程钰 尹建中 王建事

摘要 自然资本是经济社会发展不可替代的必要保障，其可持续利用与核算评估也是实现区域可持续发展的重要内容。三维生态足迹模型是评估区域自然资本占用与核算的重要模型之一，本研究运用三维生态足迹模型，探索生态脆弱型地区“黄河三角洲”自然资本的动态演变特征，并运用主成分分析及多元线性回归模型分析黄河三角洲地区生态足迹演变的影响因素。研究表明：①2000—2015年，黄河三角洲地区人均生态足迹由2.96 hm2提升至11.23 hm2，年均增长率达到9.30%。人均生态承载力变化幅度较小，由2000年0.65 hm2降低至2015年0.58 hm2。人均生态赤字由2000年2.32 hm2扩大至2015年10.65

hm2，人类经济社会活动对资源环境的胁迫作用越来越强。②人均生态足迹广度大致呈现先下降后相对稳定态势，人均生态足迹深度呈上升趋势，由2000年4.95上升至2015年19.37，需要近20个黄河三角洲地区的自然资本流量才能满足区域发展需求，需动用本区域自然资本存量或者引入区域外的资本存量以弥补本区域资本流量的不足。人均生态足迹广度和深度的反向作用趋势明显，剪刀差指数均大于2.72。各类土地资源开发利用的存量和流量状况存在明显的异质性，水域、耕地和草地的存量流量利用比均呈增加趋势，林地生态足迹一直处于自然原长状态。③人口规模、经济发展、居民消费和土地利用等因素与自然资本的变动呈正相关。其中，产业结构的高级化和合理化是减缓生态足迹增长的重要因素。最后从大力发展生态经济、推进新旧动能转换、强化国土空间管理、提升空间集聚效益、树立生态价值观念、完善生态文明制度、强化生态补偿修复、提高资源承载能力等方面提出了相应的对策和建议。

关键词 自然资本;三维生态足迹;影响因素;黄河三角洲

中图分类号 F062.2  文献标识码 A  文章编号 1002-2104（2019）04-0127-10  DOI：10.12062/cpre.20181122

生態环境为人类活动提供了重要的空间载体和基本保障，生态系统完整稳定、自然资源丰富充盈是人类经济社会发展的必要条件和基础。随着世界经济工业化、社会城市化的急剧发展以及强大科技手段的广泛运用，人类对资源的掠夺、生态的破坏、环境质量的降低以及对空间的占有都达到了空前规模，生态赤字日益成为制约区域经济社会可持续发展的关键因素。十九大报告提出的“建设生态文明是中华民族永续发展的千年大计，要树立绿水青山就是金山银山的理念”，突出强调必须将生态环境资源作为重要的自然资本要素，以实现区域可持续发展。自然资本是指能够在现在或未来提供产品流或服务流的自然收益和自然资源贮藏，也是生态系统所提供的自然资源与生态服务的总称，它为区域社会经济可持续发展提供了不可替代的空间载体和物质基础，是影响人类福祉与区域可持续发展水平的关键因素。1988年大卫·皮尔斯（David

Pearce）[1]首先提出自然资本的概念，认为区域经济社会系统以自然资本存量服务为重要支撑，可持续发展的政策目标将具有极大的现实性和操作性。此外，他还指出自然资本分为流量资本和存量资本两类，流量资本是指可再生资源流以及生态服务的年际供给，存量资本是不可再生资源流的累积储备，在流量资本不足时被消耗。近年来，生态经济学家普遍将存量资本是否稳定作为判断区域经济社会可持续性的基本依据[2]。

