內(nèi)蒙古生態(tài)安全時(shí)空演變特征及驅(qū)動(dòng)力

徐智超,劉華民,韓 鵬,陸學(xué)巖,王立新,溫 璐

內(nèi)蒙古大學(xué)生態(tài)與環(huán)境學(xué)院,草原生態(tài)安全省部共建協(xié)同創(chuàng)新中心,內(nèi)蒙古自治區(qū)河流與湖泊重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 呼和浩特 010021

生態(tài)安全是國家安全的重要基石[1],在生態(tài)文明背景下,其已成為政府與學(xué)術(shù)界關(guān)注的焦點(diǎn)[2- 3]。生態(tài)安全是指人類生產(chǎn)、生活的基本保障以及適應(yīng)環(huán)境變化的能力不受生態(tài)破壞與環(huán)境污染等威脅的狀態(tài)[4-5],它是維持區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的基本前提[6]。開展區(qū)域生態(tài)安全評價(jià),可精確掌握區(qū)域生態(tài)環(huán)境狀況與生態(tài)壓力,揭示區(qū)域經(jīng)濟(jì)活動(dòng)與生態(tài)環(huán)境間關(guān)系[1, 7]。生態(tài)足跡作為一種非貨幣度量方法,通過衡量資源消費(fèi)量與自然資源承載能力的平衡關(guān)系[8],可表征區(qū)域生態(tài)安全狀況[3,9-11]。生態(tài)足跡核算中,均衡因子和產(chǎn)量因子的標(biāo)準(zhǔn)化與本地化對生態(tài)安全評估至關(guān)重要[12- 14]。基于“國家公頃”生物生產(chǎn)性土地核算方法和基于植被凈初級生產(chǎn)力計(jì)算均衡因子和產(chǎn)量因子,能夠較好的反應(yīng)不同生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)能力差異[11, 15-16]。因此,本研究在準(zhǔn)確核算研究區(qū)均衡因子和產(chǎn)量因子的基礎(chǔ)上,運(yùn)用生態(tài)足跡法量化區(qū)域生態(tài)安全與可持續(xù)發(fā)展水平,并分析其變化的驅(qū)動(dòng)機(jī)理,擬為制定因地制宜的實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略提供理論依據(jù)。

目前研究生態(tài)安全的方法大多基于生態(tài)結(jié)構(gòu)變化,通過建立景觀生態(tài)模型或者數(shù)字地面模型評估生態(tài)環(huán)境的脆弱性[17- 19],或采用遙感手段監(jiān)測地面生態(tài)系統(tǒng)的變化[20-21],從而割裂了人與自然環(huán)境之間的關(guān)系,而生態(tài)足跡模型巧妙的將人類活動(dòng)納入生態(tài)安全的評價(jià)體系中[22-23],并成為目前評價(jià)生態(tài)安全應(yīng)用最廣的方法[11, 24]。但基于生態(tài)足跡評價(jià)生態(tài)安全的研究只局限于采用單一的生態(tài)壓力指數(shù)評估生態(tài)安全[3, 25],難以準(zhǔn)確反應(yīng)區(qū)域生態(tài)安全狀況。本文基于生態(tài)足跡、生態(tài)盈虧及生態(tài)壓力指數(shù),采用熵權(quán)法構(gòu)建綜合指標(biāo)體系對區(qū)域生態(tài)安全進(jìn)行測算。內(nèi)蒙古自治區(qū)是中國北方重要生態(tài)安全屏障,對華北地區(qū)乃至全國生態(tài)安全具有重要戰(zhàn)略意義[26],其地域遼闊,生態(tài)系統(tǒng)類型多樣,是中國北方面積最大、種類最全的生態(tài)功能區(qū)[27]。然而,該區(qū)域資源消耗日益增加,生態(tài)壓力面臨極大挑戰(zhàn),可持續(xù)發(fā)展面臨威脅,準(zhǔn)確評估該區(qū)域的生態(tài)安全時(shí)空動(dòng)態(tài),對于加快“生態(tài)優(yōu)先,綠色發(fā)展”的區(qū)域特色高質(zhì)量發(fā)展之路、構(gòu)建中國北方重要生態(tài)安全屏障具有重要意義[28]。鑒于此,本文以內(nèi)蒙古為研究區(qū),基于“國家公頃”的核算方法,立足于生態(tài)足跡的時(shí)空演變特征,采用熵權(quán)法核算1990—2018年內(nèi)蒙古各盟市生態(tài)安全的時(shí)空演變特征,結(jié)合GIS空間分析將其生態(tài)安全的時(shí)空變化規(guī)律進(jìn)行空間可視化分析,并探究其生態(tài)安全及可持續(xù)發(fā)展?jié)撛诘尿?qū)動(dòng)因素,以期為優(yōu)化區(qū)域生態(tài)空間格局提供科學(xué)參考,為牢筑我國北方生態(tài)安全屏障提供理論依據(jù)。

