基于能值生态足迹的新疆生态绩效研究——以绿洲区为例

荆 蒙，李 青，任宗娇，胡鼎鼎，褚志磐

（塔里木大学经济与管理学院，新疆 阿拉尔 843300）

2019 年5 月，全球碳排放量突破400 mg/L，达300 万 a 来最高纪录，使温室效应持续加强，导致全球平均气温不断攀升。2005年习近平总书记就提出“两山”理论；2007 年党的十七大报告首次提出生态文明建设；2015 年，中共中央、国务院印发《生态文明体制改革总体方案》，阐明了我国生态文明体制改革的指导思想、理念、原则、目标、实施保障等重要内容。为应对环境恶化，我国根据自身国情和发展战略，提出力争在2030 年前达到碳达峰，到2060 年实现碳中和。

新疆是我国面积最大的省份，也是“一带一路”发展的核心区、少数民族聚居地，但是其生态环境脆弱，资源匮乏，在全国各省份间荒漠化土地和沙化土地的面积最大，有效评估其生态绩效和可持续发展能力具有重要的现实意义。

国内常用的生态足迹方法有基于时间序列的生态足迹、基于灰色系统模型的生态足迹、基于投入产出分析法的生态足迹、基于能值分析法的生态足迹、能值分析法5 种。在能值理论方面，严茂超[1]运用能值分析法对西藏的主要自然资源、能值流动及市场价值、能值分析指标进行了汇总分析，并为西藏的可持续发展提供了建议；李海涛等[2]分析了新疆的主要自然资源，并运用能值分析法对新疆的生态经济系统进行了能值评估，为新疆的可持续发展提供了政策建议。在生态足迹法方面，王国刚等[3]考察了社会、经济发展、技术进步对新疆可持续发展能力的影响；张彦等[4]对新疆生产建设兵团的可持续性发展进行了研究；吕越等[5]将生态足迹模型引入社会经济间接生态承载力改进了原有的生态足迹模型，弥补了原有的 “生态偏向”问题。在能值生态足迹理论方面，王鹏程等[6]将能值生态足迹理论引入农业废弃物资源的循环利用中，将新疆南疆棉区棉花秸秆资源进行了再利用方式评估；边艳霞等[7]运用能值分析与生态足迹相结合的方法，对新疆主要农作物的秸秆资源的再利用方式进行了评估；杨金帆等[8]运用能值分析法和SBM 模型对新疆的生态效率进行了研究。

目前，用能值生态足迹法评估新疆生态绩效的报道较少，仅有少数学者用该方法对新疆农业废弃物再利用方式、农作物秸秆综合利用进行了分析。笔者选取基于能值的生态足迹模型来评估新疆生态绩效，该方法可以准确量化区域生态状态，从能值密度、物质的能量、生态足迹、生态承载力、生态安全状态等角度为实现新疆生态经济高质量发展提供依据。

1 材料与方法

1.1 数据来源

由于荒漠、半荒漠区域、草原、草甸、冰川、沙漠等区域生态绩效的指标选取以及测算方法尚不成熟，因此此次评估仅涉及到农业绿洲区域。同时，从能量循环的角度分析，第二、三产业的初始产品均为农产品，因此该研究仅选取各类农产品和能源产品数据。

数据主要来源于2010—2020 年《中国统计年鉴》《新疆统计年鉴》和 《新疆兵团自治区统计年鉴》，部分研究数据如农产品、水产品和畜牧产品等选取其主产品（如谷物、小麦、蔬菜、水果、肉类、蛋类、奶类、毛类、水产品等）为研究对象。生态足迹中主要以人类消耗的可更新资源、不可更新资源为研究对象。能量折算系数、能值转换率等数据部分来源于他人的研究成果。其中，出于谨慎性考虑，在生态承载力计算时应扣除12%的生物多样性保护面积，即结果乘以88%[9]才是每年的实际生态承载力。

1.2 理论分析方法

考虑到新疆的生态脆弱性和区域特点以及生态系统中能量的循环和部分人口不接触农业种植的问题，同时为了克服传统生态足迹原理适用的区域性小、没有考虑到生态产品具有涵养水源、防风固沙、土壤保育、固碳释氧等生态保护功能的问题，研究选取基于能值分析法的生态足迹理论来评估新疆的生态绩效。该方法将生产区域内的生产能力以及每个人消耗的资源转化为以太阳能为单位的区域能值生态承载力和能值生态足迹，再通过比较得到区域的生态均衡指数与生态安全状态。这种方法既可以使模糊的概念具体化，又可以通过时下生态环境状况、经济政策等客观有效地评估生态绩效。

1.3 研究方法

1.3.1 能值生态足迹模型传统的生态足迹原理的计算公式如下：

式中：i表示各类消费项目；ai是第i种消费项目的生物生产力的地表空间面积；ci表示第i种消费项目的消耗量；pi表示第i 种消费项目的世界平均生物制造有机物质的能力；Ef表示该区域的生态足迹（hm2/人）；γ是均衡因子；Ec表示此区域的生态承载力（hm2/人）；Ai表示第i 种消费项目生物生产性面积（hm2/人）；λ是产量因子。

