李曼，韓麗，劉煥才, ，張艷芳，史書琦

（1. 山西師范大學(xué) 地理科學(xué)學(xué)院，山西 太原 030031；2. 陜西師范大學(xué) 地理科學(xué)與旅游學(xué)院，陜西 西安 710062）

良好的生態(tài)環(huán)境是人們賴以生存與發(fā)展的基石，綠水青山是實(shí)現(xiàn)美好生活的保障。在此背景下，生態(tài)足跡（ecological footprint，EF）作為一種評(píng)價(jià)生態(tài)環(huán)境能否可持續(xù)發(fā)展的方法應(yīng)運(yùn)而生。生態(tài)足跡概念于1992 年由加拿大生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)家REES[1]提出，認(rèn)為生態(tài)足跡是生產(chǎn)某一地區(qū)人口生存所需各種資源及吸納廢棄物所需要的生物生產(chǎn)土地的總面積，后由WACKERNAGEL[2]對(duì)其進(jìn)行完善和補(bǔ)充，發(fā)展成為二維模型，但該模型未能細(xì)致區(qū)分自然資本流量及存量，無(wú)法反映生態(tài)赤字在時(shí)間尺度上的積累。鑒于此，NICCOLUCCI 等[3]引入足跡廣度和足跡深度概念，構(gòu)建兼具空間和時(shí)間屬性的三維生態(tài)足跡模型。2012 年，方愷等[4-8]將其引入中國(guó)，在對(duì)足跡深度和足跡廣度計(jì)算方法進(jìn)行優(yōu)化的同時(shí)，分析了中國(guó)及全球自然資本利用格局。之后，眾多學(xué)者基于該模型，從省域[9-11]、市域[12]、城市群[13-14]、海岸帶[15]等不同尺度出發(fā)，對(duì)自然資本的動(dòng)態(tài)演變過(guò)程進(jìn)行分析，并與各類影響因素評(píng)估模型相結(jié)合，如STIRPAT 拓展模型、偏最小二乘回歸模型等，對(duì)其演變的驅(qū)動(dòng)因素進(jìn)行分析。

疏勒河流域處于中國(guó)西北干旱區(qū)，生態(tài)環(huán)境脆弱，目前對(duì)于該區(qū)域的生態(tài)環(huán)境研究主要集中在水資源承載力及生態(tài)需水等方面[16-17]。本文為了解流域生態(tài)環(huán)境改造利用程度及影響因素，同時(shí)剔除人口變量對(duì)其影響，引入人均三維生態(tài)足跡模型，對(duì)2000—2020 年疏勒河流域自然資本利用狀況進(jìn)行分析，探究人均生態(tài)足跡的動(dòng)態(tài)變化特征，利用主成分分析和GTWR 模型，提取并評(píng)估其主要影響因素及時(shí)空差異性，為保障流域生態(tài)安全、促進(jìn)區(qū)域可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)支撐。

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來(lái)源

1.1 研究區(qū)概況

疏勒河流域發(fā)源于祁連山脈西段托勒南山和疏勒南山之間，地處河西走廊西端，位于92°33′～98°34′E、38°13′～42°80′N，地勢(shì)總體上西南高東北低，年平均降水量47 ～63 mm，年蒸發(fā)量2 897 ～3 042 mm，年平均氣溫6.9 ～8.8 ℃，為典型的大陸性干旱氣候。流域北部為阿拉善高原半荒漠生態(tài)區(qū)，中部為河西走廊綠洲農(nóng)業(yè)生態(tài)區(qū)，西南和南部為柴達(dá)木盆地荒漠—鹽殼生態(tài)區(qū)，東南部為祁連山針葉林—高寒草甸生態(tài)區(qū)[18]。該流域主要包括青海省的天峻縣、德令哈市及甘肅省的阿克塞哈薩克族自治縣（阿克塞）、肅北蒙古族自治縣（肅北）、玉門市、瓜州縣、敦煌市，本文僅對(duì)甘肅省的5個(gè)縣市進(jìn)行研究，研究區(qū)位置如圖1 所示。

