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新疆生態(tài)資源“豐裕”抑或“稀缺”:屬性研判與時(shí)空測(cè)評(píng)

2022-03-02 02:16朱金鶴王晴晴
新疆農(nóng)墾經(jīng)濟(jì) 2022年1期
關(guān)鍵詞:北疆南疆足跡

○ 朱金鶴 王晴晴

(石河子大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院,新疆 石河子 832000)

一、引言

在追求經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展的背景下,我國(guó)人類(lèi)活動(dòng)產(chǎn)生的無(wú)限資源支出與生態(tài)系統(tǒng)有限修復(fù)間的對(duì)立成為難題,我國(guó)生態(tài)足跡總量排名世界第一,人均生態(tài)足跡消耗著自身生物承載能力2.2 倍①數(shù)據(jù)來(lái)源:《地球生命力報(bào)告》。的資源,超出持續(xù)生存發(fā)展的生態(tài)閾值,經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)資源的索取與生態(tài)承受能力間的矛盾有待解決。新疆地理位置與氣候條件較為獨(dú)特,是我國(guó)生態(tài)環(huán)境脆弱的省區(qū),隨著國(guó)家對(duì)西部的支持與建設(shè),新疆經(jīng)濟(jì)發(fā)展成效顯著,同時(shí)資源有效利用與經(jīng)濟(jì)發(fā)展問(wèn)題相對(duì)突出,依靠低成本要素投入的粗放型經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)模式加劇了新疆生態(tài)環(huán)境的惡化。從現(xiàn)實(shí)需求來(lái)看,新疆日益加重的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題成為新疆生態(tài)文明建設(shè)道路上面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。新疆沙化土地面積擴(kuò)充速度達(dá)到每年73.44平方千米②數(shù)據(jù)來(lái)源:《第五次新疆荒漠化和沙化狀況公報(bào)》。,擴(kuò)展速度相對(duì)放緩,但逐年擴(kuò)充的沙化土地仍造成新疆可利用土地資源日益縮減;2019 年新疆牧草地面積為3 571.02 萬(wàn)公頃③數(shù)據(jù)來(lái)源:《新疆統(tǒng)計(jì)年鑒(2020)》。,相對(duì)于2017 年減少了1 540.36 萬(wàn)公頃,草場(chǎng)退化是新疆草地資源減少的重要原因。由此可見(jiàn),新疆自然資源稟賦優(yōu)勢(shì)趨于降低,生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)能力減弱,生態(tài)資源消耗入不敷出,故對(duì)于新疆生態(tài)環(huán)境保護(hù)是生態(tài)文明建設(shè)的必然要求。從政策導(dǎo)向來(lái)看,2017 年新疆“兩會(huì)”明確強(qiáng)調(diào)生態(tài)環(huán)境保護(hù)的重要意義,2020年,新疆政府強(qiáng)調(diào)加快推進(jìn)生態(tài)環(huán)境損害賠償制度,2021年,新疆《政府工作報(bào)告》提出立足新疆能源實(shí)際,積極促進(jìn)碳達(dá)峰目標(biāo)、碳中和愿景實(shí)現(xiàn),使生態(tài)環(huán)境普惠民生。由此可見(jiàn),相關(guān)生態(tài)政策的不斷出臺(tái)體現(xiàn)出新疆政府高度重視生態(tài)文明建設(shè),致力于協(xié)調(diào)生態(tài)與發(fā)展的友好關(guān)系。

受現(xiàn)實(shí)困境等多種因素的交互影響,新疆經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)生態(tài)資源的過(guò)度汲取消耗導(dǎo)致生態(tài)承載力已經(jīng)難以維持當(dāng)前乃至未來(lái)的可持續(xù)發(fā)展,判斷當(dāng)前新疆地區(qū)的生態(tài)資源賬戶豐?;蛳∪睜顟B(tài)是本文研究重點(diǎn)內(nèi)容。此外,影響新疆生態(tài)資源豐裕度的生態(tài)占用及承載容量是否有差異?區(qū)域間生態(tài)狀況表現(xiàn)為空間集聚或空間分異?如何在優(yōu)化土地格局基礎(chǔ)上緩解區(qū)域資源與生態(tài)的矛盾以推動(dòng)區(qū)域協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展?對(duì)該問(wèn)題研究能夠有效衡量新疆生態(tài)富裕程度,推動(dòng)區(qū)域建立綠色低碳循環(huán)體系,并為新疆生態(tài)改善、環(huán)境保護(hù)與可持續(xù)發(fā)展提供理論依據(jù)。

二、文獻(xiàn)評(píng)述

生態(tài)足跡理論是定量研究區(qū)域可持續(xù)發(fā)展程度的重要方法,1992年REES[1]提出生態(tài)足跡理論,衡量人類(lèi)活動(dòng)對(duì)生態(tài)資源的占用程度,1996 年WACKERNAGEL[2]正式提出生態(tài)足跡概念,表示生產(chǎn)區(qū)域人口所消費(fèi)的資源及分解人口所產(chǎn)生的廢棄物需要的土地面積,并構(gòu)建生態(tài)足跡賬戶模型框架計(jì)算國(guó)家生態(tài)足跡。基于此,我國(guó)學(xué)者開(kāi)始利用生態(tài)足跡理論研究人類(lèi)活動(dòng)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生的影響,衡量自然資源的可持續(xù)性。

