近15年內蒙古生態承載力時空分析

郝 蕾，張文劍，翟涌光，龐立東，賈 思，張海東，何子兵

(1.內蒙古財經大學 資源與環境經濟學院，內蒙古 呼和浩特 010070；2. 內蒙古財經大學祖國北疆資源利用與環境保護協調發展院士工作站，內蒙古 呼和浩特 010070；3. 內蒙古農業大學 水利與土木建筑工程學院，內蒙古 呼和浩特 010018；4. 內蒙古自治區林業科學研究院，內蒙古 呼和浩特 010010；5. 內蒙古自治區烏審旗毛烏素沙地開發整治研究中心，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，也應該承擔起節制自身需求、保護自然環境、維護生態平衡的責任。而如今資源、環境、生態的種種問題使人類意識到，與自然的協調發展走可持續之路是重中之重。同時，我國也將“人與自然和諧共生”作為社會主義現代化建設、經濟社會高質量發展的必然要求。十三屆全國人大二次會議指出：內蒙古生態狀況如何，不僅關系全區各族群眾生存和發展，而且關系華北、東北、西北乃至全國生態安全。內蒙古自治區作為我國北方重要生態安全屏障，具有重要戰略地位。但隨著經濟的發展和人口的激增，各盟市資源存在不合理的開發利用，生態承受力面臨巨大的挑戰，摸清內蒙古生態承載力和生態盈余具有重要的意義。

生態承載力是指一定條件下，生態系統所能容納的最大有機物數量、人類活動和生物生存的資源與環境的最大供容能力[1]。目前，生態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年的生態足跡的實證研究中發現當時僅有12個國家和地區人均生態足跡低于全球人均生態承載力，其余35個則均存在生態赤字現象，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承載力定量評估，現已成為國際上度量可持續發展的重要模型與方法[1～3]。我國對于生態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間和省際等范圍的測算較多，張志強等[7]就對西部12省(區市)的生態足跡進行了測算 ；王書華等[8]綜述表明生態足跡的新穎直觀、可操作性強等優點，同時也指出其與經濟指標脫離、忽略污染影響等缺點；區別于最初參照的“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的差異性，減小計算分析的誤差。目前，生態足跡應用逐漸增多，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，徐長春等[10]計算了新疆近10 a的生態足跡；陳敏等[11]對中國整體生態足跡進行了跨度25年的動態分析，此后陸續出現了不同地域對時間序列的相應研究。王業寧等[12]對內蒙古生態足跡和承載力的20年評估，李劍泉等[13]基于產量數據對中國木地板約20年的生態足跡評估等。目前，生態足跡的應用發展到不同領域，如水生態、農田生態、土地利用、旅游景區可持續發展等方面[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環境各有不同，社會經濟也各有特色。目前，針對內蒙古局部市的生態承載力分析雖有相關研究[18，19]，但從自然地域分異性和經濟區內差異性角度評估的較少。因此，本文從內蒙古自治區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承載力分析，對生態現狀進行定量分析評估，將有助于衡量目前經濟與環境的協調平衡性，對預測、指導未來內蒙古地區可持續發展提供理論參考。

2 研究區域概況

內蒙古自治區位于中國北部邊疆，區域面積大，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略基地，是“絲綢之路經濟帶”和“21世紀海上絲綢之路”中的重要節點。隨著內蒙古區域社會和經濟的進步，謀求人口、資源和環境的和諧發展，成為內蒙古探索生態優先、綠色發展的共識。

3 研究方法與數據來源

3.1 研究方法

本文選取生態足跡法進行相關測算分析，生態足跡計算公式如下：

(1)

式(1)中：EF為總生態足跡；N為人口數；ef為人均生態足跡；Aij為第i類土地第j種項目折算的人均生態足跡面積，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。

生態承載力計算公式如下：

EC=N·ec=N·∑airiyi

(2)

式(2)中：EC為總生態承載力；N為人口數；ec為人均生態承載力；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。在生態承載力最終計算時扣除12%的生物多樣性保護面積。

生態盈余、赤字計算公式如下：

ED=EF-EC=N·ed=N(ef-ec)

(3)

式(3)中：ED為總生態赤字/盈余；ed為人均生態赤字/盈余。

3.2 指標選取

本文生態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一標準，結合當地統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，使不同地區的生態承載力能進行比較分析，需要用到轉換系數“均衡因子”和“產量因子”。本文研究對象內蒙古自治區12個盟市土地生產力等因素隨年份會發生變化，考慮到均衡因子的動態變化性，采取王業寧等[9]計算的內蒙古區域近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 數據來源