圖1 研究區(qū)位置

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

生態(tài)足跡核算由生物資源賬戶和能源資源賬戶組成，由于本文從生產(chǎn)視角出發(fā)，以各類生物產(chǎn)品的產(chǎn)量為測(cè)算基礎(chǔ)對(duì)流域生態(tài)足跡進(jìn)行分析，因此，僅搜集涉及生物資源賬戶的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)（表1），暫不考慮能源消耗賬戶[19]。計(jì)算人均生態(tài)足跡和人均生態(tài)承載力所需的土地利用數(shù)據(jù)來(lái)自中國(guó)科學(xué)院構(gòu)建的中國(guó)1：10 萬(wàn)比例尺土地利用現(xiàn)狀遙感監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)，包括2000 年、2005年、2010 年、2013 年、2015 年、2018 年和2020 年共7 期1 km 分辨率的柵格數(shù)據(jù)（http://www.resdc.cn/）；均衡因子參考2018 年的WorkingGuidebooktotheNational FootprintAccounts[20]；產(chǎn)量因子參考劉某承等[21]的研究成果。分析人均生態(tài)足跡影響因素所需的社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)和人口數(shù)據(jù)等主要來(lái)自《甘肅發(fā)展年鑒》（2000—2020年）、《甘肅農(nóng)村統(tǒng)計(jì)年鑒》（2000—2020 年）及研究區(qū)所屬縣市社會(huì)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)資料。

表1 生態(tài)足跡生物資源賬戶組成及參數(shù)設(shè)定

2 研究方法與數(shù)據(jù)處理

2.1 生態(tài)足跡模型

由于不同生態(tài)足跡模型的研究側(cè)重點(diǎn)存在差異[22-24]，在對(duì)疏勒河流域的生態(tài)足跡進(jìn)行研究的過(guò)程中，利用傳統(tǒng)人均生態(tài)足跡模型分析流域生態(tài)承載力的時(shí)空變化特征，在此基礎(chǔ)上，利用三維生態(tài)足跡模型對(duì)其足跡深度和廣度進(jìn)行深入分析。

2.1.1 傳統(tǒng)人均生態(tài)足跡模型

傳統(tǒng)二維人均生態(tài)足跡模型包含人均生態(tài)足跡與人均生態(tài)承載力兩個(gè)指標(biāo)，其中人均生態(tài)承載力指能提供的生物生產(chǎn)性土地總面積。當(dāng)人均生態(tài)足跡小于人均生態(tài)承載力時(shí)，稱為生態(tài)盈余，表明該地區(qū)的發(fā)展處于生態(tài)可承載范圍內(nèi)，反之為生態(tài)赤字，表現(xiàn)為生態(tài)環(huán)境惡化[25]。計(jì)算公式為：

式（1）、（2）中：EF為區(qū)域生態(tài)足跡；N為區(qū)域總?cè)丝跀?shù)；ef為人均生態(tài)足跡；i為消耗品類別；aai為第i種消耗品折算后的人均生物生產(chǎn)土地利用面積；ri為第i種消耗品所賦予的均衡因子；Ci為第i種消耗品的人均生產(chǎn)量；Pi為第i種消耗品的世界平均生產(chǎn)力；EC為區(qū)域生態(tài)承載力；ec為人均生態(tài)承載力；aj為人均第j類生物生產(chǎn)性土地利用面積；rj為第j種消耗品所賦予的均衡因子；yj為第j種消耗品所賦予的產(chǎn)量因子。

2.1.2 傳統(tǒng)人均三維生態(tài)足跡模型

由于使用基礎(chǔ)三維人均足跡模型的算法，會(huì)存在區(qū)域內(nèi)部不同地類間生態(tài)赤字和生態(tài)盈余互相抵消的“偽可持續(xù)”的情況[26]，使生態(tài)赤字的核算結(jié)果偏小，因此，本文所使用的人均三維生態(tài)足跡模型為改進(jìn)后的三維模型，該模型引入資本流量占用率和存量流量利用比等指標(biāo)，對(duì)自然資本流動(dòng)路徑的追蹤更為細(xì)致，解決了基礎(chǔ)三維模型存在的低估足跡深度、高估足跡廣度等問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了研究尺度從單一地類到區(qū)域的轉(zhuǎn)換[19]，計(jì)算公式為：