1 研究區(qū)概況與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

內(nèi)蒙古 (97°12′—126°04′ E,37°24′—53°23′ N) 地處內(nèi)陸地區(qū) (圖1),東部區(qū)為溫帶季風(fēng)氣候,中西部地區(qū)以溫帶大陸性氣候?yàn)橹?全區(qū)降水量少而不均、寒暑變化劇烈,降水量自東向西由500 mm 遞減為50 mm 左右,蒸發(fā)量自東向西由1000 mm 增加到3000 mm,由東向西主要分布有森林、草原和荒漠生態(tài)系統(tǒng)。境內(nèi)有12個(gè)盟市,下設(shè)101個(gè)旗、縣、市、區(qū),總?cè)丝?470.63萬人 (2010年人口統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù))。

圖1 內(nèi)蒙古自治區(qū)行政區(qū)劃Fig.1 Administrative divisions of Inner Mongolia Autonomous Region

1.2 研究方法

為提高生態(tài)足跡核算的精確性,本研究中對研究區(qū)內(nèi)各盟市計(jì)算其均衡因子和產(chǎn)量因子；根據(jù)本土化計(jì)算的均衡因子和產(chǎn)量因子核算1990—2018年各盟市人均生態(tài)足跡與生態(tài)承載力,通過計(jì)算生態(tài)赤字/盈余、生態(tài)壓力指數(shù)、萬元GDP生態(tài)足跡 (表1) 評估區(qū)域生態(tài)安全,運(yùn)用ArcGIS 10.4對其計(jì)算結(jié)果進(jìn)行空間分析和空間統(tǒng)計(jì)分析[35],得到生態(tài)安全重心變化軌跡及生態(tài)壓力標(biāo)準(zhǔn)差橢圓。參考已有研究[36- 38],結(jié)合研究區(qū)概況,分別選取常住人口數(shù)量用于反映人口增長,城鎮(zhèn)化率、居民消費(fèi)支出和恩格爾系數(shù)用于反映城市化進(jìn)程及居民的消費(fèi)水平和消費(fèi)結(jié)構(gòu),人均GDP、固定資產(chǎn)投資和第一、二、三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值占比用于反映經(jīng)濟(jì)水平和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),萬元GDP能耗用于反映能源的利用效率,采用R語言 vegan包進(jìn)行CCA分析,解析研究區(qū)生態(tài)安全變化的驅(qū)動(dòng)因素。

表1 生態(tài)安全計(jì)算方法

在區(qū)域生態(tài)足跡、生態(tài)承載力等指標(biāo)的測算基礎(chǔ)上,可進(jìn)行生態(tài)安全的度量和分析。單一指標(biāo)不能準(zhǔn)確反映區(qū)域生態(tài)安全狀況,本研究基于生態(tài)足跡、生態(tài)盈虧及生態(tài)壓力指數(shù),結(jié)合各盟市實(shí)際情況及各指數(shù)數(shù)值大小將其進(jìn)行分級,采用熵權(quán)法確定各分級指數(shù)權(quán)重[39],通過指標(biāo)權(quán)重確定每個(gè)指標(biāo)對區(qū)域生態(tài)安全的貢獻(xiàn)率,從而計(jì)算生態(tài)安全指數(shù)。熵權(quán)法計(jì)算權(quán)重方法參考張繼權(quán)[40]等的研究。根據(jù)本文的計(jì)算結(jié)果并參考已有的研究資料,將生態(tài)安全分為7個(gè)等級,分別為：很安全 (<3.0)、安全 (3.0—4.0)、較安全 (4.0—4.5)、稍不安全 (4.5—5.0)、不安全 (5.0—5.5)、很不安全 (5.5—6.0)、惡劣 (>6.00)。