能值生态足迹[10]即将传统的生态足迹计算公式，用能值表示，见公式（4）。

式中：Ef表示生态足迹（hm2/人）；i表示消费资源的类型；ai表示第i种资源的生态足迹（hm2/人）；ci表示第i种资源转换成的人均太阳能值（sej/人）；p2表示区域能值密度，是反映一个区域内单位面积中可以产出多少太阳能值的一个指标[10]，其计算见公式（5）。

1.3.2 能值生态承载力模型生态承载力是基于生态系统中资源和环境的自我调节能力，在一定区域内最多可提供给每个人生存的面积（hm2）。它能反应自然体系调节能力。用于能值分析的指标有很多，应根据不同的需要选择适合的指标，该研究仅从生态绩效的角度分析问题[10]，其计算见公式（6）。

式中：Ec表示生态承载力（hm2/人）；e表示可更新资源转换成的人均太阳能值（sej/人）；p1表示全球平均能值密度（sej/hm2），以国际通用的3.104×1014sej/hm2为标准。

1.3.3 生态绩效分析方法在对生态赤字或盈余进行比较时，只能得到近几年的生态绩效情况，没有统一的标准，从而不具有对比性，很难客观评价地区的生态绩效，而且相同的生态赤字或盈余对于经济状况不同的地区含义也有所差异。因此,引入生态均衡指数，这样可以清晰地观察出新疆地区资源之间的关系，从而反映一个地区的可持续发展能力[11]，生态均衡指数（Ep）计算见公式（7）。

EP=Ec/Ef（7）

式中：EP为生态均衡指数；当Ep＜1 时为生态赤字；Ep＞1 时为生态盈余；当Ep=1 时为生态平衡。

同时，为了更准确地反映新疆的生态可持续发展能力[11]，引入人均能值生态赤字或盈余（ED），其计算见公式（8）。

ED=Ec-Ef（8）

式中：ED为人均能值生态赤字/盈余（hm2/人）；当ED＜0 时为生态赤字；ED＞0 时为生态盈余；当ED=0 时为生态平衡。

2 结果与分析

2.1 新疆人均能值生态足迹动态分析

2.1.1 农、畜、水产品人均能值生态足迹动态消耗分析从横向来看，2010—2019 年人均消耗农产品、畜产品和水产品的能值有轻微变化，浮动不大。由表1可知，从2010—2019 年每年人均农产品能值消耗处于1.50×1020～1.98×1020sej 之间，每年人均畜产品能值消耗处于2.36×1021～2.84×1021sej，每年人均水产品能值消耗处于0.70×1020～1.84×1020sej 之间，每年人均能源产品能值消耗处于1.44 ×1011～2.92×1011sej之间。由于能源产品的能值（1011）在总能值（1020）中所占比例太小，因此图1 只分析了农、畜、水产品占总能值的百分比，能源产品暂且忽略不计。

表1 2010—2019 年新疆农、畜、水产品的人均年消耗能值

由图1 可知，农产品、畜产品、水产品这些可更新资源的人均能值消耗趋势均为2010—2012 年逐年上升，2013 年稍降后，继续上升，而到2015 年开始逐年均匀下降，2017—2019 年下降幅度稍大，说明新疆的生态政策取得了显著成果。从所占比例来看，2010—2019 年，畜产品在总能值中占据90%左右的比重，在这10 a 中一直居于第一位，且远远高于其他2 种产品；农产品能值所占比重从2010 年起就缓缓提升，直到2015 年开始匀速下降，保持在6%左右；水产品近9 a 均在5%左右波动。

图1 2010—2019 年新疆人均消耗农、畜、水产品能值占总能值的百分比

2.1.2 能源产品人均能值生态足迹动态消耗分析虽然与农、畜、水产品相比，能源产品所占比重不及其他产品的万分之一，但是能源产品作为不可更新资源因为它的不可再生性，在人类的生活中显得尤为重要。2010—2019 年期间，随着人民生活水平的提高，年人均消耗能源产品能值逐年升高，2019 年的人均能源产品消耗能值比2010 年翻了近一番（图2）。

图2 2010—2019 年新疆能源产品能值消耗情况

由图3 可知，2010—2019 年，年人均消耗能源产品能值的增长幅度波动非常大，其中2010—2013 年增长值都在逐年上升，2013—2015 年增长值开始大幅度下降，2015—2017 年增长值又开始上升，到2019 年又开始下降，其中2012—2013 年增长最多。不过自2014 年开始增长值就低于2010—2011 年的，2014—2019 年的增长值虽有上下浮动，但仅为2010—2011 年增长值的20%左右。

图3 2011—2019 年人均消耗能源产品增长值

由表2 可知，2010—2019 年各年人均太阳能值消耗处于2.36×1028～2 84×1028sej 之间，2012 年达到最大值2.84 ×1028sej，各年份的人均太阳能值消耗在此区间内不规则流动，但相差不大。2010—2019 年每年人均生态足迹处于0.57～0.87 hm2/人，2010—2012年人均生态足迹逐年上升，但从2014年开始逐渐下降。

