姚林杰，張佳寧，張恒瑞，趙艷云，張慶,3，李元恒

1. 內(nèi)蒙古大學(xué)生態(tài)與環(huán)境學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010021；2. 蒙古高原生態(tài)學(xué)與資源利用教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/內(nèi)蒙古大學(xué)生態(tài)與環(huán)境學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010021；3. 草原生態(tài)安全省部共建協(xié)同創(chuàng)新中心，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010021；4. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院草原研究所/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部飼草高效生產(chǎn)模式創(chuàng)新重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010010；5. 內(nèi)蒙古草業(yè)與草原研究院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010010

可持續(xù)發(fā)展是全球重要的主題之一。從1978 年國(guó)際環(huán)境和發(fā)展委員會(huì)（World Commission on Environment and Development，WCED）首次提出可持續(xù)發(fā)展的概念，到1992 年聯(lián)合國(guó)環(huán)境與發(fā)展大會(huì)（United Nations Conference on Environment and Development，UNCED）正式頒布《地球憲章》和《21 世紀(jì)議程》，標(biāo)志著可持續(xù)發(fā)展從理論走向了實(shí)際（UNCED，1992；羅慧等，2004）?？沙掷m(xù)發(fā)展思想來(lái)源于自然資本持續(xù)利用，同時(shí)，自然資本的使用也是反映可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵因素，準(zhǔn)確測(cè)度自然資本利用狀況，對(duì)于追蹤人類社會(huì)的發(fā)展進(jìn)程并規(guī)劃遠(yuǎn)景目標(biāo)具有重要意義（Wackernagel et al.，2004）。

近年來(lái)，生態(tài)足跡模型（Ecological Footprint，EF）作為一種判別可持續(xù)發(fā)展程度的重要方法在國(guó)際上被廣泛應(yīng)用，它是指生產(chǎn)滿足某一區(qū)域內(nèi)所有人口的資源，并吸納產(chǎn)生廢棄物的生物資源性面積。通過(guò)對(duì)區(qū)域生態(tài)足跡及生態(tài)承載力（Ecological Carrying Capacity，EC）的計(jì)算及比較，可以定量評(píng)價(jià)該地區(qū)自然資本使用和可持續(xù)發(fā)展?fàn)顩r。當(dāng)生態(tài)足跡大于生態(tài)承載力時(shí)，該地區(qū)處于生態(tài)赤字狀態(tài)，即該地區(qū)自然資本已經(jīng)處于不可持續(xù)發(fā)展?fàn)顟B(tài)；反之，為生態(tài)盈余狀態(tài)，即該地區(qū)仍處于可持續(xù)發(fā)展?fàn)顟B(tài)。生態(tài)足跡于1992 年由加拿大經(jīng)濟(jì)學(xué)家Rees 提出，后由Wackernagel 等不斷完善和推廣（Rees，1992；Wackernagel et al.，1996，2004）。目前，生態(tài)足跡的研究由全球逐步細(xì)化發(fā)展到國(guó)家、區(qū)域、城市、企業(yè)、家庭等尺度上，為當(dāng)?shù)刈匀毁Y源規(guī)范性利用及可持續(xù)發(fā)展政策提供科學(xué)支撐（McDonald et al.，2004；李定邦等，2005；李廣軍等，2005；李兵等，2007；安寶晟等，2014；Galli et al.，2015；楊屹等，2015；周濤等，2015；Wu et al.，2016；向秀容等，2016；魏黎靈等，2018；王建事等，2019；李鵬輝等，2020）。隨著生態(tài)足跡的研究不斷加深，其在時(shí)間尺度上也得到了充分發(fā)展，單一年份到跨度長(zhǎng)達(dá)30 年的生態(tài)足跡研究不一而足（方愷等，2012；馬明德等，2014；徐雪等，2021；徐智超等，2021）。均衡因子和產(chǎn)量因子是生態(tài)足跡計(jì)算中的重要參數(shù)，其決定了計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確度和可比性。然而由于全球土地生產(chǎn)力水平差異較大，因此在計(jì)算不同尺度、地區(qū)的生態(tài)足跡時(shí)，僅僅依賴于世界平均均衡因子及產(chǎn)量因子很難真實(shí)、準(zhǔn)確地反應(yīng)不同區(qū)域的自然資本利用及可持續(xù)發(fā)展情況。許多學(xué)者對(duì)區(qū)域的產(chǎn)量因子和均衡因子進(jìn)行了調(diào)整，如劉某承等（2009，2010）基于凈初級(jí)生產(chǎn)力（Net Primary Productivity，NPP）對(duì)中國(guó)各地生態(tài)足跡均衡因子及產(chǎn)量因子進(jìn)行測(cè)算，張恒義等（2009）基于熱值對(duì)浙江省各市的生態(tài)足跡均衡因子及產(chǎn)量因子進(jìn)行計(jì)算。

