)足跡為1.699 26 hm2,2010年上升到2.793 40 hm2，2014年高達4.100 54 hm2，2014年相比2000年上升了2.401 28 hm2，2005-2014年人均生態(tài)足跡年均增長5.86%。而同時，人均生態(tài)承載力呈現(xiàn)持續(xù)下降的趨勢，在2000-2005年，人均生態(tài)承載力由1.713 01 hm2下降到1.585 19 hm2，年均下降0.025 56 hm2，在接下來的9 a，人均生態(tài)承載力逐年平均微量下降0.020 54 hm2，2005-2014年人均生態(tài)承載力年均下降1.37%。人均生態(tài)承載力表示生態(tài)系統(tǒng)的資源供給和更新能力。生態(tài)足跡總量增長是由人口和消費的增長共同帶動的，生態(tài)足跡總量增長率7.43%與人均生態(tài)足跡增長率5.86%對比，說明新疆生態(tài)足跡增長主要原因在于消費的增長。生態(tài)承載力總量正向增長與人均生態(tài)承載力逐年下降說明生態(tài)承載力總量的“虛增”是由人口增長實際帶動的，生態(tài)系統(tǒng)的資源更新能力有減退的跡象。

注：數(shù)據(jù)來源于統(tǒng)計年鑒計算整理。

3.2 資源供需的結構性變化

從生態(tài)足跡的構成來看，人均生態(tài)足跡構成反映了居民對不同類型土地生產(chǎn)的產(chǎn)品和服務消費需求。由圖1可知，能源用地和耕地占整個生態(tài)足跡的絕大部分比例。2000年，能源用地占整個生態(tài)足跡的51%，耕地占32%。2014年，能源用地和耕地分別占70%、19%，耕地比例有所下降，能源用地比例上升較快，2類土地占比之和從83%上升到89%。2000年，能源用地總量為1 468.38 萬hm2，2014年上升到5 957.26 萬hm2，增幅達到4 488.88 萬hm2，占生態(tài)足跡總增長的71.45%，這也是生態(tài)足跡總量上升的主要原因。同時，林業(yè)用地規(guī)模擴張也引起生態(tài)足跡總量上升，但由于基數(shù)較小，增量有限。草地用地規(guī)模呈微量下降趨勢，下降的原因是由于草地面積數(shù)量有限，由于人口擴張和過度放牧造成資源不可持續(xù)利用。

圖1 新疆不同土地類型生態(tài)足跡比例變化趨勢

從生態(tài)承載力的構成來看，人均生態(tài)承載力構成反映了不同類型土地向居民提供產(chǎn)品和服務的供給能力。由圖2可知，耕地和林地成為生態(tài)承載力的主要組成部分，2種土地類型占整個生態(tài)承載力的70%，耕地占比達52%，說明耕地和林地在維持生態(tài)系統(tǒng)平衡和保護生態(tài)系統(tǒng)安全方面起到重要作用，草地和建設用地在生態(tài)承載力中的比例相當，分別占生態(tài)承載力的13%和15%。水域在生態(tài)承載力中的占比最小，這與新疆氣候干旱、遠離海洋的自然資源稟賦和地理區(qū)位有關。

圖2 新疆不同土地類型生態(tài)承載力比例變化趨勢

生態(tài)足跡和生態(tài)承載力構成的動態(tài)變化可以反映出資源需求和供給結構的變動，它們是新疆經(jīng)濟發(fā)展、人口增長和消費結構轉變的結果。首先，它反映了新疆產(chǎn)業(yè)結構演變的歷程，隨著國民經(jīng)濟的優(yōu)化改革，第2產(chǎn)業(yè)和第3產(chǎn)業(yè)的比重逐漸增大，第1產(chǎn)業(yè)比重逐漸減小，具體體現(xiàn)在：隨著工業(yè)化和城鎮(zhèn)化進程的不斷推進，農業(yè)用地減少，能源用地大幅增加，建設用地有所增加。其次，它反映了居民消費結構的變化，在基本的糧食需求得到滿足之后，對肉蛋奶等動物性產(chǎn)品的需求增多。隨著文化水平的提高，對書刊雜志包裝袋等紙制品的需求上漲，這是居民收入水平上漲和生活條件改善的結果，具體表現(xiàn)在：對牧草地和林地的用地需求不斷增長。

3.3 資源的利用效益分析

用萬元GDP生態(tài)足跡這一指標來衡量一個地區(qū)GDP生產(chǎn)占用的生態(tài)足跡，反映資源利用效益。萬元GDP生態(tài)足跡數(shù)值越小，資源利用效益越高，反之資源利用效益越低。由表1可知，2000年萬元GDP生態(tài)足跡為2.304 7 hm2，2010年為1.120 7 hm2，到2014年這一指標降為1.016 3 hm2。2000-2014年，萬元GDP生態(tài)足跡總體呈下降趨勢，表明新疆資源利用效益不斷提高，效益水平的不斷提高一方面得益于資源利用技術的進步和管理水平的提高，另一方面也取決于政策制度的變革、產(chǎn)業(yè)結構的日趨合理。