2015年2月9日，由德稻集团环保金融研究院（IGI）主办的以“生态经济的可持续发展模式”为主题的未来新经济峰会通过了《自然资本未来新经济上海宣言》，将自然资本和金融资本作为同等重要的投资领域，发布中国首个自然资产负债表《三亚市自然资源资产负债表》。综合来看，自然资本尤其是水资源、土地资源、矿产资源等某些关键资本是维持生态环境良好运行、支持人类生存发展的重要前提和基础保障。在当前严峻的资源环境问题背景下，自然资本已成为影响人类福祉和区域可持续发展的重要限制性因子，维持自然资本存量的最小阈值成为实现区域可持续发展的重要基础与前提条件，如何科学准确地定量自然资本禀赋并评估区域经济社会发展的可持续性显得尤为重要。黄河三角洲地处河流、海洋与陆地的交接地带，多种类的生态系统交错分布，是世界上典型的河口生态系统。该地区生态环境脆弱，资源型地域的资源开发与经济社会发展、生态环境保护之间不平衡、不协调的矛盾突出，特别是随着工业化和城镇化进程加快，本已敏感和脆弱的生态环境问题变得更加严峻，因此选取生态脆弱区“黄河三角洲”为研究区域，探索其自然资本的动态演变规律、驱动因素与优化路径，对推动黄河三角洲地区经济社会可持续发展具有重要的理论实践意义与参考价值，也为统筹推进生态脆弱型地区可持续发展战略提供依据。

1 文献综述

随着自然资本研究的不断深入，自然资本可持续利用与核算评估逐渐成为实现区域可持续发展的重要议题和研究内容[3]。加拿大生态经济学家里斯（Rees）于1992年提出生态足迹概念，其学生瓦克纳格尔（Wackernagel）进一步丰富和完善其研究成果，将生产性的耕地、建设用地、林地和草地等作为能够形成有形资产和无形资产的自然资本供给，将一定的人口规模、经济规模通过资源消耗、污染排放对资源环境的占用表征自然资本的需求，再根据自然资本的供给和需求，判断人类对自然资本利用的可持续性，由于生态足迹方法架构清晰、易于操作，因而在学术界得到了广泛认同。随着可持续发展理念逐渐被人们所接受，如何研究自然资本引起国内外学者的广泛关注，并取得了丰富的理论与实证研究成果，大致可以归纳为以下几个方面：①在研究区域方面，主要集中于全球、国家和省域尺度。例如，在全球尺度上，尼科卢奇（Niccolucci）[4]分析了1961—2000年全球40年生态足迹深度和广度的时空演化格局。在国家尺度上，方恺等[5]根据1999—2008年10年间G20国家的资源环境数据，探索G20国家自然资本的时序演变特征与空间分异格局，从国家层面对区域自然资本进行核算。在省域尺度上，高子轶和秦超[6-7]分别对陕西省自然资本的时空演变特征进行综合动态研究。②在研究方法方面，主要涉及能值分析、三维生态足迹、地理数学指数模型、人类发展指数、GIS空间分析等。例如，陈亮[8]借助能值法对北京市的自然资本存量和自然资本的可持续能力开展评估;方恺等[9]采用三维生态足迹法分析中国自然资本的省级格局差异;林文祺等[10]利用CITYgreen模型对北京昌平区自然资本进行定量化评估;由此看来，三维生态足迹模型开始受到学者们的重点关注。③在影响因素方面，主要包括区域内部要素和区际关系要素两个方面，体现了研究因素的区域性和开放性，区域内部要素主要是区域工业化、城市化和农业现代化等人类活动，也涉及到消费结构、技术创新、交通扩张和资源环境禀赋条件等[11]，区际关系因素主要涉及对外贸易、FDI等全球化因素[12]。例如，黄玉荣等[13]运用IPAT方程模型研究人口数量、人均消费或者人均生产与经济水平等因素对中国自然资本动态演变的影响。④在研究对策方面，大致包括自然资本的供给能力优化和消费需求能力优化。例如，林娅等[14]认为需要深化自然资本的相关研究，从循环经济、低碳经济和绿色经济等生产过程视角提升自然资本水平;段晓峰、许学工等[15]认为自然资本是城市研究的关键，绿色空间是影响城市可持续发展的重要自然资本，应该从城市空间结构优化视角加强城市绿色空间建设。另外，在研究对策方面也涉及从发展观念、消费结构、企业行为、技术革新和制度优化等视角提升自然资本供给能力。