本文人口數均采用年末常住人口數量，數據來源于《內蒙古統計年鑒》；各類資源項目相關數據來自《內蒙古統計年鑒》《國民經濟與社會發展統計公報》和各盟市統計年鑒公開資料等；基于遙感影像與監督分類相結合的方法計算各年份生態承載力的各類土地均衡面積。

4 結果與分析

4.1 生態足跡現狀分析

內蒙古全區總人均生態足跡呈上升趨勢，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盟市人均生態足跡

圖2 4個年4盟市各類用地人均生態足跡

4.2 生態承載力分析

內蒙古全區總人均生態承載力呈上升趨勢，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??；十二盟市人均生態承載力在0 ～ 5 hm2/cap之間，人均生態承載力明顯數值低于生態足跡；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足跡和承載力差值顯著，人均生態足跡占全區排名靠前，承載力則始終處于最低層次的水平，反映到生態余量上，赤字現象較嚴重。

圖3 2005、2010、2015、2020年12盟市人均生態承載力

4.3 生態余量空間分析

生態余量是指生態承載力和生態足跡的差值，用來表征某地區人類活動強度和生態承載能力的關系，活動強度小于生態承載能力為生態盈余，反之則稱生態赤字。本文取2005、2010、2015和2020年4個時間節點，分別將計算出的生態余量值自然劃分(圖4)。結果表明：十二盟市的生態余量主要體現為赤字，并呈現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；時間尺度上全區總人均生態赤字呈現出明顯上升趨勢，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，主要受到人均生態足跡小幅上升的影響；呼倫貝爾市赤字整體呈上升狀態，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。興安盟生態赤字的嚴重程度呈上升狀態，2020年甚至達到最高等級，主要受耕地類型人均生態足跡升高影響。鄂爾多斯市和通遼市赤字現象嚴重，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)內蒙古全區總人均生態足跡呈上升趨勢，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足跡差異較大，變動區間在3 ～ 32 hm2/cap之間，人均生態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、烏海市的人均生態足跡和生態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)內蒙古全區總人均生態赤字呈現出明顯上升趨勢，從2005年的66.76 hm2增至2020年的123.16 hm2。生態余量主要以赤字為主，呈現中部低—東西高的空間格局。各盟市在2010年后生態承載力均有小幅上升趨勢，人均生態足跡的增長速度也有所放緩，與近年來大力推行生態保護政策、產業轉型、發展綠色可持續經濟有很大關系，應繼續保持?？傮w上赤字狀態仍比較嚴重，更應提高重視，加強生態保護力度，調整經濟發展方式。

5.2 對策建議

5.2.1 保護生態生產性土地，提高生態承載力

內蒙古12盟市總體上人均生態承載力與人均生態足跡的差值較大，最終導致高生態赤字。而由于人口增長等因素，僅從食物需求上使人均生態足跡短時間大幅下降也比較困難，因此從生態承載力入手是必要之舉，同時在生態承載力中生態生產性土地是關注重點[20]?？梢钥闯?，六類生態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屏障，保護草地、林地在治沙防風、保護生態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，定期對土地資源數量和質量進行調查，以便統籌各類用地情況，調整改善用地分配，整頓統計廢棄土地，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；推廣現代農業技術，如科學種植、合理放牧等方面，進行科學有效的農業生產，優化提升土地生產能力；對草地、林地要優先保護其生態方面功能。

5.2.2 因地制宜，優化產業結構

內蒙古自治區面積廣，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生產影響更大，因此要根據不同區域盟市的特點調整發展。生態與經濟互相作用，生態足跡的測算中本就包含著經濟因素，因此也要從經濟的角度去發展生態。優化產業結構是老生常談，但以能源消耗為主的一部分經濟難以長期維持下去，如鄂爾多斯市，從計算中也發現幾年來原煤的生產有頹勢，轉型是能源型城市尋求可持續發展的必然之路。整合當地資源，重新考量，發展生態經濟，如一些區域有特色的沙林產業、光伏產業等，如有旅游資源的也可以發展生態旅游，增收的同時促進產業轉型。另一方面對一些工業產業進行必要性評估，必須保留的產業則要改良優化生產技術，實現清潔生產，盡量減少污染排放對自然生態的負擔，建立日常監督監管機制，懲處違規生產、嚴重污染的企業。

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量上控制人口，增強人口素質對生態保護來說勢在必行。從教育入手是最基本的方式，將保護環境的思想從兒童時期就培養，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保護意識；浪費現象如今仍有發生，要培養人們的節約意識，轉變人們的消費觀念，倡導綠色消費，促進資源的合理、循環使用，以此對降低生態足跡值和緩解生態赤字做貢獻。