3.4 生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)性分析

用自然生態(tài)系統(tǒng)是否出現(xiàn)生態(tài)盈余來判斷生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展狀態(tài)。由圖3可知，2005-2014年，人均生態(tài)足跡均超過人均生態(tài)承載力，一直存在生態(tài)赤字，且赤字額度逐年增大，除2000年外，人均生態(tài)盈余為0.013 7 hm2，2005年人均赤字額為0.898 7 hm2，到2014年則高達2.700 2 hm2。2005-2014年赤字額年均增長22.27%。在這樣的資源利用方式下，生態(tài)環(huán)境壓力不斷加劇，生態(tài)安全狀況不容樂觀，人類生產(chǎn)生活所消耗資源超出了自然生態(tài)系統(tǒng)的再生能力，區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)處于人為地過度開發(fā)利用的不可持續(xù)的惡性循環(huán)當中，而且隨著時間的推移，生態(tài)供需缺口持續(xù)擴大。造成生態(tài)赤字的原因是人口增加引起資源消費量的增多，生態(tài)環(huán)境脆弱，化石能源用地生態(tài)承載力為0。

圖3 2000-2014年新疆人均生態(tài)赤字額變動趨勢

3.5 生態(tài)協(xié)調系數(shù)分析

生態(tài)協(xié)調系數(shù)DS越接近1協(xié)調性越差，越接近1.414協(xié)調性越好。當DS=1.414時，區(qū)域生態(tài)供給恰好滿足生態(tài)需求，處于最佳協(xié)調狀態(tài)。當DS=1時，區(qū)域承載力為0，生態(tài)系統(tǒng)已無法向人類提供資源和服務，或者區(qū)域生態(tài)足跡為0，人類停止消費，此時生態(tài)系統(tǒng)處于最差協(xié)調狀態(tài)。由圖4可知，2000-2014年新疆生態(tài)協(xié)調系數(shù)DS都處在1～1.414，基本上都是人均生態(tài)足跡大于人均生態(tài)承載力，存在自然資源開發(fā)過度。在2000年，DS為1.414，人均生態(tài)足跡和承載力基本平衡。從2005年起，DS逐漸遠離1.414且逐漸變小但都大于1，可以看出來，西部大開發(fā)以來，新疆的生態(tài)安全狀況不斷下滑，生態(tài)經(jīng)濟的不穩(wěn)定性和風險性不斷加大。

圖4 2000-2014年新疆生態(tài)協(xié)調系數(shù)變動趨勢

4 生態(tài)足跡模型預測與分析

4.1人均生態(tài)足跡、人均生態(tài)承載力和萬元GDP生態(tài)足跡的預測

本文基于灰色系統(tǒng)理論，揭示少數(shù)據(jù)、貧信息背景下事物的發(fā)展規(guī)律。使用灰色預測模型，依據(jù)預測問題的特征，為揭示中短期內新疆生態(tài)系統(tǒng)演變趨勢和可持續(xù)性發(fā)展前景，嘗試以2005-2014年新疆人均生態(tài)足跡、人均生態(tài)承載力和萬元GDP生態(tài)足跡作為原始數(shù)據(jù)，預測新疆“十三五”末期、“十四五”末期生態(tài)足跡的可能性變化。具體使用GM(1,1)模型，操作軟件為GTMS3.0灰色系統(tǒng)理論建模軟件。預測結果和誤差檢驗如表2、表3所示。

表2 2020、2025年新疆人均生態(tài)足跡、人均生態(tài)承載力與萬元GDP生態(tài)足跡預測結果

表3 灰色GM(1,1)預測誤差檢驗

4.2 預測分析

由表2可知，2020年新疆人均生態(tài)足跡將上升到6.496 4 hm2,2025年將達到9.586 4 hm2。2020年人均可利用生態(tài)承載力預計下降到1.294 7 hm2，2025年為1.212 5 hm2。人均生態(tài)赤字2020年上升到5.201 7 hm2，2025年擴大為8.373 9 hm2。萬元GDP生態(tài)足跡2020年下降到0.649 9 hm2，2025年預計為0.478 0 hm2。由此可總結出，隨著新疆經(jīng)濟的發(fā)展和人地矛盾不斷加劇，居民消費量日益增加，帶來的后果是人均生態(tài)足跡不斷上漲，人均生態(tài)承載力持續(xù)下降，生態(tài)足跡供需缺口進一步擴大，區(qū)域生態(tài)安全狀況進一步惡化。與此同時，資源利用效率得到進一步的提高。因此，新疆未來的資源開發(fā)利用趨勢將是，資源消耗量不斷上升與資源利用效率不斷提高并存的局面。

5 結論與討論

從總量水平上看，在過去的10 a多，生態(tài)足跡和生態(tài)承載力均有所上升，且生態(tài)足跡增速快于承載力增速。生態(tài)足跡增長是由人口膨脹和消費水平提高兩者共同決定的，主要原因在于消費水平的提高。生態(tài)承載力增長緩慢，其原因在于新疆生態(tài)環(huán)境脆弱性較高，生態(tài)系統(tǒng)抵抗外界干擾的能力弱、恢復性差。

