基于能值生態足跡的新疆生態績效研究
——以綠洲區為例

荊 蒙，李 青，任宗嬌，胡鼎鼎，褚志磐

（塔里木大學經濟與管理學院，新疆 阿拉爾 843300）

2019 年5 月，全球碳排放量突破400 mg/L，達300 萬 a 來最高紀錄，使溫室效應持續加強，導致全球平均氣溫不斷攀升。2005年習近平總書記就提出“兩山”理論；2007 年黨的十七大報告首次提出生態文明建設；2015 年，中共中央、國務院印發《生態文明體制改革總體方案》，闡明了我國生態文明體制改革的指導思想、理念、原則、目標、實施保障等重要內容。為應對環境惡化，我國根據自身國情和發展戰略，提出力爭在2030 年前達到碳達峰，到2060 年實現碳中和。

新疆是我國面積最大的省份，也是“一帶一路”發展的核心區、少數民族聚居地，但是其生態環境脆弱，資源匱乏，在全國各省份間荒漠化土地和沙化土地的面積最大，有效評估其生態績效和可持續發展能力具有重要的現實意義。

國內常用的生態足跡方法有基于時間序列的生態足跡、基于灰色系統模型的生態足跡、基于投入產出分析法的生態足跡、基于能值分析法的生態足跡、能值分析法5 種。在能值理論方面，嚴茂超[1]運用能值分析法對西藏的主要自然資源、能值流動及市場價值、能值分析指標進行了匯總分析，并為西藏的可持續發展提供了建議；李海濤等[2]分析了新疆的主要自然資源，并運用能值分析法對新疆的生態經濟系統進行了能值評估，為新疆的可持續發展提供了政策建議。在生態足跡法方面，王國剛等[3]考察了社會、經濟發展、技術進步對新疆可持續發展能力的影響；張彥等[4]對新疆生產建設兵團的可持續性發展進行了研究；呂越等[5]將生態足跡模型引入社會經濟間接生態承載力改進了原有的生態足跡模型，彌補了原有的 “生態偏向”問題。在能值生態足跡理論方面，王鵬程等[6]將能值生態足跡理論引入農業廢棄物資源的循環利用中，將新疆南疆棉區棉花秸稈資源進行了再利用方式評估；邊艷霞等[7]運用能值分析與生態足跡相結合的方法，對新疆主要農作物的秸稈資源的再利用方式進行了評估；楊金帆等[8]運用能值分析法和SBM 模型對新疆的生態效率進行了研究。

目前，用能值生態足跡法評估新疆生態績效的報道較少，僅有少數學者用該方法對新疆農業廢棄物再利用方式、農作物秸稈綜合利用進行了分析。筆者選取基于能值的生態足跡模型來評估新疆生態績效，該方法可以準確量化區域生態狀態，從能值密度、物質的能量、生態足跡、生態承載力、生態安全狀態等角度為實現新疆生態經濟高質量發展提供依據。

1 材料與方法

1.1 數據來源

由于荒漠、半荒漠區域、草原、草甸、冰川、沙漠等區域生態績效的指標選取以及測算方法尚不成熟，因此此次評估僅涉及到農業綠洲區域。同時，從能量循環的角度分析，第二、三產業的初始產品均為農產品，因此該研究僅選取各類農產品和能源產品數據。

數據主要來源于2010—2020 年《中國統計年鑒》《新疆統計年鑒》和 《新疆兵團自治區統計年鑒》，部分研究數據如農產品、水產品和畜牧產品等選取其主產品（如谷物、小麥、蔬菜、水果、肉類、蛋類、奶類、毛類、水產品等）為研究對象。生態足跡中主要以人類消耗的可更新資源、不可更新資源為研究對象。能量折算系數、能值轉換率等數據部分來源于他人的研究成果。其中，出于謹慎性考慮，在生態承載力計算時應扣除12%的生物多樣性保護面積，即結果乘以88%[9]才是每年的實際生態承載力。