內(nèi)蒙古自然資源豐富，地理位置特殊，其可持續(xù)發(fā)展的重要性不言而喻。目前，關(guān)于內(nèi)蒙古生態(tài)足跡的研究主要集中于自然資源的可持續(xù)分析和生態(tài)安全分析上，如徐瑋等（2016）應(yīng)用生態(tài)足跡理論模型，對(duì)內(nèi)蒙古地區(qū)生態(tài)可持續(xù)發(fā)展程度進(jìn)行了測(cè)算，徐智超等（2021）基于生態(tài)足跡模型計(jì)算生態(tài)安全指數(shù)，評(píng)價(jià)內(nèi)蒙古生態(tài)安全及可持續(xù)發(fā)展?fàn)顩r。同時(shí)，內(nèi)蒙古不同區(qū)域的生態(tài)足跡研究側(cè)重點(diǎn)也有所不同，如甄江紅等（2015）核算了呼包鄂能源重化工區(qū)域的生態(tài)足跡，田美榮等（2014）開展了內(nèi)蒙古典型草原區(qū)的生態(tài)安全評(píng)估，為典型草原區(qū)環(huán)境管理提供理論支撐。當(dāng)前，內(nèi)蒙古自然資源可持續(xù)發(fā)展存在草地退化、能源利用率低且消耗過(guò)快、水資源短缺等問(wèn)題，相關(guān)的生態(tài)足跡研究也應(yīng)運(yùn)而生。如陳晨等（2012）和朱彤等（2022）研究發(fā)現(xiàn)能源依賴型城市已呈現(xiàn)出較強(qiáng)的不可持續(xù)性，應(yīng)通過(guò)加大科技投入同時(shí)提高資源利用效率來(lái)控制生態(tài)足跡過(guò)快增長(zhǎng)。

隨著內(nèi)蒙古自治區(qū)逐步以生態(tài)安全、綠色發(fā)展為導(dǎo)向，構(gòu)建綠色特色優(yōu)勢(shì)現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)體系，牢筑中國(guó)北方重要的生態(tài)安全屏障，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展已成為該地區(qū)的重要目標(biāo)。所以，對(duì)內(nèi)蒙古自治區(qū)自然資本利用狀況的精準(zhǔn)掌握，有利于保持生態(tài)與經(jīng)濟(jì)的相對(duì)協(xié)調(diào)關(guān)系，同時(shí)提升區(qū)域可持續(xù)發(fā)展水平（余春祥，2004）。以往生態(tài)足跡研究大多基于縣、市、省等行政單元開展，其可明確判定每個(gè)行政單元自然資本利用情況，進(jìn)而提出相應(yīng)可持續(xù)發(fā)展建議（楊艷等，2011；張紅等，2016；趙先貴等，2016，；潘洪義等，2017；魯洋等，2019；朱文娟等，2019；滕銳等，2020）。基于行政單元開展的相應(yīng)研究認(rèn)為單元內(nèi)部為均質(zhì)生態(tài)足跡，對(duì)行政單元內(nèi)部自然資本利用及可持續(xù)發(fā)展?fàn)顩r并未開展深入的探討。實(shí)際上，每個(gè)行政單元內(nèi)部也具有較高空間異質(zhì)性，如何進(jìn)一步明確其內(nèi)部生態(tài)足跡空間異質(zhì)性，對(duì)于其開展更為精準(zhǔn)細(xì)致的工作具有重大意義。本研究對(duì)1990－2020 年內(nèi)蒙古自治區(qū)自然資本利用狀況進(jìn)行核算，定量分析了全區(qū)自然資本存續(xù)情況及其可持續(xù)發(fā)展?fàn)顩r，并進(jìn)行空間化顯示，提供了豐富、直觀的生態(tài)足跡測(cè)算結(jié)果，為內(nèi)蒙古以“生態(tài)優(yōu)先、綠色發(fā)展”為導(dǎo)向的生態(tài)文明建設(shè)提供有力支持。

1 方法

1.1 研究區(qū)概況

內(nèi)蒙古自治區(qū)地處中國(guó)北部，位于97°12′－126°04′E，37°24′－53°23′N 之間，以溫帶大陸性氣候?yàn)橹鳎昃鶜鉁?3.7－11.2 ℃，年均降水量為50－500 mm（圖1）。內(nèi)蒙古土地總面積1.183×106km2，其中草原總面積5.26×105km2，約占內(nèi)蒙古總面積的74%，占全國(guó)草地總面積的22%。內(nèi)蒙古地域遼闊，土壤種類較多，全區(qū)土地由東北向西南依次為黑土、暗棕壤、黑鈣土、栗鈣土、棕壤、黑壚土、灰鈣土、風(fēng)沙土和灰棕漠土。內(nèi)蒙古資源豐富，人均耕地、草場(chǎng)面積、森林面積及礦產(chǎn)資源含量居全國(guó)前列，是中國(guó)重要的能源和原材料供應(yīng)地（徐智超等，2021）。截止2020 年底，內(nèi)蒙古自治區(qū)總?cè)丝跒? 405 萬(wàn)人，人均GDP 約為7.22 萬(wàn)元。

1.2 均衡因子、產(chǎn)量因子

人類要維持生存所必須消費(fèi)的各種產(chǎn)品、資源和服務(wù)均來(lái)源于生物生產(chǎn)性土地。生物生產(chǎn)性土地是為計(jì)算各類自然資本提出的統(tǒng)一度量標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)生產(chǎn)力大小，將其劃分為：耕地、林地、草地、水體、建設(shè)用地及化石能源用地。其中，化石能源用地是指吸收化石能源燃燒過(guò)程中排放的CO2所需的林地面積。均衡因子和產(chǎn)量因子均基于以上6 種生物生產(chǎn)性土地計(jì)算（商慶凱等，2021）。