目前,學(xué)者對(duì)于生態(tài)足跡的研究多集中在三個(gè)方面。第一,在研究方法層面,徐中民等[3]最先對(duì)我國(guó)生態(tài)足跡進(jìn)行測(cè)度,利用生態(tài)足跡賬戶計(jì)算生態(tài)足跡指標(biāo)表示區(qū)域生態(tài)占用程度,但該研究?jī)H衡量了對(duì)生態(tài)資源的需求量,故宋寶莉和何東[4]進(jìn)一步測(cè)度生態(tài)承載力、生態(tài)盈虧,分別用來(lái)反映地區(qū)生態(tài)資源供給量及生態(tài)安全狀態(tài)。以傳統(tǒng)生態(tài)模型為基礎(chǔ),相關(guān)學(xué)者探索性納入能值生態(tài)足跡模型[5]、“省公頃”生態(tài)模型[6]、投入產(chǎn)出法[7]、嵌入全要素生產(chǎn)率[6]完善生態(tài)系統(tǒng)研究方法,對(duì)宏觀范圍進(jìn)行研究,在微觀層面對(duì)生態(tài)足跡的討論主要采取問(wèn)卷調(diào)查法[8]。隨著對(duì)生態(tài)足跡研究的不斷深入,僅測(cè)度當(dāng)前年份的生態(tài)可持續(xù)發(fā)展能力已經(jīng)不滿足發(fā)展需求,學(xué)者開(kāi)始利用灰色預(yù)測(cè)與ARIMA 等模型對(duì)生態(tài)足跡進(jìn)行預(yù)測(cè)分析[9-10]。第二,在研究視角層面,研究地域由早期的全球[11]、國(guó)家[12]、省域[7]到市縣[9]層面的考察,細(xì)微至關(guān)于家庭[13]、學(xué)校[14]、個(gè)人角度[8]的生態(tài)足跡測(cè)度,但因其需要實(shí)地考察、資料數(shù)據(jù)困難限制等原因,關(guān)于微觀層面的研究偏少。國(guó)家、省域及市縣尺度的研究進(jìn)一步對(duì)特定產(chǎn)業(yè)或部門(mén)進(jìn)行了拓展,包含旅游[15]、交通[16]、人口生態(tài)足跡[17]以及水足跡[18]、碳足跡[13]、糧食足跡等[19],多角度展示了生態(tài)足跡模型的適用性。第三,在生態(tài)占用影響因素層面,學(xué)者們主要從城鎮(zhèn)化發(fā)展帶來(lái)的人口增長(zhǎng)與消費(fèi)支出增加[20]、經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展[21]以及急速推進(jìn)工業(yè)化而采取的粗放型模式幾個(gè)角度來(lái)探討,如水資源足跡受到經(jīng)濟(jì)效應(yīng)、結(jié)構(gòu)模式與人口效應(yīng)的正向驅(qū)動(dòng)作用,技術(shù)效應(yīng)則起抑制作用[22]。故對(duì)于如何抑制生態(tài)赤字現(xiàn)象,相關(guān)研究主要集中在完善能源制度體系[23]、納入績(jī)效評(píng)價(jià)體系、推動(dòng)科技進(jìn)步[24]、提高對(duì)外開(kāi)放水平[25]等方面,以期達(dá)到生態(tài)環(huán)境與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的可持續(xù)協(xié)調(diào)處于平衡狀態(tài)。

綜上所述,已有研究利用生態(tài)足跡理論評(píng)判生態(tài)盈虧的研究相對(duì)較多,為本文提供了良好借鑒,但是仍然有一些問(wèn)題尚待改進(jìn)。首先,以往研究多對(duì)于總生態(tài)足跡、總生態(tài)承載力進(jìn)行描述,對(duì)決定人均生態(tài)足跡的各種土地類(lèi)型生態(tài)足跡差異性及序列變化的研究?jī)?nèi)容較少,忽略了各土地要素對(duì)生態(tài)足跡的作用效果,故對(duì)此進(jìn)行補(bǔ)充,以期從土地層面協(xié)調(diào)生態(tài)發(fā)展;其次,以往研究多在生態(tài)足跡縱向時(shí)間動(dòng)態(tài)分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行影響因素研究,考慮到了社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件對(duì)于生態(tài)的影響,卻忽略了地域范圍之間橫向相互關(guān)系,即空間探索性分析;最后,相關(guān)研究較少關(guān)注新疆區(qū)域、南北疆生態(tài)水平的空間格局變動(dòng)情況?;诖?,本文以新疆14 個(gè)區(qū)域?yàn)榛A(chǔ)測(cè)算單元,利用生態(tài)足跡法對(duì)各區(qū)域生態(tài)水平增長(zhǎng)變化情況展開(kāi)分析,并判定新疆生態(tài)資源豐?;蛳∪爆F(xiàn)狀,從南北疆視角分析決定區(qū)域生態(tài)占用與生態(tài)容量的土地因素的趨勢(shì)變動(dòng)及區(qū)域差異,并利用ArcGIS 與莫蘭指數(shù)進(jìn)一步探討新疆地域之間生態(tài)水平的空間格局變化以及空間分異特征,為尋求構(gòu)建生態(tài)文明新疆提供啟示。

三、研究方法、指標(biāo)選取與數(shù)據(jù)來(lái)源

(一)研究方法

1.生態(tài)足跡理論

基于高艷珍等[26]人的研究,本文采用生態(tài)足跡法來(lái)衡量區(qū)域生態(tài)資源占用程度,生態(tài)足跡法是用于定量研究和判斷地區(qū)可持續(xù)發(fā)展?fàn)顩r的新方法,是度量可持續(xù)性程度的“公平稈”,能明確現(xiàn)實(shí)與可持續(xù)性目標(biāo)的距離,公式如下:

(1)生態(tài)足跡

其中,EF為區(qū)域生態(tài)足跡,ef為人均生態(tài)足跡,N為人口數(shù),i為消費(fèi)品項(xiàng)目類(lèi)型,j為土地種類(lèi),rj為均衡因子,Ci為各類(lèi)消費(fèi)品項(xiàng)目的人均年消費(fèi)量,Pi為消費(fèi)品項(xiàng)目的全球平均生產(chǎn)力。

(2)生態(tài)承載力

其中,EC為區(qū)域生態(tài)承載力,ec為人均生態(tài)承載力,aj為不同土地的面積,yj為產(chǎn)量因子。

(3)生態(tài)盈余/赤字

其中,ES為區(qū)域生態(tài)盈余/赤字。

2.探索性空間分析方法

探索性空間分析主要包含全局自相關(guān)與局部自相關(guān),全局自相關(guān)考察區(qū)域的空間集聚或分異情況,局部自相關(guān)把握空間單元之間的關(guān)聯(lián)程度及空間作用機(jī)制。

