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摘要 自然资本的分类测度和分区管理是可持续发展领域的核心议题。文章基于改进后的三维生态足迹模型，分析了2008—2017年宁夏及其各地级市自然资本利用的时空演变特征，并运用偏最小二乘法揭示了自然资本利用演变的驱动机制，旨在为生态脆弱区自然资本的可持续利用、社会经济的协调发展和生态文明建设提供参考。结果显示：①10年来宁夏人均生态足迹以年均5.01%的速率从3.146 hm2增至4.564 hm2，人均生态承载力相对稳定，人均生态赤字由2.462 hm2扩大至3.839 hm2，自然资本的供需矛盾愈加尖锐;市域尺度上，除固原市外其他各市生态赤字明显，总体上呈由南向北递增趋势。②足迹深度和足迹广度表明流量资本已无法满足需求，对存量资本的消耗成为社会经济发展的常态;市域尺度上，足迹深度呈“北高南低”的分布特征，而足迹广度的空间分布与其相反，二者存在显著的地域互补性。③从地类组分构成来看，林地、草地和水域是全区存量资本消耗的主要方式，耕地尚处于流量资本占用状态，建筑用地已过渡为存量资本;市域尺度上，自然资本利用的可持续性呈“南强北弱”格局，各地类间自然资本利用差异显著。④偏最小二乘回归模型揭示能源消耗、社会消费、经济发展和资源禀赋条件是影响宁夏自然资本利用的显著因素，而人口规模、对外贸易、生态建设、科技进步和产业结构演化对自然资本利用的影响程度较轻;市域尺度上自然资本利用的驱动力差异显著。最后，基于自然资本利用空间分异特征，从供需视角提出了自然资本可持续利用的对策建议和优化路径。
关键词 三维生态足迹;自然资本利用;生态持续性;驱动机制;宁夏
中图分类号 F062.2 文献标识码 A 文章编号 1002-2104（2021）02-0162-12 DOI：10.12062/cpre.20200924
自然资本是指能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和生态服务的总称，分为流量资本和存量资本[1]。随着工业化、城镇化进程的深入推进和社会经济的快速发展、强大科技手段的广泛运用，人类社会正在以空前的速度和规模侵蚀着整个地球生态系统。资源耗竭、生态超载、环境恶化等一系列生态环境问题相互交织、相互作用促使自然资本的衰退进程明显加快且呈不可逆转之势，已严重制约着人类福祉的提升和社会经济的可持续发展。宁夏回族自治区（以下简称“宁夏”）地处黄土高原与内蒙古高原、东部季风区与西北干旱半干旱区、荒漠与草原的过渡地带，生态环境具有原生的脆弱性。随着人类社会经济活动对资源环境胁迫作用的不断增强，脆弱的环境本底难以支撑其社会经济的高速发展。基于此，选取地处自然过渡地带的宁夏为案例区，探讨其自然资本利用的时空演变特征、驱动机制和优化路径，旨在为生态脆弱约束下生态系统、经济系统和社会系统的耦合协调发展提供理论基础。
1 文献综述
自然资本核算是有效管理和合理利用自然资源及生态服务的前提，受到相关经济学家和国际组织的广泛关注，成为可持续发展量化研究邻域的重要课题[2]。Costanza等[3]率先采用货币化的评价方法对全球生态系统服务价值进行了初步估算，后续在国内外掀起了生态系统服务价值评估的热潮[4-7]。但生态经济学家认为货币化的评估方法主观性过强且过于追求自然资本的经济效益，忽略了其生态价值，而以生物量遥感、物质流分析法、能值分析法、生态足迹分析法等非货币化评估方法很好地弥补了此缺陷[8]。特别是备受推崇的生态足迹法，因其视角新颖、概念具象、可操作性强等特点，被誉为近20年来可持续发展量化领域最重要的进展[9]。Wackernagel等[10]最早将该方法应用于全球和国家层面的自然资本核算，并提出了抑制自然资本存量持续减少的措施;Andersson等[11]从国际贸易视角探析了资源流动及其隐含污染排放的转嫁问题，揭示了贸易中的生态不公平现象;熊娜[12]对中国省级三类关键自然资本进行了核算和关键性检验，并以南水北调工程为例论证了自然资本的不可替代性;鲁春霞等[13]估算了青藏高原自然资本的占用状况，发现其尚处于生态盈余状态。但随着研究的不断深入，发现该模型未能实现自然资本的分类测度，也难以体现存量资本恒定对维持区域生态系统平衡和可持续发展的关键作用[14]。基于此，Niccolucci等[15]提出三維生态足迹模型，引入足迹深度和足迹广度分别表征存量资本消耗和流量资本占用;方恺[16]针对三维生态足迹模型在计算时将不同地类间生态盈余与赤字予以抵消的缺陷进行了改进，并提出了资本流量占用率和存量流量利用比两个新指标。此后，学者们基于增维和改进后的生态足迹模型从不同尺度展开了相关研究。例如：全球尺度上，Niccolucci等[17]分析了1961—2006年全球自然资本利用广度、深度的时空演化格局。国家尺度上，方恺等[18]运用改进后的模型，评估和比较了1999—2008年全球11个主要国家自然资本利用的时空变化特征，发现流量资本占用与存量资本消耗程度呈负相关性，自然资本利用的国家间差异显著;郑德凤等[19]从消费视角对2006—2015年中国省级不同地类足迹深度、足迹广度进行动态评估，刻画了中国自然资本利用可持续性现状。城市群尺度上，张星星等[20]、杜悦悦等[21]分别对珠三角、京津冀地区自然资本利用格局及生态可持续现状进行了评估。省域尺度上，鹿瑶等[22]、晋雪茹等[23]、高洁等[24]分别对江苏省、浙江省和陕西省自然资本的消耗和供给情况进行了分析。市域尺度上，杨屹等[25]、胡美娟等[26]、刘海燕等[27]分别对榆林市、南京市和沈阳市的自然资本进行了测度，提出了如何提高流量资本占用率、减少存量资本消耗的措施。此外，学者们还从自然资本的利用效率[28-29]、驱动机制[19-20，25-26]等方面进行了研究，丰富和拓展了自然资本利用研究的思路和范畴。综上所述，国内外学者就自然资本核算已经展开了大量的理论分析和实践研究，取得了丰硕的研究成果，但还有待进一步深入探讨：一是自然资本核算对于过渡地带等生态敏感、脆弱区域的生态环境建设至关重要，而现有相关文献较少;二是大部分研究未将污染排放账户纳入生态足迹账户核算，低估了自然资本的消耗量，弱化了自然资本供需之间的矛盾;三是大多研究仅分析了自然资本利用的时序变化特征，未能实现其分区测度和空间刻画。鉴于此，以宁夏为典型案例区，对其自然资本利用进行分类表征、分区测度和动态评估，并采用偏最小二乘法揭示其驱动机制，不仅深化和拓展了生态经济学对地域自然资本的研究，也为生态脆弱区合理规划和管理自然资本、推进生态文明建设与社会经济协同发展提供了参考和借鉴。 2 数据来源与研究方法
