ecologicalfootprintcalculation,生态脚印

新疆水资源生态足迹核算与预测

雷亚君,张永福,张敏惠,梁雪梅,邵新娟.新疆水资源生态足迹核算与预测[J].干旱地区农业研究,2017,35(5):142~150新疆水资源生态足迹核算与预测Calculation and prediction of water resource ecological footprint in Xinjiang

雷亚君,张永福,张敏惠,梁雪梅,邵新娟.新疆水资源生态足迹核算与预测[J].干旱地区农业研究,2017,35(5):142~150新疆水资源生态足迹核算与预测Calculation and prediction of water resource ecological footprint in Xinjiang DOI：10.7606/j.issn.1000-7601.2017.05.21中文关键词: 生态足迹 水资源负载指数 水资源生态赤字 GM(1,1)模型英文关键词:ecological footprint load index of water resources water resources ecological deficit GM(1,1) model基金项目:作者单位雷亚君 School of Resources and Environment Science, Xinjiang University, Urumqi, Xinjiang 830046, China; Key laboratory of Oasis Ecology,Ministry of Education,Xinjiang University, Urumqi, Xinjiang 830046, China 张永福 School of Resources and Environment Science, Xinjiang University, Urumqi, Xinjiang 830046, China; Key laboratory of Oasis Ecology,Ministry of Education,Xinjiang University, Urumqi, Xinjiang 830046, China 张敏惠 School of Resources and Environment Science, Xinjiang University, Urumqi, Xinjiang 830046, China; Key laboratory of Oasis Ecology,Ministry of Education,Xinjiang University, Urumqi, Xinjiang 830046, China 梁雪梅 School of Resources and Environment Science, Xinjiang University, Urumqi, Xinjiang 830046, China; Key laboratory of Oasis Ecology,Ministry of Education,Xinjiang University, Urumqi, Xinjiang 830046, China 邵新娟 School of Resources and Environment Science, Xinjiang University, Urumqi, Xinjiang 830046, China; Key laboratory of Oasis Ecology,Ministry of Education,Xinjiang University, Urumqi, Xinjiang 830046, China 摘要点击次数: 19全文下载次数: 24中文摘要: 根据水资源生态足迹的基本原理和计算模型，引入水资源负载指数，对新疆2005—2014年水资源生态足迹、水资源生态承载力进行计算，并运用灰色预测模型GM(1,1)对2015—2025年的生态赤字/盈余趋势进行预测。结果表明：① 新疆历年水资源生态足迹大于水资源承载力，处于生态赤字状态，从2005年的-7.83×107 hm2 下降至2013年的-9.06×107 hm2 ，水资源开发率很低；② 2005—2014年新疆水资源生态足迹和承载力均呈上升趋势，人均生态足迹和人均承载力呈上下波动状态，生产用水生态足迹在三个水资源账户中比例最大，远远超出其它两部分，占总水资源足迹的95.86%；③ 水资源负载指数总体呈上升趋势，表明水资源的利用程度逐渐加强，2005—2012年负载指数在2～5之间，表明新疆水资源利用程度中等；2013—2014年负载指数在5～10之间，表明新疆水资源利用程度高，开发条件困难；④ 新疆水资源存在分布不均匀的状态，南疆、北疆、东疆差异较大，南疆、北疆水资源生态足迹、水资源承载力均大于东疆，而南、北疆万元GDP水资源生态足迹则小于东疆；⑤ 对2015—2025年水资源进行预测，新疆水资源一直处于生态赤字状态，而且水资源生态赤字呈逐年减小的趋势，水资源生态赤字越来越严重，今后的形势越来越严峻，在利用中提高节水意识。

水是人类生存的重要源泉，社会经济发展离不开水资源的持续充足供给，水资源生态足迹是评价社会经济环境可持续发展的有效指标之一［１］，２０世纪 ９０年代，加拿大学者 ＷｉｌｌｉａｍＲｅｅｓ和 ＭａｔｈｉｓＷａｃｋｅｒｎａｇｅｌ等［２－４］提出了生态足迹模型（ＥＦ），是一种以土地为度量单位的可持续评估方法。该模型提出后得到了各国学者和机构的广泛应用［５－７］，１９９９年被徐中民等学者引入国内以来，成为研究热点［８－１１］。王新华采用自下而上的水足迹核算方法，分析计算了 ２０００年中国各省的人均水足迹［１２］。邓晓军等采用自上而下的方法计算分析了四川省 ２００４年的水足迹及其相关评价指标［１３］。黄晶等运用水足迹理论，采用自上而下的方法计算评价了 １９９０—２００５年北京市水足迹及水资源利用的可持续性，在此基础上进一步分析了北京市农业用水结构的变化特征［１４］。新疆地处干旱半干旱区，有典型的山地—绿洲—荒漠生态系统，水资源的合理利用是维持新疆生态环境及本区域可持续发展的基础。目前生态足迹应用研究多集中在区域经济社会发展的生态足迹分析评价领域，有关单项资源的生态足迹研究较少。因此，本文对 ２００５—２０１４年间新疆维吾尔自治区的水资源生态足迹和生态承载力进行计算分析，并对２０１５—２０２５年水资源生态赤字 ／盈余进行预测，以期对正确认识新疆水资源利用现状，实现区域水资源可持续利用提供科学依据。

