基于時間序列的桂林城市生態(tài)足跡動態(tài)分析

鐘　泓　馬欽彥　李豐生　李生明

[摘要]運用生態(tài)足跡模型，以桂林市1998—2005年統(tǒng)計年鑒的數(shù)據(jù)為依據(jù)，對桂林市1998—2005年的生態(tài)足跡進行實證分析。研究結(jié)果顯示：桂林8年來人均生態(tài)足跡增長了近1.2倍，2005年人均生態(tài)足跡達(dá)到1.244hm²，而人均生態(tài)承載力僅為0.7719hm²，生態(tài)承載力與生態(tài)足跡的供需狀況從1998年發(fā)展到2005年超出生態(tài)承載力供給的61.24％。

[關(guān)鍵詞]旅游城市；生態(tài)足跡分析；桂林市

[作者簡介]鐘泓，北京林業(yè)大學(xué)博士研究生，北京100083；桂林旅游高等專科學(xué)校副教授；廣西桂林541004；馬欽彥，北京林業(yè)大學(xué)林學(xué)院博士生導(dǎo)師，教授，北京100083；李豐生，桂林旅游高等?？茖W(xué)校校長，教授，廣西桂林541004；李生明，北京師范大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院博士研究生，講師，北京1000875

[中圖分類號]F290[文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A[文章編號]1004-4434(2009)06-0154-05

一、研究進展與意義

生態(tài)足跡作為一種衡量自然資源利用程度的方法，在國內(nèi)外已得到了廣泛的認(rèn)可和應(yīng)用。該方法通過估算維持人類的自然資源消費量和同化人類產(chǎn)生的廢棄物所需要的生態(tài)生產(chǎn)性空間面積大小，實現(xiàn)了對區(qū)域發(fā)展可持續(xù)性的定量測度，但對其動態(tài)變化的模擬和預(yù)測仍顯不足。時間序列對于考察一個指標(biāo)的問題、局限和優(yōu)勢，以直觀的方式分析隱含、復(fù)雜的假設(shè)具有較好的作用，對于生態(tài)足跡而言，時間序列更有助于分析隨時間的變化，地區(qū)人口的社會經(jīng)濟變化、對資源消費的變化及各類變化對該地區(qū)人口占用的生態(tài)足跡的影響，近期國內(nèi)外學(xué)者加強了生態(tài)足跡時間序列研究，以彌補模型靜態(tài)性的缺陷。Habed等分別采用恒定世界單產(chǎn)、可變世界單產(chǎn)和可變地方單產(chǎn)計算1926—1995年奧地利的生態(tài)足跡。

國內(nèi)基于時間序列的生態(tài)足跡研究剛剛起步，從國家尺度上，陳敏等(2005)劉宇輝(2005)分別對中國1978～2003年和1961—2001年的中國生態(tài)足跡進行動態(tài)分析。從區(qū)域尺度上，盧遠(yuǎn)、華璀(2004)竇貽儉、蘇慧(2004)檀滿枝、陳杰等(2005)史紀(jì)安等(2006)分別對廣西、青海、南京、江蘇、吉林等地進行生態(tài)足跡動態(tài)變化研究；從城市尺度上，唐金利、匡耀求(2004)等對市域生態(tài)足跡動態(tài)變化進行研究。從研究進展看，旅游城市的生態(tài)足跡動態(tài)變化情況特點的研究相對較少。而旅游城市與其他城市的生態(tài)足跡不同之處在于，旅游城市的生態(tài)足跡構(gòu)成不僅僅是當(dāng)?shù)鼐用駥ι鷳B(tài)的消費占用，還包括了外來旅游者的生態(tài)消費占用，因此，研究旅游城市的生態(tài)足跡的時間演變，有助于了解旅游業(yè)的發(fā)展對目的地城市的生態(tài)環(huán)境的影響程度。