2.1 研究区概况
宁夏位于中国西北地区东部、黄河中上游，介于104°17′E～107°39′E和35°14′～39°23′N之间，国土面积6.64万km2，下辖银川、石嘴山、吴忠、固原和中卫5个地级市。截至2017年末，常住人口681.78万，GDP总量为3 443.56亿元。区内农业生产基础较好，是全国商品粮生产基地和十大牧区之一;矿产资源丰富，人均煤炭等资源拥有量大。境内地势自西南向东北倾斜，呈阶梯状下降;地域狭长，略呈两头尖、中间宽的“橄榄”状;地貌类型复杂多样，山地、高原、台地、平原兼有;气候类型属于典型的大陆性气候，干旱少雨、风大沙多、日照充足。全区可划分为北部引黄灌区、中部干旱区和南部山区三大板块，北部引黄灌区依托优越的自然条件和良好的发展基础，是全区人口、产业的集聚区，城市化水平较高;中部干旱区受制于脆弱的自然生态环境，社会经济发展水平相对滞后，土地荒漠化、盐碱化等生态问题突出;南部山区属于国家级贫困区（六盘山片区），且自然条件恶劣，生产力水平低下，生态环境保护与社会经济发展矛盾突出。区内自然资源禀赋条件和社会经济发展水平的空间异质性，为从分区视角探讨宁夏自然资本利用的空间分异提供了案例基础。
2.2 数据来源及处理
生态足迹账户中生物资源账户、能源消耗账户和污染排放账户数据以及生态承载力核算时各地类面积均来自2009—2018年《宁夏统计年鉴》。其中生物资源账户各科目以产量数据为测算基础，需要说明的是动物产品占用的生态生产性土地借鉴谢鸿宇等[30]划分方法，按照饲料来源将其归并为耕地和草地;水果类占用的生态生产性土地根据种植方式划分为耕地和林地。能源消耗账户计算时将各类能源消耗量折算为标准煤且暂未考虑能源的二次转换，同时参考谢鸿宇等[30]研究成果，基于碳循环视角将其占用的生态生产性土地归属修正为林地和草地;污染排放账户核算办法参考杨屹等[25]的研究成果。初级产品全国平均产量在参考谢鸿宇等[30]、张宇鹏等[31]研究成果的基础上进行了修正。均衡因子和产量因子参考刘某承等[32-33]的研究成果。具体指标选取和数据说明见表1。
2.3 研究方法
2.3.1 三维生态足迹模型
（1）三维生态足迹模型及其改进。三维生态足迹模型是在二维模型的基础上，引入了足迹深度和足迹广度。足迹深度刻画了存量资本的消耗程度，反映了人类对超出生态承载力部分资源的累计需求，具有时间属性;足迹广度刻画了流量资本的占用水平，表征人类在生态承载力的限度内实际占用的生态生产性土地面积，具有空间属性[16]。因此，三维生态足迹模型是一个时空模型，不仅从横向上判断了地区生态系统是否超载，而且从纵向上揭示了生态超载或盈余的程度，增强了对区域可持续发展状态评价的解释能力[8]。公式如下[17]：
式中，EFdepth为足迹深度（无量纲），EF为生态足迹，BC为生态承载力，ED为生态赤字。当EF≤BC时，表示资本盈余，EFdepth=1;当EF>BC，表示资本亏损，EFdepth>1。EFsize表示足迹广度（hm2）。
方恺等[34]针对不同地类间生态赤字（虚拟属性的资本负债）与生态盈余（物质属性的资本收益）不可相抵的原则，对上述足迹深度和广度的计算方法进行了改进，得到了区域层面足迹深度和广度的计算公式。
式中，EFdepth，region表示区域足迹深度（无量纲）;EFi、BCi分别表示第i种地类的生态足迹、生态承载力;EFsize，region表示区域足迹广度（hm2）。
（2）相关指标计算。①资本流量占用率。当某一地类资本流量未被完全占用，该地类足迹深度为自然原长，无法表征人类对流量资本的实际占用程度，因此引入资本流量占用率（ORflow）进行表征[16]。公式如下：
②存量流量利用比。存量流量利用比（Rstockflow）表征存量与流量之间的大小关系，可定量测算存量资本超前于流量资本的程度，其值越大，自然资本利用可持续性越弱[16]，公式如下：
2.3.2 偏最小二乘回歸模型
（1）偏最小二乘回归法原理。偏最小二乘回归法（partial least-squares regression，PLS）是集普通线性回归、主成分分析和典型相关分析法于一体的数据统计分析方法，该方法不仅可以避免因样本点少、自变量多重共线等带来的问题，且在成分提取时充分考虑了自变量与因变量的线性关系，对信息进行了重组，提高了自变量对因变量的解释效应。因篇幅所限，具体算法详见文献[35]。
（2）指标构建。区域自然资本利用受诸多因素影响，其中资源禀赋条件决定了自然资本利用的基本格局，而社会经济因素是驱动其变化的关键因子。基于此，在结合宁夏区情和参考相关研究[25-26]的基础上，以三维生态足迹作为因变量（Y），从人口规模（人口总量X1）、经济发展水平（人均国民生产总值X2、城镇化率X3）、自然资源禀赋（人均占地面积X4）、产业结构（产业结构偏离度指数X5、产业结构高级化指数X6）、社会消费（社会消费品零售额X7）、对外贸易（出口总额X8、进口总额X9）、能源强度（能源消耗与产出比重X10）、生态建设（污染治理投资额X11、造林面积X12）及科技进步（科技从业人员数量X13）方面共筛选13项因子作为自变量，应用SIMCA-P软件进行PLS分析。数据来自宁夏及其各地级市统计年鉴，部分指标经过计算得到，其中产业结构偏离度指数和产业结构高级化指数参考吴传清等[36]的研究成果。
3 结果与分析
3.1 自然资本利用时空演变特征
运用生态足迹模型测算了2008—2017年宁夏及其各市人均生态足迹、人均生态承载力以及人均生态赤字/盈余（图1）。结果表明，宁夏人均生态足迹以年均5.01%的速率从2008年的3.146 hm2增至2017年的4.564 hm2;人均生态承载力维持在0.647～0.750 hm2，相对较为稳定;人均生态赤字从2008年的2.462 hm2增至2017年的3.839 hm2，年均增长6.21%，表明宁夏自然资本利用的缺口较大且呈扩大态势，亟须提高资源的利用效率或通过外埠调入缓解自然资本的供需矛盾。 从市域尺度上看，银川市人均生态足迹从2008年的2.923 hm2增至2017年的5.896 hm2，年均增长11.30%;人均生态承载力较小，年均仅为0.271 hm2;人均生态赤字从2008年的2.608 hm2增至2017年的5.636 hm2，年均增长12.90%。石嘴山市人均生态足迹变化幅度相对较小但其值较大，维持在7 hm2左右;人均生态承载力有限，均值为0.373 hm2;人均生态赤字明显，生态压力始终较大。吴忠市人均生态足迹从2008年的3.698 hm2增至2014年的4.308 hm2，后降至2017年的4.192 hm2;人均生态承载力较强，均值达0.956 hm2;人均生态赤字呈先增后减变化趋势。