(1)空間權(quán)重矩陣

(2)全局自相關(guān)

(3)局部自相關(guān)

(二)指標(biāo)選取

生態(tài)足跡的計(jì)算基于生物生產(chǎn)性土地的生產(chǎn)與消費(fèi)資源量,生物生產(chǎn)性土地面積主要包含耕地、草地、林地、水域、建設(shè)用地、化石能源用地六種,具體項(xiàng)目可歸納為兩類(lèi):一是生物質(zhì)足跡賬戶,主要為日常所用的糧食作物、肉類(lèi)產(chǎn)品、瓜果產(chǎn)品以及水產(chǎn)品種;二是碳足跡賬戶,主要為地區(qū)所消耗的能源用品。根據(jù)朱高立等[9]的研究,結(jié)合數(shù)據(jù)可獲得性,具體消費(fèi)項(xiàng)目如表1所示。

表1 生態(tài)足跡消費(fèi)項(xiàng)目

(三)數(shù)據(jù)來(lái)源

本文計(jì)算中所需要的生物質(zhì)賬戶各項(xiàng)目的生產(chǎn)量、碳足跡賬戶各項(xiàng)目的消費(fèi)量、各地區(qū)的人口數(shù)量、各地區(qū)生物生產(chǎn)性土地面積、均衡因子[27]④六類(lèi)生物生產(chǎn)性土地的均衡因子數(shù),據(jù)根據(jù)2006年世界自然基金會(huì)的數(shù)據(jù)結(jié)果,耕、草、林、水域、建設(shè)用地與化石能源用地六類(lèi)土地的均衡因子分別為2.21、0.49、1.34、0.36、2.21與1.34;六類(lèi)土地的產(chǎn)量因子根據(jù)相關(guān)研究分別取1.66、0.19、0.91、1.00、1.66與0(化石能源用地為不可再生資源,不用于承載力計(jì)算)。以及產(chǎn)量因子[9]主要來(lái)源于2009-2020 年《新疆統(tǒng)計(jì)年鑒》、各地區(qū)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)、世界自然基金會(huì)及各相關(guān)網(wǎng)站;各消費(fèi)項(xiàng)目的全球平均產(chǎn)量數(shù)據(jù)來(lái)源于世界農(nóng)糧組織;計(jì)算碳足跡進(jìn)行轉(zhuǎn)化所需要的折算系數(shù)以國(guó)家統(tǒng)計(jì)局的相關(guān)報(bào)告為標(biāo)準(zhǔn)。

四、新疆生態(tài)足跡時(shí)間動(dòng)態(tài)演變分析

(一)新疆生態(tài)足跡時(shí)間序列變化

新疆14 個(gè)地區(qū)的人均生態(tài)足跡主要表現(xiàn)為“穩(wěn)增長(zhǎng),趨好轉(zhuǎn)”,大概經(jīng)歷了“平緩增長(zhǎng)期”“急速發(fā)展期”與“回落緩轉(zhuǎn)期”(見(jiàn)表2)。2008-2012 年各區(qū)人均生態(tài)足跡增長(zhǎng)速度緩慢,2012-2014年增長(zhǎng)速度急劇增加,主要原因在于新疆各區(qū)域在追求經(jīng)濟(jì)高速增長(zhǎng)的同時(shí)對(duì)生態(tài)資源消耗程度加深,導(dǎo)致生態(tài)占用程度增長(zhǎng)速度加快,由于生態(tài)文明建設(shè)逐步推動(dòng),到2015年生態(tài)占用有所減輕,整體水平仍比較高,2018年部分地區(qū)生態(tài)足跡又有所增加。分區(qū)域看,各區(qū)域之間生態(tài)足跡值有明顯高—中—低之分,北疆是資源的主要“消耗者”與“占用者”,昌吉、哈密與克拉瑪依人均生態(tài)消耗居高不下,人均生態(tài)足跡始終保持增長(zhǎng)態(tài)勢(shì),2017 年略有減輕卻并未保持,2018 年出現(xiàn)反彈增加,其中,哈密人均生態(tài)足跡從2008年的3.11公頃急速增長(zhǎng)到2018年的20.729 公頃,提升程度最為顯著;克州與和田地區(qū)人均生態(tài)足跡值始終居于低位,變化平緩,增長(zhǎng)幅度不顯著,兩地人均生態(tài)足跡值最高僅為2.829公頃與1.972公頃。由此,新疆整體人均生態(tài)占用趨于減輕,但區(qū)域間的顯著差異仍是難以跨越的鴻溝,可能存在溢出效應(yīng)。

新疆各區(qū)域人均生態(tài)承載力大致表現(xiàn)為“微波動(dòng),緩增長(zhǎng)”(見(jiàn)表2),生態(tài)承載力擴(kuò)展取得一定成效。新疆大部分地區(qū)生態(tài)承載力先降低后增長(zhǎng),前期生態(tài)承載力變化幅度小,2015 年開(kāi)始有明顯增加;2015 年后增長(zhǎng)速度比較快的是阿勒泰、塔城、哈密、巴州以及博州,且這幾個(gè)地區(qū)的生態(tài)承載水平均相對(duì)優(yōu)良;烏魯木齊人均生態(tài)承載力最低,最高值出現(xiàn)在2018 年僅有0.306 公頃。生態(tài)承載能力主要取決于地方資源稟賦,提升生態(tài)承載水平難度較大,近些年新疆生態(tài)承載力擴(kuò)展雖有所成效,但至今仍有部分地區(qū)生態(tài)承載力難以恢復(fù)以往最高水平,如阿克蘇、克州與和田等地區(qū),生態(tài)承載能力擴(kuò)展任重道遠(yuǎn)。

