甄 翌,麻學鋒,李志龍

湖南工商大學旅游管理學院, 長沙 410205

城鎮(zhèn)化的快速推進,造成的生態(tài)環(huán)境問題嚴重困擾著城鎮(zhèn)化的建設。十八大報告提出,要堅持走中國特色新型城鎮(zhèn)化的道路,而旅游城鎮(zhèn)化具有高起點、跨越式發(fā)展的特點,是新型城鎮(zhèn)化的一條重要途徑。旅游城鎮(zhèn)化概念最早由Mullins提出,是以旅游的發(fā)展帶動人口、資本和物質(zhì)等生產(chǎn)力要素向旅游依托地區(qū)積聚和擴散,進而帶動經(jīng)濟重組和社會空間變化的過程。它包括使城市規(guī)模擴大和使城市質(zhì)量提高兩方面內(nèi)容[1]。雖然這種城鎮(zhèn)發(fā)展模式對生態(tài)環(huán)境的影響小于工業(yè)城鎮(zhèn)化、商貿(mào)與物流城鎮(zhèn)化對生態(tài)環(huán)境的影響,但旅游城鎮(zhèn)化地區(qū)大部分是相對貧困地區(qū),長期閉塞,經(jīng)濟發(fā)展水平落后,生態(tài)環(huán)境脆弱,因此旅游城鎮(zhèn)化進程中地區(qū)生態(tài)環(huán)境的變化更需引起關注。

生態(tài)足跡概念由加拿大生態(tài)經(jīng)濟學家Rees[2]于1992年提出,隨后其學生Wackernagel[3]1996年對生態(tài)足跡分析方法進行了完善。作為定量測度區(qū)域發(fā)展可持續(xù)性的有效方法,生態(tài)足跡被國內(nèi)外學者廣泛運用于區(qū)域可持續(xù)發(fā)展分析中。2015年世界自然基金會(World Wild Fund for Nature)發(fā)布的《中國新型城鎮(zhèn)化的生態(tài)足跡影響分析》報告顯示,城鎮(zhèn)化是影響生態(tài)足跡的主因,中國人均生態(tài)足跡將在2029年達到峰值[4]。部分學者從不同區(qū)域尺度對城鎮(zhèn)化與生態(tài)足跡的響應關系和影響因素[5- 18]展開了研究。這些研究表明：生態(tài)足跡與能源消費、城鎮(zhèn)化率、貿(mào)易開放、工業(yè)發(fā)展和政策穩(wěn)定性之間有協(xié)整關系,其主要驅(qū)動因素在于社會層面的高質(zhì)量城市化發(fā)展與經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)結構調(diào)整[14]。技術水平、對外開放程度的提高可以顯著抑制生態(tài)足跡的增長,人口和經(jīng)濟對生態(tài)足跡有顯著的直接與溢出效應[19]。隨著城鎮(zhèn)化的發(fā)展,生態(tài)足跡總體上呈現(xiàn)“倒U型”變化趨勢[20],區(qū)域生態(tài)環(huán)境隨城市化進程存在從指數(shù)衰退到改善的耦合規(guī)律[21]。由于城鎮(zhèn)化發(fā)展模式、資源稟賦、社會發(fā)展水平、區(qū)位等差異以及分析方法的局限性,前人的研究結論是否完全適用于生態(tài)脆弱的旅游城鎮(zhèn)化地區(qū)？旅游城鎮(zhèn)化進程中生態(tài)足跡的動態(tài)變化及其影響因素是否有其獨特性？為解決這些問題,本研究選取張家界作為案例地進行研究。張家界作為世界自然遺產(chǎn)地,其城市化與旅游發(fā)展在時間序列上基本同步,旅游城鎮(zhèn)職能的形成經(jīng)歷了一個從初步到不斷強化的過程,具有較強的代表性和普適性。本研究在分析張家界不可轉(zhuǎn)移生態(tài)足跡[22]動態(tài)變化趨勢的基礎上,利用偏最小二乘(PLS)回歸分析方法,分析旅游城鎮(zhèn)化進程中人均不可轉(zhuǎn)移生態(tài)足跡影響因素和不可轉(zhuǎn)移生態(tài)足跡驅(qū)動力演變規(guī)律,一方面可以判斷旅游城鎮(zhèn)化建設的可持續(xù)性,另一方面可以從旅游城鎮(zhèn)化的發(fā)展層面,分析不可轉(zhuǎn)移生態(tài)足跡的主要驅(qū)動因素,為實現(xiàn)自然資源可持續(xù)利用,旅游城鎮(zhèn)化地區(qū)的健康發(fā)展提供政策參考。

1 研究地區(qū)和研究方法

1.1 研究區(qū)域

張家界市位于湖南省西北部,地處北緯28°52—29°48′、東經(jīng)109°40′—111°20′,總面積9516平方公里。境內(nèi)以山地地貌為主,山地面積占總面積的76%,1988年5月國務院批準設立為地級市,初名大庸市,后1994年4月更名為張家界市,轄永定、武陵源兩區(qū)和桑植、慈利兩縣。以武陵源風景區(qū)為核心,截止到2017年全市已建成國家級旅游區(qū)(點)21處,其中5A級2處,4A級9處,3A級10處;對外旅游交通發(fā)達,基礎接待服務設施完善。張家界立市之初,非農(nóng)業(yè)人口只占總人口的9.03%,武陵源景區(qū)列入世界自然遺產(chǎn)以后,隨著旅游業(yè)的發(fā)展,大量農(nóng)業(yè)人口逐漸向旅游業(yè)及以旅游為核心的第三產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)變,農(nóng)村人口開始向城鎮(zhèn)聚集。游客數(shù)量和城鎮(zhèn)常住人口的大幅增長,推動了張家界旅游城鎮(zhèn)化進程,城鎮(zhèn)居民在總人口中的比例逐漸增大,2017年張家界市城鎮(zhèn)化率已達到48.02%。