固原市人均生态足迹从2008年的1.099 hm2增至2016年的2.085 hm2，后降至2017年的1.833 hm2;人均生态承载力呈小幅增长趋势，从2008年的1.006 hm2增至2017年的1.268 hm2;人均生态赤字相对较小，呈先扩大后逐渐减小趋势。中卫市人均生态足迹从2008年的2.618 hm2增至2017年的3.458 hm2，年均增长3.56%;人均生态承载力保持在0.791～0.986 hm2;人均生态赤字从2008年的1.820 hm2增至2017年的2.488 hm2，年均增长4.08%。总之，各地级市均存在生态亏损状态，只是亏损程度和变化趋势各异，固原市生态亏损程度相对较轻，自然资本利用现状和趋势较好;石嘴山市、银川市自然资本缺口较大，除其自身承载能力有限外，还与人口的大规模聚集、资源和能源的大量消耗息息相关，尤其银川市自然资本缺口持续扩大的态势还未得到有效遏制。此外，人均生态足迹、生态承载力和生態赤字呈现出明显的空间分异性（图2），人均生态足迹、生态赤字呈由北向南递减的变化特征，而人均生态承载力恰好相反，表明资本供需的地域差异较大且空间上不匹配，需通过资源的跨区域调配以满足社会经济发展对自然资本的需求。
从人均生态足迹构成来看（图3），各类账户增长幅度和组分差异明显。就宁夏而言，生物资源账户、能源消耗账户呈增长趋势，而污染排放账户呈递减趋势;能源消耗账户、生物资源账户、污染排放账户所占比重分别为47.18%、38.13%、14.69%。表明宁夏在研究期间能源资源的利用效率逐渐提升，节能减排工作取得了一定的成效，但经济发展对能源资源的依赖程度仍然较高。
市域尺度上，银川市、石嘴山市人均生态足迹中，化石能源消耗尤为突出，其账户所占比重分别达59.93%、55.19%。尤其银川市增速较快，年均增长率达23.79%，表明积极推进新旧动能转换和清洁能源开发利用具有重要的现实意义;吴忠市、中卫市人均生态足迹中，除能源消耗账户比重接近40%外，生物资源账户的比重也较大，分别为47.33%、40.05%，反映出产业结构还需进一步优化
和升级，产业结构的高级化、合理化将是减缓资本占用的主要途经;固原市人均生态足迹中，生物资源账户所占比重较大，达81.19%，这主要是因为其地处宁夏南部山区，属于国家集中连片贫困区，自然资本利用仍以传统的半农半牧粗放生产模式为主，社会经济发展水平较为落后。
3.2 存量资本消耗和流量资本占用动态演变特征
根据改进后的生态足迹模型测算了宁夏及其各市足迹深度和广度（图4）。结果表明，宁夏及其各市足迹深度均出现了一定程度的上升趋势（石嘴山市除外），反映出人类消费需求引起的生态环境压力持续扩大，存量资本消耗持续增加的势头并未得到有效遏制。其中银川市、石嘴山市的足迹深度较大，尤其银川市足迹深度的增长速度较快，从2008年的10.101增至2017年的22.649，年均增长13.80%，这主要是因为随着“西部大开发”战略的持续推进和“一带一路”倡议的提出，作为西北内陆中心城市，其迎来了难得的发展机遇和政策利好，城镇化、工业化水平迅速提高，存量资本消耗增加明显;石嘴山市足迹深度自2011年虽出现小幅下降，但存量资本消耗仍然较大，以自然资源为代价换取经济发展的模式并未改变，自然资本利用效率亟待提升;其余各市足迹深度相对较小，增速缓慢。足迹广度反映了区域自然资本的流动性强弱，受社会消费水平、资源禀赋条件以及人口密度等因素的共同影响。2008—2017年宁夏足迹广度波动中略有提升，流量资本可持续占用的空间较小。市域尺度上，银川市、石嘴山市足迹广度较小，表明流量资本的占用水平较低;固原市、吴忠市和中卫市的足迹广度相对较高，在一定程度上缓解了对存量资本的消耗，其中固原市足迹广度增幅明显，反映出自然资本的流动性增强。此外，从存量资本消耗和流量资本占用的空间格局看（图5），存量资本消耗呈明显的“北高南低”特征，固原市、中卫市和吴忠市的自然资本可在1～5年内得到更新，而石嘴山市和银川市需要10年以上的自然资本积累才能满足一年的消耗需求;流量资本占用的空间分布恰好与存量资本消耗相反，二者存在显著的地域互补性。
3.3 资本流量占用率和存量流量利用比分析
基于改进模型的相关指标测算了宁夏及其各市不同地类资本流量占用率和存量流量利用比，以此衡量区域自然资本利用的可持续性（表2）。结果显示，宁夏林地、草地和水域流量资本已完全占用，需消耗存量资本来满足流量资本的不足，尤其水域的存量流量利用比从2008年的17.40波动上升至2017年的40.55，增长了1倍多，但生态承载力未能同步提高，导致存量资本的消耗速度严重超前于流量资本的更新速度，也反映出作为西北内陆干旱、半干旱地区，水资源的短缺成为自然资本可持续利用的短板;建筑用地自然资本利用已从流量资本过渡为存量资本，其资本流量占用率从2008年的25.03%逐渐上升至2013年的84.28%，自2014年开始消耗存量资本，表明随着城市化进程加快，城市用地规模逐渐扩大，自然资本占用程度逐渐上升;耕地尚处于流量资本占用状态，自然资本利用的持续性相对较强。 从市域尺度来看，不同地类自然资本利用的区域差异显著。就耕地而言，银川市和石嘴山市的流量资本已完全占用;吴忠市、固原市和中卫市处于流量资本消耗状态，自然资本利用的压力较轻。就林地而言，银川市、石嘴山市、吴忠市和中卫市的流量资本已消耗殆尽，其中石嘴山市、银川市的存量流量利用比相对较大但均出现了下降趋势，尤其石嘴山市降幅明显，这主要源于产业结构的调整和清洁能源的推广使用，导致碳排放量和其他大气污染排放物持续减少，林地的生态压力逐渐减轻;固原市除2008—2010和2013年外，其余年份流量资本已完全占用，但存量流量利用比相对较低，基本能够满足自然资本的需求。就草地而言，各市均出现生态赤字且存量流量利用比呈增加趋势，尤其银川市和石嘴山市存量流量利用比相对较大且增幅明显。就水域而言，除固原市自然资本利用从流量资本过渡为存量资本外，其余各市均通过消耗存量资本来弥补流量资本的不足，尤其银川市和石嘴山市的存量流量利用比相对较大，自然资本利用的持续性较弱。就建筑用地而言，各市自然资本占用速度均较快，这与城市化水平的迅速提高和城镇用地的快速扩展紧密相关，固原市和中卫市流量资本未完全占用，但发展空间逐渐压缩，分别仅剩40%和20%左右;其余各市均从流量资本过渡为存量资本，尤其银川市的存量流量利用比较大，城市扩张较为迅速。
3.4 自然资本利用动态变化驱动因素