表2 新疆區(qū)域人均生態(tài)足跡與生態(tài)承載力值 單位:公頃

新疆各區(qū)域生態(tài)盈余/赤字“強(qiáng)波動(dòng)、趨好轉(zhuǎn)”“生態(tài)稀缺”狀態(tài)嚴(yán)重。新疆生態(tài)承載力難以支撐對(duì)生態(tài)的占用,大部分地區(qū)處于生態(tài)赤字狀態(tài),赤字程度先加重后緩解,唯有阿勒泰地區(qū)近十一年都為生態(tài)盈余。具體來(lái)看,哈密生態(tài)虧損水平波動(dòng)起伏變化最顯著,2008 年生態(tài)赤字僅為0.04109公頃,而到2018年生態(tài)赤字高達(dá)17.384公頃,中間出現(xiàn)多次增減變化;昌吉是生態(tài)赤字最嚴(yán)重的地區(qū),克拉瑪依、吐魯番與烏魯木齊等地區(qū)生態(tài)虧損也始終居高不下;喀什地區(qū)的生態(tài)赤字程度波動(dòng)上升,生態(tài)虧損水平相對(duì)不高,和田與克州生態(tài)赤字多年來(lái)保持較低水平,在供需平衡線下波動(dòng)。綜合來(lái)看,新疆生態(tài)赤字最嚴(yán)重時(shí)期是新疆經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展時(shí)期,新疆正在透支當(dāng)前可利用生態(tài)資源滿足經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需求,與生態(tài)環(huán)境尚未實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)發(fā)展。

(二)新疆生態(tài)足跡土地因素時(shí)間序列變化

新疆生態(tài)足跡、生態(tài)承載力與土地要素密切相關(guān),通過(guò)分析南北疆主要土地足跡與土地承載力的時(shí)間演變,判別決定生態(tài)足跡與承載力變化的主要土地因子。

1.生態(tài)足跡視角下南北疆土地足跡變動(dòng)趨勢(shì)分析

北疆生態(tài)足跡值高于南疆,北疆整體呈“穩(wěn)增加”的走向,南疆“先增加后降低”,各土地足跡是影響區(qū)域生態(tài)足跡的決定性因素(見(jiàn)表3)。第一,從北疆層面看(見(jiàn)圖1),化石能源足跡對(duì)人均生態(tài)足跡值影響最為顯著,其數(shù)值隨時(shí)間變化表現(xiàn)為波動(dòng)上升的變化趨勢(shì),與北疆生態(tài)足跡變化趨勢(shì)相同;影響程度較高的為耕地與草地足跡,耕地足跡大體波動(dòng)上升,大致經(jīng)歷“穩(wěn)定增長(zhǎng)期”到“緩慢下降期”,草地足跡則先上升后下降;林地、水域與建設(shè)用地足跡影響微弱,其數(shù)值趨于增加。第二,從南疆層面看(見(jiàn)圖2),影響生態(tài)足跡的最關(guān)鍵因素為耕地足跡,南疆60%的生態(tài)資源消耗為耕地資源消耗,呈倒“V”變化趨勢(shì);影響程度偏高的為草地與化石能源足跡,草地足跡大致經(jīng)歷“平緩增長(zhǎng)期”到“快速下降期”,化石能源足跡整體變化幅度較為平緩,大體呈波動(dòng)上升的趨勢(shì);林地、水域與建設(shè)用地足跡對(duì)南疆地區(qū)的作用效應(yīng)依次減弱,由于基數(shù)較小,其水平變化對(duì)南疆整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)影響并不顯著。

表3 2008-2018南北疆人均生態(tài)足跡與生態(tài)承載力值 單位:公頃

圖1 2008-2018北疆各類(lèi)型土地人均生態(tài)足跡變化趨勢(shì)

圖2 2008-2018南疆各類(lèi)型土地人均生態(tài)足跡變化趨勢(shì)

2.生態(tài)承載力視角下南北疆土地承載力變動(dòng)趨勢(shì)分析

北疆生態(tài)承載力值高于南疆,南北疆整體呈“先降低后增加”走向,南疆變化趨勢(shì)更加扁平,各土地承載力是生態(tài)承載力的重要組成部分(見(jiàn)表3)。第一,從北疆層面看(見(jiàn)圖3),耕地生態(tài)容量?jī)?yōu)良,對(duì)生態(tài)承載力的貢獻(xiàn)度居于首位,次之為草地與建設(shè)用地承載力,三類(lèi)土地類(lèi)型承載力都經(jīng)歷了先下降后增加的變化,是區(qū)域生態(tài)容量的主要支撐;林地與水域承載力相對(duì)較弱,2018年兩類(lèi)承載能力達(dá)到最高值,但對(duì)整體生態(tài)系統(tǒng)影響作用不甚顯著。第二,從南疆層面看(見(jiàn)圖4),南疆生態(tài)承載力的決定性條件為耕地承載力與草地承載力,耕地承載力大體先下降后上升,草地承載力緩慢下降,兩者占據(jù)總生態(tài)承載力的90%左右;建設(shè)用地、林地與水域承載資源消耗能力依次減弱,建設(shè)用地與林地承載力2018 年均有所增加,達(dá)到最高值,水域承載力波動(dòng)降低,多年來(lái)生產(chǎn)生活消耗大量水域資源,卻難以實(shí)現(xiàn)有效擴(kuò)展,2008年是水域承載能力最高時(shí)期,整體來(lái)看,南疆的生態(tài)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展能力相對(duì)來(lái)說(shuō)比較脆弱。

圖3 2008-2018北疆各類(lèi)型土地人均生態(tài)承載力變化趨勢(shì)

圖4 2008-2018南疆各類(lèi)型土地人均生態(tài)承載力變化趨勢(shì)

五、新疆生態(tài)足跡探索性空間動(dòng)態(tài)分析

(一)新疆生態(tài)足跡空間演變分析

由于地區(qū)發(fā)展特點(diǎn)不同導(dǎo)致區(qū)域間的生態(tài)狀況存在顯著差異,為分析生態(tài)足跡在不同地域維度的空間格局,利用ArcGIS10.5軟件進(jìn)行數(shù)值矢量化得到新疆14地州生態(tài)狀況分布圖⑤顏色最深者(數(shù)值最大)為第一等級(jí),依次順位至顏色最淺者(淺黃色)為第四等級(jí),以此標(biāo)準(zhǔn)來(lái)標(biāo)明一、二、三、四等級(jí);由于篇幅限制,分布圖未在文中展示,如有需要可向作者索取。。

