基于生态足迹的乌鲁木齐产业结构优化研究

文/樊高源 杨俊孝 朱先凤 张露

【摘要】本文运用生态足迹、灰色关联度模型与方法研究了乌鲁木齐生态足迹及三次产业变动特征，在此基础上分析了产业结构变动对生态足迹的影响程度。结果表明，近10 年来乌鲁木齐生态赤字现象十分严峻，万元GDP 生态足迹呈下降趋势；三次产业虽呈现出“三二一”理想状况，但产业总值上升的同时对生态足迹的影响亦呈上升趋势。三次产业对生态足迹的影响程度由大到小依次为人均第三产业GDP（0.7726）、人均第一产业GDP （0.7118）、人均第二产业GDP （0.6590）。根据研究结论就三次产业结构优化升级、降低生态足迹提出相关建议。

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关键词 生态足迹；生态承载力；产业结构；乌鲁木齐

【基金项目】本文系新疆自治区产学研联合培养研究生示范基地资助项目（XJAUCXY-YJS-20141005） 阶段性研究成果。

【作者简介】樊高源，新疆农业大学管理学院硕士研究生，研究方向：土地经济与管理；杨俊孝，新疆农业大学管理学院教授，硕士生导师，研究方向：土地经济与管理、农业经济理论与政策；朱先凤，新疆东西部经济研究院助理研究员，硕士，研究方向：土地经济与法规；张露，新疆农业大学管理学院硕士研究生，研究方向：土地经济与管理。

一、前言

土地作为承载着人类经济活动的一种特殊自然资源，其开发利用与经济发展联系密切，并对区域经济可持续发展具有深刻影响，因此调整产业结构对区域生态可持续具有十分重要的意义。生态足迹作为一种定量研究生态可持续发展能力的研究方法，能够很好地反映出人类经济活动对生态环境造成的影响。生态足迹产生以来，学者们从不同研究角度展开了大量的研究，如对生态足迹的动态模拟与预测、生态足迹与生态承载力的研究、基于生态足迹的低碳发展模式探索、生态足迹与经济发展的关系，以及产业结构与生态足迹的研究等。综合文献可知，关于经济发展与生态足迹间的研究十分丰富，但关于生态足迹研究较多的是对生态足迹的测算及其与经济发展的相互影响关系，对产业结构与生态足迹的研究较多局限在产业与生态足迹之间的影响，而未从产业结构优化角度探究如何降低生态足迹，提高生态承载力。本文以乌鲁木齐市为例，综合运用生态足迹法、灰色关联度模型，定量分析其近10年来生态足迹与三次产业变动特征及其变动关系，从产业结构调整角度探讨降低生态足迹提高生态承载力的途径，为乌鲁木齐市转变经济发展方式，实现绿色可持续发展提供理论支撑。

二、研究方法与数据选取

（一） 生态足迹模型构建

在计算生态足迹时，通常把消费项目划分为生物资源消耗和能源消耗。生物资源消耗主要包括农产品、动物产品、水产品，本文基于研究区概况和实际需要，选择粮食、油料、蔬菜、肉类（猪牛羊禽类）、牛奶、绵羊毛、禽蛋类、水产品、木材、水果等。能源消耗主要包括化石能源消耗如原煤、焦炭、天然气、原油、汽油、煤油、柴油、燃料油、液化石油（天然） 气、炼厂干气、其他石油制品、热力等；电力消费包括电力。

1.生态足迹计算公式。

区域总人口生态足迹

式中，EF为总生态足迹（hm2）；ef为人均生态足迹（hm2/人）；N为人口数；rj为均衡因子；eai为人均第i 种交易商品折算的生物生产性土地面积（hm2/人）；ci为第i种商品的人均消费量（t）；pi为第i种交易商品的世界平均生产能力（t/hm2）；rj为生产某消费品对应生态生产性土地类型的均衡因子。

2.生态承载力计算公式。

总生态承载力

EC 为区域总生态承载力（hm2）； N 为人口数；ec为人均生态承载力（hm2/人）；Aj为人均生物生产面积；ri为均衡因子；yi为产量因子；Yj=Ylj/Ywj，Ylj指某国家或区域的j类土地的平均生产力，Ywj指j类土地的世界平均生产力。式中产量因子及均衡因子采用世界粮农组织和世界自然基金会公布的数据。