1.3 數(shù)據(jù)來源

統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來源于《內(nèi)蒙古統(tǒng)計(jì)年鑒1991—2019》、《中國統(tǒng)計(jì)年鑒1991—2019》和《內(nèi)蒙古政府工作報(bào)告》,以及國土、農(nóng)業(yè)及林草等部門提供的專項(xiàng)調(diào)查數(shù)據(jù)。土地利用數(shù)據(jù)來源于中國自然資源部土地調(diào)查成果共享應(yīng)用服務(wù)平臺(tái) (http://tddc.mlr.gov.cn)。數(shù)字高程模型 (DEM) 數(shù)據(jù)來源于中國科學(xué)院地理空間數(shù)據(jù)云 (http://www.gscloud.cn/)。

2 結(jié)果與分析

2.1 生態(tài)足跡與生態(tài)承載力

2.1.1人均生態(tài)足跡時(shí)空動(dòng)態(tài)分析

1990—2018年內(nèi)蒙古各盟市人均生態(tài)足跡范圍在0.056—2.090 hm2/人之間,在時(shí)間序列上呈上升趨勢,且多數(shù)盟市人均生態(tài)足跡與耕地生態(tài)足跡變化一致 (表2)。其中,呼和浩特、烏海、赤峰、呼倫貝爾、錫林郭勒、鄂爾多斯和巴彥淖爾7盟市人均生態(tài)足跡年際變化波動(dòng)較大,呈波浪式上升,如錫林郭勒由1990年0.283 hm2/人上升至2018年的1.731 hm2/人,升高了6.12倍。內(nèi)蒙古各盟市 (除錫林郭勒外) 人均生態(tài)足跡在2000年之前變化較為緩慢,且保持在0.5 hm2/人以下,在2000年之后顯著提高,包頭、呼倫貝爾、興安盟、通遼、烏蘭察布等地分別提高2.35—4.18倍。這可能因?yàn)?0年代經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)水平有限,區(qū)域居民對生活資源的消費(fèi)需求較低,生態(tài)足跡變化緩慢；在2000年之后,隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,居民生活水平的提高,消費(fèi)支出增加致使生態(tài)足跡發(fā)生變化。

表2 1990—2018內(nèi)蒙古各盟市人均生態(tài)足跡動(dòng)態(tài)變化/(hm2/人)

內(nèi)蒙古各盟市人均生態(tài)足跡呈現(xiàn)中東部高西部低的空間格局 (圖2),且在1990—2018年間中東部地區(qū)生態(tài)足跡變化趨勢明顯 (圖3)。其中,在1990—2018年間烏海、包頭、呼和浩特、赤峰和阿拉善盟人均生態(tài)足跡變化較小,均保持在0.60 hm2/人以下,其余各盟市均有大幅上升。且中東部地區(qū)人均生態(tài)足跡上升較西部地區(qū)更為明顯,如烏蘭察布、錫林郭勒、通遼和興安盟人均生態(tài)足跡在2018年上升到1.41—2.10 hm2/人。

2.1.2人均生態(tài)承載力時(shí)空動(dòng)態(tài)分析

1990—2018年內(nèi)蒙古各盟市人均生態(tài)承載力范圍在0.007—4.197 hm2/人之間,且呈波浪式上升 (表3)。其中,除錫林郭勒和鄂爾多斯外,其余各盟市在1990—2000年間變化較小,如呼和浩特、包頭、烏海人均生態(tài)承載力均保持在0.1 hm2/人以下。在2000年之后,各盟市生態(tài)承載力顯著提高,呼倫貝爾、興安盟、錫林郭勒和烏蘭察布分別提高4.86—11.82倍,且呼倫貝爾和錫林郭勒生態(tài)承載力約有80%由草地承擔(dān),烏蘭察布和興安盟約有64%由耕地承擔(dān),可見內(nèi)蒙古各盟市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)存在較大差異。赤峰、錫林郭勒、烏蘭察布、鄂爾多斯和阿拉善盟人均生態(tài)承載力在2013年之后出現(xiàn)小幅下降,但總體高于90年代。

表3 1990—2018內(nèi)蒙古各盟市人均生態(tài)承載力動(dòng)態(tài)變化/(hm2/人)