３ 结果与分析 ３．１ 新疆 ２００５—２０１４年水资源生态足迹、生态承 载力及生态赤字 ／盈余变化趋势 按照上述公式，计算结果见表 ３。新疆 ２００５— ２０１４年的水资源生态足迹总体呈上升趋势。生产 用水生态足迹在三个水资源账户中比例最大，远远 超出其它两部分，占总水资源足迹的 ９５．８６％，新疆 用于生态环境方面的水资源最少，投入生产的水资 源比重几乎占据了所有水资源，说明大部分的水资 源都用于农业生产、工业生产，对于环境改善和保护 的水资源投入量很少。生活用水的生态足迹所占比 重也很小，但有逐渐增加的趋势，主要是因为人口增 长、居住和生活水平提高引起的。２０１４年为最大值 １５．３４×１０５ｈｍ２，比 ２００５年的 ８．８８×１０５ｈｍ２多了 ６． ４６×１０５ｈｍ２。生产用水先增加后减少，从 ２００５年的 ７．９６×１０７ｈｍ２增加至 ２０１４年的 ９．４７×１０７ｈｍ２，之后 减少至 ９．３８×１０７ｈｍ２。２００５年水资源生态足迹为 ８．４×１０７ｈｍ２，到 ２０１４年增加至 ９．６２×１０７ｈｍ２。万 元 ＧＤＰ水资源生态足迹逐渐降低（图 ４），２０１３年达 到最大值，为 ９．２５×１０７ｈｍ２，说明新疆水资源利用 率有逐年提高的趋势，但随着经济的发展，水资源消 费依然旺盛，对水资源的需求量仍在逐渐增加。在 空间分布上，南北东疆差异较大，南北疆水资源生态 足迹是东疆水资源生态足迹的 １０倍左右，而南北疆 万元 ＧＤＰ水资源生态足迹均小于东疆。 从图 ２可以看出，新疆人均水资源生态足迹保 持在 ３．２５５～４．７６５ｈｍ２·人－１之间，呈先上升后下降 的趋势，在 ２００６年达到最大值 ４．７６５ｈｍ２·人－１；南 疆保持在 １．９６３～２．７５４ｈｍ２·人－１之间，在 ２００６年达 到最大值 ２．７５４ｈｍ２·人－１；北疆保持在 １．１２５～ １．８０５ｈｍ２·人－１之间，大体呈先上升后下降的趋势； 东疆则保持在 ０．１５２～０．２０７ｈｍ２·人－１之间，气候较干燥，降水量少，人均水资源就比南北疆低得多。 新疆水资源承载力年际间差异不大（图 １），在 ０．５７１×１０７～０．６５４×１０７ｈｍ２之间，南北疆水资源承 载力远远大于东疆。新疆水资源承载力与降水量之 间的相关性系数为 ０．５１，说明水资源承载力与降水 量呈正相关。 全疆和北疆的人均水资源承载力最高值出现在 ２００６年，最低值出现在 ２０１１年；南疆人均水资源承 载力保持在 ０．１３３～０．１８７ｈｍ２·人－１之间，最高值出 现在 ２００６年，最低值出现在 ２０１３年；东疆人均水资 源承载力保持在 ０．００２～０．００５ｈｍ２·人－１之间，北疆 人均水资源承载力最高可达东疆的 ８倍，南疆的人 均水资源承载力最高可达东疆的 １３倍。在一定程 度上水资源承载力受限于水文、气象、植被等自然资 源因素。 从表 ３、图 １和图 ２可以看出，新疆水资源处于 生态赤字状态。整体来看，２００５—２０１４年水资源生 态赤字呈波动下降趋势，从 ２００５年的 －７．８３×１０７ ｈｍ２下降至 ２０１３年的 －９．０６×１０７ｈｍ２，由于当时人 们不注意水资源合理利用，缺乏生态保护意识，耗水 量大，造成水资源浪费，生态赤字严重，２０１４年又上 升到 －８．９６×１０７ｈｍ２，说明新疆水资源利用情况正 趋于合理。