從人均水平來看，新疆生態(tài)足跡整體呈上升趨勢，是由于工業(yè)化和城鎮(zhèn)化使人類對自然資源的消耗強度增大。從生態(tài)足跡構成來看，能源用地和耕地是生態(tài)足跡的主要組成成分，占比達到80%以上，說明以能源消耗為主的工業(yè)部門已經(jīng)成為新疆的支柱產(chǎn)業(yè)，新疆的經(jīng)濟發(fā)展由種植業(yè)轉向了工業(yè)，這與新疆是我國的資源大省，區(qū)內蘊藏著豐富的能源、礦產(chǎn)資源有關。隨著經(jīng)濟社會的快速發(fā)展，對生態(tài)資源的需求量勢必增加，人均生態(tài)足跡也會隨之上漲。新疆人均生態(tài)承載力基本保持在1.400 3～1.713 0 hm2，且有緩慢減小的趨勢。從生態(tài)承載力構成來看，耕地和林地是其主要組成成分，兩者在生態(tài)承載力的構成比例達到70%。

由于人均生態(tài)足跡快速增長，人均生態(tài)承載力緩慢減小，造成生態(tài)赤字逐年擴大，赤字額由2005年的0.898 7 hm2增加到2014年的2.700 2 hm2。2005-2014年赤字額年均增長22.27%。赤字率由2005年的56.69%上升到2014年的192.82%。生態(tài)赤字主要來源于化石能源用地和耕地，主要原因是對于能源的開發(fā)利用強度不斷加大和糧食生產(chǎn)的負擔加重。

從萬元GDP生態(tài)足跡和生態(tài)協(xié)調系數(shù)指標度量新疆生態(tài)安全狀況，結果表明2000-2014年，新疆資源利用效益水平不斷提高，生態(tài)協(xié)調度不斷下降，區(qū)域生態(tài)安全狀況不斷下滑，生態(tài)經(jīng)濟的不穩(wěn)定性和風險性不斷加大。

運用灰色預測模型測算出，新疆在未來的10 a里，人均生態(tài)足跡將會繼續(xù)上升，人均生態(tài)承載力持續(xù)下降，生態(tài)供需缺口進一步擴大。

本文在計算生態(tài)足跡和生態(tài)承載力時，在數(shù)據(jù)收集的全面性方面存在一定困難，借鑒以往研究成果本文選擇對19種產(chǎn)品和4類能源項目的消費情況進行統(tǒng)計，未能全面反映人類對區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的影響。另外，由于貿易調整會影響居民的凈消費量，在模型計算時缺乏產(chǎn)品在省際間流動的全面而詳實的數(shù)據(jù)資料，在計算區(qū)域生態(tài)數(shù)據(jù)時可能出現(xiàn)偏差。但本文通過研究時間序列生態(tài)數(shù)據(jù)的動態(tài)變化趨勢，也能客觀、科學地反映區(qū)域資源消耗與供應狀況，結合灰色預測模型反映未來的區(qū)域生態(tài)發(fā)展狀況，實現(xiàn)靜態(tài)數(shù)據(jù)與動態(tài)模擬的有效結合。

6 建 議

扭轉新疆生態(tài)赤字的資源利用不可持續(xù)的發(fā)展現(xiàn)狀，應做好以下幾點。

(1)加大對耕地、林地、牧草地的保護力度，提高農業(yè)用地的產(chǎn)出效率。近10 a多來，耕地是新疆生態(tài)承載力構成的重要組成部分，占比雖有所下降，仍然超過半數(shù)，資源貢獻率超過其他土地類型。隨著居民消費結構優(yōu)化和消費水平的提高，居民對肉蛋奶、瓜果蔬菜、報刊雜志等消費品的需求將剛性上升，耕地、林地、草地占據(jù)生態(tài)承載力的絕大部分比例，加強土地資源的保護，堅持開發(fā)與維護并重，提高土地產(chǎn)出效率就是提高土地的資源和能源的供給能力。

(2)有效控制人口增長是減小人均生態(tài)足跡，加大人均生態(tài)承載力的有效途徑。人口數(shù)量增長過快會提高資源消耗量和廢物排放量，加大環(huán)境承載壓力，造成環(huán)境質量下降。因此，在可持續(xù)發(fā)展觀的指導下，新疆應從實際出發(fā)，嚴格執(zhí)行計劃生育政策，鼓勵晚婚晚育少生優(yōu)生，有效控制人口增長，促進人口與環(huán)境良性發(fā)展。

(3)調整產(chǎn)業(yè)結構。基于新疆生態(tài)環(huán)境脆弱性考慮，有色金屬和石油化工工業(yè)資源消耗量大、產(chǎn)業(yè)鏈短、附加值不高，對脆弱生態(tài)環(huán)境影響較大，因此，提倡大力發(fā)展第3產(chǎn)業(yè)，限制過剩工業(yè)產(chǎn)能的產(chǎn)出，減少化石能源的消費比例，通過技術改造提高能源利用效率[9]。

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