均衡因子是用以平衡不同土地利用類型之間的生產(chǎn)力水平差異，不同類型土地通過(guò)乘以各自均衡因子轉(zhuǎn)化為可以直接進(jìn)行比較的標(biāo)準(zhǔn)面積；而不同區(qū)域相同土地利用類型之間也存在生產(chǎn)力差異，產(chǎn)量因子是用以平衡給定區(qū)域內(nèi)某種土地利用類型與整體平均水平上生產(chǎn)力的差異，不同區(qū)域同種類型土地通過(guò)乘以各自的產(chǎn)量因子轉(zhuǎn)化為直接比較的標(biāo)準(zhǔn)面積。

式（1）中：

rj——均衡因子；

——研究區(qū)域土地平均NPP；

Pj——第j類土地的NPP（劉某承等，2009）。

式（2）中：

yj——產(chǎn)量因子；

——研究區(qū)第j類土地利用類型的全區(qū)域平均NPP；

Pj——研究區(qū)域內(nèi)某盟市第j類生物生產(chǎn)性土地的NPP（劉某承等，2010）。

內(nèi)蒙古各盟市均衡因子、產(chǎn)量因子基于NPP 計(jì)算，選擇2000、2005、2010、2015、2020 年MOD17A3數(shù)據(jù)，其來(lái)源于NASA 的EOS/MODIS（http://lpdaac.usgs.gov），空間分辨率為500 m?；谝陨? 年的NPP 數(shù)據(jù)計(jì)算了對(duì)應(yīng)年份的均衡因子、產(chǎn)量因子，后續(xù)不同年份生態(tài)足跡的計(jì)算中使用了其對(duì)應(yīng)年份的均衡因子及產(chǎn)量因子。土地利用數(shù)據(jù)來(lái)源于中國(guó)科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)與數(shù)據(jù)中心（http://www.resdc.cn/），空間分辨率為1 km。建設(shè)用地的均衡因子、產(chǎn)量因子等同耕地，化石能源用地的均衡因子等同林地，由于能源消費(fèi)生態(tài)足跡需要專門碳匯土地來(lái)吸納，故其產(chǎn)量因子為0（楊艷等，2011）。

1.3 生態(tài)承載力、生態(tài)足跡、生態(tài)赤字/盈余

1.3.1 生態(tài)承載力

生態(tài)承載力是指區(qū)域所提供給人類生物生產(chǎn)性土地（包括水域）的面積，其計(jì)算公式如下（楊屹等，2015）：

其中：

C——總生態(tài)承載力；

N——人口數(shù)量；

c——人均生態(tài)承載力；

aj——人均生物生產(chǎn)性土地面積。

按照WCED 的報(bào)告建議，人類應(yīng)將生物生產(chǎn)土地面積的12%用于生物多樣性保護(hù)。因此，在生態(tài)承載力計(jì)算中，要扣除12%生物多樣性保護(hù)面積。

1.3.2 生態(tài)足跡

個(gè)人或區(qū)域生態(tài)足跡是指生產(chǎn)這些人口所消費(fèi)的資源和吸納這些人口所產(chǎn)生的廢棄物所需要的生物生產(chǎn)性土地總面積和水資源總量，其計(jì)算公式如下（楊屹等，2015）：

其中：

F——總生態(tài)足跡；

f——人均生態(tài)足跡；

i——消費(fèi)商品類別；

ci——第i類土地人均年消費(fèi)量；

pi——相應(yīng)生態(tài)生產(chǎn)性土地第i項(xiàng)消費(fèi)項(xiàng)目的全球年平均產(chǎn)量，該數(shù)據(jù)來(lái)源于聯(lián)合國(guó)糧食及農(nóng)業(yè)組織數(shù)據(jù)庫(kù)（http://www.fao.prg/statistics/en/）。

本文基于內(nèi)蒙古自然資本利用情況構(gòu)建了生物資源賬戶及能源消費(fèi)賬戶，生物資源賬戶內(nèi)容為：小麥、玉米、大豆、向日葵、豬牛羊肉、豬肉、牛肉、羊肉、羊毛、奶類、林產(chǎn)品、水產(chǎn)品，能源消費(fèi)賬戶內(nèi)容為：焦炭、柴油、汽油、原煤、電力。其數(shù)據(jù)來(lái)源于內(nèi)蒙古統(tǒng)計(jì)年鑒和各盟市統(tǒng)計(jì)年鑒及EPSDATA 數(shù)據(jù)平臺(tái)（https://www.epsnet.com.cn/index.html#/Home）。

1.3.3 生態(tài)赤字/盈余

生態(tài)赤字/盈余是指通過(guò)計(jì)算比較生態(tài)承載力與生態(tài)足跡大小，來(lái)確定研究區(qū)域處于生態(tài)赤字或者生態(tài)盈余狀態(tài)。當(dāng)生態(tài)足跡大于生態(tài)承載力時(shí)，則處于生態(tài)赤字狀態(tài)，表示區(qū)域土地生產(chǎn)壓力負(fù)荷大；當(dāng)生態(tài)足跡小于生態(tài)承載力時(shí)，則處于生態(tài)盈余狀態(tài)，表示區(qū)域土地資源呈可持續(xù)利用狀態(tài)。其計(jì)算公式如下（楊屹等，2015）：