1.2 研究方法

1.2.1不可轉(zhuǎn)移生態(tài)足跡模型

生態(tài)足跡的賬戶模型框架是Wackernagel于1996年建立的,主要用來計算在一定人口和經(jīng)濟規(guī)模條件下,維持資源消費和廢棄物吸收所必需的生物生產(chǎn)土地面積。生態(tài)足跡的計算基于以下兩個基本事實：一是人類可以確定自身消費的絕大多數(shù)資源及其所產(chǎn)生的廢棄物的數(shù)量;二是這些資源和廢棄物能轉(zhuǎn)換成相應的生物生產(chǎn)性土地。生態(tài)足跡按照土地類型可分為耕地足跡、林地足跡、草地足跡、水域足跡、建設用地足跡以及化石能源地足跡等六種生態(tài)足跡。國內(nèi)外學者對生態(tài)足跡分析方法進行了積極的改進和完善,其中采用能值生態(tài)足跡法研究是一大亮點,以能值為基礎計算的各種參數(shù)相對于產(chǎn)量而言更加穩(wěn)定,但由于方法及核算體系有較大變動,其計算結果與原生態(tài)足跡分析法計算結果差異較大,評價結果與現(xiàn)實生態(tài)系統(tǒng)壓力狀況會產(chǎn)生偏差[23]。因此本文繼續(xù)采用了Wackernagel構建的生態(tài)足跡模型分析方法。

生態(tài)足跡可以區(qū)分為消費性生態(tài)足跡和生產(chǎn)性生態(tài)足跡[24],Wackernagel構建的生態(tài)足跡分析方法采用消費量作為生態(tài)足跡來衡量人類活動對全球生態(tài)系統(tǒng)的影響。就全球生態(tài)系統(tǒng)而言,全球是自給自足的封閉系統(tǒng)[24],生產(chǎn)量和消費量基本處于均衡狀態(tài)。但對于旅游驅(qū)動型城鎮(zhèn)化地區(qū)來說,經(jīng)濟發(fā)展相對較為落后,資源利用效率較低,往往依靠出賣資源以求得發(fā)展,所以研究人類活動對當?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)的壓力時,不但要考慮地區(qū)可以通過貿(mào)易向生態(tài)腹地轉(zhuǎn)移生態(tài)負擔,更需要考慮來自域外的生態(tài)壓力。由于旅游城鎮(zhèn)化地區(qū)商品生產(chǎn)過程和消費過程的脫離,本文沿用了筆者提出的不可轉(zhuǎn)移生態(tài)足跡概念[22]并對其內(nèi)涵加以延伸,以期真實地反映旅游城鎮(zhèn)化地區(qū)所承受的環(huán)境壓力。

原有的不可轉(zhuǎn)移生態(tài)足跡和可轉(zhuǎn)移生態(tài)足跡定義如下：城鎮(zhèn)化地區(qū)的開放性導致部分消費生態(tài)足跡可以通過貿(mào)易達到環(huán)境壓力轉(zhuǎn)嫁的目的,這部分轉(zhuǎn)嫁的生態(tài)足跡我們將其稱為轉(zhuǎn)移生態(tài)足跡,轉(zhuǎn)移生態(tài)足跡對本地環(huán)境沒有產(chǎn)生壓力。真正對當?shù)丨h(huán)境產(chǎn)生壓力的是沒有通過貿(mào)易轉(zhuǎn)移,必須由本區(qū)域承受的生態(tài)足跡,我們稱為不可轉(zhuǎn)移生態(tài)足跡[22]。原有不可轉(zhuǎn)移生態(tài)足跡定義從消費性生態(tài)足跡出發(fā),作為區(qū)域環(huán)境壓力的評價指標,采用生產(chǎn)性生態(tài)足跡不涉及貿(mào)易平衡表,比消費性生態(tài)足跡更簡單直觀。我們進一步認為：旅游城鎮(zhèn)化區(qū)域每年從生態(tài)系統(tǒng)中取得的生產(chǎn)量所需要的生態(tài)生產(chǎn)性面積即旅游城鎮(zhèn)化地區(qū)的不可轉(zhuǎn)移生態(tài)足跡。在實際計算中,我們用生產(chǎn)性賬戶取代消費性賬戶,即生產(chǎn)性生物資源賬戶取代消費性生物資源賬戶,生產(chǎn)性碳足跡賬戶取代消費性碳足跡賬戶。按照生態(tài)足跡的賬戶類型,將旅游城鎮(zhèn)化地區(qū)不可轉(zhuǎn)移生態(tài)足跡分為生產(chǎn)性生物資源足跡、生產(chǎn)性碳足跡以及建設用地足跡,污染消納賬戶已包含在碳足跡和建設用地足跡賬戶里,故不再單獨計算。利用旅游城鎮(zhèn)化區(qū)域不可轉(zhuǎn)移生態(tài)足跡與生態(tài)承載力進行比較,所得差值即為不可轉(zhuǎn)移生態(tài)赤字(盈余),從而評估旅游城鎮(zhèn)化地區(qū)發(fā)展狀況。

旅游城鎮(zhèn)化地區(qū)不可轉(zhuǎn)移生態(tài)足跡計算公式如下：

(1)

式中,EFn為總不可轉(zhuǎn)移生態(tài)足跡,Ci為第i種商品的年生產(chǎn)量,Pi為第i種商品的平均生產(chǎn)能力,aai為人均第i種商品折算的生物生產(chǎn)性土地面積。M為旅游城鎮(zhèn)常住居民數(shù),n為日平均接待游客數(shù)量,n=(年旅游人次×旅游者平均滯留天數(shù))/365。旅游地旅游人數(shù)眾多,相對于當?shù)爻Ｗ∪丝诙允且粋€不可忽視的存在,故在本文中,以旅游地調(diào)整人口數(shù)代替當?shù)爻Ｗ∪丝谝?guī)模,從而更加客觀的反映旅游城鎮(zhèn)化特征。