內(nèi)蒙古各盟市人均生態(tài)承載在空間上呈現(xiàn)“中間高,兩翼低”的分布格局 (圖2),且生態(tài)承載力烏蘭察布、錫林郭勒和呼倫貝爾變化較大 (圖3)。在1990—2000年,中部地區(qū)烏蘭察布和錫林郭勒人均生態(tài)承載力升高到2.01—3.00 hm2/人,其他各盟市均保持在0.50 hm2/人以下。在2010年,錫林郭勒人均生態(tài)承載力上升到3.10 hm2/人,其次是烏蘭察布上升到1.93 hm2/人,到2010年,全區(qū)多數(shù)盟市人均生態(tài)承載力小于1.00 hm2/人。在2018年,位于中部區(qū)的烏蘭察布和錫林郭勒人均生態(tài)承載力上升到3.01—4.20 hm2/人,東部區(qū)通遼、興安盟和呼倫貝爾在1.01—2.00 hm2/人,西部各盟市和赤峰均小于1.00 hm2/人,呈現(xiàn)“中間高,兩翼低”的分布格局。

圖2 1990、2000、2010、2018年內(nèi)蒙古各盟市人均生態(tài)足跡, 人均生態(tài)承載力, 生態(tài)盈虧, 生態(tài)壓力指數(shù)和萬元GDP生態(tài)足跡空間分布圖 Fig.2 Spatial distribution of the per capita ecological footprint, per capita ecological carrying capacity, the ecological surplus and deficit, the ecological stress index and per ten thousand (yuan) ecological footprint of the cities of Inner Mongolia in 1990, 2000, 2010, 2018

圖3 1990—2018年內(nèi)蒙古各盟市生態(tài)足跡和生態(tài)承載力變化率Fig.3 Rate of change of the ecological footprint and ecological carrying capacity of the cities of Inner Mongolia in 1990 to 2018

2.2 生態(tài)安全評價(jià)

在1990—2018年間內(nèi)蒙古各盟市生態(tài)赤字/盈余在空間上有很大差異,生態(tài)盈虧總體呈向好趨勢發(fā)展 (圖2)。研究期間,烏蘭察布和錫林郭勒生態(tài)承載力大于生態(tài)足跡,近30年間一直表現(xiàn)為生態(tài)盈余,且到2018年人均生態(tài)盈余達(dá)到1.51 hm2/人以上。呼倫貝爾在1990—2000年人均生態(tài)赤字提高35.4%,而到2010年轉(zhuǎn)為生態(tài)盈余 (0.203 hm2/人),并到2018年一直保持生態(tài)盈余。阿拉善在2010年左右處于生態(tài)盈余,其余年份均處于生態(tài)赤字并保持在-0.15 hm2/人以內(nèi)。呼和浩特、包頭近30年生態(tài)足跡與生態(tài)承載力較為穩(wěn)定,且人均生態(tài)赤字小于-0.15 hm2/人。赤峰、通遼、興安盟在2000年左右生態(tài)赤字最大,達(dá)-0.30—-0.16 hm2/人之間,且在2010年之后逐漸下降,并保持在-0.15 hm2/人以下。但鄂爾多斯近30年一直處于生態(tài)赤字,并逐漸增大。可見,化石能源的大量施用是導(dǎo)致鄂爾多斯生態(tài)赤字的主要原因。

在1990—2018年間,內(nèi)蒙古各盟市生態(tài)壓力指數(shù)總體呈下降趨勢 (圖2)。其中,烏蘭察布和錫林郭勒在近30年間生態(tài)壓力指數(shù)一直保持較低狀態(tài),其余各盟市生態(tài)壓力指數(shù)均有下降趨勢。在1990年,巴彥淖爾、通遼和興安盟生態(tài)壓力指數(shù)在1.01—1.50之間,呼倫貝爾、赤峰、呼和浩特和阿拉善盟生態(tài)壓力指數(shù)在1.51—2.00之間,只有鄂爾多斯和包頭生態(tài)壓力指數(shù)大于2.00。在2000年,除烏海、烏蘭察布和錫林郭勒外,其余各盟市生態(tài)壓力指數(shù)均大于1.50。在2010年,除呼和浩特生態(tài)壓力較大外,其余各盟市生態(tài)壓力指數(shù)均下降到1.50以下。到2018年,烏海、烏蘭察布和錫林郭勒生態(tài)壓力指數(shù)小于0.50,其余各盟市生態(tài)壓力指數(shù)在0.81—1.50之間,生態(tài)壓力減小。這表明耕地和草地生態(tài)系統(tǒng)在維持區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展和資源高效利用中起到關(guān)鍵作用。