其中：

D——生態(tài)赤字/盈余。

本文結(jié)合中國(guó)人口空間分布公里網(wǎng)格數(shù)據(jù)集將內(nèi)蒙古生態(tài)承載力、生態(tài)足跡、生態(tài)赤字/盈余進(jìn)行空間化，人口數(shù)據(jù)來(lái)源于中國(guó)科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)與數(shù)據(jù)中心（http://www.resdc.cn/），空間分辨率為1 km。

1.4 區(qū)域土地利用可持續(xù)性評(píng)價(jià)指數(shù)

在核算生態(tài)足跡的基礎(chǔ)上引入?yún)^(qū)域土地利用可持續(xù)性評(píng)價(jià)指數(shù)（Land Use Sustainability Coefficient，LUSC）對(duì)研究區(qū)內(nèi)土地可持續(xù)性進(jìn)行分析。采用研究區(qū)內(nèi)土地生態(tài)承載力占該區(qū)域生態(tài)足跡和生態(tài)承載之和的比值來(lái)測(cè)度研究區(qū)土地利用程度。其公式如下（趙興國(guó)等，2014；蘇嬌萍等，2021）：

其中：

S——區(qū)域土地利用可持續(xù)性指數(shù)。

由于LUSC 是一個(gè)綜合性指標(biāo)，其細(xì)微變化對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果都會(huì)產(chǎn)生較大影響。因此，本研究以0.1 作為區(qū)間劃分標(biāo)準(zhǔn)，將區(qū)域土地利用的可持續(xù)狀態(tài)劃分為10 類，最終得出區(qū)域土地利用可持續(xù)性判別標(biāo)準(zhǔn)（表1）。當(dāng)LUSC＜0.5 時(shí)，該區(qū)域表現(xiàn)為生態(tài)赤字；當(dāng)LUSC＞0.5 時(shí)，該區(qū)域表現(xiàn)為生態(tài)盈余（趙興國(guó)等，2014）。

表1 區(qū)域土地利用可持續(xù)性的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Evaluation standard of land use sustainability

2 結(jié)果

2.1 內(nèi)蒙古各盟市不同土地類型的均衡因子和產(chǎn)量因子構(gòu)建

由表2 可知，除鄂爾多斯市、巴彥淖爾市外，各盟市林地均衡因子均最高。錫林郭勒盟均衡因子平均值最高，呼倫貝爾市均衡因子平均值最低。內(nèi)蒙古各盟市中，僅呼倫貝爾市和興安盟均衡因子平均值小于1。錫林郭勒盟均衡因子變異系數(shù)最高，通遼市變異系數(shù)最低。

表2 內(nèi)蒙古各盟市不同土地類型均衡因子Table 2 Equilibrium factors of different land types in all leagues and cities in Inner Mongolia

由表3 可知，6 種地類中，水體產(chǎn)量因子平均值最高，其次為草地、耕地、建設(shè)用地、林地。內(nèi)蒙古各盟市的耕地、林地、草地、建設(shè)用地產(chǎn)量因子最高為呼倫貝爾市，最低為烏海市。水體產(chǎn)量因子最高為呼倫貝爾市，最低為阿拉善盟。草地產(chǎn)量因子變異系數(shù)最高，其次為林地、水體、耕地、建設(shè)用地。

表3 內(nèi)蒙古各盟市6 種土地類型產(chǎn)量因子Table 3 Yield factors of different land types in all leagues and cities in Inner Mongolia

2.2 自然資本利用動(dòng)態(tài)變化

結(jié)果表明，內(nèi)蒙古人均生態(tài)承載力由1990 年的 3.25 hm2·person-1降 至 2020 年 的 2.94 hm2·person-1，其中1990－2015 年呈下降趨勢(shì)，2015－2020 年人均生態(tài)承載力呈小幅上升趨勢(shì)，由2.79 hm2·person-1升至2.94 hm2·person-1。人均生態(tài)足跡隨著時(shí)間推移呈增加趨勢(shì)，由1.55 hm2·person-1增至16.19 hm2·person-1，其中2010－2015 年增速較其他時(shí)期較為緩慢。1995－2000 年間，內(nèi)蒙古由生態(tài)盈余逐漸轉(zhuǎn)為生態(tài)赤字狀態(tài)，且生態(tài)赤字程度在不斷加深（圖2）。

圖2 內(nèi)蒙古1990－2020 年人均生態(tài)承載力、人均生態(tài)足跡、人均生態(tài)赤字/盈余變化趨勢(shì)Figure 2 Trends of per capita ecological carrying capacity, per capita ecological footprint, and per capita ecological deficit/surplus in Inner Mongolia from 1990 to 2020

2.3 內(nèi)蒙古生態(tài)承載力、生態(tài)足跡、生態(tài)赤字/盈余空間格局

1990－2020 年內(nèi)蒙古各盟市生態(tài)承載力保持較為穩(wěn)定的狀態(tài)，處于每平方千米17－150 hm2之間，在空間上保持了由東北到西南生態(tài)承載力逐漸降低的趨勢(shì)。其中，呼倫貝爾市、興安盟、赤峰市、通遼市生態(tài)承載力相對(duì)較高；錫林郭勒盟、烏蘭察布市、呼和浩特市、包頭市生態(tài)承載力居中；鄂爾多斯市、烏海市、阿拉善盟、巴彥淖爾市生態(tài)承載力相對(duì)較低（圖3a）。內(nèi)蒙古生態(tài)足跡主要集中分布于鄂爾多斯市東北部、呼倫貝爾市東部、通遼市東南部，赤峰市南部、包頭市南部、巴彥淖爾市南部，呼和浩特市及烏海市，1990－2020 年這些地區(qū)生態(tài)足跡較高值的分布呈現(xiàn)向外擴(kuò)散的趨勢(shì)，其中心地區(qū)生態(tài)足跡升高（圖3b）。