（二） 灰色关联度模型

灰色关联度模型是邓聚龙教授提出的测度因素之间发展的相似或相异程度的分析方法，该方法能够明显地规避回归分析中的种种弊病和不足。灰色关联度模型与影响因素之间变化趋势具有一致性，则可以认为二者关联程度较高，反之认为较低。

计算灰色关联度一般分以下步骤：第一，计算比较数列与参考数列之间的关联系数。对于一个参考数列x0，有几个比较数列x1，x2，x3，…，xn，比较数列与参考数列之间的关联系数公式为

式（3） 中， ζi(k) 是第k个时刻比较曲线xi与参考曲线x0的相对差值，它称为xi对x0在k时刻的关联系数。其中ζ 为分辨系数，其值在0～1之间，一般选取0.5。第二，计算比较数列与参考数列之间的关联度。根据关联度系数公式计算出关联系数后，可以分别求出各参考数列与比较数列之间的关联度，其公式为

三、实证分析

（一） 研究区概况

乌鲁木齐地处亚欧大陆中心，是典型的温带干旱半干旱绿洲城市。作为新疆经济、文化和交通中心，乌鲁木齐市的经济社会发展在整个西部地区具有重要的战略地位。2012 年，全市总面积1.4 万hm2，建成区面积339hm2，人口249万人，国内生产总值达2001.74亿元，占全区的26.67%。干旱半干旱区绿洲城市的独特地理决定了乌鲁木齐在其发展过程中对资源的高度依赖和发展过程中生态环境的严峻性，在产业发展过程中，面临着资源过度利用、生态压力超载、资源低效利用等生态问题，因此研究其生态足迹变化下的产业结构调整十分必要。

（二） 乌鲁木齐市生态足迹及产业结构变动特征分析

1.乌鲁木齐市生态足迹变动分析。本文根据历年乌鲁木齐统计年鉴资料，由公式（1）、公式（2） 计算得出历年人均生态足迹、生态承载力及生态盈余趋势（图1）。由增长速度可知，乌鲁木齐市总的人均生态足迹呈逐年上涨趋势，其生态足迹由2003 年的5.55hm2/人增加到2012 年的7.93hm2/人，年均增长0.238hm2/人。各生物生产性地类中，林地的生态足迹总体在下降，表明研究区林业用地的强度在下降；化石燃料用地在生物生产性土地中占较高比例且呈逐年上升趋势，这与乌鲁木齐市经济社会发展对能源资源的高消耗是相吻合的。2012年乌鲁木齐市各种生物生产性土地的生态足迹均大于人均生态供给，呈现出生态赤字现象。

总的人均生态承载力呈逐年下降趋势，表现为耕地的生态承载力下降，由2003年的0.587hm2/人下降到2012 年的0.137hm2/人， 下降幅度达76.7%。各土地利用类型中对生态承载力的贡献大小依次为耕地、建筑用地、林地、水域、草地。人均生态足迹一方面与人口的逐年增长有关，另一方面也体现出对生态环境的破坏。经济发展水平伴随着生态足迹提高，对环境承载力造成重大负面影响。

2003～2012年乌鲁木齐历年生态盈余表现为负盈余（生态赤字），且生态赤字逐年增加。人均生态赤字由2003 年的-5.03hm2/人增加到2012 年的-7.81hm2/人。生态赤字反映了乌鲁木齐市经济开发利用强度在加大，生态环境压力逐年增加。结合乌鲁木齐实际，随着新疆工作座谈会对口援疆计划的大力实施，乌鲁木齐市未来人口将不断增加，对资源环境的压力持续增长，势必加剧生态赤字的持续。而引起生态赤字的最主要因素为化石能源消耗的持续增长。

万元GDP生态足迹一定程度上反映了资源的利用效率。通过分析可以看出，乌鲁木齐市万元GDP生态足迹保持着稳中有降的趋势。乌鲁木齐市GDP虽持续高速增长，但是生态足迹也在持续不断地增加。资源利用在向集约型、节约型发展方向转变时并未对资源的高效利用产生积极影响，且居民缺乏生态消费理念，并未予以重视。这可能与居民消费水平持续增长及较高的生活消费方式相关。因此，如何积极倡导生态节约型的消费模式是十分必要的。