近30年間,內(nèi)蒙古各盟市萬元GDP生態(tài)足跡顯著下降 (圖 2),表明隨著高新技術(shù)的投入使用,以及生產(chǎn)方式的集約化使資源利用效率顯著提升。在1990年,烏蘭察布、通遼、興安盟萬元GDP生態(tài)足跡最大,達(dá)4.00 hm2以上；其次是赤峰和巴彥淖爾,萬元GDP生態(tài)足跡介于2.01—4.00 hm2之間；呼倫貝爾、錫林郭勒和鄂爾多斯介于1.01—2.00 hm2之間；其余各盟市均小于1.00 hm2。到2000年,除錫林郭勒保持不變外,其余各盟市萬元GDP生態(tài)足跡下降到2.00 hm2以下,其中包頭和烏海下降到0.20 hm2以下,表明重工業(yè)區(qū)更加關(guān)注資源利用效率。到2010年,全區(qū)各盟市萬元GDP生態(tài)足跡有顯著下降,均下降到0.50 hm2以下,呈現(xiàn)“東部高,西部低”的分布格局,到2018年,僅有巴彥淖爾、烏蘭察布、通遼、興安盟4個(gè)盟市萬元GDP生態(tài)足跡在0.21—0.50 hm2之間,其余各盟市均在0.20 hm2以下。

近30年間,內(nèi)蒙古各盟市生態(tài)安全總體向好趨勢發(fā)展,多數(shù)盟市由不安全狀態(tài)向安全轉(zhuǎn)移 (圖 4)。在1990年,興安盟、通遼、錫林郭勒、烏蘭察布和巴彥淖爾生態(tài)安全指數(shù)<4.5,其生態(tài)系統(tǒng)處于安全狀態(tài),其他各盟市均處于不同程度的不安全狀態(tài)；到2000年,除烏蘭察布和錫林郭勒轉(zhuǎn)變?yōu)榘踩珷顟B(tài)外,其他各盟市均有不同程度的惡化,到2010年之后,全區(qū)各盟市生態(tài)安全均有好轉(zhuǎn),只有赤峰和呼和浩特為不安全狀態(tài) (生態(tài)安全指數(shù)>4.5)；到2018年,除赤峰生態(tài)安全為稍不安全外 (>4.5),其余各盟市均呈安全狀態(tài),生態(tài)安全指數(shù)均在4.5以下。

圖4 1990、2000、2010、2018年內(nèi)蒙古各盟市生態(tài)安全空間分布圖 Fig.4 Spatial distribution of ecological security of the cities of Inner Mongolia in 1990, 2000, 2010, 2018

2.3 生態(tài)安全重心變化特征

本文采用生態(tài)安全重心對內(nèi)蒙古自治區(qū)1990、2000、2010、2018年生態(tài)安全的空間變化軌跡進(jìn)行分析 (圖5)。結(jié)果表明,近30年間內(nèi)蒙古生態(tài)安全重心主要分布在錫林郭勒西端,在空間上分布較為集中,總體呈現(xiàn)“東北—西南”走向分布格局,生態(tài)安全重心在1990—2018年向東轉(zhuǎn)移36.4 km。但生態(tài)安全重心與內(nèi)蒙古自治區(qū)幾何中心不一致,且有先偏離后接近的趨勢。在1990—2000年,生態(tài)安全重心向西南方向轉(zhuǎn)移了21.4 km,標(biāo)準(zhǔn)差橢圓的短軸縮小,長軸向西南方向偏移,表明在1990—2000內(nèi)蒙古自治區(qū)西南部生態(tài)問題較為突出,生態(tài)壓力較1990年有所增加。這可能在90年代內(nèi)蒙古各地的生產(chǎn)經(jīng)營方式以粗獷為主,資源利用效率低,西南地區(qū)特殊的地理氣候因素,生態(tài)問題較為嚴(yán)重；其次,能源的過度開采(如鄂爾多斯),造成西南地區(qū)生態(tài)壓力增加,生態(tài)安全重心向西南移動(dòng)。在2000—2010年,生態(tài)安全重心向東偏北方向移動(dòng)了39.4 km,標(biāo)準(zhǔn)差橢圓在長軸在西南方向縮短,表明自治區(qū)西南部生態(tài)得到恢復(fù)；到2018年,標(biāo)準(zhǔn)差橢圓在長軸和短軸均有增加,生態(tài)安全范圍在東西和南北方向均有延伸,這表明全區(qū)生態(tài)問題有極大改善,生態(tài)壓力減小。隨著科學(xué)技術(shù)水平的提高,農(nóng)業(yè)機(jī)械投入使用以及不同的改良恢復(fù)措施,使相同土地類型的生產(chǎn)力顯著提升,生態(tài)壓力減小；此外,內(nèi)蒙古作為我國北方重要生態(tài)安全屏障,近年來開展了一系類生態(tài)恢復(fù)及生態(tài)保護(hù)措施,使全區(qū)各盟市生態(tài)環(huán)境得到了極大的改善。