式（3）～（7）中：EFj為j地類的生態(tài)足跡；ECj為j地類的生態(tài)承載力；EDj為j地類的生態(tài)赤字；EFsiz,j為j地類的足跡廣度；EDreg為區(qū)域生態(tài)赤字；EFsiz,reg為區(qū)域足跡廣度；efsiz,j為j地類的人均足跡廣度；efsiz,reg為人均區(qū)域足跡廣度；ef3d,reg為人均三維生態(tài)足跡；EFdep,j為j地類的足跡深度；efdep,j為j地類的人均足跡深度；EFdep,reg為區(qū)域足跡深度；efdep,reg為人均區(qū)域足跡深度；1 為足跡深度的自然原長(zhǎng)，由于區(qū)域足跡深度在計(jì)算過(guò)程中已經(jīng)消除了人口對(duì)其的影響，因此，區(qū)域足跡深度與人均區(qū)域足跡深度在數(shù)值上一致。

（1）資本流量占用率。當(dāng)某地類處于生態(tài)盈余狀態(tài)時(shí)，足跡深度為自然原長(zhǎng)1，為核算人類對(duì)資本流量的占用程度，引入資本流量占用率（ORflow）指標(biāo)[5]，計(jì)算公式為：

式中：EFsiz為足跡廣度。

（2）存量流量利用比。當(dāng)資本流量消耗完畢時(shí)，資本存量開(kāi)始被利用，存量流量利用比（）便可用來(lái)反映人類活動(dòng)所消耗的資本存量與資本流量的關(guān)系[5]，計(jì)算公式為：

式中：EFdep為足跡深度，反映為滿足當(dāng)前人類對(duì)資源消費(fèi)的需求，所需占用的生物生產(chǎn)性土地面積的倍數(shù)，或再生這些資源所需要的年數(shù)。

2.2 SDE模型

標(biāo)準(zhǔn)差橢圓（standard deviational ellipse，SDE）是一種能夠精確揭示地理要素空間分布格局的方法，通過(guò)中心點(diǎn)、長(zhǎng)軸、短軸、方位角等主要參數(shù)對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行描述，其中，中心點(diǎn)表示研究對(duì)象整體在空間上的相對(duì)位置；長(zhǎng)軸和短軸分別表示研究對(duì)象在空間上的分布方向和范圍，長(zhǎng)軸越長(zhǎng)，研究對(duì)象分布的方向性越強(qiáng)，短軸越長(zhǎng)，研究對(duì)象離散化程度越高；方位角是正北方向與順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的長(zhǎng)軸之間的夾角，反映了其分布的主趨勢(shì)方向[27-29]。

2.3 主成分分析

本文根據(jù)相關(guān)研究成果[30-31]，選取14 個(gè)指標(biāo)：城鎮(zhèn)化率（X1）、常住人口（X2）、第一產(chǎn)業(yè)增加值（X3）、第二產(chǎn)業(yè)增加值（X4）、第三產(chǎn)業(yè)增加值（X5）、種植業(yè)產(chǎn)值（X6）、畜牧業(yè)產(chǎn)值（X7）、漁業(yè)產(chǎn)值（X8）、工業(yè)產(chǎn)值（X9）、建筑業(yè)產(chǎn)值（X10）、固定資產(chǎn)投資總額（X11）、社會(huì)消費(fèi)品零售總額（X12）、城市居民人均可支配收入（X13）和農(nóng)村居民人均可支配收入（X14），利用主成分分析法提取出3 個(gè)影響人均生態(tài)足跡的主成分因子，輸出成分矩陣（表2），根據(jù)各指標(biāo)的共同特性進(jìn)行主成分因子命名：第一主成分因子表征社會(huì)發(fā)展（包括X2、X3、X4、X5、X6、X7、X8、X10、X11、X12），第二主成分因子表征民生福祉（包括X1、X13、X14），第三主成分因子表征工業(yè)發(fā)展（包括X9）。根據(jù)表2和公式（10），計(jì)算各縣市的主成分因子得分，以此解釋人均生態(tài)足跡的影響因素[32]，計(jì)算公式為：

