近15年内蒙古生态承载力时空分析

郝 蕾，张文剑，翟涌光，庞立东，贾 思，张海东，何子兵

(1.内蒙古财经大学 资源与环境经济学院，内蒙古 呼和浩特 010070；2. 内蒙古财经大学祖国北疆资源利用与环境保护协调发展院士工作站，内蒙古 呼和浩特 010070；3. 内蒙古农业大学 水利与土木建筑工程学院，内蒙古 呼和浩特 010018；4. 内蒙古自治区林业科学研究院，内蒙古 呼和浩特 010010；5. 内蒙古自治区乌审旗毛乌素沙地开发整治研究中心，内蒙古 乌审旗 017300)

1 引言

人类与自然的关系密不可分，大自然为人类提供各项生产的必备资源、优质生活的物质条件，并对人类活动产生的污染进行消纳与化解；人类既是自然的受益者也是维护者，在接受自然馈赠的同时，也应该承担起节制自身需求、保护自然环境、维护生态平衡的责任。而如今资源、环境、生态的种种问题使人类意识到，与自然的协调发展走可持续之路是重中之重。同时，我国也将“人与自然和谐共生”作为社会主义现代化建设、经济社会高质量发展的必然要求。十三届全国人大二次会议指出：内蒙古生态状况如何，不仅关系全区各族群众生存和发展，而且关系华北、东北、西北乃至全国生态安全。内蒙古自治区作为我国北方重要生态安全屏障，具有重要战略地位。但随着经济的发展和人口的激增，各盟市资源存在不合理的开发利用，生态承受力面临巨大的挑战，摸清内蒙古生态承载力和生态盈余具有重要的意义。

生态承载力是指一定条件下，生态系统所能容纳的最大有机物数量、人类活动和生物生存的资源与环境的最大供容能力[1]。目前，生态足迹分析是测算承载力的一个有效方法。Mathis Wackernagel等完善了概念并建立可计算的指标模型，并在对全球52个国家1997年的生态足迹的实证研究中发现当时仅有12个国家和地区人均生态足迹低于全球人均生态承载力，其余35个则均存在生态赤字现象，人类对自然资产存量的消耗远超想象。2004年，世界自然基金会(WWF)在《The Living Planet Report 2004》上使用了“生态足迹”这一指标，用于使各国明确看到占用的自然资源量，并列出一份直观感受使用资源疯狂度的“大脚黑名单”。在众多研究人员的深入探索下，生态足迹的研究内容逐渐被完善，并具有直观综合的特点，且适用于各种尺度、范围和多种领域的生态承载力定量评估，现已成为国际上度量可持续发展的重要模型与方法[1～3]。我国对于生态足迹的研究相对滞后，2000年之后才被引入，章锦河等[4]、徐中民等[5]、杨开忠等[6]对生态足迹模型的引入和介绍是国内兴起相关研究的基础。在早期研究针对地区间和省际等范围的测算较多，张志强等[7]就对西部12省(区市)的生态足迹进行了测算 ；王书华等[8]综述表明生态足迹的新颖直观、可操作性强等优点，同时也指出其与经济指标脱离、忽略污染影响等缺点；区别于最初参照的“全球公顷”概念，顾晓薇等[9]提出新观点使用“国家公顷”测算的新方法，能更为准确地把握不同国家和地区的差异性，减小计算分析的误差。目前，生态足迹应用逐渐增多，基于市级角度的测算也开始增加，北京、南京、上海等城市均有相关研究，其他城市地区研究量也在上涨。同时，不仅跨空间方向，基于时间序列的研究也开始出现，徐长春等[10]计算了新疆近10 a的生态足迹；陈敏等[11]对中国整体生态足迹进行了跨度25年的动态分析，此后陆续出现了不同地域对时间序列的相应研究。王业宁等[12]对内蒙古生态足迹和承载力的20年评估，李剑泉等[13]基于产量数据对中国木地板约20年的生态足迹评估等。目前，生态足迹的应用发展到不同领域，如水生态、农田生态、土地利用、旅游景区可持续发展等方面[14～17]。