圖5 內(nèi)蒙古生態(tài)安全重心移動(dòng)軌跡Fig.5 The trajectory of the center of gravity of ecological security in Inner Mongolia

2.4 生態(tài)安全驅(qū)動(dòng)因素

將生態(tài)足跡、生態(tài)盈虧及生態(tài)壓力指數(shù)用作評價(jià)生態(tài)安全的指標(biāo),通過CCA分析,解析內(nèi)蒙古各盟市生態(tài)安全的驅(qū)動(dòng)因素。結(jié)果表明,內(nèi)蒙古各盟市生態(tài)安全在時(shí)間序列上有顯著差異,社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素是驅(qū)動(dòng)其生態(tài)安全的主導(dǎo)因子,且存在時(shí)空差異,但總體與經(jīng)濟(jì)水平、消費(fèi)支出、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)顯著相關(guān) (圖6)。從1990到2018年近30年間,內(nèi)蒙古各盟市生態(tài)壓力由生產(chǎn)型主導(dǎo)向消費(fèi)型主導(dǎo)轉(zhuǎn)變,第一軸主要反映了第一產(chǎn)業(yè)占比、人口數(shù)量和消費(fèi)支出,解釋了各盟市生態(tài)安全的70%以上。在20世紀(jì)90年代,全區(qū)多數(shù)盟市生態(tài)安全主要受第一產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值占比和恩格爾系數(shù)影響,這表明期間居民的基本生活保障和消費(fèi)結(jié)構(gòu)是驅(qū)動(dòng)其生態(tài)安全的主要因素。在2000—2010年,內(nèi)蒙古各盟市經(jīng)濟(jì)社會(huì)由溫飽型向消費(fèi)型轉(zhuǎn)變的過渡階段,居民消費(fèi)結(jié)構(gòu)向高能耗方向發(fā)展,影響生態(tài)安全的社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素也隨之改變；到2010年之后,人均GDP、消費(fèi)支出與城鎮(zhèn)化率成為生態(tài)安全的主導(dǎo)因子,這表明區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展、居民的消費(fèi)水平、對自然資源的占有及城鎮(zhèn)化進(jìn)程是當(dāng)前內(nèi)蒙古各盟市生態(tài)安全的主要驅(qū)動(dòng)因素。

圖6 內(nèi)蒙古各盟市生態(tài)安全驅(qū)動(dòng)力分析Fig.6 Analysis of driving force of ecological security in Inner Mongolia圖中不同顏色的圓點(diǎn)表示不同時(shí)間段的生態(tài)安全指數(shù),箭頭代表影響生態(tài)安全的驅(qū)動(dòng)因子；其中First output 代表第一產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值占比,Engle index 代表恩格爾系數(shù),Million GDP 代表萬元GDP能耗,Population 代表常住人口數(shù)量,Capita GDP 代表人均GDP,Urbanization 代表城鎮(zhèn)化率,Consumer 代表居民消費(fèi)支出,FAI 代表固定資產(chǎn)投資

3 討論

3.1 基于生態(tài)足跡的內(nèi)蒙古地區(qū)生態(tài)安全評價(jià)