表2 主成分特征值及貢獻(xiàn)率

式中：Dmn為第m個(gè)區(qū)縣第n個(gè)主成分因子的得分；Qnj為第n個(gè)主成分第j個(gè)指標(biāo)因子的回歸系數(shù)；Pmj為標(biāo)準(zhǔn)化后的指標(biāo)值。

2.4 GTWR模型

地理加權(quán)回歸模型是一種典型的空間回歸模型，能夠?qū)⒕植糠秶囊蜃兞亢徒忉屪兞窟M(jìn)行合并，從而得到每個(gè)樣點(diǎn)各解釋變量的回歸系數(shù)[33]。時(shí)空地理加權(quán)模型（geographically and temporally weighted regression，GTWR）是對(duì)地理加權(quán)回歸模型的深化，將時(shí)間屬性關(guān)聯(lián)到地理加權(quán)回歸的空間屬性上，以便反映研究區(qū)時(shí)空變化特征[34]，計(jì)算公式為：

式中：ui、vi分別為i個(gè)樣本點(diǎn)的經(jīng)緯坐標(biāo)；ti為時(shí)間；(ui,vi,ti)為i點(diǎn)的時(shí)空坐標(biāo)；yi和xik分別為樣本點(diǎn)的自變量和因變量所對(duì)應(yīng)的觀測(cè)值；β(ui,vi,ti)為i點(diǎn)的回歸常數(shù)；βk(ui, vi,ti)為i點(diǎn)的第k個(gè)回歸參數(shù)；εi為模型的殘差。

通過(guò)利用GTWR 模型對(duì)各影響因子進(jìn)行時(shí)空地理加權(quán)回歸分析，確定上述各主成分因子的影響力大小，并采用自然斷點(diǎn)分級(jí)法將結(jié)果分為正、負(fù)兩級(jí)，正向影響力表明該影響因子對(duì)區(qū)域人均三維生態(tài)足跡起到正向促進(jìn)作用，包括弱正向影響和強(qiáng)正向影響；負(fù)向影響力表明該影響因子對(duì)區(qū)域人均三維生態(tài)足跡起到負(fù)向抑制作用，包括弱負(fù)向影響和強(qiáng)負(fù)向影響[15]。

3 疏勒河流域人均三維生態(tài)足跡的時(shí)空變化分析

3.1 人均足跡廣度的時(shí)空變化

足跡廣度反映了區(qū)域生態(tài)承載力范圍內(nèi)人類對(duì)流量資本的占用水平，研究發(fā)現(xiàn)，疏勒河流域總體屬于生態(tài)赤字地區(qū)，對(duì)此類地區(qū)而言，人均足跡廣度反映了生物資源的豐裕度，是衡量該地區(qū)生物資源稟賦的重要指標(biāo)[8]。2000—2020 年，疏勒河流域人均足跡廣度呈先上升后下降趨勢(shì)（圖2a）。由于各地類的面積及人類對(duì)其流量資本的占用水平存在差異，各地類人均足跡廣度表現(xiàn)為：草地＞耕地＞林地＞水域，其中草地人均足跡廣度在流域人均足跡廣度中所占份額較大，其變化與流域人均足跡廣度變化趨勢(shì)一致。2000—2015 年，隨著人類生活水平的提升，對(duì)肉、奶類等草產(chǎn)品的需求增加，流域人均足跡廣度由2000 年的0.40 hm2/人上升至2015 年的1.19 hm2/人，上升了2.98 倍；但2016—2020 年，各縣肉、奶類等草產(chǎn)品產(chǎn)量降低，牛、羊肉價(jià)格上漲，尤其2017年，羔羊價(jià)格昂貴，養(yǎng)殖成本增加，下游地區(qū)羊存欄數(shù)僅為2016 年的一半，流域內(nèi)草產(chǎn)品自然資本流量大幅減少，受此影響，流域人均足跡廣度降低。