圖3 內(nèi)蒙古1990－2020 年生態(tài)承載力、生態(tài)足跡、生態(tài)赤字（盈余）空間分布圖Figure 3 Spatial distribution of ecological carrying capacity, ecological footprint and ecological deficit in Inner Mongolia from 1990 to 2020

1990－2020 年內(nèi)蒙古生態(tài)赤字/盈余空間異質(zhì)性十分明顯。從北向南，生態(tài)盈余逐漸轉(zhuǎn)為生態(tài)赤字。1990 年內(nèi)蒙古自治區(qū)大部分地區(qū)處于生態(tài)盈余狀態(tài)，且生態(tài)盈余中東北至西南方向逐漸由較高盈余狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檩^低盈余狀態(tài)，全區(qū)生態(tài)赤字面積僅為9.1%。2020 年，內(nèi)蒙古51%的區(qū)域處于生態(tài)赤字狀態(tài)，其占比為1990－2020 年中最高。其中，絕大部分區(qū)域處于低生態(tài)赤字狀態(tài)，人口較為集中的城區(qū)處于較高或高生態(tài)赤字狀態(tài)（圖3c）。

2.4 內(nèi)蒙古自然資源可持續(xù)利用狀況

1990－2020 年，呼倫貝爾市的可持續(xù)性最高，烏海市最低。呼和浩特市、包頭市、烏海市LUSC指數(shù)變化趨勢(shì)均為1990－2005 年持續(xù)快速下降，2005－2020 年處于平穩(wěn)波動(dòng)狀態(tài)。呼倫貝爾市、通遼市、阿拉善盟LUSC 指數(shù)變化趨勢(shì)均為1990－2010 年持續(xù)快速下降，其中呼倫貝爾市及通遼市LUSC 指數(shù)在2015 年達(dá)到最低，隨后略有回升。阿拉善盟LUSC 指數(shù)于2010－2015 年有所回升，其東南部由可持續(xù)→不可持續(xù)的臨界狀態(tài)轉(zhuǎn)為輕度可續(xù)性。1990－2005 年鄂爾多斯市、烏蘭察布市、巴彥淖爾市LUSC 指數(shù)快速下降，2005－2020 年其下降速度減緩。錫林郭勒盟、興安盟、赤峰市的LUSC 指數(shù)于1990－2020 年一直處于下降趨勢(shì)（圖4）。

圖4 內(nèi)蒙古各盟市1990－2020 年區(qū)域土地利用可持續(xù)性變化趨勢(shì)Figure 4 Trends of sustainable changes in land use in all leagues and cities in Inner Mongolia from 1990 to 2020

1990－2020 年內(nèi)蒙古LUSC 指數(shù)總體處于明顯下降趨勢(shì)（圖5），由0.67 降至0.15，可持續(xù)利用程度相對(duì)較好的區(qū)域集中于西部和東北部，但各盟市均存在可持續(xù)利用程度下降的情況。尤其在包頭市、呼和浩特市、烏海市、鄂爾多斯市不可持續(xù)程度較為嚴(yán)重。1990－2020 年，LUSC 指數(shù)不斷下降，由輕度可持續(xù)性狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閺?qiáng)不可續(xù)性狀態(tài)，內(nèi)蒙古不可持續(xù)利用的區(qū)域由南向北逐漸延伸，不可持續(xù)利用程度逐漸增大（圖6）。

圖5 內(nèi)蒙古1990－2020 年區(qū)域土地利用可持續(xù)性變化趨勢(shì)Figure 5 Trends of sustainable changes in regional land use in Inner Mongolia from 1990 to 2020

圖6 內(nèi)蒙古1990－2020 年區(qū)域土地利用可持續(xù)空間分布圖Figure 6 Spatial distribution of land use sustainability in Inner Mongolia from 1990 to 2020