由于跨度广大、地域分异性强等自然地理特征，内蒙古下辖九市三盟的生态环境各有不同，社会经济也各有特色。目前，针对内蒙古局部市的生态承载力分析虽有相关研究[18，19]，但从自然地域分异性和经济区内差异性角度评估的较少。因此，本文从内蒙古自治区12个盟市范围上进行空间与时间跨度的计算，对下辖各盟市进行生态承载力分析，对生态现状进行定量分析评估，将有助于衡量目前经济与环境的协调平衡性，对预测、指导未来内蒙古地区可持续发展提供理论参考。

2 研究区域概况

内蒙古自治区位于中国北部边疆，区域面积大，横跨“三北”，南北距离最远可达1700 km，东西跨度极广约2400 km。内蒙古拥有草原13亿hm2，占全国的22%；森林近4亿hm2，占全国的12%；湿地5700多万hm2，占全国的16%；荒漠化和沙化土地面积均占全国的近1/4[20]。同时，内蒙古与俄罗斯、蒙古国接壤，是我国北部边疆对外开放的战略基地，是“丝绸之路经济带”和“21世纪海上丝绸之路”中的重要节点。随着内蒙古区域社会和经济的进步，谋求人口、资源和环境的和谐发展，成为内蒙古探索生态优先、绿色发展的共识。

3 研究方法与数据来源

3.1 研究方法

本文选取生态足迹法进行相关测算分析，生态足迹计算公式如下：

(1)

式(1)中：EF为总生态足迹；N为人口数；ef为人均生态足迹；Aij为第i类土地第j种项目折算的人均生态足迹面积，ri为第i类土地的均衡因子；cij为第i类土地第j种项目的生产量或消费量；pij为全球第i类土地第j种项目的平均生产量或消费量。

生态承载力计算公式如下：

EC=N·ec=N·∑airiyi

(2)

式(2)中：EC为总生态承载力；N为人口数；ec为人均生态承载力；ai为第i类土地的人均生物生产面积；yi为第i类土地的产量因子。在生态承载力最终计算时扣除12%的生物多样性保护面积。

生态盈余、赤字计算公式如下：

ED=EF-EC=N·ed=N(ef-ec)

(3)

式(3)中：ED为总生态赤字/盈余；ed为人均生态赤字/盈余。

3.2 指标选取

本文生态足迹的计算主要有生物资源账户和能源账户2部分。生物资源账户涉及耕地、草地、林地、水域4类生态生产性土地资源；能源账户涉及化石能源用地和建筑用地2类资源。为尽量在十二盟市间统一标准，结合当地统计年鉴采用的类目和计算需求，具体指标如表1所示。

表1 生态足迹指标

为使人类生产消费的生物资源和能源可折算为土地面积，使不同地区的生态承载力能进行比较分析，需要用到转换系数“均衡因子”和“产量因子”。本文研究对象内蒙古自治区12个盟市土地生产力等因素随年份会发生变化，考虑到均衡因子的动态变化性，采取王业宁等[9]计算的内蒙古区域近20年的相关因子。各年均衡因子和产量因子如表2所示。

表2 各年均衡因子和产量因子

3.3 数据来源

本文人口数均采用年末常住人口数量，数据来源于《内蒙古统计年鉴》；各类资源项目相关数据来自《内蒙古统计年鉴》《国民经济与社会发展统计公报》和各盟市统计年鉴公开资料等；基于遥感影像与监督分类相结合的方法计算各年份生态承载力的各类土地均衡面积。

4 结果与分析

4.1 生态足迹现状分析

内蒙古全区总人均生态足迹呈上升趋势，计算可得从2005年的97.17 hm2/cap增长到2020年的155.64 hm2/cap，盟市间地域差异较大，各盟市在4个年份的人均生态足迹值总体范围在3.50～31.07 hm2/cap(图1)。