圖2 2000—2020年疏勒河流域不同地類及各縣市人均足跡廣度變化

從空間上看，疏勒河流域上游的人均足跡廣度大于中下游地區(qū)，且與人口密度呈負(fù)相關(guān)，具體表現(xiàn)為：肅北＞阿克塞＞瓜州＞玉門＞敦煌（圖2b）。2000—2010年，阿克塞、玉門兩地分別受羊肉等草產(chǎn)品產(chǎn)量上升及農(nóng)田水利設(shè)施完善的影響，人均足跡廣度上升，2011—2020 年，隨著兩縣羊肉等草產(chǎn)品及谷物等農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量保持穩(wěn)定，人均足跡廣度分別穩(wěn)定于2.43 ～3.20 hm2/人和0.84 ～1.12 hm2/人；肅北人均足跡廣度總體處于增加狀態(tài)，由2000 年的2.28 hm2/人升至2020 年的3.59 hm2/人，上升了1.65 倍。因此，當(dāng)?shù)貞?yīng)優(yōu)化農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)，提升畜牧養(yǎng)殖集約化水平，堅(jiān)持提質(zhì)與增量相結(jié)合，促進(jìn)種植業(yè)和畜牧業(yè)良性發(fā)展。

3.2 人均足跡深度的時(shí)空變化

足跡深度反映了人類對(duì)區(qū)域資本存量的消耗程度。2000—2020 年，疏勒河流域人均足跡深度穩(wěn)定在1.65左右（圖3a）。從不同地類來(lái)看，草地人均足跡深度始終處于自然原長(zhǎng)1，表明該地類處于生態(tài)盈余狀態(tài)，流域不需動(dòng)用其自然資本存量，僅靠其消耗資本流量即可滿足區(qū)域發(fā)展需求；耕地、林地、水域人均足跡深度均大于1，處于生態(tài)赤字狀態(tài)。其中，林地人均足跡深度呈S型增長(zhǎng)，2000—2004年，人類對(duì)其資本存量的消耗不大，人均足跡深度保持穩(wěn)定，略高于自然原長(zhǎng)1；2005—2008 年，隨著中下游地區(qū)對(duì)林地資源開(kāi)發(fā)規(guī)模與速度的加快，其所帶來(lái)的損失遠(yuǎn)大于植樹(shù)造林所帶來(lái)的收益，人均足跡深度快速上升，年平均上升率為3.43/(人·年)；2009—2020 年，植樹(shù)造林促使林地面積增加，加之人類環(huán)保意識(shí)增強(qiáng)，當(dāng)?shù)貙?duì)資本存量的消耗趨于穩(wěn)定。

圖3 2000—2020年疏勒河流域不同地類及各縣人均足跡深度變化

從空間上看，疏勒河流域中下游地區(qū)的人均足跡深度大于上游地區(qū)，具體表現(xiàn)為：玉門＞瓜州＞敦煌＞肅北＞阿克塞（圖3b）。由于各縣市均存在處于生態(tài)赤字狀態(tài)的地類，且各地類之間的生態(tài)盈余和赤字不可互相抵消，因此，2000—2020 年疏勒河流域內(nèi)各縣人均足跡深度均大于1。其中，在流域上游，人類對(duì)當(dāng)?shù)刈匀毁Y本存量消耗較小，因此，上游的肅北和阿克塞人均生態(tài)足跡深度均值分別為1.03 和1.02，接近原長(zhǎng)1；中下游地區(qū)的敦煌三次產(chǎn)業(yè)中第一產(chǎn)業(yè)所占比重由2000 年的34.39%下降至2020 年的14.42%，受此影響，該地耕地生態(tài)赤字程度降低，人均足跡深度下降。