2.产业结构变动分析。由表1 可知，2003～2012年，乌鲁木齐市经济发展迅猛，国内生产总值呈持续上升趋势，10年间国内生产总值增长了近4.90倍，年均增长率达19.31%，产业呈现出理想的“三二一”结构。

在产业结构上，第三产业比重呈现轻度下降-回升趋势，并在2010 年开始出现上升趋势，平均产业份额占国内生产总值比重达58.18%，占据主导地位，第三产业年均增长率达10.17%，低于第一产业和第二产业；第二产业占据国内生产总值的39.54%，产业比重呈现出稳中有升态势，但在2010年后出现下降，年均增长率达18.06%；第一产业占较小比例，仅为1.51%，在三大产业中所占份额整体上呈逐年递减趋势，但绝对数量增加迅速，年均增长率达21.38%，在三次产业中产值增长最为迅速。

纵观乌鲁木齐三次产业结构，由于政府主导的产业发展方向，以服务类、流通类为主的第三产业稳中有进，总体呈小幅度波动，但仍占据着绝对的主导性地位；受益于工业结构调整、升级改造，第二产业比重稳中有升；第一产业产值在增加的同时产业比重持续下降，最大的原因是在三次产业结构中并未发挥出真正的基础作用，且第二产业发展空间对农业发展空间有一定的挤兑效应。

（三） 产业结构变动与生态足迹的关联度分析

产业结构调整往往会影响生态足迹的变化。2003～2012年，乌鲁木齐国内生产总值持续不断上升，产业结构也在根据经济社会发展进行不同程度的优化调整。通过研究产业结构（本文产业结构以人均GDP来表征） 变动与生态足迹的关联度，揭示产业发展对生态足迹的影响，更好地为低碳产业发展提供理论支撑。产业的发展往往伴随着资源、能源的大量消耗，合理的产业结构在发展经济中对环境的影响应该是呈现环境库兹涅兹曲线特征的。通过公式（3）、公式（4） 可知，生态足迹与产业发展（人均GDP） 存在着较高的关联度。三次产业与生态足迹的关联度由高到低依次为人均第三产业GDP（0.7726）、人均第一产业GDP （0.7118）、人均第二产业GDP（0.6590）。结合乌鲁木齐市实际情况可知，样本研究期间乌鲁木齐三次产业的发展都不同程度导致了生态足迹的上升，耕地非农化、城镇化进程、农用物资的大量使用等因素导致生态承载力下降，使农业生态足迹逐渐上升。

乌鲁木齐市三次产业中，第一产业与第二产业之间呈现出产业转移现象，即第一产业比重下降第二产业比重上升，但第一产业发展速度却高于第二产业。从与生态足迹的关联度看，第一产业高于第二产业，突出显示了第一产业在保证增产增收的前提下对化肥、农业、农膜、水资源等农用资源的强烈需求，其生态需求显著大于第二产业。第二产业自实行了优化重组、升级改造以及“蓝天工程”以来，产业结构日趋合理，各种资源型企业、粗放型企业进行了大幅整改优化升级。第三产业由于在产业结构中处于主导地位（占据58.18%），因此对生态足迹的贡献度最高。从现实讲，乌鲁木齐现有的流通类、服务类行业内部结构不尽完善，流通类占较大比例，而服务类行业未能形成中高端产业链。但从长远来看，第三产业能够显著降低生态足迹，实现整个产业的绿色可持续发展，因此合理优化第三产业内部结构对于降低生态足迹具有十分重要的意义，应大力发展和推进。

四、结论及建议

通过对乌鲁木齐市近10年来生态足迹及产业结构变动的分析，可以看出其生态赤字现象十分严峻，处于不可持续发展状态，三次产业在保持高速增长的同时生态赤字逐年加剧。产业发展中，第一产业的基础性作用未能充分发挥，且对生态造成很大压力；第二产业与第一产业联系紧密，呈现互补态势，对生态足迹的影响仅次于第三产业；第三产业在整个产业结构中占较大比重，对生态足迹的影响也很明显。基于生态足迹视角，通过建立一个合理的产业发展模式，实现区域经济社会与资源环境的可持续发展，具有十分重要的意义。