锡林郭勒盟、鄂尔多斯市、乌海市和阿拉善盟的人均生态足迹值在2010年有一个凸起，均为这些盟市在4个年份中的最高值(图1)。由图2可知，4个盟市化石能源用地类型的人均生态足迹对总体影响较大，尤其是均在2010年达到4个年份中的最高值，这与当时较高的煤炭产量关系密切。除锡林郭勒盟、鄂尔多斯市、乌海市和阿拉善盟外，其余盟市人均生态足迹主要受到耕地类型的影响。而耕地类型中，猪肉、谷类的人均生态足迹又占较高比重，个别盟市的禽蛋(如包头市)、蔬菜(如赤峰市、巴彦淖尔市)、油料作物(如乌兰察布市、巴彦淖尔市)也有较明显的贡献度。草地类型中人均生态足迹较高的资源大多为牛羊肉和奶类。

图1 2005、2010、2015、2020年12盟市人均生态足迹

图2 4个年4盟市各类用地人均生态足迹

4.2 生态承载力分析

内蒙古全区总人均生态承载力呈上升趋势，从2005年的30.41 hm2/cap增长到2020年32.48 hm2/cap。如图3所示，相同盟市的不同年份人均生态承载力波动幅度较小，整体变化范围也较小；十二盟市人均生态承载力在0 ～ 5 hm2/cap之间，人均生态承载力明显数值低于生态足迹；十二盟市中承载力较高的有呼伦贝尔市、兴安盟、锡林郭勒盟、乌兰察布市，2020年均在4 hm2/cap以上；通辽市、赤峰市、巴彦淖尔市、阿拉善盟稍次之，人均生态承载力2020年均在2 hm2/cap以上；鄂尔多斯市、呼和浩特市、包头市、乌海市的承载力依次更低，2020年基本在2 hm2/cap以下，其中乌海市最低为0.4 hm2/cap以下；鄂尔多斯市的人均生态足迹和承载力差值显著，人均生态足迹占全区排名靠前，承载力则始终处于最低层次的水平，反映到生态余量上，赤字现象较严重。

图3 2005、2010、2015、2020年12盟市人均生态承载力

4.3 生态余量空间分析

生态余量是指生态承载力和生态足迹的差值，用来表征某地区人类活动强度和生态承载能力的关系，活动强度小于生态承载能力为生态盈余，反之则称生态赤字。本文取2005、2010、2015和2020年4个时间节点，分别将计算出的生态余量值自然划分(图4)。结果表明：十二盟市的生态余量主要体现为赤字，并呈现分布不均衡的空间格局，中部盟市保有较低赤字水平，东西部则赤字较高；时间尺度上全区总人均生态赤字呈现出明显上升趋势，从2005年的66.76 hm2/cap增至2020年的123.16 hm2/cap。

图4 2005、2010、2015、2020年12盟市人均生态余量

12盟市中呼和浩特市、包头市、乌兰察布市和锡林郭勒盟基本保持了较低程度的赤字，各年份间变动较小。阿拉善盟、乌海市、巴彦淖尔市、呼伦贝尔市和赤峰市的赤字处于中低等级，但各自变化特征又有不同；阿拉善盟和乌海市除在2010年处于中等，其余年份都处于较低水平；巴彦淖尔市前3个年份赤字都处于较低等级，但2020年上升到中等水平，主要受到人均生态足迹小幅上升的影响；呼伦贝尔市赤字整体呈上升状态，在2005年和2010年处于较低等级，2015年和2020年上升到中等水平，耕地类型人均生态足迹增高是主要影响因素；赤峰市赤字相比2005年，2020年赤字等级有所上升。兴安盟生态赤字的严重程度呈上升状态，2020年甚至达到最高等级，主要受耕地类型人均生态足迹升高影响。鄂尔多斯市和通辽市赤字现象严重，但赤字均在2020年有小幅下降。