3.3 疏勒河流域人均三維生態(tài)足跡時(shí)空變化及重心轉(zhuǎn)移

2000—2020 年疏勒河流域人均三維生態(tài)足跡總體呈上升趨勢(shì)（圖4），其中，玉門增幅最大，由2000 年的0.65 hm2/人增至2020 年的3.26 hm2/人，增長(zhǎng)率高達(dá)415%。在空間上，各縣人均三維生態(tài)足跡大小依次為：肅北＞阿克塞＞玉門＞瓜州＞敦煌，即上游地區(qū)的人均生態(tài)足跡大于中下游地區(qū)。上游地區(qū)地廣人稀，人口密度小，人均實(shí)際可獲得的生物生產(chǎn)性土地面積較大，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人類對(duì)自然資本需求量增加，人均三維生態(tài)足跡隨之?dāng)U大。例如：肅北草地面積較大，第一產(chǎn)業(yè)以牧業(yè)為主，2000—2020 年牧業(yè)產(chǎn)值逐年增加，到2020 年，牧業(yè)產(chǎn)值占第一產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值的80.62%，受此影響，人均三維生態(tài)足跡長(zhǎng)期處于上升趨勢(shì)，由2000年的2.35 hm2/人增加至2020 年的2.90 hm2/人，增長(zhǎng)率達(dá)23.40%。值得注意的是，肅北在發(fā)展牧業(yè)的同時(shí)，注重對(duì)生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，草地長(zhǎng)期處于生態(tài)盈余狀態(tài)。

圖4 2000—2020年疏勒河流域人均三維生態(tài)足跡的時(shí)空分布

通過(guò)對(duì)疏勒河流域人均三維生態(tài)足跡重心的轉(zhuǎn)移軌跡進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，2000—2021 年，流域人均三維生態(tài)足跡重心分布在99°61′～95°97′ E、40°12′～40°20′ N（圖5），重心移動(dòng)軌跡總體表現(xiàn)為自西向東北方向移動(dòng)，移動(dòng)距離達(dá)到31 km。其中，2000—2010 年，重心向東遷移了15 km；2010—2015 年，重心向東北遷移了8 km；2015—2020 年，重心向東移動(dòng)了14 km，說(shuō)明流域東北部人均三維生態(tài)足跡增幅大于其他地區(qū)。流域空間旋轉(zhuǎn)角的變化范圍為64.32°～72.64°，表明流域人均三維生態(tài)足跡的空間分布呈現(xiàn)出西南—東北格局。

圖5 2000—2020年疏勒河流域人均三維生態(tài)足跡重心轉(zhuǎn)移軌跡

從橢圓分布方向和范圍看，2000—2010 年，長(zhǎng)、短軸標(biāo)準(zhǔn)差均增大，橢圓面積增大，由2000 年的40 092 km2增至2010 年的44 312 km2，流域人均三維生態(tài)足跡空間分布沿長(zhǎng)軸方向擴(kuò)散，說(shuō)明人類對(duì)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境的影響范圍擴(kuò)大；2010—2020 年，流域橢圓長(zhǎng)、短軸標(biāo)準(zhǔn)差均減小，面積隨之減至2020 年的40 340 km2，生態(tài)環(huán)境壓力向流域東北方向集中。

3.4 資本流量占用率和存量流量利用比的動(dòng)態(tài)變化

資本流量占用率和存量流量利用比反映了各地類的生態(tài)壓力和自然資本利用的可持續(xù)性[19]。由于2000—2020 年各地類中，僅草地表現(xiàn)為生態(tài)盈余，因此分別核算草地的資本流量占用率和耕地、林地、水域的存量流量利用比，以此分析流域發(fā)展過(guò)程中對(duì)自然資本存量的消耗（表3）。

表3 2000—2020年疏勒河流域不同地類自然資本流量占用率和存量流量利用比

研究發(fā)現(xiàn)，2000—2020 年盡管對(duì)草地資本流量的占用率呈增加趨勢(shì)，由2000 年的9.62%增至2020 年的32.43%，增長(zhǎng)了3.37 倍，但仍在承載力范圍內(nèi)，草地生態(tài)狀況總體良好。

人類對(duì)不同地類資本存量的消耗也具有差異性，其中林地存量流量利用比由2000 年的0.25 上升為2008 年的12.16；2009—2020 年隨著林地人均三維生態(tài)赤字下降，存量流量利用比隨之降低，2020 年僅為6.45，說(shuō)明人類對(duì)林地的自然資本存量利用程度降低，生態(tài)狀況轉(zhuǎn)好。過(guò)去二十年，耕地存量流量利用比先下降后保持穩(wěn)定，其中2000—2006 年受瓜州、敦煌等地糧食作物種植面積減少等因素影響，耕地人均生態(tài)足跡下降，存量流量利用比隨之降低；2007—2020 年，隨著當(dāng)?shù)剞r(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)調(diào)整，加之農(nóng)業(yè)技術(shù)水平提升，存量流量利用比保持穩(wěn)定。