３．２ 新疆 ２００５—２０１４年水资源负载指数 从表 ４可以看出新疆的水资源负载指数呈上升趋势，表明水资源的利用程度逐渐加强，２００５—２０１２ 年负载指数在 ２～５之间，表明新疆水资源利用程度 中等；到了 ２０１３年以后新疆水资源开发利用已具有 相当规模，水资源供给对国民经济发展有一定的保 障，进一步开发潜力较小，必须采取一系列行之有效 的节水、用水措施才能满足新疆可持续发展的要求。

３．３ 新疆 ２０１２—２０１４年各地州（市）水资源生态足 迹与生态承载力 本研究对 ２０１２—２０１４年新疆 １５个地州（市）的 水资源生态足迹和水资源承载力进行了分析。从图 ５中可以看出，巴州、阿克苏地区、阿勒泰地区、塔城 地区人均水资源生态足迹较高，均在 ５ｈｍ２·人－１以上。这些地区人口密度小，人均水资源占有量大，导致人均水资源生态足迹大；人均水资源生态足迹较低的地区位于天山以北的乌鲁木齐市、石河子市、伊犁州、克拉玛依市、克州等地区。人均水资源生态足迹受人口密度、经济结构、节水水平、气候条件和水资源条件等多种因素影响。从万元 ＧＤＰ水资源生态足迹来看（图 ６），经济最发达的乌鲁木齐市最低，说明乌鲁木齐市比较注重水资源的利用，工业生产设备完善，技术先进，能够有效提高水资源利用效率；较高的区域分布在巴州、塔城、阿勒泰地区、阿克苏地区和昌吉州。主要与这些地区的产业结构有关，而且水资源丰富，导致万元 ＧＤＰ水资源生态足迹较高，说明水资源利用效率低。２０１２—２０１４年，大部分地州（市）万元 ＧＤＰ水资源生态足迹呈逐渐递减趋势。但是，塔城地区、阿克苏地区和阿勒泰地区的万元 ＧＤＰ水资源生态足迹呈逐渐递增趋势。新疆水资源全部处于生态赤字状态，主要是由于经济高速发展下的人口和产业需水量激增，以及水污染、浪费和利用率低导致的。生态赤字较大的地区阿勒泰地区，高达 ９．９４４ｈｍ２·人－１，其次是阿克苏地区、巴州，高达 ５ｈｍ２·人－１。

４ 讨论与结论 通过水资源生态足迹模型和生态承载力模型， 计算得到新疆水资源生态足迹和水资源承载力，通 过 ＧＭ（１，１）模型预测，分析新疆水资源综合利用的 发展趋势。结果显示： １）２００５—２０１４年新疆水资源生态足迹和承载 力均呈上升趋势；人均生态足迹和人均承载力呈上 下波动状态。生产用水生态足迹在三个水资源账户 中比例最大，远远超出其它两部分，占总水资源足迹 的 ９５．８６％。 ２）２００５—２０１４年水资源呈生态赤字状态。整 体来看呈波动下降趋势，从 ２００５年的 －７．８３×１０７ ｈｍ２下降至 ２０１３年的 －９．０６×１０７ｈｍ２，由于当时人 们不注意水资源合理利用，缺乏生态保护观念，耗水 量大，造成水资源浪费，生态赤字严重，２０１５年又上 升到 －８．９６×１０７ｈｍ２，由于科学技术水平的提高和 人们节水意识增强，水资源利用与管理正在逐渐趋 于合理。 ３）新疆的水资源负载指数呈上升趋势，表明水 资源的利用程度逐渐加强，２００５—２０１２年负载指数 在 ２～５之间，表明新疆水资源利用程度中等；到了 ２０１３年以后新疆水资源开发利用已具有相当规模， 水资源供给对国民经济发展有一定的保障，进一步 开发潜力较小，必须要采取一系列行之有效的节水、用水措施才能满足新疆可持续发展的要求。 ４）生态赤字预测结果为：新疆从 ２０１５—２０２５年 十年间水资源仍然处于赤字状态，生态赤字 ２０１５年 为 －３．４９２ｈｍ２·人－１，逐年减少至 －７．７６７９ｈｍ２· 人－１。说明今后的形势仍较严峻。 综上所述，新疆水资源利用情况一直处于不可 持续状态，所以做好水资源合理利用与开发工作是 未来新疆发展的重中之重。一方面优化水资源配 置，防止水质污染，实行全面节水；另一方面增加水 资源的重复利用率，完善相关的法律体系，建立合理 的水资源管理制度。