3 討論

本研究基于NPP 測(cè)算了內(nèi)蒙古各盟市土地利用類型均衡因子和產(chǎn)量因子，對(duì)于準(zhǔn)確反映當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)足跡現(xiàn)狀具有現(xiàn)實(shí)意義（王紅旗等，2015；Han et al.，2016；張靜宇等，2021）。對(duì)比內(nèi)蒙古各盟市均衡因子可知，除鄂爾多斯市、巴彥淖爾市以外各盟市林地均衡因子均最高（表2），這由林地固有的高生產(chǎn)力所決定（李登科等，2018）。其中巴彥淖爾市南部為河套平原，是內(nèi)蒙古自治區(qū)乃至全國(guó)重要的農(nóng)業(yè)區(qū)，其地勢(shì)平緩，土質(zhì)較好，緊臨黃河，灌溉系統(tǒng)發(fā)達(dá)，耕地面積較廣，故耕地的均衡因子要大于林地的均衡因子。對(duì)比內(nèi)蒙古各盟市均衡因子的變異系數(shù)可知，錫林郭勒盟各土地利用類型之間的生產(chǎn)力差異最大，而通遼市差異最?。ū?）。錫林郭勒盟位于內(nèi)蒙古東部，年均降水量為150－450 mm，其土地覆蓋類型由東到西為林地、草甸草原、典型草原、荒漠草原，易受氣候波動(dòng)影響。其中，荒漠草原的NPP 年際變化十分劇烈，為錫林郭勒盟各草原類型之最，故錫林郭勒盟均衡因子變異系數(shù)最高（Han et al.，2016；張美玲等，2021）。通遼市位于內(nèi)蒙古東部，是內(nèi)蒙古糧食主產(chǎn)區(qū)之一（李剛等，2008）。該地區(qū)耕地面積較大，而耕地由于受人為因素干擾，對(duì)于氣候變化響應(yīng)不敏感，故其均衡因子差異較小。比較內(nèi)蒙古各盟市產(chǎn)量因子，可知呼倫貝爾市耕地、林地、草地、建設(shè)用地的產(chǎn)量因子均為全區(qū)最高，烏海市耕地、林地、草地、建設(shè)用地的產(chǎn)量因子均為全區(qū)最低（表3）。由于內(nèi)蒙古自治區(qū)東西跨度長(zhǎng)，東部和西部由于受其不同氣候因素影響，所以相同土地利用類型的生產(chǎn)力也存在差異，呼倫貝爾市處于內(nèi)蒙古東部，其年均溫及年降水高于全內(nèi)蒙古，故呼倫貝爾市產(chǎn)量因子最高。烏海市地處內(nèi)蒙古西部，其年降水量低于全內(nèi)蒙平均水平，且當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展依賴于礦產(chǎn)資源開發(fā)利用而非畜牧業(yè)養(yǎng)殖，使得當(dāng)?shù)卦S多草地發(fā)生退化或轉(zhuǎn)化為工礦用地，故產(chǎn)量因子最低。對(duì)比不同土地利用類型的產(chǎn)量因子變異系數(shù)可知，草地產(chǎn)量因子變異系數(shù)最高（表3）。內(nèi)蒙古由東北至西南，包括草甸草原、典型草原、荒漠草原三種主要草地類型，不同草地類型的空間分布主要受降水控制（Han et al.，2016），且不同草地類型其生產(chǎn)力差異最大為10倍以上，導(dǎo)致草地產(chǎn)量因子變異系數(shù)最高（李剛等，2008；康振山等，2021）。

生態(tài)承載力、生態(tài)足跡、生態(tài)赤字/盈余時(shí)間序列分析對(duì)自然資本合理利用具有重要指導(dǎo)意義（郭慧文等，2016；劉家旗，2020）。本研究對(duì)內(nèi)蒙古各盟市人均生態(tài)承載力、生態(tài)足跡、生態(tài)赤字/盈余進(jìn)行核算發(fā)現(xiàn)，人均生態(tài)承載力總體呈下降趨勢(shì)，是由于近年來(lái)草地退化程度加深以及草地資源流失所導(dǎo)致。由于工業(yè)發(fā)展、人口聚集導(dǎo)致草地轉(zhuǎn)化為其他土地利用類型，草地面積減少進(jìn)一步加劇了人類對(duì)現(xiàn)有草地資源的利用，造成草地鹽堿化、沙漠化等結(jié)果，進(jìn)而導(dǎo)致了人均生態(tài)承載力下降。人均生態(tài)承載力于2015－2020 年間有小幅上升（圖2），這是生態(tài)修復(fù)的結(jié)果（Liu et al.，2020）。“三北”防護(hù)林建設(shè)、京津風(fēng)沙源治理、天然林資源保護(hù)、退牧還草、退耕還林還草等，國(guó)家和自治區(qū)重大生態(tài)工程的逐步落實(shí)生態(tài)承載力小幅上升的重要原因，內(nèi)蒙古生態(tài)狀況實(shí)現(xiàn)了“整體遏制、局部好轉(zhuǎn)”的轉(zhuǎn)變。內(nèi)蒙古1990－2020 年人均生態(tài)足跡呈上升趨勢(shì)（圖2），與徐智超等人的研究結(jié)果一致。以2020年為例，內(nèi)蒙古每平方千米土地上的人口的平均生態(tài)足跡為328.04 hm2，但是生態(tài)足跡在內(nèi)蒙古的分布具有極大的空間異質(zhì)性，主要表現(xiàn)為在研究區(qū)范圍內(nèi)絕大部分地區(qū)的生態(tài)足跡均維持在較低水平，僅在部分地區(qū)呈現(xiàn)極高生態(tài)足跡。這是由于生態(tài)足跡主要集中于人口密集的建設(shè)用地。從土地利用上看，內(nèi)蒙古城鎮(zhèn)面積占內(nèi)蒙古總面積的1.05%，而其他土地利用類型占內(nèi)蒙古總面積的98.95%，故內(nèi)蒙古絕大部分區(qū)域均處于極低生態(tài)足跡狀態(tài)，這體現(xiàn)了內(nèi)蒙古人口空間分布不均的特點(diǎn)。生態(tài)足跡的增加意味著對(duì)自然資源利用程度的加大和生態(tài)環(huán)境壓力的加劇。近年來(lái)，內(nèi)蒙古工業(yè)化進(jìn)程不斷加快，這勢(shì)必需要占用更多自然資源，如土地、礦產(chǎn)、水資源等，進(jìn)而導(dǎo)致生態(tài)足跡增加。同時(shí)，內(nèi)蒙古城鎮(zhèn)化與第三產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，提高了城鄉(xiāng)居民收入與消費(fèi)水平，消費(fèi)結(jié)構(gòu)中高生態(tài)足跡占用的產(chǎn)品也更大，這也大大加深了自然資源的消費(fèi)和生態(tài)足跡的占用（黃寶榮等，2016）。人均生態(tài)赤字/盈余呈下降趨勢(shì)，其中在1995－2000 年之間由生態(tài)盈余轉(zhuǎn)為生態(tài)赤字（圖2），由于生態(tài)足跡不斷增加，使得呈下降趨勢(shì)的生態(tài)承載力無(wú)法再支持內(nèi)蒙古自然資源可持續(xù)利用，故出現(xiàn)了由生態(tài)盈余到生態(tài)赤字的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。1990－2020 年間，造成內(nèi)蒙古生態(tài)赤字大幅增加的“主力”是化石能源足跡，減少化石能源消耗改善內(nèi)蒙古生態(tài)赤字現(xiàn)狀的重中之重。社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)能源具有很大依賴性，在保持經(jīng)濟(jì)發(fā)展穩(wěn)定性的同時(shí)，對(duì)當(dāng)前能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)和能源的使用效率進(jìn)行優(yōu)化是減少化石能源足跡的有力手段，同時(shí)這也要求當(dāng)?shù)卣推髽I(yè)不斷提升科技創(chuàng)新水平與行政管理能力。