综上所述，国内外学者对不同类型区域的自然资本开展了扎实的研究，取得了丰富的理论与实证研究成果，但还存在一些不足之处。一方面，自然资本的研究对于生态脆弱区的生态环境建设至关重要，而现有研究关于生态脆弱区自然资本利用与优化等相关领域相对较少。生态脆弱区作为特殊的生态环境类型区域之一，由于其自身地理环境的本底条件十分脆弱，对外部条件改变反应异常敏感，因此区域内自然资本流量利用能力较低。当人类活动对自然资源和生态服务的需求大于自然资本存量的最低限额及生态系统承载能力的最大阈值时，往往会造成生态脆弱区的人地系统紊乱，进而影响区域经济社会系统和生态环境系统的可持续发展。因此，探索生态脆弱区自然资本的演变特征，对识别生态脆弱区人地系统演变规律和影响机理，维持生态脆弱区的生态系统平衡以及推进区域可持续发展和生态文明建设具有重要价值;另一方面，现有研究对于自然资本驱动因素涉及较少，缺乏对自然资本综合全面的认识，没有形成统一的理论分析框架。基于以上分析，本研究拟以黄河三角洲为研究区域，完善自然资本动态演变的理论与实证研究框架体系。

2 研究方法与数据来源

2.1 研究方法

2.1.1 三维生态足迹

借鉴相关学者对自然资本核算与评估的研究成果，考虑到人类经济社会和生物圈之间的作用关系，以土地作为自然资源的母体，从生态生产性土地视角对人类的自然资源消费活动开展核算，认为生态足迹模型的提出为自然资本核算和动态评估提供了良好的研究方法[16-18]。相关研究大致经过了从一维模型向二维模型，再向三维模型演变的过程，其中，一维生态足迹是利用生产性土地面积表征自然资源消费的结果，主要涉及消费需求的视角;二维生态足迹既核算了自然资源的消费情况，也核算了区域土地所能够供给的自然资本量，进而评价自然资源是否在人类活动的承受范围之内，是评估区域人地系统可持续性的重要指标。借鉴美国著名生态经济学家赫尔曼·E·戴利（Daly）提出的可再生资源、不可再生资源等自然资源的可持续利用要遵循的三个准则，Niccolucci等[4]构建了三维生态足迹模型，计算人均生态足迹深度和广度。其中，人均生态足迹深度表示人均需要消耗多少倍的现有土地面积才能再生区域实际消费的人均资源量，表征人类对自然资本存量的人均消耗程度;人均生态足迹广度表示生物承载能力限度内实际人均占用生物生产性土地面积，表征人类对自然资本流量的人均占用大小，资本存量阈值對维持区域生态系统平衡和经济社会可持续发展起关键性作用[19]。其中二维生态足迹可以视为平面上的圆形，三维生态足迹可以视为圆柱体，圆柱体的体积等于生态足迹深度和广度的乘积[20]（图1）。研究借助方恺[21-22]改进的三维生态足迹模型，考虑人均生态赤字和人均生态盈余的自然资本性质差异，开展黄河三角洲地区自然资本动态演变与优化实证研究。