1.生態(tài)足跡視角下區(qū)域空間格局演變分析

新疆各地區(qū)人均生態(tài)足跡空間分布表現(xiàn)為“北疆高南疆低—北疆中高南北低—南疆東高西低”,由新疆中部向南北逐漸減緩,呈現(xiàn)“大集聚,小連片”的空間格局。第一,從均值排名來(lái)看(見(jiàn)表4),新疆區(qū)域人均生態(tài)足跡空間分布兩極分化。典型工業(yè)型城市昌吉州生態(tài)足跡均值達(dá)到13.508公頃,而南疆落后區(qū)域和田生態(tài)足跡均值為1.573 公頃,僅為昌吉州人均生態(tài)足跡值的八分之一。第二,從動(dòng)態(tài)演變來(lái)看,2008-2018 年生態(tài)足跡表現(xiàn)為“重者越重,輕者穩(wěn)定”。2008年新疆各區(qū)域生態(tài)足跡水平相對(duì)不高,以“烏—昌—塔—哈”為代表的天山北坡經(jīng)濟(jì)帶城市,具有輻射帶動(dòng)作用,周邊地區(qū)生態(tài)足跡高于偏遠(yuǎn)地區(qū);2012 年各區(qū)域生態(tài)足跡整體提高,昌吉州生態(tài)占用程度最高,為第一等級(jí),以昌吉州為中心向四周遞減,明顯呈現(xiàn)中間高南北低的差異性分布;2018 年各區(qū)域生態(tài)足跡空間分布界限分明,北疆大部分區(qū)域生態(tài)足跡為第一等級(jí)與第三等級(jí),其中哈密漲幅最明顯,生態(tài)足跡由2008年的第三等級(jí)增長(zhǎng)至2018 年的第一等級(jí),生態(tài)占用程度趕超昌吉州,烏魯木齊降為第四等級(jí),而南疆各區(qū)域生態(tài)足跡均為第四等級(jí),與北疆有顯著差異,集聚效應(yīng)明顯。究其原因,北疆眾多地區(qū)生態(tài)足跡水平居高不下,主要是由于工業(yè)發(fā)展是北疆經(jīng)濟(jì)進(jìn)步的主要力量,資源需求量大,然而受技術(shù)限制導(dǎo)致資源利用效率不高,不可再生資源的不節(jié)制開(kāi)發(fā)使得生態(tài)占用程度逐漸加深。而烏魯木齊發(fā)達(dá)的技術(shù)水平使得資源能循環(huán)有效利用,第三產(chǎn)業(yè)為主的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)降低了對(duì)生態(tài)資源尤其是化石能源的消耗,故烏魯木齊生態(tài)占用程度相對(duì)偏低。新疆西南眾多區(qū)域始終保持第三、四等級(jí),在于區(qū)域荒漠面積大,植被草地面積有限,人口數(shù)量偏低,經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展水平較為落后,可利用資源供給量與需求量較少,所以生態(tài)占用程度相對(duì)良好。

需要說(shuō)明的是,為減少M(fèi)atlab與Adams之間交換的數(shù)據(jù)量,在聯(lián)合仿真過(guò)程中僅針對(duì)LH與RH的臀關(guān)節(jié)與髖關(guān)節(jié)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。在開(kāi)始仿真前,根據(jù)第一章規(guī)劃的斜面運(yùn)動(dòng)方式,預(yù)先設(shè)計(jì)開(kāi)環(huán)狀態(tài)下所有關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)情況,并通過(guò)SPLINE函數(shù)導(dǎo)入到Adams模型中的對(duì)應(yīng)關(guān)節(jié)。仿真開(kāi)始后,控制器生成的控制信號(hào)將會(huì)疊加在4個(gè)被控關(guān)節(jié)角之上,形成新的關(guān)節(jié)角度以驅(qū)動(dòng)模型運(yùn)動(dòng),完成聯(lián)合仿真[10]。

表4 新疆區(qū)域人均生態(tài)狀況均值及排名 單位:公頃

2.生態(tài)承載力視角下區(qū)域空間格局演變分析

新疆各地區(qū)人均生態(tài)承載力空間分布表現(xiàn)為“北疆高南疆低—北疆東北高南低—南疆北高南低”,由北到南高低值交叉分布,呈現(xiàn)“大集聚,小微散”的空間格局。第一,從均值排名來(lái)看(見(jiàn)表4),新疆區(qū)域人均生態(tài)承載力“基數(shù)小、差異大”。大部分區(qū)域人均生態(tài)承載力居于0~3 之間,僅有塔城與阿勒泰偏高分別為3.79 公頃與4.445 公頃,烏魯木齊生態(tài)承載力最弱為0.258 公頃,生態(tài)容量與阿勒泰等地區(qū)相差眾多。第二,從動(dòng)態(tài)演變來(lái)看,2008-2018 年新疆各區(qū)域生態(tài)承載力變化微弱。僅昌吉州由2008 年的第三等級(jí)轉(zhuǎn)為2012 年、2018年的第二等級(jí),阿克蘇由2008年、2012年的第三等級(jí)轉(zhuǎn)為2018 年的第四等級(jí),其余區(qū)域始終保持在同一水平,表現(xiàn)為“北高南低,東高南低”的交叉分布。究其原因,生態(tài)承載力依托于生態(tài)自然環(huán)境以及各類(lèi)型土地面積,表示生態(tài)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)能力,在人力作用的加持下會(huì)出現(xiàn)變化但效果并不顯著。位于第一、二等級(jí)的區(qū)域,生態(tài)容量相對(duì)充足,擁有豐富的林地資源或足夠的耕草地,相對(duì)優(yōu)良的地理環(huán)境是區(qū)域生態(tài)承載力較高的主要因素;位于三、四等級(jí)的區(qū)域生態(tài)涵養(yǎng)能力弱,多數(shù)地區(qū)周?chē)咴降厣衬植紡V闊,可利用耕種土地與牧養(yǎng)土地偏少,或土地要素多用于景觀類(lèi)觀賞性建設(shè),實(shí)際對(duì)生產(chǎn)生活提供資源的土地少,導(dǎo)致生態(tài)承載程度淺薄。