1.2.2不可轉(zhuǎn)移生態(tài)足跡多樣性指數(shù)和發(fā)展能力模型

對給定系統(tǒng)組分的生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng)來說,多樣性指數(shù)是指在一個規(guī)定的區(qū)域內(nèi), 滿足各種生產(chǎn)量土地類型的均衡程度,指數(shù)越高意味著生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng)中生態(tài)足跡的分配越接近平等。本研究對于不可轉(zhuǎn)移生態(tài)足跡的多樣性指數(shù)依據(jù)Shannon-Weaver公式計算,發(fā)展能力指數(shù)采用Ulanowicz 公式計算。不可轉(zhuǎn)移生態(tài)足跡多樣性指數(shù)越大的地區(qū), 生產(chǎn)結構越合理。從發(fā)展能力指數(shù)公式可以看出,提高生態(tài)經(jīng)濟發(fā)展能力可以通過提高生態(tài)足跡和多樣性指數(shù)來實現(xiàn)。

不可轉(zhuǎn)移生態(tài)足跡多樣性指數(shù)和發(fā)展能力計算公式如下:

H=-∑(Pi×lnPi)

(2)

C=ef×H=ef×[-∑(pj×lnpj)]

(3)

式中,H為生態(tài)足跡的多樣性指數(shù),C為發(fā)展能力,Pi為i類土地的生態(tài)足跡占總足跡的值,ef為人均生態(tài)足跡。

1.2.3驅(qū)動因素回歸模型

(1)STIRPAT模型

由Ehrlich等提出的IPAT模型[25]作為經(jīng)典的環(huán)境壓力評價模型,為生態(tài)環(huán)境影響因素研究提供了分析框架。IPAT模型表明影響環(huán)境的三個直接因素是人口、人均財富量和技術水平。York等2003年將該模型改進成可拓展非線性隨機回歸模型——稱為STIRPAT模型[26],STIRPAT 模型允許對人口規(guī)模、富裕程度和科技水平等影響因素進行分解,指數(shù)的引入使得該模型可用于分析人文因素對環(huán)境的非比例影響,從而使該環(huán)境壓力模型能夠更科學地研究人文驅(qū)動因素與生態(tài)環(huán)境之間的響應關系。STIRPAT模型的具體形式如下如示：

I=aHbACTde

(4)

式中,I表征環(huán)境壓力,a為常數(shù)項,H為人口規(guī)模,A為富裕程度,T為科技水平。b、c、d分別為人口規(guī)模、富裕程度、科技水平的指數(shù),e是隨機擾動項。對上式兩邊取對數(shù),得到公式3,線性方程的回歸系數(shù)反映的即是解釋變量與被解釋變量之間的彈性關系。

ln(I)=ln(a)+bln(H)+cln(A)+dln(T)+ln (e)

(5)

(2)不可轉(zhuǎn)移生態(tài)足跡驅(qū)動因素的選取

旅游城鎮(zhèn)化是一個動態(tài)復雜的發(fā)展過程,涉及旅游城鎮(zhèn)經(jīng)濟、人口、社會和空間四個方面的集聚、擴散與轉(zhuǎn)向。人口方面表現(xiàn)為人口從農(nóng)村向城市遷移,城鎮(zhèn)常住人口增長。經(jīng)濟城鎮(zhèn)化表現(xiàn)為第三產(chǎn)業(yè)從引導產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)向主導產(chǎn)業(yè),能源利用效率提高。社會城鎮(zhèn)化方面表現(xiàn)為原農(nóng)業(yè)人口生活方式的城鎮(zhèn)化改變,居民生活水平的提高?？臻g城鎮(zhèn)化表現(xiàn)為土地非農(nóng)化過程,原農(nóng)業(yè)居民居住方式由鄉(xiāng)村分散到城鎮(zhèn)聚集方式的轉(zhuǎn)變,城市建設用地增加。旅游城鎮(zhèn)化系統(tǒng)各要素之間相互作用,引起地區(qū)生態(tài)足跡規(guī)模與功能結構發(fā)生改變。參考眾多學者對生態(tài)足跡驅(qū)動因素的研究成果:人口因素、經(jīng)濟因素以及技術因素均對生態(tài)足跡具有顯著影響[5- 9,12- 13];生態(tài)足跡與城鎮(zhèn)化進程密切相關[10- 11,14,20];促進生態(tài)增長的直接效應主要有人口規(guī)模、社會富裕程度、城鎮(zhèn)化率[19],依據(jù)旅游城鎮(zhèn)化與生態(tài)足跡相互作用的機理[27-28],我們把旅游城鎮(zhèn)化進程中生態(tài)足跡的驅(qū)動因素分為人口因素、經(jīng)濟結構、居民消費、旅游開發(fā)、資源和土地利用五個方面,并通過對相關研究文獻的檢索與統(tǒng)計,參考指標出現(xiàn)頻度的高低以及數(shù)據(jù)的可獲得性,選擇科學的表征指標,據(jù)此建立擴展的STIRPAT對數(shù)模型。

ln(ef)=ln (a)+β1ln(urt)+β2ln(piav)+β3ln(siav)+β4ln(dir)+β5ln(tpd)+β6ln (tiav)+β7ln(rpe)+β8ln(ucl)+ln (e)

(6)

式中：ef指人均生態(tài)足跡;urt指城鎮(zhèn)化率;piav指第一產(chǎn)業(yè)增加值;siav指第二產(chǎn)業(yè)增加值;dir指城鎮(zhèn)居民人均可支配收入;tpd指旅游人口密度;tiav第三產(chǎn)業(yè)增加值; rpe指資源生產(chǎn)效率;ucl指城市建設用地,a為常數(shù)項,e為隨機擾動項。