1.2 理論分析方法

考慮到新疆的生態脆弱性和區域特點以及生態系統中能量的循環和部分人口不接觸農業種植的問題，同時為了克服傳統生態足跡原理適用的區域性小、沒有考慮到生態產品具有涵養水源、防風固沙、土壤保育、固碳釋氧等生態保護功能的問題，研究選取基于能值分析法的生態足跡理論來評估新疆的生態績效。該方法將生產區域內的生產能力以及每個人消耗的資源轉化為以太陽能為單位的區域能值生態承載力和能值生態足跡，再通過比較得到區域的生態均衡指數與生態安全狀態。這種方法既可以使模糊的概念具體化，又可以通過時下生態環境狀況、經濟政策等客觀有效地評估生態績效。

1.3 研究方法

1.3.1 能值生態足跡模型傳統的生態足跡原理的計算公式如下：

式中：i表示各類消費項目；ai是第i種消費項目的生物生產力的地表空間面積；ci表示第i種消費項目的消耗量；pi表示第i 種消費項目的世界平均生物制造有機物質的能力；Ef表示該區域的生態足跡（hm2/人）；γ是均衡因子；Ec表示此區域的生態承載力（hm2/人）；Ai表示第i 種消費項目生物生產性面積（hm2/人）；λ是產量因子。

能值生態足跡[10]即將傳統的生態足跡計算公式，用能值表示，見公式（4）。

式中：Ef表示生態足跡（hm2/人）；i表示消費資源的類型；ai表示第i種資源的生態足跡（hm2/人）；ci表示第i種資源轉換成的人均太陽能值（sej/人）；p2表示區域能值密度，是反映一個區域內單位面積中可以產出多少太陽能值的一個指標[10]，其計算見公式（5）。

1.3.2 能值生態承載力模型生態承載力是基于生態系統中資源和環境的自我調節能力，在一定區域內最多可提供給每個人生存的面積（hm2）。它能反應自然體系調節能力。用于能值分析的指標有很多，應根據不同的需要選擇適合的指標，該研究僅從生態績效的角度分析問題[10]，其計算見公式（6）。

式中：Ec表示生態承載力（hm2/人）；e表示可更新資源轉換成的人均太陽能值（sej/人）；p1表示全球平均能值密度（sej/hm2），以國際通用的3.104×1014sej/hm2為標準。

1.3.3 生態績效分析方法在對生態赤字或盈余進行比較時，只能得到近幾年的生態績效情況，沒有統一的標準，從而不具有對比性，很難客觀評價地區的生態績效，而且相同的生態赤字或盈余對于經濟狀況不同的地區含義也有所差異。因此,引入生態均衡指數，這樣可以清晰地觀察出新疆地區資源之間的關系，從而反映一個地區的可持續發展能力[11]，生態均衡指數（Ep）計算見公式（7）。

EP=Ec/Ef（7）

式中：EP為生態均衡指數；當Ep＜1 時為生態赤字；Ep＞1 時為生態盈余；當Ep=1 時為生態平衡。

同時，為了更準確地反映新疆的生態可持續發展能力[11]，引入人均能值生態赤字或盈余（ED），其計算見公式（8）。

ED=Ec-Ef（8）

式中：ED為人均能值生態赤字/盈余（hm2/人）；當ED＜0 時為生態赤字；ED＞0 時為生態盈余；當ED=0 時為生態平衡。

2 結果與分析

2.1 新疆人均能值生態足跡動態分析

2.1.1 農、畜、水產品人均能值生態足跡動態消耗分析從橫向來看，2010—2019 年人均消耗農產品、畜產品和水產品的能值有輕微變化，浮動不大。由表1可知，從2010—2019 年每年人均農產品能值消耗處于1.50×1020～1.98×1020sej 之間，每年人均畜產品能值消耗處于2.36×1021～2.84×1021sej，每年人均水產品能值消耗處于0.70×1020～1.84×1020sej 之間，每年人均能源產品能值消耗處于1.44 ×1011～2.92×1011sej之間。由于能源產品的能值（1011）在總能值（1020）中所占比例太小，因此圖1 只分析了農、畜、水產品占總能值的百分比，能源產品暫且忽略不計。