生態(tài)承載力、生態(tài)足跡、生態(tài)赤字/盈余的空間分布對(duì)自然資源精準(zhǔn)配置有著至關(guān)重要作用。本研究對(duì)生態(tài)承載力結(jié)果進(jìn)行空間化顯示發(fā)現(xiàn)：1990－2020 年生態(tài)承載力呈現(xiàn)東北高西南低的特點(diǎn)（圖3a）。究其原因，呼倫貝爾市、興安盟、通遼市、赤峰市等內(nèi)蒙古東部地區(qū)，其耕地、林地、草地、水體、建設(shè)用地產(chǎn)量因子較西部城市更高（表3），而產(chǎn)量因子的高低與其地類生產(chǎn)力有著直接的關(guān)系，內(nèi)蒙古東部地區(qū)其年均溫和年降水均高于內(nèi)蒙古平均水平，西部則低于內(nèi)蒙古平均水平，導(dǎo)致內(nèi)蒙古東部地區(qū)土地生產(chǎn)力更高，故其生態(tài)承載力也更高。生態(tài)足跡的空間化結(jié)果顯示：1990－2020 年生態(tài)足跡呈現(xiàn)北低南高的特點(diǎn)（圖3b）。區(qū)域人均生態(tài)足跡和人口直接影響著區(qū)域生態(tài)足跡的高低。呼包鄂城市群位于內(nèi)蒙古西南部，集中了全國(guó)17 %的煤炭、84%的稀土、12%的天然氣（陳萬(wàn)杰等，2019）?；茉吹拇罅块_采利用使得呼包鄂地區(qū)的人均生態(tài)足跡高于其他盟市；同時(shí)，呼包鄂借助其區(qū)位優(yōu)勢(shì)、能源優(yōu)勢(shì)及政策優(yōu)勢(shì)快速發(fā)展經(jīng)濟(jì)，城鎮(zhèn)化率也隨之提高，到2020 年，呼包鄂城鎮(zhèn)化率達(dá)到80.99%，人口達(dá)832.01 萬(wàn)人。高人均生態(tài)足跡和眾多人口共同導(dǎo)致了呼包鄂地區(qū)的高生態(tài)足跡（楊海平等，2017）。赤峰市和通遼市作為蒙東區(qū)域中心城市也聚集了大量人口，至2020 年，赤峰、通遼兩市總?cè)丝谡純?nèi)蒙古自治區(qū)總?cè)丝诘?8.7%，人口數(shù)量多是該區(qū)域生態(tài)足跡較高的主要因素。1990－2020年，生態(tài)赤字分布范圍逐漸擴(kuò)大，內(nèi)蒙古南部生態(tài)赤字程度較北部更高，其中需重點(diǎn)關(guān)注的生態(tài)赤字較高的區(qū)域集中在呼包鄂城市群和通遼市、赤峰市市區(qū)，與生態(tài)足跡較高區(qū)域分布一致（圖3c）。其主要原因是，1990－2020 年各地區(qū)生態(tài)承載力基本處于穩(wěn)定狀態(tài)，變化幅度較小，而生態(tài)足跡在北低南高的分布特點(diǎn)基礎(chǔ)上快速增長(zhǎng)，生態(tài)承載力無(wú)法抵消生態(tài)足跡的增加，導(dǎo)致生態(tài)赤字分布范圍逐漸擴(kuò)大，但大部分區(qū)域由于其人口數(shù)量較少仍處于低生態(tài)赤字階段；同時(shí)北部生態(tài)盈余區(qū)域由于生態(tài)足跡的增加，其盈余程度也在降低。