通过分析PLS模型回归精度发现（表3），所提取的有效成分对X和Y的解释能力均较强且各成分累计交叉有效性较高，表明回归模型选取合理、可靠性强。进一步通过特异点识别（图6），发现样本点分布集中且均位于椭圆内部，表明选取样本质量较高，符合建模要求。由此得出PLS模型回归系数（表4）。
PLS模型回归结果表明，宁夏自然资本利用受能源消耗、社会消费、经济发展和资源禀赋条件的影响程度较大;而人口规模、对外贸易、生态建设、科技进步和产业结构演化对自然资本利用的影响不够明显。市域尺度上自然资本利用的驱动力差异显著。
（1）人口规模、经济发展、社会消费和能源消耗各指标与自然资本占用呈正相关。表明随着宁夏及其各市人口规模的增加和经济建设步伐的加快，自然资本的消耗量逐渐增加，其中银川市经济发展对自然资本的影响程度较大;同时，随着居民消费水平的提升，消费结构也向复杂化、多样化转变，呈现出高耗能、高资源占用的特点，其中石嘴山市、银川市能源消耗对自然资本利用的影响显著，尤其石嘴山市作为资源型城市高耗能产业发展是导致其生态占用的主要原因。因此，合理控制人口容量，发展低碳循环经济，倡导适度消费，推广清洁能源使用是缓解区域自然资本利用压力的有效途径。
（2）产业结构、对外贸易各指标对资本占用的影响不一致。产业结构作为区域资源的“转换器”，反映了產业对能源和物质的依赖程度和转化能力，产业结构偏离度指数越小，产业结构合理化水平越高，区域自然资本利用压力就越小，因此，产业结构偏离度指数与自然资本利用呈正相关关系，就各地级市而言，吴忠市、固原市和中卫市产业结构合理化水平较低，对自然资本消耗持续增加的抑制作用较弱;产业结构的高级化有利于削减自然资本的占用程度，其中银川市产业结构高级化对自然资本利用的影响相对明显。对外贸易方面，出口量与自然资本占用呈正相关，而进口量呈负相关。这是因为宁夏及其各市主要以出口初级产品为主，产业链短，附加值低，将资源优势转为经济优势的过程中，造成了自身的污染和自然资本的流失;与此相反，进口总额的增长有助于缓解自然资本利用压力，但要防止隐含在贸易中的污染转嫁，应加强高新技术产品的进口量。
（3）生态建设、自然资源禀赋各指标的回归系数均为负值。研究期间，宁夏及其各市通过退耕还林还草、移民迁出区生态修复、三北防护林体系建设等生态工程的实施以及水土流失、土地荒漠化、三废污染等生态环境问题的综合治理，在一定程度上缓解了自然资本利用的压力，有效抑制了自然资本存量持续减少的态势。自然资源禀赋方面，宁夏作为我国西北内陆重要的农业省区，人均占地面积是影响其自然资本可持续利用的重要因素，尤其是以第一产业为主导的固原市，其自然资本利用对资源禀赋条件具有很强的依赖性。
（4）科技进步是提高资源利用效率和供给能力，推动产业结构转型升级的关键因素。然而对于宁夏及其各市而言，在科技水平相对滞后的情况下，经济的快速增长将消耗大量的资源。例如：2017年在全国各省（区、市）万元GDP能耗均呈下降趋势的背景下，唯有宁夏呈上升趋势，全区万元GDP能耗上升7.65%，能源消费总量增加16%，均居全国之首。因此，宁夏的经济增长在一定程度上是以牺牲资源环境为代价取得的，科技进步对自然资本利用的改善程度有限，有待进一步加大科技投入，尽早实现经济增长与资源消耗脱钩。市域尺度上，固原市、中卫市自然资本消耗随科技进步的拐点还未出现，亟须提高自然资源的利用效率，以减缓自然资本的占用程度。
4 结论与讨论
4.1 结论
本文以宁夏为案例区，基于改进的三维生态足迹模型探讨了生态脆弱区自然资本利用特征和生态可持续性现状，并通过PLS模型揭示了自然资本占用成因。结论如下。
（1）2008—2017年宁夏及其各市自然资本利用时空差异显著。全区生态足迹呈递增趋势，生态承载力受资源禀赋影响较为稳定，生态赤字加剧，人类活动对资源环境的胁迫作用逐渐增强。市域尺度上除固原市外，其余各市自然资本利用可持续性较弱，生态赤字呈“北高南低”特征。
（2）宁夏及其各市足迹广度相对稳定但利用水平较低，反映出区域自然资本的流动性较弱;足迹深度较高且呈上升趋势（石嘴山市除外），表明社会经济活动对存量资本的依赖程度较高，存量资本持续消耗的势头并未得到有效遏制。市域尺度上足迹广度和足迹深度具有明显的地域互补性。
（3）宁夏及其各市不同地类资本流量占用率和存量流量利用比分析结果显示，林地、草地和水域是全区存量资本消耗的主要方式，耕地尚处于流量资本占用状态，建筑用地已过渡为存量资本;市域尺度上自然资本利用的可持续性呈“南强北弱”格局，各地类间自然资本利用差异显著。 （4）PLS模型揭示能源消耗、社会消费、经济发展和资源禀赋条件是影响宁夏自然资本利用的显著因素，而人口规模、对外贸易、生态建设、科技进步和产业结构演化对自然资本利用的影响程度较轻;市域尺度上自然资本利用的驱动力差异显著。
4.2 讨论
区域可持续发展状态评价是一项复杂的系统性工程。生态足迹法作为可持续发展量化领域最重要的进展，学者们针对不同的区域已展开了卓有成效的研究。与已有的研究成果[1，20-27]相比，宁夏及其大部分研究区均处于资本亏损状态，但亏损程度和变化趋势各异。就自然资本亏损程度而言，宁夏与同期的黄河三角洲[1]、珠江三角洲[20]、江苏省[22]、浙江省[23]等经济较发达区域相比，自然资本的亏损程度相对较轻，足迹深度相对较小，足迹广度相对较高，这同郑德凤等[19]的研究结果基本一致。但从自然资本消耗的变化趋势看，在全国大部分区域人均自然资本消耗增幅减缓甚至出现下降趋势的背景下，宁夏人均自然资本占用呈持续扩大态势，社会经济发展对资源的依赖程度在短期内仍难以改变，面临着经济增长与生态环境保护的双重压力。因此，通过分析宁夏自然资本利用时空演变特征及其驱动机制，不仅深化了对生态脆弱区自然资本利用现状的认识，而且有利于探索资源利用、经济增长与生态保护之间的协调机制。基于此，为了实现宁夏生态系统良性循环和自然资本永续利用，提出以下对策建议。
首先，自然资本供需的动态平衡是维持区域可持续发展的基本条件。对于自然资本的供给而言，一是加大自然资本投资，提高生态承载力，缓解自然资本存量消耗，将资本存量恒定视为维持区域生态系统平衡以及可持续发展的前提;二是进行供给侧结构性改革，增强自然资本供给对需求的适应性和灵活性。对于自然资本的需求而言，一是改善消费结构，降低高耗能、高资源占用产品消耗;二是转变经济增长模式，推动产业结构加速转型，加快形成低投入、低耗能、低排放的高效、节约的经济增长方式。
其次，通过本文研究发现经济发展水平较高地区自然资本利用强度显著高于经济发展水平落后地区，且流量资本占用与存量资本消耗之间呈负相关关系。因此，将自然资本利用同经济发展水平联系起来，二者的相互关系可为区域自然资本分区管理和可持续发展统筹提供有益思路。