表1 2010—2019 年新疆農、畜、水產品的人均年消耗能值

由圖1 可知，農產品、畜產品、水產品這些可更新資源的人均能值消耗趨勢均為2010—2012 年逐年上升，2013 年稍降后，繼續上升，而到2015 年開始逐年均勻下降，2017—2019 年下降幅度稍大，說明新疆的生態政策取得了顯著成果。從所占比例來看，2010—2019 年，畜產品在總能值中占據90%左右的比重，在這10 a 中一直居于第一位，且遠遠高于其他2 種產品；農產品能值所占比重從2010 年起就緩緩提升，直到2015 年開始勻速下降，保持在6%左右；水產品近9 a 均在5%左右波動。

圖1 2010—2019 年新疆人均消耗農、畜、水產品能值占總能值的百分比

2.1.2 能源產品人均能值生態足跡動態消耗分析雖然與農、畜、水產品相比，能源產品所占比重不及其他產品的萬分之一，但是能源產品作為不可更新資源因為它的不可再生性，在人類的生活中顯得尤為重要。2010—2019 年期間，隨著人民生活水平的提高，年人均消耗能源產品能值逐年升高，2019 年的人均能源產品消耗能值比2010 年翻了近一番（圖2）。

圖2 2010—2019 年新疆能源產品能值消耗情況

由圖3 可知，2010—2019 年，年人均消耗能源產品能值的增長幅度波動非常大，其中2010—2013 年增長值都在逐年上升，2013—2015 年增長值開始大幅度下降，2015—2017 年增長值又開始上升，到2019 年又開始下降，其中2012—2013 年增長最多。不過自2014 年開始增長值就低于2010—2011 年的，2014—2019 年的增長值雖有上下浮動，但僅為2010—2011 年增長值的20%左右。

圖3 2011—2019 年人均消耗能源產品增長值

由表2 可知，2010—2019 年各年人均太陽能值消耗處于2.36×1028～2 84×1028sej 之間，2012 年達到最大值2.84 ×1028sej，各年份的人均太陽能值消耗在此區間內不規則流動，但相差不大。2010—2019 年每年人均生態足跡處于0.57～0.87 hm2/人，2010—2012年人均生態足跡逐年上升，但從2014年開始逐漸下降。

表2 2010—2019 年新疆基于能值的生態足跡相關指標

2.2 新疆能值生態承載力的動態變化分析

2010—2019 年新疆的人均生態承載力也從0.644 hm2/人增加到0.949 hm2/人，實際人均承載力從0.57 hm2/人增加到0.84 hm2/人（圖4）。雖然這幾年，人均太陽能值、人均生態承載力、實際人均生態承載力都在逐年穩定增加，如2010—2019 年，新疆的實際人均生態承載力增加了47.37%，但是從生態平衡的角度看，實際人均生態承載力仍然與人均生態足跡存在一定的差距。

圖4 2010—2019 年新疆實際人均生態承載力

2.3 新疆生態均衡指數與生態狀態的動態演化分析

從圖5 可以看出，2010—2014 年新疆的生態均衡指數都處于1 以上，說明這幾年新疆的生態狀態均為生態赤字，但正處于向生態盈余轉變的階段。其中2012—2013 年生態文明建設成效顯著，生態均衡指數減少了0.2 左右，從2015 年開始進入了生態盈余，并于2018 年實現了質的飛躍。2016 年以后，生態均衡指數逐年降低，說明新疆的生態環境一直在向好的方向發展。