本研究采用人口城鎮(zhèn)化率來表征人口因素。經(jīng)濟結構反映了資源能源消耗和環(huán)境污染狀況,采用了第一、第二、第三產(chǎn)業(yè)增加值作為生態(tài)足跡的驅(qū)動因素。旅游因素選取了旅游人口密度來表征,即日平均接待游客量與旅游城鎮(zhèn)總人口的比值。資源利用效率和空間因素分別用資源生產(chǎn)效率和城市建設用地來表征。資源生產(chǎn)效率用單位生態(tài)足跡創(chuàng)造的財富表示,即人均GDP與人均生態(tài)足跡的比值。

(3)偏最小二乘回歸

社會經(jīng)濟系統(tǒng)中各驅(qū)動要素之間相互關聯(lián),采用最小二乘法將導致出現(xiàn)不合理的回歸模型。與傳統(tǒng)多元線性回歸模型相比較而言,偏最小二乘回歸最大的優(yōu)點在于能夠在自變量存在多重相關性的條件下科學建模,且偏最小二乘回歸在解決小樣本多變量的回歸中有其他回歸方法無法企及的優(yōu)勢。為了消除STIRPAT中各影響因素間變量多重共線性和樣本量小等實際問題,本文采用偏最小二乘回歸分析法對STIRPAT對數(shù)模型進行回歸分析。PLS結合了多元線性回歸分析、典型相關分析以及主成分分析這三種分析方法的優(yōu)點。既擁有了主成分分析法提取主成分的功能,又克服了主成分與因變量關系不夠密切的缺點,在有效消除自變量之間多重共線性的同時,能夠最大限度地保留自變量和因變量數(shù)據(jù)中的信息,確保數(shù)據(jù)結構的簡化和圖形功能的強大,并能對所建立的回歸模型給予更多更深入的實際解釋。

1.2.3不可轉(zhuǎn)移生態(tài)足跡驅(qū)動指數(shù)模型

諾瑟姆對美國、英國等西方工業(yè)化國家在工業(yè)化進程中城鎮(zhèn)化的變化趨勢進行了綜合分析,總結出伴隨工業(yè)化的發(fā)展,城鎮(zhèn)化呈現(xiàn)出一定的規(guī)律,即一個國家或地區(qū)城鎮(zhèn)化的發(fā)展軌跡為一條稍被拉平的S形曲線,這個S形曲線被分為三部分,分別代表工業(yè)化初期、工業(yè)化中期和工業(yè)化后期,相應的城鎮(zhèn)化發(fā)展階段也分為三個時期初期階段(城鎮(zhèn)化率≤30)、加速階段(30<城鎮(zhèn)化率≤70)和穩(wěn)定階段(城鎮(zhèn)化率>70)[29]。

為了比較在城鎮(zhèn)化的不同階段各影響因素對不可轉(zhuǎn)移生態(tài)足跡的貢獻大小,我們提出驅(qū)動力指數(shù)概念,將其定義為表征城鎮(zhèn)化進程中,生態(tài)足跡主要驅(qū)動因素對生態(tài)足跡變化的貢獻率。驅(qū)動力指數(shù)越大,說明此因素對生態(tài)足跡的作用越大。根據(jù)回歸方程的經(jīng)濟學意義,驅(qū)動指數(shù)計算公式如下：

cei=ki×βi

(7)

式中,cei表示第i個影響因素的驅(qū)動指數(shù),ki表示第i個影響因素的年平均變化率,βi表示回歸方程中第i個影響因素的彈性系數(shù)。

1.3 數(shù)據(jù)來源

生物資源產(chǎn)量、建設用地、旅游人數(shù)、旅游收入、第一產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值、工業(yè)產(chǎn)值、建設用地面積等主要數(shù)據(jù)來源于張家界統(tǒng)計年鑒。能源生產(chǎn)量來源于張家界統(tǒng)計局調(diào)查數(shù)據(jù)。利用變量和時間之間的關系建立回歸方程,采用回歸插補法插補缺失數(shù)據(jù);產(chǎn)品平均產(chǎn)量采用謝鴻宇計算的中國主要農(nóng)產(chǎn)品全球平均產(chǎn)量的計算數(shù)值[30]。采用劉某承根據(jù)全國不同生態(tài)系統(tǒng)NPP測算出的中國產(chǎn)量因子[31]和均衡因子[32]。耕地、林地、畜牧地、水域的產(chǎn)量因子分別為1.74, 0.86, 0.51,0.74,建設用地產(chǎn)量因子等同于耕地。均衡因子耕地和建筑用地為1.71,林地和能源用地為1.41,畜牧地為0.44,漁業(yè)水域為0.35。產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值、旅游收入均以2000年為基期,利用張家界居民消費價格指數(shù),工業(yè)產(chǎn)品出廠價格指數(shù),農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)價格指數(shù)進行了平減處理。依據(jù)張家界統(tǒng)計年鑒所得數(shù)據(jù),不可轉(zhuǎn)移生態(tài)足跡核算所選取的生產(chǎn)項目見表1。