表2 2010—2019 年新疆基于能值的生态足迹相关指标

2.2 新疆能值生态承载力的动态变化分析

2010—2019 年新疆的人均生态承载力也从0.644 hm2/人增加到0.949 hm2/人，实际人均承载力从0.57 hm2/人增加到0.84 hm2/人（图4）。虽然这几年，人均太阳能值、人均生态承载力、实际人均生态承载力都在逐年稳定增加，如2010—2019 年，新疆的实际人均生态承载力增加了47.37%，但是从生态平衡的角度看，实际人均生态承载力仍然与人均生态足迹存在一定的差距。

图4 2010—2019 年新疆实际人均生态承载力

2.3 新疆生态均衡指数与生态状态的动态演化分析

从图5 可以看出，2010—2014 年新疆的生态均衡指数都处于1 以上，说明这几年新疆的生态状态均为生态赤字，但正处于向生态盈余转变的阶段。其中2012—2013 年生态文明建设成效显著，生态均衡指数减少了0.2 左右，从2015 年开始进入了生态盈余，并于2018 年实现了质的飞跃。2016 年以后，生态均衡指数逐年降低，说明新疆的生态环境一直在向好的方向发展。

图5 2010—2019 年生态绩效指数与生态状态

从图5 还可以看出，2014—2016 年从生态赤字开始进入盈余状态，生态均衡指数年均减少率达到了0.237%，虽然这3 a 的生态均衡指数和生态赤字或盈余的减少额和增加额比前几年明显少了许多，但已实现了从生态赤字转换为生态盈余的巨大飞跃。同时新疆虽然呈现出微小的生态盈余状态，但是其生态盈余状态只处于轻微的盈余状态，减少率与其他省份相比，还相差较大，同时与世界平均生态盈余指数0.21 相差更大。2018 年，生态盈余达到0.215，达到了世界的平均水平，到2019 年生态盈余仍在增加，证明新疆的生态环境状态在不断好转，但是与发达国家比还存在一定差距，需要继续有条不紊地进行生态保护，实现更大地进步。

3 结论及讨论

3.1 结 论

基于新疆2010—2019 年的数据，运用能值生态足迹模型和生态绩效，综合测算新疆绿洲区的可持续发展水平，反映新疆的基本生态状况，评估新疆生态系统的生态效率，提高区域管理的有效性，同时量化生态和社会方面相应措施的副作用，主要研究结果如下。

（1）新疆生态均衡指数随着时间的推移不断下降。2010—2014 年一直处于1 以上，2015 年及以后处于1以下，至2019 年下降到0.701。

（2）新疆的实际人均生态承载力在不断增加，人均生态足迹在逐渐减少。

（3）从总体上看，可更新资源的人均生态足迹在下降。2010—2012 年农产品、畜产品、水产品等可更新资源的人均能值消耗均呈逐年上升趋势，2013 年出现短暂的下降后继续上升，而到2015 年开始逐年均匀下降，2017—2019 年有一个大幅度的下降。

（4）畜产品在总能值消耗中占主要比重。2010—2019 年，畜产品在总能值中占据约90%的比重，10 a来一直居于第一位，且远高于农产品和水产品；农产品能值所占比重基本保持在6%左右；水产品则在5%左右波动。

（5）2010—2019 年，能源产品能值消耗严重。随着人民生活水平的提高，年人均消耗能源产品能值逐年升高，2019 年的年人均能源产品消耗能值比2010 年翻了近一番。

3.2 讨 论

结合生态学、经济学、会计学的知识，将生态学中感官上的生态治理效果转化为会计学中用生物能值准确计量的生态绩效，从宏观方面充分评估了区域的生态治理效果。从能值理论的角度出发，运用生态足迹理论，实现经济系统与生态系统的有机结合，可以更为科学和严谨地评估自然与社会的发展状态。测算2010—2019 年新疆绿洲区的能值生态足迹、能值生态承载力、生态均衡指数、生态盈余或赤字，准确地反映在西部大开发战略、 “一带一路”、生态扶贫、乡村振兴等政策下新疆的生态状态、经济生产以及物质消耗的动态演化特征，可为政府部门决策提供参考。

研究发现，当前新疆的经济系统与生态系统发展较均衡，后续需继续鼓励环境友好行为，提高环境容量，减少能值消耗，并明确生态保护区域产权，制定适宜的生态环境损害赔偿制度。第一，需增强消费者对环境保护、风险、问题严重性的认知，通过提高环境情感和环境责任意识，促进消费者的环境友好行为；第二，作为农业大省，应严守生态保护红线，通过提高土地流转率，运用有机肥、生物防治等绿色农业技术，提高土壤利用率；第三，通过寻找可替代能源、开展农业废弃物循环利用等方式来提高环境容量、降低能源消耗；第四，由于我国生态治理多依靠政府主导、个人自愿参与的形式，因此加快生态治理由政府主导向社会投资、市场运行的转变速度，明确生态产品产权，制定合适的生态补偿制度尤为重要。