最后，自然资本利用及其驱动机制具有明显的空间异质性。因此，如何提升生态承载力水平、降低生态足迹必须同区情相结合，统筹兼顾，分区精细化管理成为实现区域可持续发展的关键。为此，建议宁夏北部沿黄地带依托优越的自然条件和社会经济条件，推进产业结构升级与生态保护协同发展，淘汰落后产能，减少化石能源消耗，加快石嘴山、青铜峡等资源型城市转型的步伐，发挥银川对全区经济的辐射和引领作用;中部干旱区应加快防沙治沙工程建设，恢復生态承载能力，培育和壮大枸杞、红枣等特色林产业，建立健全生态补偿机制，实现经济增长与生态保护的协同发展;南部山区应进一步协同好生态治理与精准脱贫攻坚战的关系，将生态移民与小城镇建设有机结合起来，加快固原等中小城市基础设施建设，推进以人为核心的新型城镇化建设。
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（责任编辑：王爱萍）
关键词 三维生态足迹;自然资本利用;生态持续性;驱动机制;宁夏
中图分类号 F062.2 文献标识码 A 文章编号 1002-2104（2021）02-0162-12 DOI：10.12062/cpre.20200924
自然资本是指能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和生态服务的总称，分为流量资本和存量资本[1]。随着工业化、城镇化进程的深入推进和社会经济的快速发展、强大科技手段的广泛运用，人类社会正在以空前的速度和规模侵蚀着整个地球生态系统。资源耗竭、生态超载、环境恶化等一系列生态环境问题相互交织、相互作用促使自然资本的衰退进程明显加快且呈不可逆转之势，已严重制约着人类福祉的提升和社会经济的可持续发展。宁夏回族自治区（以下简称“宁夏”）地处黄土高原与内蒙古高原、东部季风区与西北干旱半干旱区、荒漠与草原的过渡地带，生态环境具有原生的脆弱性。随着人类社会经济活动对资源环境胁迫作用的不断增强，脆弱的环境本底难以支撑其社会经济的高速发展。基于此，选取地处自然过渡地带的宁夏为案例区，探讨其自然资本利用的时空演变特征、驱动机制和优化路径，旨在为生态脆弱约束下生态系统、经济系统和社会系统的耦合协调发展提供理论基础。
1 文献综述
自然资本核算是有效管理和合理利用自然资源及生态服务的前提，受到相关经济学家和国际组织的广泛关注，成为可持续发展量化研究邻域的重要课题[2]。Costanza等[3]率先采用货币化的评价方法对全球生态系统服务价值进行了初步估算，后续在国内外掀起了生态系统服务价值评估的热潮[4-7]。但生态经济学家认为货币化的评估方法主观性过强且过于追求自然资本的经济效益，忽略了其生态价值，而以生物量遥感、物质流分析法、能值分析法、生态足迹分析法等非货币化评估方法很好地弥补了此缺陷[8]。特别是备受推崇的生态足迹法，因其视角新颖、概念具象、可操作性强等特点，被誉为近20年来可持续发展量化领域最重要的进展[9]。Wackernagel等[10]最早将该方法应用于全球和国家层面的自然资本核算，并提出了抑制自然资本存量持续减少的措施;Andersson等[11]从国际贸易视角探析了资源流动及其隐含污染排放的转嫁问题，揭示了贸易中的生态不公平现象;熊娜[12]对中国省级三类关键自然资本进行了核算和关键性检验，并以南水北调工程为例论证了自然资本的不可替代性;鲁春霞等[13]估算了青藏高原自然资本的占用状况，发现其尚处于生态盈余状态。但随着研究的不断深入，发现该模型未能实现自然资本的分类测度，也难以体现存量资本恒定对维持区域生态系统平衡和可持续发展的关键作用[14]。基于此，Niccolucci等[15]提出三維生态足迹模型，引入足迹深度和足迹广度分别表征存量资本消耗和流量资本占用;方恺[16]针对三维生态足迹模型在计算时将不同地类间生态盈余与赤字予以抵消的缺陷进行了改进，并提出了资本流量占用率和存量流量利用比两个新指标。此后，学者们基于增维和改进后的生态足迹模型从不同尺度展开了相关研究。例如：全球尺度上，Niccolucci等[17]分析了1961—2006年全球自然资本利用广度、深度的时空演化格局。国家尺度上，方恺等[18]运用改进后的模型，评估和比较了1999—2008年全球11个主要国家自然资本利用的时空变化特征，发现流量资本占用与存量资本消耗程度呈负相关性，自然资本利用的国家间差异显著;郑德凤等[19]从消费视角对2006—2015年中国省级不同地类足迹深度、足迹广度进行动态评估，刻画了中国自然资本利用可持续性现状。城市群尺度上，张星星等[20]、杜悦悦等[21]分别对珠三角、京津冀地区自然资本利用格局及生态可持续现状进行了评估。省域尺度上，鹿瑶等[22]、晋雪茹等[23]、高洁等[24]分别对江苏省、浙江省和陕西省自然资本的消耗和供给情况进行了分析。市域尺度上，杨屹等[25]、胡美娟等[26]、刘海燕等[27]分别对榆林市、南京市和沈阳市的自然资本进行了测度，提出了如何提高流量资本占用率、减少存量资本消耗的措施。此外，学者们还从自然资本的利用效率[28-29]、驱动机制[19-20，25-26]等方面进行了研究，丰富和拓展了自然资本利用研究的思路和范畴。综上所述，国内外学者就自然资本核算已经展开了大量的理论分析和实践研究，取得了丰硕的研究成果，但还有待进一步深入探讨：一是自然资本核算对于过渡地带等生态敏感、脆弱区域的生态环境建设至关重要，而现有相关文献较少;二是大部分研究未将污染排放账户纳入生态足迹账户核算，低估了自然资本的消耗量，弱化了自然资本供需之间的矛盾;三是大多研究仅分析了自然资本利用的时序变化特征，未能实现其分区测度和空间刻画。鉴于此，以宁夏为典型案例区，对其自然资本利用进行分类表征、分区测度和动态评估，并采用偏最小二乘法揭示其驱动机制，不仅深化和拓展了生态经济学对地域自然资本的研究，也为生态脆弱区合理规划和管理自然资本、推进生态文明建设与社会经济协同发展提供了参考和借鉴。 2 数据来源与研究方法
2.1 研究区概况
宁夏位于中国西北地区东部、黄河中上游，介于104°17′E～107°39′E和35°14′～39°23′N之间，国土面积6.64万km2，下辖银川、石嘴山、吴忠、固原和中卫5个地级市。截至2017年末，常住人口681.78万，GDP总量为3 443.56亿元。区内农业生产基础较好，是全国商品粮生产基地和十大牧区之一;矿产资源丰富，人均煤炭等资源拥有量大。境内地势自西南向东北倾斜，呈阶梯状下降;地域狭长，略呈两头尖、中间宽的“橄榄”状;地貌类型复杂多样，山地、高原、台地、平原兼有;气候类型属于典型的大陆性气候，干旱少雨、风大沙多、日照充足。全区可划分为北部引黄灌区、中部干旱区和南部山区三大板块，北部引黄灌区依托优越的自然条件和良好的发展基础，是全区人口、产业的集聚区，城市化水平较高;中部干旱区受制于脆弱的自然生态环境，社会经济发展水平相对滞后，土地荒漠化、盐碱化等生态问题突出;南部山区属于国家级贫困区（六盘山片区），且自然条件恶劣，生产力水平低下，生态环境保护与社会经济发展矛盾突出。区内自然资源禀赋条件和社会经济发展水平的空间异质性，为从分区视角探讨宁夏自然资本利用的空间分异提供了案例基础。