5 结论与对策建议

5.1 结论

(1)内蒙古全区总人均生态足迹呈上升趋势，从2005年的97.17 hm2/cap增长到2020年155.64 hm2/cap；总人均生态承载力呈上升趋势，从2005年的30.41 hm2/cap增长到2020年32.48 hm2/cap。各盟市间的人均生态足迹差异较大，变动区间在3 ～ 32 hm2/cap之间，人均生态承载力的阶段变动则较小，在0 ～ 5 hm2/cap之间。用地类型角度上，十二盟市中鄂尔多斯市、锡林郭勒盟、阿拉善盟、乌海市的人均生态足迹和生态余量主要受化石能源用地的影响，其余盟市则主要受是耕地影响。

(2)内蒙古全区总人均生态赤字呈现出明显上升趋势，从2005年的66.76 hm2增至2020年的123.16 hm2。生态余量主要以赤字为主，呈现中部低—东西高的空间格局。各盟市在2010年后生态承载力均有小幅上升趋势，人均生态足迹的增长速度也有所放缓，与近年来大力推行生态保护政策、产业转型、发展绿色可持续经济有很大关系，应继续保持。总体上赤字状态仍比较严重，更应提高重视，加强生态保护力度，调整经济发展方式。

5.2 对策建议

5.2.1 保护生态生产性土地，提高生态承载力

内蒙古12盟市总体上人均生态承载力与人均生态足迹的差值较大，最终导致高生态赤字。而由于人口增长等因素，仅从食物需求上使人均生态足迹短时间大幅下降也比较困难，因此从生态承载力入手是必要之举，同时在生态承载力中生态生产性土地是关注重点[20]。可以看出，六类生态生产性土地中耕地是生产力最高、供给力度最强的一类用地，为保证粮食供给和食品安全，耕地保护是首要前提。而内蒙古作为北方生态屏障，保护草地、林地在治沙防风、保护生态等方面也有重要作用。各级政府应落实严格的土地资源保护政策，完善征地审批制度，建立日常监督机制，严禁随意占用、破坏农用地；要提高土地集约利用率，定期对土地资源数量和质量进行调查，以便统筹各类用地情况，调整改善用地分配，整顿统计废弃土地，置换回收利用率低、利用不合理的土地，增加盟市可利用土地的面积；推广现代农业技术，如科学种植、合理放牧等方面，进行科学有效的农业生产，优化提升土地生产能力；对草地、林地要优先保护其生态方面功能。

5.2.2 因地制宜，优化产业结构

内蒙古自治区面积广，东西跨度大，下辖盟市多，各地的情况又有所不同，如鄂尔多斯市等地在化石能源方面受影响最大，而巴彦淖尔市等地则受农业生产影响更大，因此要根据不同区域盟市的特点调整发展。生态与经济互相作用，生态足迹的测算中本就包含着经济因素，因此也要从经济的角度去发展生态。优化产业结构是老生常谈，但以能源消耗为主的一部分经济难以长期维持下去，如鄂尔多斯市，从计算中也发现几年来原煤的生产有颓势，转型是能源型城市寻求可持续发展的必然之路。整合当地资源，重新考量，发展生态经济，如一些区域有特色的沙林产业、光伏产业等，如有旅游资源的也可以发展生态旅游，增收的同时促进产业转型。另一方面对一些工业产业进行必要性评估，必须保留的产业则要改良优化生产技术，实现清洁生产，尽量减少污染排放对自然生态的负担，建立日常监督监管机制，惩处违规生产、严重污染的企业。

5.2.3 从教育入手，增强人口素质

目前，大部分盟市的人口依旧呈增长趋势。由于对年轻劳动力的需要，短期时间内很难从数量上控制人口，增强人口素质对生态保护来说势在必行。从教育入手是最基本的方式，将保护环境的思想从儿童时期就培养，使其能够时时奉行；各阶段的学校应始终提供相关教学活动，由浅入深，使学生理解、感受到生态可能面临的窘境，对于已脱离学校的社会人群，媒体等应通过宣传等方式提醒，增强不同人群的生态保护意识；浪费现象如今仍有发生，要培养人们的节约意识，转变人们的消费观念，倡导绿色消费，促进资源的合理、循环使用，以此对降低生态足迹值和缓解生态赤字做贡献。