生态脆弱区土地资本可持续性的三维足迹评估：以中国三江源地区为例

《Environmental and Sustainability Indicators》：Three-dimensional land footprint assessment of land capital sustainability in ecological fragile areas: a case study of Sanjiangyuan Region, China

本研究针对传统二维模型难以捕捉生态脆弱区土地资本动态异质性的问题，创新性地集成改进的三维土地足迹模型、标准差椭圆及Tapio脱钩模型，系统评估了2000–2022年三江源地区土地资本动态。结果表明：尽管该区域土地资本总体盈余，但人均土地足迹持续增加而承载力下降，导致盈余不断缩小；足迹广度呈U型演变，空间异质性波动增长；仅少数地区实现土地利用与经济增长的强脱钩。研究为生态脆弱区土地资源可持续配置提供了科学依据。

　　

在青藏高原的腹地，有一片被称为“中华水塔”的神奇土地——三江源地区。这里是长江、黄河和澜沧江的源头，维系着中国乃至亚洲的生态安全。然而，这片生态屏障正面临着严峻挑战：高寒缺氧的自然条件使得生态系统极为脆弱，而人类活动的加剧更是雪上加霜。传统的土地资源评估方法大多停留在二维平面模型，难以捕捉生态资源利用的动态异质性和时空演变规律，特别是在三江源这样的生态敏感区。我们迫切需要一种更精准、更立体的评估工具，来揭示土地资本利用的真相，为这片“生态净土”的可持续发展保驾护航。

发表于《Environmental and Sustainability Indicators》的一项研究为我们提供了新的视角。中国科学院西北生态环境资源研究所的研究团队创新性地构建了一个三维土地足迹分析框架，对2000年至2022年间三江源地区的土地资本动态进行了系统评估。这项研究不仅突破了传统二维模型的局限，还为我们理解生态脆弱区的可持续发展提供了重要科学依据。

研究团队运用了几个关键技术方法：首先是改进的三维土地足迹模型，该模型能够区分自然资本存量（stock capital）和流量（flow capital）；其次是标准差椭圆（Standard Deviation Ellipse, SDE）分析，用于刻画人均三维土地足迹的空间分布特征；还有Tapio脱钩模型，用于评估土地利用与经济增长的脱钩关系。数据来源包括2000、2005、2010、2015、2020和2022年六个时间截面的生物资源消耗数据和土地利用类型面积数据，土地面积数据来源于自然资源部土地科学数据中心基于Landsat8遥感影像发布的全国土地覆盖数据解读结果，社会经济数据来自《中国县域统计年鉴》和《青海统计年鉴》。

研究结果揭示了三个方面的主要发现：

土地足迹与土地承载力变化方面，三江源地区的人均土地足迹表现出显著的时空异质性。耕地资源利用上，人均耕地足迹总体呈上升趋势，其中海南州最为显著，从2000年的0.2 hm²/人增至2022年的0.5 hm²/人，增幅达162.9%。草地资源利用上，人均草地足迹呈微弱下降趋势，总体下降17.3%。与此同时，土地承载力却呈现整体下降趋势，特别是草地生态承载力下降更为显著。玉树州的草地承载能力最为丰富，但其人均草地承载力从2000年的26.6 hm²/人下降到2022年的14.2 hm²/人，降幅达46.7%。尽管三江源地区在研究期间始终保持土地盈余状态，但盈余量逐年减少，从2000年的15.9 hm²/人降至2022年的7.6 hm²/人，降幅达52.4%，预示着未来可能出现土地赤字的风险。

三维土地足迹变化方面，足迹广度（反映人类对土地流量资本占用水平）呈现出先降后升的U型轨迹。2000-2022年间，三江源地区人均足迹广度从2.1 hm²/人降至2020年的1.7 hm²/人，后回升至2022年的1.8 hm²/人。足迹深度（反映人类对区域资本存量消耗程度）在研究期间始终保持为自然原始长度1，表明两类土地均处于盈余状态，仅依靠消耗资本流量即可满足区域发展需求。足迹广度的基尼系数在0.17-0.19间波动，显示土地资本利用的空间不平衡性先缓解后加剧。通过标准差椭圆分析发现，人均三维土地足迹的重心主要分布在海南州境内，移动轨迹总体表现为由西向北再向东北方向移动，移动距离达205公里，呈现西南-东北分布格局。