生態(tài)盈虧狀況和生態(tài)壓力可以共同反映區(qū)域生態(tài)安全狀況。研究期間,內(nèi)蒙古各盟市生態(tài)足跡與生態(tài)承載力總體呈上升趨勢 (圖2),生態(tài)赤字及生態(tài)壓力指數(shù)呈下降趨勢,全區(qū)生態(tài)安全整體呈向好趨勢發(fā)展。這與楊海平等人的結(jié)果一致[41],近年來,隨著內(nèi)蒙古城鎮(zhèn)化和工業(yè)化進(jìn)程的加快,以及國家脫貧攻堅(jiān)戰(zhàn)的實(shí)施,使內(nèi)蒙古各盟市人均生活水平有極大的改善,對各類生產(chǎn)資料需求增加,生態(tài)足跡增加。其次,內(nèi)蒙古主要的土地利用以草地和耕地為主[26],是我國北方重要的畜牧業(yè)基地和糧食基地,其生態(tài)承載力主要由草地和耕地決定。隨著科技的發(fā)展,生產(chǎn)方式由傳統(tǒng)的粗放型向集約化精細(xì)型轉(zhuǎn)變,機(jī)械的投入和化肥的大量施用也提高了農(nóng)村牧區(qū)的生產(chǎn)力,其生態(tài)承載力大幅提高。在研究期間,雖然人均生態(tài)足跡仍大于生態(tài)承載力,但生態(tài)承載力的增加速度大于生態(tài)足跡,生態(tài)赤字減小,生態(tài)系統(tǒng)向可持續(xù)方向發(fā)展。加之,近年來全區(qū)各盟市第三產(chǎn)業(yè)收入占比不斷增加,而第三產(chǎn)業(yè)的收入對自然資源的需求相對較小,三產(chǎn)比重對生態(tài)系統(tǒng)向好趨勢發(fā)展具有積極作用[42]。

研究期間內(nèi)蒙古各盟市生態(tài)足跡、生態(tài)承載力及生態(tài)安全和可持續(xù)發(fā)展?fàn)顩r存在空間差異。內(nèi)蒙古自治區(qū)地域遼闊,橫跨4000多公里,從東到西分布著森林、草原、荒漠生態(tài)系統(tǒng)類型,地貌特征和自然環(huán)境狀況是影響區(qū)域生態(tài)足跡和生態(tài)承載能力空間分布的基礎(chǔ)因子[43]。因此衡量內(nèi)蒙古的生態(tài)安全及可持續(xù)發(fā)展?fàn)顩r需根據(jù)各地的實(shí)際情況。內(nèi)蒙古自治區(qū)的人口數(shù)量呈現(xiàn)中東高西低的分布格局,且東西差異巨大,這使得其生態(tài)足跡也呈類似的分布格局,因此各盟市的人口數(shù)量是生態(tài)足跡的影響因子 (圖6)。內(nèi)蒙古各盟市生態(tài)承載力呈“中間高,兩端低”的分布格局,其中,位于內(nèi)蒙古中部的烏蘭察布和錫林郭勒兩盟市分別以農(nóng)業(yè)和畜牧業(yè)為主,隨著農(nóng)業(yè)機(jī)械的投入以及牧場的合理利用,生產(chǎn)力有大幅提高,使得兩地生態(tài)承載力近30年間顯著增加。此外,兩地人均占有自然資源比例較大,在研究期間一直處于生態(tài)盈余,可更新資源的生態(tài)足跡小于自然環(huán)境所提供的承載,生態(tài)壓力最小,生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)性高。而其余各盟市均有不同程度的生態(tài)赤字及生態(tài)壓力,生態(tài)安全問題不容忽視。

3.2 經(jīng)濟(jì)水平、消費(fèi)支出、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)內(nèi)蒙古地區(qū)生態(tài)安全及可持續(xù)發(fā)展