2 結果與分析

2.1 不可轉(zhuǎn)移生態(tài)足跡

2.1.1土地人均生態(tài)足跡變化趨勢

張家界六類土地人均生態(tài)足跡見表2,可以看出張家界對生物資源的消耗已趨于穩(wěn)定,而對能源的依賴不斷上升。各類土地的人均生態(tài)足跡變化趨勢見圖1。張家界糧食產(chǎn)量、烤煙產(chǎn)量、棉花產(chǎn)量、油料產(chǎn)量和蔬菜產(chǎn)量等產(chǎn)品產(chǎn)量相對穩(wěn)定,耕地生態(tài)足跡很大程度歸功于張家界生豬產(chǎn)量對耕地的需求,由于城鎮(zhèn)總人口的增多,所以耕地人均生態(tài)足跡基本上逐年下降,從2000年1.4283 hm2/人減少到2017年1.1452 hm2/人,下降了19.82% hm2/人,年平均增長率為-1.23%;木材、竹材的采伐量持續(xù)下降,林地人均生態(tài)足跡從2000年0.074 hm2/人下降到2017年0.0493 hm2/人,下降了33.38%,年平均增長率為-0.36%,這在一定側面上反映了張家界對森林保護的重視;草地人均生態(tài)足跡基本維持在0.077hm2,年平均增長率為-0.15%,張家界畜牧業(yè)產(chǎn)量相對穩(wěn)定,草地的消耗主要由畜牧業(yè)產(chǎn)生;水產(chǎn)品產(chǎn)量上升較快,水域人均生態(tài)足跡由2000年的0.0529 hm2/人上升到2017年0.0949 hm2/人,上升了79.39%,年平均增長率為2.47%?；茉从玫卦鲩L速度較快,并呈現(xiàn)不斷增長趨勢,從2000年的0.2765 hm2/人增長到2017年的0.7634 hm2/人,增長了176.09%,年平均增長率為6.26%,在總生態(tài)足跡中所占比例也由2000年的27.93%提高到2017年的53.46%,說明對化石能源的需求增長是張家界市生態(tài)環(huán)境壓力增大的主要原因之一,這與張家界市居民、旅游者能源消費水平的提高及第二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值的上升密切相關。由于城鎮(zhèn)的開發(fā)建設,建設用地人均生態(tài)足跡從2000年的0.0034 hm2/人提高到2017年的0.0042 hm2/人,增長了23.52%,年增長率達到1.3%。

圖1 林地、草地、水域、耕地和化石能源地人均生態(tài)足跡變化趨勢 Fig.1 Trends in per capita ecological footprint of forest land, grassland, waters, cultivated land and fossil energy sources

表1 不可轉(zhuǎn)移生態(tài)足跡核算所選取的消費項目

2.1.2張家界人均生態(tài)足跡和生態(tài)赤字變化趨勢

化石能源地生態(tài)足跡歸于林地,建筑用地生態(tài)足跡歸于耕地,張家界市各類土地不可轉(zhuǎn)移生態(tài)赤字如圖2所示,2000—2017年林地一直處于生態(tài)盈余狀態(tài),而耕地、水域和草地處于生態(tài)赤字狀態(tài),其中耕地貢獻的生態(tài)赤字最大。雖然生物生產(chǎn)生態(tài)足跡呈現(xiàn)下降趨勢(圖3),但張家界地處武陵山地,水土流失和土地石漠化嚴重,耕地生態(tài)赤字對于張家界脆弱的生態(tài)環(huán)境形成了高脅迫性。

圖2 2000—2017年張家界林地生態(tài)盈余,草地、水域、耕地生態(tài)赤字動態(tài)變化 Fig.2 Ecological surplus of Zhangjiajie forest land from 2000 to 2017, dynamic changes of grassland, water area and cultivated land ecological deficit

圖3 生態(tài)足跡、生態(tài)赤字、人均生態(tài)足跡、生態(tài)赤字和生物生態(tài)足跡變化趨勢Fig.3 Trends in ecological footprint, ecological deficit, per capita ecological footprint, ecological deficit and bio-ecological footprint

張家界2008年不可轉(zhuǎn)移生態(tài)足跡下降幅度較大,這與2008年的特大冰雪災害影響當?shù)厣a(chǎn)總值有關系,這說明了旅游業(yè)對外部市場具有高度依賴性,外部市場變化,不可轉(zhuǎn)移生態(tài)足跡總量也相應的產(chǎn)生響應。

圖3顯示,2000—2017年人均生態(tài)足跡從1.9121 hm2增長到2.1099 hm2,增長率為10.34%,年平均增長率為0.60%,人均生態(tài)赤字從1.1623 hm2增長到1.5678 hm2,增長率為34.89%,年平均增長率為3.79%?？偵鷳B(tài)足跡增長從2000年的1579588.82 hm2增長到2017年的3151013.35 hm2,增長率為34.89%,年均漲幅為2.54%。生態(tài)赤字從1854617.806 hm2增長到3459378.518 hm2,增長率為86.52%,年均漲幅為1.82%。人均生態(tài)赤字和總生態(tài)赤字呈現(xiàn)出不斷增大的趨勢,張家界在旅游城鎮(zhèn)化進程中,面臨著越來越大的生態(tài)環(huán)境壓力,張家界產(chǎn)出總體上對自然資源的消耗水平逐年上升。

表2 張家界六類土地的人均生態(tài)足跡(2000—2017) (hm2/人)

2.1.3不可轉(zhuǎn)移生態(tài)足跡多樣性指數(shù)和發(fā)展能力

2000—2017年間張家界生態(tài)足跡多樣性指數(shù)呈現(xiàn)上升趨勢(圖4),說明了2000—2017期間張家界旅游城鎮(zhèn)化的發(fā)展模式是可行的,但張家界土地利用傾向于高度利用化石燃料用地和耕地,土地利用分配公平度較低,生態(tài)足跡多樣性指數(shù)遠小于湖南省生物多樣性指數(shù)[33],2015后多樣性指數(shù)呈現(xiàn)下降趨勢,說明張家界生產(chǎn)消費結構并不是理想狀態(tài)。發(fā)展能力指數(shù)線先升后降。張家界發(fā)展能力波動較大,說明張家界發(fā)展具有不穩(wěn)定性,這是由于張家界發(fā)展高度依賴不穩(wěn)定的旅游業(yè)所致。

圖4 2000—2017年張家界生態(tài)足跡多樣性指數(shù)和發(fā)展能力指數(shù)動態(tài)變化Fig.4 Dynamic changes of the ecological footprint diversity index and development capability index of Zhangjiajie