EDregion=∑ni=1EDi=∑ni=1max{EFi-ECi，0}

（1）

其中，EDregion为区域人均生态赤字，EDi为第i类土地的人均生态赤字，EFi为第 i

地类的人均生态足迹，ECi为第 i 地类的人均生态承载能力。

人均生态足迹深度和广度计算公式为：

EFdepth，i=1+max{EFi-ECi，0}ECi

（2）

EFsize，i=min{EFi，ECi}

（3）

式中，EFdepth，i为第i地类的人均生态足迹深度，

EFsize，i为第i地类的人均生态足迹广度。

2.1.2 相关指数构建

（1）自然资本流量占用率。为表征人均生态足迹深度处于自然深度时人类活动对自然资本流量的实际占用程度，引入流量占用率，计算公式如下：

ωflow=EFsizeEC×100%

（4）

（2）自然资本存量流量利用比。当自然资本存量开始消耗时，引入存量流量利用比表示实际自然资本中存量和流量两者的动态关系，计算公式如下：

ωstockflow=EF-EFsizeEFsize=EDEC=EFdepth-1

（5）

（3）自然资本变化率。为表征人均生态足迹深度和广度的时序演变趋势和速度，借助多项式回归模型推导得到：

EFdepth=EFdepth（t）=u0+u1t+u2t2+…+uttn

（6）

EFsize=EFsize（t）=v0+v1t+v2t2+…+vttn

（7）

式中，自变量t为时间，对EFdepth（t）和EFsize（t）求导，即可得到

t时刻人均生态足迹深度和广度时序变化率。

（4）剪刀差。为了能够表征某一年份人均生态足迹深度和广度的时序演变差异，引入剪刀差模型，具体如下：

α=arccos1+EF′depth（t）×EF′size（t）1+（EF′depth（t））2×1+（EF′size（t））2

（8）

式中，EF′depth（t）和EF′size（t）为人均生态足迹深度和广度在t时刻的变化差率;α为人均生态足迹深度和广度的剪刀差，单位为弧（rad）。当α≥π/2时，人均生态足迹深度呈增大趋势，且与人均生态足迹广度呈反向趋势;当π/2>α>0时，人均生态足迹深度呈增大趋势，且与人均生态足迹广度呈同向趋势;当0>α>-π/2时，人均生态足迹深度呈减小趋势，且与人均生态足迹广度呈同向趋势;当-π/2≥α时，人均生态足迹深度呈减小趋势，且与人均生态足迹广度呈反向趋势。

2.2 数据来源

研究主要核算生态足迹消费性数据，包括能源消费和生物资源消费两大类。能源消费项目主要包括原煤、焦炭、原油、汽油、天然气、电力和热力等，生物资源消费项目主要包括粮食、食用植物油、蔬菜猪肉、禽类、蛋类、牛肉、羊肉、奶及奶制品、水产品、干鲜瓜果类等。研究选取黄河三角洲地区核心区域——东营市作为研究对象，数据主要来源于2001—2016年《东营市统计年鉴》。其中，生物资源生产性面积折算系数主要借助联合国粮农组织公布的有关生物资源的平均产量，全球生态足迹网络（Gobal Footprint

Network）国家账户生态足迹核算方法指南和国内同类地区的相关研究成果[23]。通过对各种能源类型与标准煤的折算系数进行估算，得到实际的标准能源消费量，再采用全球和中国其他地区单位化石燃料生产性土地面积标准，将其转化为一定的化石燃料的土地面积。由于耕地、林地、草地、水域、能源用地、建筑用地等土地类型单位面积生产能力差异较大，因而要使不同类型的土地面积能够进行比较，在具体计算过程中，需要乘以相应的均衡因子，同样的，在核算生态承载能力时，需要乘以均衡因子和产量因子。研究在借助国际相关组织的研究成果和对比参考相关研究文献的基础上[24-25]，对均衡因子和产量因子进行了相应的调整（表1）。另外，根据联合国世界环境与发展委员会（WECD）相关建议，在黄河三角洲自然资本和生态承载能力具体计算过程中，扣除12%生物多样性保护面积。

3 黄河三角洲地区自然资本动态演变分析

研究根据自然资本相关指数的计算公式，计算黄河三角洲地区自然资本相关指数，具体见表2，根据自然资本相关指数计算结果研究其动态演变规律。

3.1 人均生态足迹和生态承载力演变特征

运用生态足迹模型计算黄河三角洲地区人均生态足迹和人均生态承载能力。根据测算结果（图2），黄河三角洲地区人均生态足迹呈上升趋势，由2000年的2.96 hm2上升至2015年的11.23 hm2，年均增长率达到9.30%。研究时期内，黄河三角洲地区的人口数量由173.57万人增加到192.81万人，国内生产总值由501.52亿元增加到3479.60亿元，平均增长速度达10%以上，人均生态足迹的增长趋势基本与人口规模和经济规模呈正相关。

2000—2007年，黄河三角洲地区人均生态足迹增长较快，由2.96 hm2增加至7.64hm2，年均增长率为14.45%，主要受到两方面因素的影响，一方面是随着石油和农业资源的大规模开发，工业化和城市化的快速发展以及以重化工为主的污染密集型产业比重不断增加，区域自身对基本的物质资料和能源资料的需求持续增加，需要以大量的生产性土地面积作为支撑;另一方面由于经济发展水平的不断提升，居民消费需求结构发生变化，生活质量需求变化与自然资源供给的矛盾问题突出，区域自然资源的消耗持续增多。2008—2010年人均生态足迹变化相对平缓，这主要是受2008年全球性金融危机影响，经济发展速度开始放缓，工业发展受到较大冲击，许多重化工企业选择减小生产规模甚至停产，与重化工企业相关的产业也同样缩减生产规模，基本的生产资料和能源资源需求量持续降低，致使人均生态足迹下降。2011—2015年人均生态足迹的增长率为5.28%，这主要是因为伴随着黄河三角洲高效生态经济区上升为国家级发展战略，开发强度持续提升，自然资源需求开始显著增加。