3.生態(tài)盈虧視角下區(qū)域空間格局演變分析

新疆各地區(qū)生態(tài)盈余/赤字情況空間分布表現(xiàn)為“南疆高北疆低—北疆西高東低—南疆南高北低”,由北疆東部向周邊優(yōu)化,呈現(xiàn)“大分散,小連片”的空間格局。第一,從均值排名來(lái)看(見(jiàn)表4),新疆區(qū)域生態(tài)盈虧空間分布存在典型極化效應(yīng)。僅阿勒泰生態(tài)盈余為0.68 公頃,生態(tài)資源賬戶為“富者”,其余皆為虧損,昌吉州虧損最為顯著為-10.962 公頃,典型生態(tài)資源“窮者”。第二,從動(dòng)態(tài)演變來(lái)看,2008-2018年新疆各區(qū)域生態(tài)盈虧變化存在差異,邊境地區(qū)生態(tài)虧損程度偏低。北疆區(qū)域中,哈密生態(tài)盈虧值變化最為顯著,2008 年、2012年、2018年分別表現(xiàn)出“一二四”等級(jí),生態(tài)虧損狀況趨于嚴(yán)重,而其余大部分區(qū)域生態(tài)盈虧值始終保持同一水平。南疆各區(qū)域生態(tài)虧損相對(duì)來(lái)說(shuō)并不嚴(yán)重,喀什2008 年、2012 年、2018 年生態(tài)盈虧值分別為“三二二”等級(jí),虧損程度趨于降低,其余地區(qū)生態(tài)虧損值均在第一等級(jí)與第二等級(jí)之間轉(zhuǎn)變??傊鷳B(tài)足跡值基數(shù)大,與區(qū)域生態(tài)承載能力大致呈反向關(guān)系。生態(tài)承載力值基數(shù)較小,遠(yuǎn)不能承載生態(tài)占用度,故導(dǎo)致大部分區(qū)域生態(tài)資源“稀缺”,區(qū)域生態(tài)資源豐裕度取決于生態(tài)承受能力與生態(tài)占用程度,提高區(qū)域可持續(xù)發(fā)展水平必須致力于提升生態(tài)承載能力與減輕生態(tài)占用程度。

(二)新疆生態(tài)足跡空間分異性分析

根據(jù)人均生態(tài)足跡計(jì)算結(jié)果進(jìn)行全局自相關(guān)檢驗(yàn),結(jié)果如表5所示。從Moran’s I指數(shù)看,2008-2018年Moran’s I指數(shù)均大于0,代表相鄰區(qū)域間存在正自相關(guān)關(guān)系,新疆各地區(qū)之間的人均生態(tài)足跡呈現(xiàn)聚類(lèi)趨勢(shì),局部區(qū)域的生態(tài)足跡對(duì)周邊地區(qū)有外溢效應(yīng)。而Moran’s I 指數(shù)部分年份不顯著,說(shuō)明個(gè)別年份新疆各區(qū)域人均生態(tài)足跡空間正相關(guān)顯著性不強(qiáng),聚集特征不明顯,具有分散趨勢(shì),有一定的差異性。2008-2018年期間,莫蘭指數(shù)總體呈波動(dòng)的上升趨勢(shì),2018年達(dá)到0.291,說(shuō)明新疆各地區(qū)人均生態(tài)足跡在空間上總體關(guān)聯(lián)性趨于上升,隨著時(shí)間的增加,人均生態(tài)足跡的空間分布更加趨于集聚特征,空間顯著度明顯提高,區(qū)域生態(tài)水平變化會(huì)對(duì)周邊地區(qū)生態(tài)產(chǎn)生影響,可能是由于經(jīng)濟(jì)的發(fā)展使得區(qū)域間往來(lái)更加密切,例如工業(yè)園區(qū)的建設(shè)使得當(dāng)?shù)匦枰罅抠Y源,在本地資源有限的情況下只能吸收周邊地區(qū)資源,對(duì)周邊地區(qū)的生態(tài)足跡產(chǎn)生輻射效應(yīng)。進(jìn)一步從小區(qū)域的角度來(lái)分析區(qū)域周邊集聚情況,局域相關(guān)特征散點(diǎn)圖演化路徑如圖和表6所示。

圖5 新疆部分年份人均生態(tài)足跡局部Moran’s I散點(diǎn)圖⑥散點(diǎn)圖中的1至14依次對(duì)應(yīng)表4中的烏魯木齊至和田地區(qū)。

表5 2008-2018新疆人均生態(tài)足跡全局莫蘭指數(shù)

表6 新疆2008-2018人均生態(tài)足跡局部Moran’s I聚類(lèi)結(jié)果

1.新疆各地區(qū)人均生態(tài)足跡差距呈波動(dòng)縮小的趨勢(shì),南北疆分別集聚特征明顯

2008-2018 年中,各象限分布特點(diǎn)是:先聚集后分散再聚集,2008 年聚集程度較高,2009-2013年聚集程度有所降低,相對(duì)分散,2013 年之后,局域莫蘭指數(shù)又波動(dòng)增加,到2017 年達(dá)到最高值。說(shuō)明不同年份新疆各地區(qū)人均生態(tài)足跡局域空間自相關(guān)程度存在差異,總體趨勢(shì)為先減弱后增強(qiáng),南北疆一些地區(qū)生態(tài)足跡差距不斷縮小,相關(guān)程度愈發(fā)明顯并且長(zhǎng)期存在,北疆地區(qū)大多表現(xiàn)為一、二象限集聚模式,昌吉大部分年份處于第四象限;南疆城市大部分則表現(xiàn)為三象限集聚模式,也說(shuō)明南疆北疆各自集聚,南北存在差異。