土地资本流量回报与脱钩效应方面，三江源地区的土地资本流量回报率呈现上升趋势，从2000年的12%升至2022年的18%，增幅50%。空间上，黄南州的土地资本流量回报率处于较高水平，约70%，甚至在2015年出现土地赤字，自然资本流量被完全占用，资本存量开始消耗。脱钩分析显示，三江源地区各州级行政单元的脱钩状态差异明显且随时间波动。2000-2005年间，所有州均处于弱脱钩状态；2005-2010年间，果洛州和玉树州转变为强脱钩状态；而到2020-2022年，黄南州由强脱钩变为扩张负脱钩，果洛州由扩张负脱钩变为扩张连接。总体而言，实现强脱钩的州比例较小，区域经济增长仍表现出对土地资源开发利用的依赖性。

研究讨论部分深入剖析了土地足迹变化的驱动机制及其空间异质性。2000-2022年间，区域人口从58万增至91.1万，增长57.07%，尽管青海省政府自2005年起将生态文明建设成效作为绩效考核的核心指标，但耕地和草地面积仍持续减少，人类活动强度不断增加，导致土地足迹扩大而承载力逐步下降。空间上，土地足迹呈现“西南-东北”分异格局：人口密集的东北部地区承受较高的土地压力，而西南部因自然保护区政策生态扰动相对较小。

生态承载力的演变、对极端气候事件的响应及系统脆弱性方面，草地承载力下降最为显著。虽然全区目前保持土地资源盈余，但盈余量持续缩减，生态风险不断累积。极端气候事件通过“供给-需求”双重机制加剧系统脆弱性：供给端引发土壤侵蚀、土地退化和生产力波动，直接削弱生态承载力；需求端则因灾后恢复需求和碳循环失衡而放大生态赤字。此类气候响应与人为压力的复合效应显著增加了系统生态危机的概率。

经济增^长与资源消耗脱钩的挑战及转型路径方面，三江源地区的经济发展仍高度依赖传统资源密集型模式，仅极少数地区实现强脱钩。尽管绩效考核体系向生态保护倾斜，但经济增长与土地资本消耗间仍存在较强关联，反映出对传统发展路径的刚性依赖尚未根本扭转。未来应着力推进生态价值实现机制，培育绿色产业，推广先进地区脱钩经验，探索生态保护与经济增长的协同路径。

研究还对比了全球高原区域的生态足迹模型范式与治理启示。基于生态足迹模型的应用，不同地区形成了各具特色的治理范式：安第斯山脉以“社区主导”为主，强调社区尺度的气候适应和可持续生计提升；喜马拉雅山脉呈现“项目驱动”特点，依靠外部资金和技术投入推进森林管理和生态旅游；而三江源地区则展现出典型的“国家主导”模式，其三维土地足迹模型直接服务于国家公园分区管理、生态补偿定价和国土空间规划等宏观战略需求，体现了国家顶层设计在生态治理中的强引导作用。

该研究也存在三方面局限：一是三江源地区独特的地理位置和欠发达经济导致统计数据不完整，三类生物产品（粮食、油料、肉类）未能充分反映草地的碳汇、水源涵养等生态功能，可能低估承载力；二是土地类型覆盖不全，仅聚焦耕地和草地，缺乏全域土地利用的系统核算；三是地方行政单元分析遗漏了唐古拉乡等重点区域，影响空间分析完整性。

研究结论强调，三江源地区土地足迹波动上升，承载力下降，土地盈余逐年减少，需加强保护以防范赤字风险；人均足迹广度呈先降后升波动，足迹深度保持自然基线1，足迹广度基尼系数波动显示土地资本利用公平性先改善后恶化；土地资本流量回报率上升50%但仍处于较理想水平，强脱钩比例较低，经济发展仍依赖资源消耗。本研究开发的三维模型克服了传统二维模型在识别土地赤字和资本存量消耗方面的局限，为生态脆弱高原区域提供了“评估-预警-管控”一体化的分析范式，为生态补偿和分区治理提供了科学依据。

这项研究的创新之处在于将三维土地足迹模型与空间统计方法有机结合，首次系统揭示了三江源地区土地资本利用的时空演变规律，为类似生态脆弱区的可持续发展评估提供了可借鉴的方法论框架。随着全球气候变化加剧和人类活动影响深化，此类研究对维护国家生态安全、推动区域可持续发展具有越来越重要的指导意义。