2.2 数据来源及处理
生态足迹账户中生物资源账户、能源消耗账户和污染排放账户数据以及生态承载力核算时各地类面积均来自2009—2018年《宁夏统计年鉴》。其中生物资源账户各科目以产量数据为测算基础，需要说明的是动物产品占用的生态生产性土地借鉴谢鸿宇等[30]划分方法，按照饲料来源将其归并为耕地和草地;水果类占用的生态生产性土地根据种植方式划分为耕地和林地。能源消耗账户计算时将各类能源消耗量折算为标准煤且暂未考虑能源的二次转换，同时参考谢鸿宇等[30]研究成果，基于碳循环视角将其占用的生态生产性土地归属修正为林地和草地;污染排放账户核算办法参考杨屹等[25]的研究成果。初级产品全国平均产量在参考谢鸿宇等[30]、张宇鹏等[31]研究成果的基础上进行了修正。均衡因子和产量因子参考刘某承等[32-33]的研究成果。具体指标选取和数据说明见表1。
2.3 研究方法
2.3.1 三维生态足迹模型
（1）三维生态足迹模型及其改进。三维生态足迹模型是在二维模型的基础上，引入了足迹深度和足迹广度。足迹深度刻画了存量资本的消耗程度，反映了人类对超出生态承载力部分资源的累计需求，具有时间属性;足迹广度刻画了流量资本的占用水平，表征人类在生态承载力的限度内实际占用的生态生产性土地面积，具有空间属性[16]。因此，三维生态足迹模型是一个时空模型，不仅从横向上判断了地区生态系统是否超载，而且从纵向上揭示了生态超载或盈余的程度，增强了对区域可持续发展状态评价的解释能力[8]。公式如下[17]：
式中，EFdepth为足迹深度（无量纲），EF为生态足迹，BC为生态承载力，ED为生态赤字。当EF≤BC时，表示资本盈余，EFdepth=1;当EF>BC，表示资本亏损，EFdepth>1。EFsize表示足迹广度（hm2）。
方恺等[34]针对不同地类间生态赤字（虚拟属性的资本负债）与生态盈余（物质属性的资本收益）不可相抵的原则，对上述足迹深度和广度的计算方法进行了改进，得到了区域层面足迹深度和广度的计算公式。
式中，EFdepth，region表示区域足迹深度（无量纲）;EFi、BCi分别表示第i种地类的生态足迹、生态承载力;EFsize，region表示区域足迹广度（hm2）。
（2）相关指标计算。①资本流量占用率。当某一地类资本流量未被完全占用，该地类足迹深度为自然原长，无法表征人类对流量资本的实际占用程度，因此引入资本流量占用率（ORflow）进行表征[16]。公式如下：
②存量流量利用比。存量流量利用比（Rstockflow）表征存量与流量之间的大小关系，可定量测算存量资本超前于流量资本的程度，其值越大，自然资本利用可持续性越弱[16]，公式如下：
2.3.2 偏最小二乘回歸模型
（1）偏最小二乘回归法原理。偏最小二乘回归法（partial least-squares regression，PLS）是集普通线性回归、主成分分析和典型相关分析法于一体的数据统计分析方法，该方法不仅可以避免因样本点少、自变量多重共线等带来的问题，且在成分提取时充分考虑了自变量与因变量的线性关系，对信息进行了重组，提高了自变量对因变量的解释效应。因篇幅所限，具体算法详见文献[35]。
（2）指标构建。区域自然资本利用受诸多因素影响，其中资源禀赋条件决定了自然资本利用的基本格局，而社会经济因素是驱动其变化的关键因子。基于此，在结合宁夏区情和参考相关研究[25-26]的基础上，以三维生态足迹作为因变量（Y），从人口规模（人口总量X1）、经济发展水平（人均国民生产总值X2、城镇化率X3）、自然资源禀赋（人均占地面积X4）、产业结构（产业结构偏离度指数X5、产业结构高级化指数X6）、社会消费（社会消费品零售额X7）、对外贸易（出口总额X8、进口总额X9）、能源强度（能源消耗与产出比重X10）、生态建设（污染治理投资额X11、造林面积X12）及科技进步（科技从业人员数量X13）方面共筛选13项因子作为自变量，应用SIMCA-P软件进行PLS分析。数据来自宁夏及其各地级市统计年鉴，部分指标经过计算得到，其中产业结构偏离度指数和产业结构高级化指数参考吴传清等[36]的研究成果。
3 结果与分析
3.1 自然资本利用时空演变特征
运用生态足迹模型测算了2008—2017年宁夏及其各市人均生态足迹、人均生态承载力以及人均生态赤字/盈余（图1）。结果表明，宁夏人均生态足迹以年均5.01%的速率从2008年的3.146 hm2增至2017年的4.564 hm2;人均生态承载力维持在0.647～0.750 hm2，相对较为稳定;人均生态赤字从2008年的2.462 hm2增至2017年的3.839 hm2，年均增长6.21%，表明宁夏自然资本利用的缺口较大且呈扩大态势，亟须提高资源的利用效率或通过外埠调入缓解自然资本的供需矛盾。 从市域尺度上看，银川市人均生态足迹从2008年的2.923 hm2增至2017年的5.896 hm2，年均增长11.30%;人均生态承载力较小，年均仅为0.271 hm2;人均生态赤字从2008年的2.608 hm2增至2017年的5.636 hm2，年均增长12.90%。石嘴山市人均生态足迹变化幅度相对较小但其值较大，维持在7 hm2左右;人均生态承载力有限，均值为0.373 hm2;人均生态赤字明显，生态压力始终较大。吴忠市人均生态足迹从2008年的3.698 hm2增至2014年的4.308 hm2，后降至2017年的4.192 hm2;人均生态承载力较强，均值达0.956 hm2;人均生态赤字呈先增后减变化趋势。固原市人均生态足迹从2008年的1.099 hm2增至2016年的2.085 hm2，后降至2017年的1.833 hm2;人均生态承载力呈小幅增长趋势，从2008年的1.006 hm2增至2017年的1.268 hm2;人均生态赤字相对较小，呈先扩大后逐渐减小趋势。中卫市人均生态足迹从2008年的2.618 hm2增至2017年的3.458 hm2，年均增长3.56%;人均生态承载力保持在0.791～0.986 hm2;人均生态赤字从2008年的1.820 hm2增至2017年的2.488 hm2，年均增长4.08%。总之，各地级市均存在生态亏损状态，只是亏损程度和变化趋势各异，固原市生态亏损程度相对较轻，自然资本利用现状和趋势较好;石嘴山市、银川市自然资本缺口较大，除其自身承载能力有限外，还与人口的大规模聚集、资源和能源的大量消耗息息相关，尤其银川市自然资本缺口持续扩大的态势还未得到有效遏制。此外，人均生态足迹、生态承载力和生態赤字呈现出明显的空间分异性（图2），人均生态足迹、生态赤字呈由北向南递减的变化特征，而人均生态承载力恰好相反，表明资本供需的地域差异较大且空间上不匹配，需通过资源的跨区域调配以满足社会经济发展对自然资本的需求。