2.南疆地區(qū)人均生態(tài)足跡空間差異呈“西低東高,南低北高”的特征

3.北疆地區(qū)人均生態(tài)足跡空間差異呈“中間高凸,南北低洼”的特征

第一,克拉瑪依、吐魯番、哈密、塔城人均生態(tài)足跡大部分年份位于高高集聚區(qū),幾個(gè)地區(qū)相互毗鄰,克拉瑪依、吐魯番、哈密都以第二產(chǎn)業(yè)發(fā)展為主,對(duì)資源需求量大,加之地區(qū)之間工業(yè)發(fā)展的擴(kuò)散效應(yīng)及輻射效應(yīng),導(dǎo)致人均生態(tài)足跡值更高,區(qū)域之間抱團(tuán)集聚,其中塔城2018年轉(zhuǎn)為L(zhǎng)-H區(qū),由于生態(tài)文明建設(shè)推進(jìn)與第三產(chǎn)業(yè)進(jìn)步,生態(tài)足跡值在2018 年有顯著下降;昌吉分布于高高集聚區(qū)與高低集聚區(qū),該地區(qū)生態(tài)環(huán)境較差,由于經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展以及工業(yè)園區(qū)規(guī)模擴(kuò)展,綠色產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平低,生產(chǎn)生活需要消耗大量的資源尤其化石能源,人均生態(tài)足跡值居高不下,前期昌吉生態(tài)足跡值與其他地區(qū)有一定差距,故主要位于H-L區(qū),后期北疆各區(qū)域?qū)Y源需求增加,生態(tài)足跡普遍提高,差距縮小,轉(zhuǎn)為H-H 區(qū)。第二,烏魯木齊、阿勒泰與博州的人均生態(tài)足跡主要處于低高集聚區(qū),2014-2018 年博州人均生態(tài)足跡轉(zhuǎn)為低低集聚區(qū)。首先,北疆絕大部分地區(qū)的生態(tài)足跡都處于較高水平,這三個(gè)地區(qū)相對(duì)來(lái)說(shuō)生態(tài)足跡值較低,但周邊多發(fā)展重化工的地區(qū),例如昌吉是阿勒泰與烏魯木齊的相鄰地區(qū),所以烏魯木齊與阿勒泰的生態(tài)足跡處于低高區(qū),與周邊區(qū)域有一定差異性;其次,烏魯木齊是新疆眾多區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平較高的地區(qū),重視綠色產(chǎn)業(yè)與高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展,相對(duì)周邊地區(qū)其生態(tài)較為良好;最后,博州從低高區(qū)下滑到低低區(qū),主要原因在于博州第三產(chǎn)業(yè)發(fā)展良好,是地區(qū)生產(chǎn)總值的主要貢獻(xiàn)力量,本身生態(tài)足跡值低,并與伊犁、塔城相互毗鄰,伊犁始終位于L-L區(qū),塔城生態(tài)足跡在逐年降低,區(qū)域之間生態(tài)環(huán)境相互影響相互作用,空間差異性趨于弱化,相關(guān)性趨于增強(qiáng)。第三,伊犁人均生態(tài)足跡在空間分布上始終處于低低集聚區(qū),是北疆的特例。主要原因在于伊犁生態(tài)環(huán)境優(yōu)良,是新疆著名的旅游區(qū)域,以第三產(chǎn)業(yè)發(fā)展為主,化石能源消耗量低(化石能源消耗是北疆生態(tài)消耗最主要部分),并與博州、阿克蘇相鄰,都是生態(tài)足跡值較低的地區(qū),區(qū)域之間具有正向影響作用。整體來(lái)說(shuō),北疆區(qū)域四個(gè)象限均有涉及,集聚特征不如南疆明顯,部分地區(qū)存在空間分異,主要還是在于昌吉、克拉瑪依等地區(qū)的工業(yè)化程度過(guò)高,占用大量生態(tài)資源,生態(tài)足跡值與其他地區(qū)差異顯著。

六、結(jié)論與建議

(一)主要結(jié)論

本文以新疆為研究對(duì)象,用生態(tài)足跡理論測(cè)度了新疆14地區(qū)2008-2018年的生態(tài)狀況,以南北疆為對(duì)比,從六種土地類(lèi)型足跡為切入點(diǎn)說(shuō)明影響生態(tài)狀況的主要土地因素,進(jìn)而探究各區(qū)域間的空間格局以及空間特征,結(jié)論如下:

1.從新疆生態(tài)資源賬戶豐裕度看,新疆整體處于“生態(tài)稀缺”,其中僅有阿勒泰多年為“生態(tài)豐?!保陆溆鄥^(qū)域皆表現(xiàn)為“生態(tài)稀缺”,人均生態(tài)占用程度過(guò)多與人均生態(tài)承載容量偏少是導(dǎo)致新疆生態(tài)財(cái)富“窮”的主要因素。

2.從生態(tài)狀況時(shí)間序列變化看,新疆人均生態(tài)足跡主要呈“穩(wěn)增長(zhǎng),趨好轉(zhuǎn)”的變化,大概經(jīng)歷了“平緩增長(zhǎng)期”“急速發(fā)展期”與“回落緩轉(zhuǎn)期”,人均生態(tài)承載力“微波動(dòng),緩增長(zhǎng)”,生態(tài)盈余/赤字的變化表現(xiàn)為“強(qiáng)波動(dòng),趨好轉(zhuǎn)”,區(qū)域生態(tài)稀缺。

3.從新疆土地要素足跡與承載力變化看,北疆生態(tài)足跡整體“穩(wěn)增加”,南疆生態(tài)足跡“先增加后降低”,耕地足跡與化石能源足跡分別是南北疆生態(tài)足跡的決定性因素;北疆生態(tài)承載力值高于南疆,均“先降低后增加”,南疆人均生態(tài)承載力變化趨勢(shì)更加扁平,耕地承載力是南北疆生態(tài)承載力主要部分。