2000—2015年黄河三角洲地区人均生态承载能力时生态足迹和生态承载力的变化序变动趋势不明显，但与人均生态足迹相比，表现出生态服务供给严重的生态赤字问题，进一步凸显出黄河三角洲地区生态脆弱、资源环境承载能力低的特点。黄河三角洲地区因黄河泥沙淤积而成，成陆时间短，地下水盐度大，加之蒸发强烈、海潮侵袭以及海水顶托，土壤盐碱化程度相对较高，盐碱化土地面积占全区土地总面积的7%，占山东省盐碱化土地总面积的82%，森林覆盖率仅为16.4%，可利用土地尤其是耕地资源较少，造成黄河三角洲地区自然资源的生态供给相对较少，人均生态承载能力严重不足。2000—2015年，黄河三角洲地区一直处于生态赤字状态，人均生态赤字由2000年的2.32 hm2扩大至2015年的10.65hm2，年均增长率达到10.69%，表明随着人类活动开发强度加剧和对国土空间的无序开发，“人”对“地”的索取越来越多，各项社会经济活动对资源环境的胁迫作用也越来越强。

3.2 人均生态足迹广度和深度动态演变特征

生态足迹广度一定程度上能有效反映自然资本的流动性强弱和人类活动占用流量资本的程度。2000—2015年，黄河三角洲地区人均生态足迹广度大致呈先下降后相对稳定趋势（图3），这表明在黄河三角洲地区经济社会发展过程中，人类活动对自然资本流量的占用呈现先下降后相對稳定趋势。人均生态足迹广度的变化幅度大致呈现先增加后减少趋势，变化率基本趋向于0，年均递减率较小，这表明黄河三角洲地区经济发展方式逐渐由粗放型向集约型转变，经济结构逐步完善，对自然资本流量的利用逐渐减小且趋于稳定。人均生态足迹广度演变大致分为两个阶段，第一阶段2000—2008年，人均生态足迹广度不断下降，从2000年的0.65 hm2，降低至2008年的0.57 hm2，共减少0.08 hm2。第二阶段2009—2015年，人均生态足迹广度变化相对平稳，波动较小，大致在0.59hm2波动，自然资本流量相对较小。

人均生态足迹广度和深度生态足迹深度能够较好地体现自然资本存量的消耗程度。2000—2015年，黄河三角洲地区的人均生态足迹深度呈现上升趋势（图3、图4），由2000年的4.95增加至2015的19.37，年平均增速为9.52%，大于生态足迹广度的变动速度，致使人均生态足迹持续扩大，且人均生态足迹深度一直大于1，存在严重的生态赤字，意味着需要近20个黄河三角洲地区的自然资本流量才能满足区域经济社会发展的资源环境需求。这表明区域发展越来越依赖自然资本存量，而当前自然资本的流量已经不能满足经济社会发展的消耗需求，需要动用本区域自然资本的存量或者引入区域以外的资本存量以弥补自然资本流量的不足。2000—2007年，由于人口增长较快、经济规模急剧扩张，黄河三角洲地区人均生态足迹深度逐渐增加，自然资本存量使用增加。其中，2004年人均生态足迹深度的变化率达到最大值。2008—2010年，由于全球金融危机影响，区域经济社会活动放缓，人均生态足迹深度增速也逐渐放缓。2005—2010年，人均生态足迹深度的变化率逐渐下降，但变化率均大于0，这表明虽然黄河三角洲地区自然资本存量的使用量依然在增加，但增速已逐渐减缓，与这一时期积极推进生态脆弱区生态环境保护建设有关。2013—2015年，人均生态足迹深度的变化率开始增加，这与黄河三角洲地区上升为国家发展战略后，发展速度加快，需要消耗更多的自然资本有关。