从人均生态足迹构成来看（图3），各类账户增长幅度和组分差异明显。就宁夏而言，生物资源账户、能源消耗账户呈增长趋势，而污染排放账户呈递减趋势;能源消耗账户、生物资源账户、污染排放账户所占比重分别为47.18%、38.13%、14.69%。表明宁夏在研究期间能源资源的利用效率逐渐提升，节能减排工作取得了一定的成效，但经济发展对能源资源的依赖程度仍然较高。
市域尺度上，银川市、石嘴山市人均生态足迹中，化石能源消耗尤为突出，其账户所占比重分别达59.93%、55.19%。尤其银川市增速较快，年均增长率达23.79%，表明积极推进新旧动能转换和清洁能源开发利用具有重要的现实意义;吴忠市、中卫市人均生态足迹中，除能源消耗账户比重接近40%外，生物资源账户的比重也较大，分别为47.33%、40.05%，反映出产业结构还需进一步优化
和升级，产业结构的高级化、合理化将是减缓资本占用的主要途经;固原市人均生态足迹中，生物资源账户所占比重较大，达81.19%，这主要是因为其地处宁夏南部山区，属于国家集中连片贫困区，自然资本利用仍以传统的半农半牧粗放生产模式为主，社会经济发展水平较为落后。
3.2 存量资本消耗和流量资本占用动态演变特征
根据改进后的生态足迹模型测算了宁夏及其各市足迹深度和广度（图4）。结果表明，宁夏及其各市足迹深度均出现了一定程度的上升趋势（石嘴山市除外），反映出人类消费需求引起的生态环境压力持续扩大，存量资本消耗持续增加的势头并未得到有效遏制。其中银川市、石嘴山市的足迹深度较大，尤其银川市足迹深度的增长速度较快，从2008年的10.101增至2017年的22.649，年均增长13.80%，这主要是因为随着“西部大开发”战略的持续推进和“一带一路”倡议的提出，作为西北内陆中心城市，其迎来了难得的发展机遇和政策利好，城镇化、工业化水平迅速提高，存量资本消耗增加明显;石嘴山市足迹深度自2011年虽出现小幅下降，但存量资本消耗仍然较大，以自然资源为代价换取经济发展的模式并未改变，自然资本利用效率亟待提升;其余各市足迹深度相对较小，增速缓慢。足迹广度反映了区域自然资本的流动性强弱，受社会消费水平、资源禀赋条件以及人口密度等因素的共同影响。2008—2017年宁夏足迹广度波动中略有提升，流量资本可持续占用的空间较小。市域尺度上，银川市、石嘴山市足迹广度较小，表明流量资本的占用水平较低;固原市、吴忠市和中卫市的足迹广度相对较高，在一定程度上缓解了对存量资本的消耗，其中固原市足迹广度增幅明显，反映出自然资本的流动性增强。此外，从存量资本消耗和流量资本占用的空间格局看（图5），存量资本消耗呈明显的“北高南低”特征，固原市、中卫市和吴忠市的自然资本可在1～5年内得到更新，而石嘴山市和银川市需要10年以上的自然资本积累才能满足一年的消耗需求;流量资本占用的空间分布恰好与存量资本消耗相反，二者存在显著的地域互补性。
3.3 资本流量占用率和存量流量利用比分析
基于改进模型的相关指标测算了宁夏及其各市不同地类资本流量占用率和存量流量利用比，以此衡量区域自然资本利用的可持续性（表2）。结果显示，宁夏林地、草地和水域流量资本已完全占用，需消耗存量资本来满足流量资本的不足，尤其水域的存量流量利用比从2008年的17.40波动上升至2017年的40.55，增长了1倍多，但生态承载力未能同步提高，导致存量资本的消耗速度严重超前于流量资本的更新速度，也反映出作为西北内陆干旱、半干旱地区，水资源的短缺成为自然资本可持续利用的短板;建筑用地自然资本利用已从流量资本过渡为存量资本，其资本流量占用率从2008年的25.03%逐渐上升至2013年的84.28%，自2014年开始消耗存量资本，表明随着城市化进程加快，城市用地规模逐渐扩大，自然资本占用程度逐渐上升;耕地尚处于流量资本占用状态，自然资本利用的持续性相对较强。 从市域尺度来看，不同地类自然资本利用的区域差异显著。就耕地而言，银川市和石嘴山市的流量资本已完全占用;吴忠市、固原市和中卫市处于流量资本消耗状态，自然资本利用的压力较轻。就林地而言，银川市、石嘴山市、吴忠市和中卫市的流量资本已消耗殆尽，其中石嘴山市、银川市的存量流量利用比相对较大但均出现了下降趋势，尤其石嘴山市降幅明显，这主要源于产业结构的调整和清洁能源的推广使用，导致碳排放量和其他大气污染排放物持续减少，林地的生态压力逐渐减轻;固原市除2008—2010和2013年外，其余年份流量资本已完全占用，但存量流量利用比相对较低，基本能够满足自然资本的需求。就草地而言，各市均出现生态赤字且存量流量利用比呈增加趋势，尤其银川市和石嘴山市存量流量利用比相对较大且增幅明显。就水域而言，除固原市自然资本利用从流量资本过渡为存量资本外，其余各市均通过消耗存量资本来弥补流量资本的不足，尤其银川市和石嘴山市的存量流量利用比相对较大，自然资本利用的持续性较弱。就建筑用地而言，各市自然资本占用速度均较快，这与城市化水平的迅速提高和城镇用地的快速扩展紧密相关，固原市和中卫市流量资本未完全占用，但发展空间逐渐压缩，分别仅剩40%和20%左右;其余各市均从流量资本过渡为存量资本，尤其银川市的存量流量利用比较大，城市扩张较为迅速。
3.4 自然资本利用动态变化驱动因素
通过分析PLS模型回归精度发现（表3），所提取的有效成分对X和Y的解释能力均较强且各成分累计交叉有效性较高，表明回归模型选取合理、可靠性强。进一步通过特异点识别（图6），发现样本点分布集中且均位于椭圆内部，表明选取样本质量较高，符合建模要求。由此得出PLS模型回归系数（表4）。
PLS模型回归结果表明，宁夏自然资本利用受能源消耗、社会消费、经济发展和资源禀赋条件的影响程度较大;而人口规模、对外贸易、生态建设、科技进步和产业结构演化对自然资本利用的影响不够明显。市域尺度上自然资本利用的驱动力差异显著。
（1）人口规模、经济发展、社会消费和能源消耗各指标与自然资本占用呈正相关。表明随着宁夏及其各市人口规模的增加和经济建设步伐的加快，自然资本的消耗量逐渐增加，其中银川市经济发展对自然资本的影响程度较大;同时，随着居民消费水平的提升，消费结构也向复杂化、多样化转变，呈现出高耗能、高资源占用的特点，其中石嘴山市、银川市能源消耗对自然资本利用的影响显著，尤其石嘴山市作为资源型城市高耗能产业发展是导致其生态占用的主要原因。因此，合理控制人口容量，发展低碳循环经济，倡导适度消费，推广清洁能源使用是缓解区域自然资本利用压力的有效途径。