圖5 2010—2019 年生態績效指數與生態狀態

從圖5 還可以看出，2014—2016 年從生態赤字開始進入盈余狀態，生態均衡指數年均減少率達到了0.237%，雖然這3 a 的生態均衡指數和生態赤字或盈余的減少額和增加額比前幾年明顯少了許多，但已實現了從生態赤字轉換為生態盈余的巨大飛躍。同時新疆雖然呈現出微小的生態盈余狀態，但是其生態盈余狀態只處于輕微的盈余狀態，減少率與其他省份相比，還相差較大，同時與世界平均生態盈余指數0.21 相差更大。2018 年，生態盈余達到0.215，達到了世界的平均水平，到2019 年生態盈余仍在增加，證明新疆的生態環境狀態在不斷好轉，但是與發達國家比還存在一定差距，需要繼續有條不紊地進行生態保護，實現更大地進步。

3 結論及討論

3.1 結 論

基于新疆2010—2019 年的數據，運用能值生態足跡模型和生態績效，綜合測算新疆綠洲區的可持續發展水平，反映新疆的基本生態狀況，評估新疆生態系統的生態效率，提高區域管理的有效性，同時量化生態和社會方面相應措施的副作用，主要研究結果如下。

（1）新疆生態均衡指數隨著時間的推移不斷下降。2010—2014 年一直處于1 以上，2015 年及以后處于1以下，至2019 年下降到0.701。

（2）新疆的實際人均生態承載力在不斷增加，人均生態足跡在逐漸減少。

（3）從總體上看，可更新資源的人均生態足跡在下降。2010—2012 年農產品、畜產品、水產品等可更新資源的人均能值消耗均呈逐年上升趨勢，2013 年出現短暫的下降后繼續上升，而到2015 年開始逐年均勻下降，2017—2019 年有一個大幅度的下降。

（4）畜產品在總能值消耗中占主要比重。2010—2019 年，畜產品在總能值中占據約90%的比重，10 a來一直居于第一位，且遠高于農產品和水產品；農產品能值所占比重基本保持在6%左右；水產品則在5%左右波動。

（5）2010—2019 年，能源產品能值消耗嚴重。隨著人民生活水平的提高，年人均消耗能源產品能值逐年升高，2019 年的年人均能源產品消耗能值比2010 年翻了近一番。

3.2 討 論

結合生態學、經濟學、會計學的知識，將生態學中感官上的生態治理效果轉化為會計學中用生物能值準確計量的生態績效，從宏觀方面充分評估了區域的生態治理效果。從能值理論的角度出發，運用生態足跡理論，實現經濟系統與生態系統的有機結合，可以更為科學和嚴謹地評估自然與社會的發展狀態。測算2010—2019 年新疆綠洲區的能值生態足跡、能值生態承載力、生態均衡指數、生態盈余或赤字，準確地反映在西部大開發戰略、 “一帶一路”、生態扶貧、鄉村振興等政策下新疆的生態狀態、經濟生產以及物質消耗的動態演化特征，可為政府部門決策提供參考。

研究發現，當前新疆的經濟系統與生態系統發展較均衡，后續需繼續鼓勵環境友好行為，提高環境容量，減少能值消耗，并明確生態保護區域產權，制定適宜的生態環境損害賠償制度。第一，需增強消費者對環境保護、風險、問題嚴重性的認知，通過提高環境情感和環境責任意識，促進消費者的環境友好行為；第二，作為農業大省，應嚴守生態保護紅線，通過提高土地流轉率，運用有機肥、生物防治等綠色農業技術，提高土壤利用率；第三，通過尋找可替代能源、開展農業廢棄物循環利用等方式來提高環境容量、降低能源消耗；第四，由于我國生態治理多依靠政府主導、個人自愿參與的形式，因此加快生態治理由政府主導向社會投資、市場運行的轉變速度，明確生態產品產權，制定合適的生態補償制度尤為重要。