2.2 回歸結果與分析

2.2.1多重相關性診斷與變量投影重要性分析

通過變量之間多重相關性診斷(表3),可以看出各自變量之間存在著相關性。

表3 自變量之間的相關系數(shù)矩陣

在偏最小二乘回歸分析中,常用變量投影重要性(VIPj)來衡量每個自變量對因變量的解釋力。一般而言,VIPj大于1的自變量解釋能力強,在 0.5—1之間的比較強,小于0.5的則不重要。各驅(qū)動因素VIPj結果如下(表4)所示?？梢钥闯鏊凶宰兞康淖兞客队爸匾灾刀即笥?.9,說明選取的自變量對生態(tài)足跡的變化有顯著影響,均具有較好的解釋能力。變量投影重要性值從到大小依次是城鎮(zhèn)居民人均可支配收入、第二產(chǎn)業(yè)增加值、城鎮(zhèn)化率、 第三產(chǎn)業(yè)增加值、資源生產(chǎn)效率、城市建設用地、第一產(chǎn)業(yè)增加值、旅游人口密度。同時我們也利用SPSS 軟件對人均生態(tài)足跡及其驅(qū)動因子做相關性分析,從相關系數(shù)R來看,相關分析結果與變量投影重要性結果基本一致,驅(qū)動力因子與人均生態(tài)足跡顯著性相關(P<0.01),表明這八個因子對人均生態(tài)足跡影響較大, 且均為正向驅(qū)動。

表4 變量投影重要性指標

2.2.2回歸結果與分析

利用偏最小二乘回歸專業(yè)分析軟件SIMCA-P 11.5構建PLS模型,進行回歸分析。Ry2(cum)和 Qy2(cum)分別反映了模型的解釋能力和預測效果,Rx2為0.968,Qy2為0.828,說明模型達到了較高的精度,得到偏最小二乘回歸方程為：

lnef=23.3138+0.1114ln (urt)+0.1030ln(piav)+0.1117ln(siav)+0.1120ln(dir)+0.1018ln(tpd)+0.1096ln(tiav)+0.1093ln(rpe)+0.1078ln(ucl)

(8)

按彈性系數(shù)的大小排列,回歸方程中各變量彈性系數(shù)的經(jīng)濟學意義顯示,在保持其他變量不變的條件下,城鎮(zhèn)居民人均可支配收入、第二產(chǎn)業(yè)增加值、城鎮(zhèn)化率、第三產(chǎn)業(yè)增加值、資源生產(chǎn)效率、城市建設用地、第一產(chǎn)業(yè)增加值、旅游人口密度等因素增加1%,生態(tài)足跡分別增加0.1120%、0.1117%、0.1114%、0.1099%、0.1093%、0.1078%、0.1030%、0.1018%。第三產(chǎn)業(yè)理論上對資源的需求量相對較小,產(chǎn)生的廢棄物也相對較少,消耗的能源低于第二產(chǎn)業(yè),附加值相對高于第一產(chǎn)業(yè),是資源能源消耗和生態(tài)環(huán)境損害較小的產(chǎn)業(yè),但張家界第三產(chǎn)業(yè)對生態(tài)足跡的彈性系數(shù)略高于第一產(chǎn)業(yè),原因如下：張家界旅游業(yè)占據(jù)第三產(chǎn)業(yè)主導地位,旅游消費結構中以吃、住、行等硬性消費為主,以2015為例,吃、住、行消費比例高達67.8%,游、購、娛彈性消費比例較低,由于旅游人群生態(tài)消費的高偏好,伴隨著旅游人數(shù)的提升,游客對張家界特色餐飲,旅游交通、住宿和購物消費所帶來的不可轉(zhuǎn)移生態(tài)壓力將會越來越嚴峻。

2.2.3不可轉(zhuǎn)移生態(tài)足跡驅(qū)動力演變規(guī)律

(1)旅游城鎮(zhèn)化階段劃分

參考麻學鋒和何穎怡[34]、馬曉龍和金遠亮[35]對張家界旅游城鎮(zhèn)化響應階段的劃分,并依據(jù)諾瑟姆的城鎮(zhèn)化發(fā)展階段劃分標準,我們對張家界旅游城鎮(zhèn)化進行了階段劃分。旅游城鎮(zhèn)化初級階段,2004年以前。城市基礎設施以及旅游配套設施開始大規(guī)模建設,旅游產(chǎn)業(yè)有了一定程度的發(fā)展。然而這一階段,張家界市的城鎮(zhèn)化水平還比較低,農(nóng)業(yè)人口依然占絕對優(yōu)勢,產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)力水平較低,旅游提供就業(yè)機會有限,此階段城鎮(zhèn)化率未突破31%;旅游城鎮(zhèn)化高級階段,2005年至今。隨著旅游產(chǎn)業(yè)鏈的延伸和產(chǎn)業(yè)分工的細化,城鎮(zhèn)產(chǎn)業(yè)結構隨旅游業(yè)發(fā)展調(diào)整優(yōu)化,逐漸向城鎮(zhèn)化的高級階段發(fā)展。城市經(jīng)濟實力大幅度增強,勞動生產(chǎn)率快速提高,旅游產(chǎn)品的開發(fā)及產(chǎn)業(yè)鏈的延伸,加快了空間范圍內(nèi)的產(chǎn)業(yè)集聚效應,形成人流、物流、資金流的匯聚,旅游城鎮(zhèn)空間和城鎮(zhèn)功能不斷拓展,促成了旅游城鎮(zhèn)的成長,大批農(nóng)業(yè)人口轉(zhuǎn)為城市人口,城市化水平2017年達到48.02%。

圖5 一產(chǎn)、二產(chǎn)、三產(chǎn)增加值動態(tài)變化 Fig.5 Dynamic changes in the added value of primary, secondary and tertiary production