水資源短缺是制約區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的瓶頸，疏勒河流域作為典型干旱區(qū)，水域的資本流量無(wú)法滿足當(dāng)?shù)叵M(fèi)需求，存量流量利用比達(dá)到14.08 ～24.36，尤其是敦煌，水域存量流量利用比達(dá)到78。因此，未來(lái)當(dāng)?shù)貞?yīng)通過(guò)各種方式提高水資源利用效率，如推廣節(jié)水灌溉技術(shù)、提高低耗水作物普及程度等。

4 人均三維生態(tài)足跡演變的影響因素分析

生態(tài)足跡的變化受社會(huì)—經(jīng)濟(jì)—生態(tài)等多方面因素影響，本文以疏勒河流域各縣人均三維生態(tài)足跡為自變量，將主成分分析提取出來(lái)的3 個(gè)主成分因子對(duì)各縣市的影響力大小作為解釋變量，代入GTWR 模型，從社會(huì)發(fā)展、民生福祉和工業(yè)發(fā)展對(duì)各縣市人均三維生態(tài)足跡影響程度的演變進(jìn)行分析。

第一主成分因子為社會(huì)發(fā)展。由圖6 可以看出，隨著社會(huì)發(fā)展程度的提高，居民環(huán)保意識(shí)逐步增強(qiáng)，為了實(shí)現(xiàn)區(qū)域可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)，疏勒河流域生態(tài)文明建設(shè)隨之穩(wěn)步進(jìn)行。從空間上看，阿克塞、瓜州和敦煌均由正向影響地區(qū)逐漸變?yōu)樨?fù)向影響地區(qū)。其中，在阿克塞地區(qū)，隨著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化，退牧還草等生態(tài)工程的推進(jìn)，綠色生態(tài)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值大幅提高，當(dāng)?shù)卦诮?jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)，人均三維生態(tài)足跡由2000 年的強(qiáng)正相關(guān)轉(zhuǎn)變?yōu)?020 年的強(qiáng)負(fù)相關(guān)。

圖6 2000—2020年社會(huì)發(fā)展因子影響等級(jí)的時(shí)空分布

第二主成分因子為民生福祉。由圖7 可以看出，當(dāng)城鎮(zhèn)化水平與居民收入提高時(shí)，為了進(jìn)一步提高居民生活幸福度，人們愈加重視對(duì)生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，生態(tài)環(huán)境成為影響疏勒河流域居民生活質(zhì)量的關(guān)鍵因素。其中，瓜州面對(duì)自然條件惡劣、基礎(chǔ)設(shè)施滯后、生活水平低下等問(wèn)題，政府以增加居民收入為目標(biāo)，加大脫貧攻堅(jiān)力度，積極擴(kuò)大就業(yè)，居民收入逐步增加，2000—2020 年，該縣人民生活持續(xù)改善，群眾獲得感和幸福感進(jìn)一步增強(qiáng)。與此同時(shí)，居民對(duì)美好生態(tài)環(huán)境的需要日益增長(zhǎng)，受此影響，生態(tài)足跡由強(qiáng)正向影響變?yōu)閺?qiáng)負(fù)向影響，變化幅度最大。

圖7 2000—2020年民生福祉因子影響等級(jí)的時(shí)空分布

第三主成分因子為工業(yè)發(fā)展。由圖8 可以看出，由于在疏勒河流域，工業(yè)發(fā)展水平總體較低，且主要以高耗能的重工業(yè)為主，在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中不可避免地對(duì)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境造成了一定的破壞。其中，阿克塞、肅北、瓜州、敦煌分別以石棉、煤礦、鐵礦、石材的開(kāi)采加工為主，各縣市工業(yè)發(fā)展對(duì)人均三維生態(tài)足跡的影響均表現(xiàn)為正向影響；而在玉門地區(qū)，隨著石油資源的枯竭、能源產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型，新能源產(chǎn)業(yè)逐步具有一定規(guī)模優(yōu)勢(shì)，工業(yè)發(fā)展對(duì)當(dāng)?shù)厝司S生態(tài)足跡的影響表現(xiàn)為負(fù)向影響。