（2）产业结构、对外贸易各指标对资本占用的影响不一致。产业结构作为区域资源的“转换器”，反映了產业对能源和物质的依赖程度和转化能力，产业结构偏离度指数越小，产业结构合理化水平越高，区域自然资本利用压力就越小，因此，产业结构偏离度指数与自然资本利用呈正相关关系，就各地级市而言，吴忠市、固原市和中卫市产业结构合理化水平较低，对自然资本消耗持续增加的抑制作用较弱;产业结构的高级化有利于削减自然资本的占用程度，其中银川市产业结构高级化对自然资本利用的影响相对明显。对外贸易方面，出口量与自然资本占用呈正相关，而进口量呈负相关。这是因为宁夏及其各市主要以出口初级产品为主，产业链短，附加值低，将资源优势转为经济优势的过程中，造成了自身的污染和自然资本的流失;与此相反，进口总额的增长有助于缓解自然资本利用压力，但要防止隐含在贸易中的污染转嫁，应加强高新技术产品的进口量。
（3）生态建设、自然资源禀赋各指标的回归系数均为负值。研究期间，宁夏及其各市通过退耕还林还草、移民迁出区生态修复、三北防护林体系建设等生态工程的实施以及水土流失、土地荒漠化、三废污染等生态环境问题的综合治理，在一定程度上缓解了自然资本利用的压力，有效抑制了自然资本存量持续减少的态势。自然资源禀赋方面，宁夏作为我国西北内陆重要的农业省区，人均占地面积是影响其自然资本可持续利用的重要因素，尤其是以第一产业为主导的固原市，其自然资本利用对资源禀赋条件具有很强的依赖性。
（4）科技进步是提高资源利用效率和供给能力，推动产业结构转型升级的关键因素。然而对于宁夏及其各市而言，在科技水平相对滞后的情况下，经济的快速增长将消耗大量的资源。例如：2017年在全国各省（区、市）万元GDP能耗均呈下降趋势的背景下，唯有宁夏呈上升趋势，全区万元GDP能耗上升7.65%，能源消费总量增加16%，均居全国之首。因此，宁夏的经济增长在一定程度上是以牺牲资源环境为代价取得的，科技进步对自然资本利用的改善程度有限，有待进一步加大科技投入，尽早实现经济增长与资源消耗脱钩。市域尺度上，固原市、中卫市自然资本消耗随科技进步的拐点还未出现，亟须提高自然资源的利用效率，以减缓自然资本的占用程度。
4 结论与讨论
4.1 结论
本文以宁夏为案例区，基于改进的三维生态足迹模型探讨了生态脆弱区自然资本利用特征和生态可持续性现状，并通过PLS模型揭示了自然资本占用成因。结论如下。
（1）2008—2017年宁夏及其各市自然资本利用时空差异显著。全区生态足迹呈递增趋势，生态承载力受资源禀赋影响较为稳定，生态赤字加剧，人类活动对资源环境的胁迫作用逐渐增强。市域尺度上除固原市外，其余各市自然资本利用可持续性较弱，生态赤字呈“北高南低”特征。
（2）宁夏及其各市足迹广度相对稳定但利用水平较低，反映出区域自然资本的流动性较弱;足迹深度较高且呈上升趋势（石嘴山市除外），表明社会经济活动对存量资本的依赖程度较高，存量资本持续消耗的势头并未得到有效遏制。市域尺度上足迹广度和足迹深度具有明显的地域互补性。
（3）宁夏及其各市不同地类资本流量占用率和存量流量利用比分析结果显示，林地、草地和水域是全区存量资本消耗的主要方式，耕地尚处于流量资本占用状态，建筑用地已过渡为存量资本;市域尺度上自然资本利用的可持续性呈“南强北弱”格局，各地类间自然资本利用差异显著。 （4）PLS模型揭示能源消耗、社会消费、经济发展和资源禀赋条件是影响宁夏自然资本利用的显著因素，而人口规模、对外贸易、生态建设、科技进步和产业结构演化对自然资本利用的影响程度较轻;市域尺度上自然资本利用的驱动力差异显著。
4.2 讨论
区域可持续发展状态评价是一项复杂的系统性工程。生态足迹法作为可持续发展量化领域最重要的进展，学者们针对不同的区域已展开了卓有成效的研究。与已有的研究成果[1，20-27]相比，宁夏及其大部分研究区均处于资本亏损状态，但亏损程度和变化趋势各异。就自然资本亏损程度而言，宁夏与同期的黄河三角洲[1]、珠江三角洲[20]、江苏省[22]、浙江省[23]等经济较发达区域相比，自然资本的亏损程度相对较轻，足迹深度相对较小，足迹广度相对较高，这同郑德凤等[19]的研究结果基本一致。但从自然资本消耗的变化趋势看，在全国大部分区域人均自然资本消耗增幅减缓甚至出现下降趋势的背景下，宁夏人均自然资本占用呈持续扩大态势，社会经济发展对资源的依赖程度在短期内仍难以改变，面临着经济增长与生态环境保护的双重压力。因此，通过分析宁夏自然资本利用时空演变特征及其驱动机制，不仅深化了对生态脆弱区自然资本利用现状的认识，而且有利于探索资源利用、经济增长与生态保护之间的协调机制。基于此，为了实现宁夏生态系统良性循环和自然资本永续利用，提出以下对策建议。
首先，自然资本供需的动态平衡是维持区域可持续发展的基本条件。对于自然资本的供给而言，一是加大自然资本投资，提高生态承载力，缓解自然资本存量消耗，将资本存量恒定视为维持区域生态系统平衡以及可持续发展的前提;二是进行供给侧结构性改革，增强自然资本供给对需求的适应性和灵活性。对于自然资本的需求而言，一是改善消费结构，降低高耗能、高资源占用产品消耗;二是转变经济增长模式，推动产业结构加速转型，加快形成低投入、低耗能、低排放的高效、节约的经济增长方式。
其次，通过本文研究发现经济发展水平较高地区自然资本利用强度显著高于经济发展水平落后地区，且流量资本占用与存量资本消耗之间呈负相关关系。因此，将自然资本利用同经济发展水平联系起来，二者的相互关系可为区域自然资本分区管理和可持续发展统筹提供有益思路。
最后，自然资本利用及其驱动机制具有明显的空间异质性。因此，如何提升生态承载力水平、降低生态足迹必须同区情相结合，统筹兼顾，分区精细化管理成为实现区域可持续发展的关键。为此，建议宁夏北部沿黄地带依托优越的自然条件和社会经济条件，推进产业结构升级与生态保护协同发展，淘汰落后产能，减少化石能源消耗，加快石嘴山、青铜峡等资源型城市转型的步伐，发挥银川对全区经济的辐射和引领作用;中部干旱区应加快防沙治沙工程建设，恢復生态承载能力，培育和壮大枸杞、红枣等特色林产业，建立健全生态补偿机制，实现经济增长与生态保护的协同发展;南部山区应进一步协同好生态治理与精准脱贫攻坚战的关系，将生态移民与小城镇建设有机结合起来，加快固原等中小城市基础设施建设，推进以人为核心的新型城镇化建设。
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（责任编辑：王爱萍）