(2) 各影響因素動態(tài)變化趨勢

各影響因素動態(tài)變化趨勢見圖5和圖6。圖5、圖6顯示2000—2017年期間,第三產(chǎn)業(yè)增加值提升迅速。旅游城鎮(zhèn)化率、旅游人口密度、資源利用效率、城鎮(zhèn)居民人均可支配收入穩(wěn)步上升。張家界城市化初級階段,城市建設集中于武陵源區(qū)和永定區(qū)。隨著旅游產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,在旅游容量的限制下,旅游產(chǎn)業(yè)集聚的同時向周邊城鎮(zhèn)擴散,因此城市建設用地在2011年后變化比較平緩。雖然資源生產(chǎn)率的提高使單位GDP資源消費降低,單位產(chǎn)品生態(tài)壓力減少,但在經(jīng)濟利益的驅(qū)使下,同時也導致了更多的產(chǎn)品生產(chǎn),消耗更多的資源、能源,反而導致生態(tài)壓力增大,所以在不控制生產(chǎn)總量的情況下,將提高資源生產(chǎn)效率作為應對資源瓶頸,減少生態(tài)足跡的主要措施,對抑制生態(tài)足跡的增長并無效果。人均收入增加,帶來消費的多元化,食物消費比重逐漸降低,消費層次及消費總量提高。理論上隨著人口素質(zhì)與環(huán)境意識的提高,居民對環(huán)境需要減小,但對于旅游驅(qū)動型城鎮(zhèn)化地區(qū)來說,旅游及其相關產(chǎn)業(yè)的人力資源整體素質(zhì)較低,粗放型的旅游產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式反而會阻礙城鎮(zhèn)人口素質(zhì)的提升,如果沒有必要的政策干預,消費增長、消費模式帶來的環(huán)境壓力將持續(xù)增大。

圖6 各影響因素動態(tài)變化趨勢Fig.6 Dynamic trends of various factors

(3) 人均不可轉(zhuǎn)移生態(tài)足跡、足跡驅(qū)動因素年平均增長率

人均生態(tài)足跡驅(qū)動因素各階段年平均增長率見表5。在城鎮(zhèn)化的初級階段,人均生態(tài)足跡年增長率是高級階段的3.89倍。初級階段,驅(qū)動因素年平均增長率從大到小排列依次是第二產(chǎn)業(yè)增加值、旅游人口密度、第三產(chǎn)業(yè)增加值、資源生產(chǎn)效率、城鎮(zhèn)居民人均可支配收入、城鎮(zhèn)化率、城市建設用地面積、第一產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值。在城鎮(zhèn)化的高級階段,影響因素年平均增長率從大到小排列第三產(chǎn)業(yè)增加值、第二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)增加值、第一產(chǎn)業(yè)產(chǎn)增加值、資源生產(chǎn)效率、城鎮(zhèn)居民人均可支配收入、旅游人口密度、城鎮(zhèn)化率、城市建設用地面積。

初級階段人均生態(tài)足跡年增長率高于高級階段的年增長率,最重要的原因是旅游人口密度初級階段年增長率遠大于高級階段。旅游是一種對自然資源高需求、高消耗的生活方式,游客的旅游經(jīng)濟活動對生態(tài)環(huán)境的需求通常遠大于旅游城鎮(zhèn)化地區(qū)居民;初級階段旅游業(yè)的快速發(fā)展帶來旅游客流量增多引起旅游餐飲、購物、交通生態(tài)足跡的爆發(fā)式增長,生產(chǎn)性生態(tài)足跡響應快速增長。進入旅游城鎮(zhèn)化的高級階段,旅游地發(fā)展逐漸成熟,旅游人口密度增長率相對穩(wěn)定,旅游人口密度帶來的生態(tài)壓力逐漸小于其他因素。

表5 人均不可轉(zhuǎn)移生態(tài)足跡、驅(qū)動因素年平均增長率

(4)各因素的不可轉(zhuǎn)移生態(tài)足跡驅(qū)動指數(shù)

不可轉(zhuǎn)移生態(tài)足跡驅(qū)動指數(shù)揭示了不可轉(zhuǎn)移生態(tài)足跡驅(qū)動力演變規(guī)律。驅(qū)動指數(shù)的大小由影響因素的年平均增長率和彈性系數(shù)乘積決定。各影響因素的生態(tài)足跡驅(qū)動指數(shù)見圖7。從圖7可以看出,旅游城鎮(zhèn)化初級階段,不可轉(zhuǎn)移生態(tài)足跡增加,驅(qū)動力從大到小依次是第二產(chǎn)業(yè)增加值、旅游人口密度、第三產(chǎn)業(yè)增加值、資源生產(chǎn)效率、城鎮(zhèn)居民人均可支配收入、城鎮(zhèn)化率、城市建設用地面積、第一產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值;旅游城鎮(zhèn)化高級階段,不可轉(zhuǎn)移生態(tài)足跡增加,驅(qū)動力從大到小依次是第三產(chǎn)業(yè)增加值、第二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)增加值、第一產(chǎn)業(yè)產(chǎn)增加值、資源生產(chǎn)效率、城鎮(zhèn)居民人均可支配收入、旅游人口密度、城鎮(zhèn)化率、城市建設用地面積。旅游城鎮(zhèn)化初級階段,第二產(chǎn)業(yè)增加值是三大產(chǎn)業(yè)中生態(tài)足跡增大的最主要驅(qū)動力,其次是第三產(chǎn)業(yè)增加值和第一產(chǎn)業(yè)增加值。進入旅游城鎮(zhèn)化的高級階段,旅游產(chǎn)業(yè)為主導帶動了第一產(chǎn)業(yè)、第二產(chǎn)業(yè)向產(chǎn)出效益更高的規(guī)?；?、現(xiàn)代化發(fā)展,各因子的驅(qū)動指數(shù)也發(fā)生了改變,從大到小依次是第三產(chǎn)業(yè)增加值、第二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)增加值、第一產(chǎn)業(yè)產(chǎn)增加值。

圖7 各影響因素的生態(tài)足跡驅(qū)動指數(shù)Fig.7 Contribution ratio of each influencing index