研究期內(nèi),各盟市經(jīng)濟(jì)水平、消費(fèi)支出和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)內(nèi)蒙古生態(tài)安全及可持續(xù)發(fā)展?fàn)顩r。生態(tài)安全問題不僅是生態(tài)學(xué)問題,社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素也是影響生態(tài)安全動(dòng)態(tài)演變的主要因素[3, 44]。經(jīng)濟(jì)的發(fā)展對生態(tài)環(huán)境有很強(qiáng)的依賴性,進(jìn)而影響生態(tài)安全的變化[45]。當(dāng)前城鎮(zhèn)化改造及資源大肆開發(fā)利用的背景下,經(jīng)濟(jì)增長與自然資源消耗之間的矛盾日益突出,由此帶來的生態(tài)環(huán)境問題也更加凸顯[46-47]。選取城鎮(zhèn)化率和人均GDP分別代表經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和經(jīng)濟(jì)狀況,研究發(fā)現(xiàn),在2000年之后,城鎮(zhèn)化率和人均GDP是內(nèi)蒙古各盟市生態(tài)安全的主要驅(qū)動(dòng)因素。此外,消費(fèi)支出可以間接反映區(qū)域居民對生產(chǎn)資料的占有和消費(fèi)程度,進(jìn)而影響生態(tài)安全。在內(nèi)蒙古各盟市生態(tài)足跡構(gòu)成中,化石能源消費(fèi)所占比重較大,特別是呼倫貝爾、鄂爾多斯等以化石能源的開采利用為主的盟市,其生態(tài)安全威脅主要來自化石能源消費(fèi)。因此,內(nèi)蒙古面臨資源、環(huán)境與發(fā)展等多方面的挑戰(zhàn)。而產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)也是驅(qū)動(dòng)內(nèi)蒙古地區(qū)生態(tài)安全的重要因素,如何合理的調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)是內(nèi)蒙古地區(qū)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵問題。內(nèi)蒙古作為我國北方重要的生態(tài)安全屏障,應(yīng)加快落實(shí)新能源發(fā)展的戰(zhàn)略布局,加大對風(fēng)能、太陽能等綠色清潔能源的利用程度,并逐步降低石油等化石能源的開采消費(fèi)。改善內(nèi)蒙古地區(qū)生態(tài)安全及不可持續(xù)發(fā)展?fàn)顟B(tài),今后應(yīng)當(dāng)堅(jiān)定地實(shí)施以生態(tài)保護(hù)與發(fā)展并重的政策方針[18],加大科研力度并積極采用先進(jìn)的技術(shù),合理適度地開發(fā)土地資源,努力提高資源利用效率,大力推行可持續(xù)循環(huán)發(fā)展模式和生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈條,逐步建立資源節(jié)約型的社會(huì)生產(chǎn)及消費(fèi)體系,促進(jìn)內(nèi)蒙古地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)與生態(tài)環(huán)境全面協(xié)調(diào)地發(fā)展。

4 結(jié)論

本文運(yùn)用生態(tài)足跡模型,將均衡因子和產(chǎn)量因子本地化,計(jì)算了內(nèi)蒙古自治區(qū)各盟市1990—2018年生態(tài)足跡和生態(tài)承載力,分析其各盟市的空間差異；利用安全重心對其生態(tài)安全變化空間分布進(jìn)行分析,并通過CCA分析其生態(tài)安全的驅(qū)動(dòng)因素。研究結(jié)果如下：1)研究期間內(nèi)蒙古各盟市生態(tài)足跡和生態(tài)承載力總體呈上升趨勢,且生態(tài)承載上升大于生態(tài)足跡,生態(tài)赤字及生態(tài)壓力減小,生態(tài)安全指數(shù)減小,生態(tài)系統(tǒng)整體向好發(fā)展。2)研究期間內(nèi)蒙古各盟市生態(tài)足跡、生態(tài)承載力及生態(tài)安全存在明顯的空間差異,生態(tài)安全重心呈“東北—西南”分布,生態(tài)不安全區(qū)域向西南方向轉(zhuǎn)移。3)經(jīng)濟(jì)水平、消費(fèi)支出、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)是內(nèi)蒙古各盟市生態(tài)安全及可持續(xù)發(fā)展的驅(qū)動(dòng)因素,地理位置和氣候因素是導(dǎo)致其空間差異的主導(dǎo)因子。盡管內(nèi)蒙古各盟市生態(tài)壓力及生態(tài)安全狀況向好趨勢發(fā)展,除錫林郭勒外,其他各盟市均處于弱可持續(xù)發(fā)展?fàn)顩r,生態(tài)安全問題仍需重點(diǎn)關(guān)注,保證我國北方重要生態(tài)安全屏障。