區(qū)域土地利用可持續(xù)性指數(shù)反映了生態(tài)承載力占生態(tài)足跡與生態(tài)承載力之和的比重，其值越高，生態(tài)承載力越能滿足區(qū)域?qū)ψ匀毁Y源的需求，即可持續(xù)性越高。本研究直觀顯示了1990－2020 年生態(tài)足跡及區(qū)域土地可持續(xù)利用情況的空間異質(zhì)性（圖6），生態(tài)足跡增加幅度較大的城市，往往也是區(qū)域土地可持續(xù)利用指數(shù)較低的城市，如呼和浩特市、包頭市、鄂爾多斯市、通遼市、赤峰市；生態(tài)足跡增加不明顯的城市，如呼倫貝爾市、錫林浩特市、阿拉善盟，這些城市的區(qū)域土地可持續(xù)利用指數(shù)較高（圖4），這說(shuō)明生態(tài)足跡呈現(xiàn)的結(jié)果與城市的發(fā)展具有明顯一致性，如呼包鄂等高生態(tài)足跡區(qū)域，其城市化程度也較高，人口密集。究其原因，人口越多、城市化程度越高的區(qū)域，其發(fā)展所需的自然資源越多，可利用資源的減少導(dǎo)致區(qū)域土地可持續(xù)利用程度下降。此外，內(nèi)蒙古經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)依賴工業(yè)發(fā)展，其增長(zhǎng)方式仍以粗放式為主，具有高能耗、高污染、高排放的特點(diǎn)，這種模式下發(fā)展導(dǎo)致了生態(tài)足跡升高，在生態(tài)承載力處于較低且穩(wěn)定狀態(tài)的情況下，生態(tài)足跡占比逐漸升高，故區(qū)域土地可持續(xù)利用程度隨之降低（圖5）。

在當(dāng)前城鎮(zhèn)化進(jìn)程和自然資源大肆開發(fā)的背景下，經(jīng)濟(jì)持續(xù)穩(wěn)定增長(zhǎng)和自然資源合理利用之間的矛盾日益凸顯。通過(guò)對(duì)內(nèi)蒙古自然資源的核算，進(jìn)一步明確了內(nèi)蒙古的發(fā)展方向，即進(jìn)行產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，推動(dòng)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)向高端化、智能化、綠色化轉(zhuǎn)型發(fā)展，使其經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式得到根本性的轉(zhuǎn)變（包思勤，2021）。同時(shí)，注重發(fā)展山水林田湖草沙等生態(tài)產(chǎn)業(yè)，加強(qiáng)重點(diǎn)生態(tài)工程建設(shè)，從而實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)建設(shè)雙贏，形成在保護(hù)中開發(fā)、在開發(fā)中保護(hù)的局面（杜淑芳，2021）。

4 結(jié)論

本研究基于生態(tài)足跡模型對(duì)內(nèi)蒙古1990－2020 年生態(tài)足跡、生態(tài)承載力及生態(tài)赤字（盈余）及區(qū)域土地利用可持續(xù)性的時(shí)空變化進(jìn)行分析，得出以下結(jié)論：

1）內(nèi)蒙古生態(tài)環(huán)境現(xiàn)處于不可持續(xù)的發(fā)展?fàn)顩r，內(nèi)蒙古人均生態(tài)足跡由1.56 hm2上升至16.19 hm2，人均生態(tài)承載力由3.25 hm2下降至2.94 hm2，并于1995－2000 年之間由生態(tài)盈余轉(zhuǎn)為生態(tài)赤字狀態(tài)，生態(tài)赤字面積比例由9.1%上升至51%，區(qū)域土地可持續(xù)性指數(shù)由0.67 降至0.15，由輕度可持續(xù)性變?yōu)閺?qiáng)不可續(xù)性。

2）內(nèi)蒙古生態(tài)足跡、生態(tài)承載力、生態(tài)赤字（盈余）及區(qū)域土地利用可持續(xù)程度具有空間異質(zhì)性，其中內(nèi)蒙古生態(tài)足跡、生態(tài)赤字（盈余）與區(qū)域土地利用可持續(xù)性的空間分布具有一定一致性，即高生態(tài)足跡區(qū)域同時(shí)具有高生態(tài)赤字、低區(qū)域土地利用可持續(xù)性狀態(tài)，其大多分布在內(nèi)蒙古東南部、西南部等人口密集、經(jīng)濟(jì)發(fā)展較好的區(qū)域，如呼包鄂經(jīng)濟(jì)圈、通遼及赤峰。生態(tài)承載力總體以東北部的呼倫貝爾市、興安盟等高生態(tài)承載力區(qū)域向西南部的阿拉善盟、烏海市等低生態(tài)承載力區(qū)域逐漸發(fā)生轉(zhuǎn)變。

3）內(nèi)蒙古區(qū)域土地利用可持續(xù)性整體降低，主要是由于以化石能源足跡為主的生態(tài)足跡遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于當(dāng)前生態(tài)承載力水平造成的。

本研究豐富了生態(tài)足跡研究尺度，為行政單元內(nèi)部提供了更為精準(zhǔn)的自然資源可持續(xù)性評(píng)估，為“生態(tài)發(fā)展，綠色優(yōu)先”提供科學(xué)依據(jù)。