圖8 2000—2020年工業(yè)發(fā)展因子影響等級(jí)的時(shí)空分布

5 結(jié)論

疏勒河流域作為我國(guó)西北內(nèi)陸典型的干旱區(qū)，生態(tài)環(huán)境脆弱，極易遭到破壞，如何正確處理人與自然的關(guān)系對(duì)于當(dāng)?shù)匕l(fā)展至關(guān)重要。鑒于此，本文對(duì)2000—2020年疏勒河流域的人均生態(tài)足跡動(dòng)態(tài)變化特征及影響因素進(jìn)行了研究，以期為該流域生態(tài)環(huán)境良性發(fā)展提供科學(xué)參考，結(jié)論如下：

（1）2000—2020 年，疏勒河流域人均足跡廣度呈先上升后下降趨勢(shì)，且人均足跡深度大于1，說(shuō)明雖然流域各地類生產(chǎn)能力普遍提高，但仍難以滿足當(dāng)?shù)貙?duì)各類生態(tài)產(chǎn)品的需求。在疏勒河流域，人類對(duì)生態(tài)環(huán)境的利用程度存在空間差異。其中，流域上游地區(qū)的生物資源相對(duì)豐裕，人均足跡廣度大于中下游地區(qū)；人類對(duì)中下游地區(qū)的生態(tài)環(huán)境利用程度增強(qiáng)，人均足跡深度、生態(tài)赤字均大于上游地區(qū)。

（2）疏勒河流域各縣市人均三維生態(tài)足跡主要受社會(huì)發(fā)展、民生福祉和工業(yè)發(fā)展三方面因素影響。其中，隨著社會(huì)發(fā)展水平和民生福祉的提升，居民愈加注重對(duì)生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，二者與人均三維生態(tài)足跡呈負(fù)相關(guān)關(guān)系；受工業(yè)生產(chǎn)類型的影響，當(dāng)?shù)毓I(yè)發(fā)展對(duì)生態(tài)環(huán)境造成了一定的破壞，因此，工業(yè)發(fā)展與人均三維生態(tài)足跡普遍呈正相關(guān)關(guān)系。

由于疏勒河流域土地面積有限，當(dāng)生態(tài)環(huán)境長(zhǎng)期處于赤字狀態(tài)時(shí)，自然資本存量的退化將導(dǎo)致生態(tài)承載力的下降，對(duì)人類生存發(fā)展以及環(huán)境保護(hù)均將產(chǎn)生不利影響。為促進(jìn)未來(lái)疏勒河流域社會(huì)—經(jīng)濟(jì)—生態(tài)可持續(xù)發(fā)展，需在提升農(nóng)業(yè)技術(shù)水平、提高資源利用效率的基礎(chǔ)上，根據(jù)不同地區(qū)社會(huì)—經(jīng)濟(jì)—生態(tài)特征，因地制宜發(fā)展優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)，通過(guò)制定差異化措施有效保障生態(tài)安全，如：在瓜州地區(qū)，充分發(fā)揮蜜瓜種植優(yōu)勢(shì)，延長(zhǎng)蜜瓜加工產(chǎn)業(yè)鏈，同時(shí)化風(fēng)害為風(fēng)利，將“風(fēng)庫(kù)”瓜州打造為風(fēng)電產(chǎn)業(yè)基地；在肅北地區(qū)，堅(jiān)持綠色發(fā)展理念，爭(zhēng)取將各類礦山企業(yè)建成綠色礦山，實(shí)現(xiàn)工業(yè)經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境雙贏；在阿克塞和敦煌，充分發(fā)揮當(dāng)?shù)芈糜钨Y源優(yōu)勢(shì)，以大敦煌文化旅游經(jīng)濟(jì)圈建設(shè)為主線，推動(dòng)文化遺產(chǎn)保護(hù)與旅游業(yè)發(fā)展的有機(jī)融合；在玉門，進(jìn)一步優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，在立足風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的同時(shí)，發(fā)展工業(yè)旅游和紅色旅游。