第一，大力优先发展第三产业，特别是生产性服务业。充分依托自治区首府的优势，推进以服务类和流通类为主的第三产业发展，优化流通类行业内部结构。第三产业是区域经济增长的最终动力，同时能减少经济发展对生态环境的影响，因此要大力发展咨询服务业、信息产业及教育事业等生产性服务业，适度控制和管理消费性服务业造成的生态环境问题，最终完善服务业内部结构。在大力发展流通业的同时，完善和优化流通类行业上下游产业链，降低中间交易导致的生态足迹增加。

第二，进一步优化工业产业布局，进行产业结构升级，发展循环经济。乌鲁木齐在工业大调整后，三次产业渐趋合理，但是工业企业严重依赖高耗能产业（诸如煤炭、石油资源等） 的格局并未改善，资源消耗型和小规模企业仍占较大份额，生产工艺相对落后，使其在工业生产中对传统能源资源有着过多依赖。因此当前应大力发展规模经济、集约型经济和循环经济，走资本密集型、技术密集型道路。提高资源利用效率，减少经济发展过程中对资源的过度消耗。

第三，发展绿色农业，实行集约化、产业化经营。由农业发展中经济的高产出对生态足迹的高度影响可知，乌鲁木齐农业发展是建立在能源、资源的过度消耗上的，因此要大力发展发展绿色农业，实行集约化、产业化经营，紧密依托乌鲁木齐市主要农产品消费区，发挥区位优势，建立特色无公害蔬菜基地，实现城郊农业集约化发展。

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参考文献

[1]张志强,徐中民,程国栋.生态足迹的概念及计算模型[J].生态经济,2000,(10):8-10.

[2]张勃,刘秀丽. 基于ARIMA 模型的生态足迹动态模拟和预测——以甘肃省为例[J]. 生态学报,2011,(20):6251-6260.

[3]岳东霞,李自珍,惠苍.甘肃省生态足迹和生态承载力发展趋势研究[J].西北植物学报, 2004 , (3): 454-463.

[4]章锦河,张捷,梁玥琳等.九寨沟旅游生态足迹与生态补偿分析[J].自然资源学报, 2005, (5): 735-744.

[5]姚争,冯长春,阚俊杰.基于生态足迹理论的低碳校园研究——以北京大学生态足迹为例[J]. 资源科学,2011,(6):1163-1170.

[6]江平平,陈银蓉,张苗.基于低碳经济的武汉市生态足迹与生态承载力时序特征分析[J].国土资源科技管理,2014,(5):106-112.

[7]石维富,李东,李仲先.基于“低碳经济”理念和方法的生态旅游足迹评价研究——以攀枝花市为例[J].生态经济(学术版),2012,(1):188-192.

[8]王文国,何明雄,潘科等.四川省水资源生态足迹与生态承载力的时空分析[J].自然资源学报,2011,(9):1555-1565.

[9]张杰,赵峰,刘希宋.基于生态足迹的循环经济发展水平的测度研究[J].干旱区资源与环境,2007,(8):81-85.

[10]刘伟杰.基于GIS 和生态足迹方法的东北亚地区生态安全评价[D].北京:中国科学院研究生院(东北地理与农业生态研究所),2012.

[11]吴燕,王效科,逯非.北京市居民食物消耗生态足迹和水足迹[J].资源科学,2011,(6):1145-1152.

[12]杨小燕,赵兴国,崔文芳,丁生. 欠发达地区产业结构变动对生态足迹的影响——基于云南省的案例实证分析[J]. 经济地理,2013,(1):167-172.

[13]刘建兴,王青,初道忠等.中国三大产业生态足迹的投入产出分析[J].生态环境,2007,(2):613-616.

[14]程莉.生态足迹、产业结构与区域经济可持续发展——以重庆为例[J].当代经济管理,2013,(11):52-57.

[15]Ewing B, Reed A, Galli A, et al. Calculation Methodology for National Footprint Accounts [M].Oaklad:Golobal Footprint Network,2010.

[16]FAO 国际粮农组织[DB/OL].http://www.fao.org/waicent/portent/statistics_zh.asp.

[17]邓聚龙.灰色系统理论的关联空间[J].模糊数学,1985,(2):1-10.

(责任编辑：路辉）