3 結論與建議

(1)本研究沿用了筆者提出的不可轉(zhuǎn)移生態(tài)足跡概念并對其內(nèi)涵加以延伸,用生產(chǎn)性生態(tài)足跡表示不可轉(zhuǎn)移生態(tài)足跡,以期更真實的反映旅游城鎮(zhèn)化地區(qū)所承受的生態(tài)壓力,用生產(chǎn)性賬戶取代消費性賬戶,即生產(chǎn)性生物資源賬戶取代消費性生物資源賬戶,生產(chǎn)性碳足跡賬戶取代消費性碳足跡賬戶。利用偏最小二乘法構建足跡與驅(qū)動因子之間的回歸模型,并通過構建驅(qū)動指數(shù)模型,比較各驅(qū)動因素在城鎮(zhèn)化的不同階段對不可轉(zhuǎn)移生態(tài)足跡變化的貢獻。

(2)不可轉(zhuǎn)移生態(tài)足跡的動態(tài)變化顯示：旅游城鎮(zhèn)化地區(qū)生態(tài)足跡、人均生態(tài)足跡總體上并不呈“倒U型”變化趨勢,而是呈現(xiàn)出平緩增長的動態(tài)變化,這是因為旅游城鎮(zhèn)化進程中,第三產(chǎn)業(yè)在國民經(jīng)濟中的比重快速上升。由于旅游業(yè)對外部市場的高度依賴性,不可轉(zhuǎn)移生態(tài)足跡總量也相應的對外界市場變化產(chǎn)生響應。在不控制生產(chǎn)總量的情況下,資源生產(chǎn)效率的提高反而會帶來更多不可轉(zhuǎn)移足跡,因此提升產(chǎn)業(yè)結構的同時,對生產(chǎn)總量的控制值得關注。對外開放程度的提高,并不能抑制不可轉(zhuǎn)移生態(tài)足跡的增長,資源輸出會增加旅游城鎮(zhèn)化地區(qū)生態(tài)負擔,但部分生物生產(chǎn)性生態(tài)足跡可以通過貿(mào)易實現(xiàn)跨越地區(qū)界限的輸送,從而減少生產(chǎn)總量,降低不可轉(zhuǎn)移生態(tài)足跡。

(3)從回歸方程可以看出人口因素、經(jīng)濟結構、居民消費、旅游開發(fā)、資源和土地利用對旅游城鎮(zhèn)化地區(qū)不可轉(zhuǎn)移人均生態(tài)足跡有顯著影響。依據(jù)彈性系數(shù)大小,對人均不可轉(zhuǎn)移生態(tài)足跡影響由大到小分別為城鎮(zhèn)居民人均可支配收入、第二產(chǎn)業(yè)增加值、城鎮(zhèn)化率、第三產(chǎn)業(yè)增加值、資源生產(chǎn)效率、城市建設用地,第一產(chǎn)業(yè)增加值、旅游人口密度。理論上第三產(chǎn)業(yè)對不可轉(zhuǎn)移生態(tài)足跡的彈性系數(shù)應為三產(chǎn)中最小的,但張家界第三產(chǎn)業(yè)內(nèi)部結構不合理,旅游的高消費性和張家界旅游消費結構的不合理導致旅游主導的第三產(chǎn)業(yè)對生態(tài)的壓力高于第一產(chǎn)業(yè)。

(4)伴隨著旅游產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,張家界的旅游城鎮(zhèn)化發(fā)展在不同階段體現(xiàn)出不同的特點:初級階段,旅游產(chǎn)業(yè)集聚形成區(qū)位經(jīng)濟極化優(yōu)勢,這一階段人口城鎮(zhèn)化特征突出;不可轉(zhuǎn)移生態(tài)足跡最主要的驅(qū)動因素是第二產(chǎn)業(yè)增加值、旅游人口密度、第三產(chǎn)業(yè)增加值;高級階段,旅游業(yè)涓滴效應出現(xiàn),城市經(jīng)濟活動向城市郊區(qū)和農(nóng)村地區(qū)延伸,這一階段土地城鎮(zhèn)化特征突出;不可轉(zhuǎn)移生態(tài)足跡最主要的驅(qū)動因素是第三產(chǎn)業(yè)增加值、第二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)增加值、第一產(chǎn)業(yè)產(chǎn)增加值?？梢酝茢?進入城鎮(zhèn)化成熟階段,隨著產(chǎn)業(yè)結構的優(yōu)化,生產(chǎn)總量的控制,居民環(huán)保意識的加強,生態(tài)足跡達到頂點后會出現(xiàn)平穩(wěn)下降趨勢。

(5)雖然人均不可轉(zhuǎn)移生態(tài)足跡增加幅度隨著旅游城鎮(zhèn)化的發(fā)展逐漸縮小,但生態(tài)赤字的持續(xù)增長對于脆弱的生態(tài)環(huán)境形成了高脅迫性,高度依賴不穩(wěn)定的旅游業(yè)導致城鎮(zhèn)發(fā)展能力波動較大。對于旅游城鎮(zhèn)化地區(qū)來說,在旅游城鎮(zhèn)發(fā)展的初級階段,合理推進城鎮(zhèn)化進程,控制旅游規(guī)模,提高第二產(chǎn)業(yè)、第三產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)效率, 改變高能耗結構,培養(yǎng)居民、旅游者生態(tài)意識;在旅游城鎮(zhèn)發(fā)展的高級階段,控制產(chǎn)業(yè)總量,調(diào)整第一產(chǎn)業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)內(nèi)部結構,培育以旅游引導的知識密集技術密集型業(yè)態(tài),提高第三產(chǎn)業(yè)比重和質(zhì)量,通過貿(mào)易實現(xiàn)生物生產(chǎn)性足跡輸出對控制不可轉(zhuǎn)移生態(tài)足跡的增長,這些措施對提高旅游城鎮(zhèn)化地區(qū)發(fā)展能力會有明顯效果。