4.從新疆生態(tài)狀況空間格局看,通過(guò)2008年、2012年、2018年三個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)對(duì)比,發(fā)現(xiàn)新疆各地區(qū)人均生態(tài)足跡由中部地區(qū)向南北逐漸減緩,空間格局為“大集聚,小連片”,并具有顯著極化效應(yīng);人均生態(tài)承載力由北到南高低值交叉分布,空間格局為“大集聚,小分散”;生態(tài)盈虧由北疆東部向周邊優(yōu)化,空間格局為“大分散,小連片”。

5.從新疆生態(tài)空間分異性看,各地區(qū)人均生態(tài)足跡具有正相關(guān)性,存在空間關(guān)聯(lián)效應(yīng),且各地區(qū)相關(guān)程度逐年提高,整體特征趨于集聚;局部區(qū)域的差距呈縮小趨勢(shì),相關(guān)程度愈發(fā)明顯且長(zhǎng)期存在,北疆地區(qū)大多表現(xiàn)為一、二象限集聚模式,昌吉主要處于第四象限;南疆城市大部分處于第三象限,南疆空間集聚特征更加明顯,北疆同時(shí)存在空間分異特點(diǎn),南北疆空間分布并不均衡,區(qū)域之間具有輻射效應(yīng)。

(二)政策建議

以生態(tài)文明建設(shè)為背景,根據(jù)新疆區(qū)域生態(tài)足跡分異狀況,主要從降低生態(tài)足跡,提高生態(tài)承載能力角度提出相關(guān)建議,以期推動(dòng)生態(tài)財(cái)富轉(zhuǎn)虧為盈。

1.調(diào)整全疆能源使用結(jié)構(gòu),降低碳足跡生態(tài)占用。第一,發(fā)揮清潔能源效用,促使能源消費(fèi)由單一轉(zhuǎn)向多元,大力度推廣風(fēng)力發(fā)電事業(yè),利用日照時(shí)長(zhǎng)的優(yōu)勢(shì)加快太陽(yáng)能普及率,在戈壁荒漠地區(qū)建設(shè)大規(guī)模光伏電站,提高清潔能源利用率。第二,新疆需要采用先進(jìn)技術(shù)提高油氣資源及煤田的采收率以及油氣煤伴生資源的綜合利用效率,發(fā)展?jié)崈裘杭夹g(shù),選取高效加工設(shè)備便于優(yōu)化生產(chǎn)技藝。

2.加強(qiáng)新疆生態(tài)城市建設(shè),減少生態(tài)系統(tǒng)所能吸收的廢棄物量。第一,引導(dǎo)污染嚴(yán)重的重工業(yè)與規(guī)?;瘡U棄物處理廠合作,申請(qǐng)排污許可證并建立生態(tài)稅收機(jī)制,要求企業(yè)使用的污水處理技術(shù)較強(qiáng)的設(shè)備。第二,培養(yǎng)居民循環(huán)經(jīng)濟(jì)與綠色消費(fèi)的意識(shí),引導(dǎo)居民出行少私家車(chē)多公共交通,購(gòu)物消費(fèi)少使用塑料產(chǎn)品,對(duì)城市中的水價(jià)采取差異性或階梯性定價(jià)原則。第三,積極引導(dǎo)企業(yè)研究各種綠色產(chǎn)品代替日常用品,如綠色建材,尤其推動(dòng)新能源汽車(chē)發(fā)展,充分利用新疆太陽(yáng)能,加快太陽(yáng)能產(chǎn)品研發(fā)。

3.加強(qiáng)對(duì)耕林牧草地的保護(hù),擴(kuò)充生態(tài)承載能力。第一,在水資源緊缺的新疆大力推廣滴灌技術(shù),促使農(nóng)業(yè)逐步轉(zhuǎn)變?yōu)檫\(yùn)用高科技的集約型節(jié)水農(nóng)業(yè)(生態(tài)農(nóng)業(yè)),降低對(duì)農(nóng)用土地的肥料污染。第二,擴(kuò)展建設(shè)用地面積要制定科學(xué)合理的方案,禁止占用耕地,嚴(yán)禁過(guò)度放牧與開(kāi)墾森林,在新疆要堅(jiān)持退牧還草圍欄與天然林防護(hù)工程。第三,加強(qiáng)對(duì)鼠害、蟲(chóng)害以及森林火災(zāi)的治理,在相關(guān)時(shí)間內(nèi)對(duì)草地的鼠蟲(chóng)進(jìn)行捕捉,或利用中草藥防治方法與化學(xué)藥物方法對(duì)鼠蟲(chóng)進(jìn)行清理,減少鼠蟲(chóng)對(duì)草原的啃食;對(duì)森林火災(zāi)實(shí)施獎(jiǎng)懲與區(qū)域負(fù)責(zé)制度,建立防火設(shè)施,如開(kāi)辟防火路。

4.實(shí)施因地制宜政策,推動(dòng)經(jīng)濟(jì)與生態(tài)協(xié)調(diào)發(fā)展。第一,對(duì)于經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展程度高的區(qū)域,如烏魯木齊,提升綠色科研水平,支持企業(yè)清潔生產(chǎn)技術(shù)、污染治理技術(shù)、太陽(yáng)能利用等方面的研發(fā)。第二,對(duì)于以工業(yè)發(fā)展為重心且資源豐富的區(qū)域,如昌吉、克拉瑪依,發(fā)展資源型產(chǎn)業(yè)集群,推動(dòng)聯(lián)合發(fā)展,如煤化工產(chǎn)業(yè)中過(guò)剩一氧化碳可與石油產(chǎn)業(yè)中過(guò)剩氫氣相結(jié)合制成甲醇,推進(jìn)不同類(lèi)型資源產(chǎn)業(yè)集群之間廢物交換。第三,對(duì)于先天生態(tài)條件脆弱的區(qū)域,如喀什,要堅(jiān)持生態(tài)立區(qū),營(yíng)造農(nóng)田防護(hù)林,提高生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn),減少經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)土地的依賴(lài)性。

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