桂林是我國著名的風(fēng)景旅游城市和歷史文化名城。2008年桂林土地總面積27 623km²，山地和丘陵占76.56％，平原占17.45％，水面占4.04％，臺地占1.95％，森林覆蓋率達(dá)65％。主要經(jīng)濟作物有甘蔗、花生、油菜、辣椒、大蒜、柑桔、葡萄等。全市總?cè)丝?60萬人，其中市區(qū)人口60.35萬人。2008年桂林市生產(chǎn)總值(GDP)達(dá)到883.02億元，增長12.9％；旅游總收入達(dá)100.26億元，增長17.2％。第三產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)增加值312.06億元，增長11.0％。隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，桂林旅游業(yè)得到了較好的發(fā)展。但是，必須注意到，在日益提高經(jīng)濟效益的背后，旅游活動對旅游景點(區(qū))造成的破壞和環(huán)境污染越來越大，它們?nèi)找嫱{到桂林旅游經(jīng)濟、生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)。本研究立足于桂林，尋找桂林生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀、生態(tài)承載力和旅游業(yè)最佳結(jié)合點，基于時間序列研究方法計算了桂林1998～2005年生態(tài)足跡動態(tài)，以期為桂林區(qū)域經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保持提供決策依據(jù)。

二、研究方法與數(shù)據(jù)來源

生態(tài)足跡模型(Ecological Footprint Model)是區(qū)域可持續(xù)發(fā)展定量評價工具，提供了一套測算人類利用資源和影響環(huán)境程度的綜合性評價指標(biāo)體系。該模型將區(qū)域的生物資源和能源的消費與供給，用“全球性公頃(Global hectare)”進行標(biāo)準(zhǔn)化處理后折算為一定的生物生產(chǎn)性面積需求(ecological footprint生態(tài)足跡)與自然供給(nature's supply，生態(tài)承載力)，其計算公式如下：

式中，EF為總的生態(tài)足跡；N為人口數(shù)；ef為人均生態(tài)足跡；i為消費商品的類別；aai為i種消費項目折算的人均生態(tài)足跡分量；ci為第i種商品的人均消費量；Pi為第i種消費項目的世界平均生產(chǎn)能力。然后通過比較分析這種供需狀況，定量判斷研究區(qū)域過去或者現(xiàn)在發(fā)展的可持續(xù)性。

桂林生態(tài)足跡計算從兩方面進行，即生物資源的消費(主要包括農(nóng)產(chǎn)品和木材)和能源的消費。生物資源消費部分，主要包括農(nóng)產(chǎn)品、動物產(chǎn)品、林產(chǎn)品、水果和木材等12項消費項目。能源消費部分，根據(jù)資料計算了原煤、焦炭、汽油、柴油和電力等10種能源的足跡。

在參數(shù)選擇上，計算桂林生態(tài)足跡所涉及的數(shù)據(jù)資料，如無特別說明均來源于以下三個方面：①直接來源于桂林相關(guān)年份的《桂林市社會經(jīng)濟統(tǒng)計年鑒》《桂林市年鑒》以及部分相關(guān)年份的《廣西壯族自治區(qū)統(tǒng)計年鑒》等公開的統(tǒng)計資料；②來源于桂林有關(guān)政府職能部門和其他單位的調(diào)查數(shù)據(jù)，如有關(guān)桂林土地利用現(xiàn)狀和部分統(tǒng)計數(shù)據(jù)等資料來自于桂林市統(tǒng)計局、國土局等職能部門；③來源于根據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)的合理計算、匯總，如根據(jù)桂林居民年消費品抽樣調(diào)查數(shù)據(jù)，測算桂林居民消費品年消費總量等。在計算桂林生態(tài)足跡時，為了便于進行國際或國內(nèi)不同區(qū)域間的比較分析，采用Nicky Chambers等前人研究中普遍使用的生物生產(chǎn)性土地對應(yīng)的均衡因子和中國的產(chǎn)量因子值進行測算。

三、桂林生態(tài)足跡動態(tài)供需與動態(tài)變化

(一)研究期桂林人均生態(tài)足跡動態(tài)

根據(jù)對桂林1998～2005年各種生物資源和能源的消費情況計算得到的各種生物生產(chǎn)面積，乘以相應(yīng)的均衡因子，計算出桂林1998—2005年各類生物生產(chǎn)面積生態(tài)足跡的人均需求(表1)。

1998年到2005年，人們對水產(chǎn)、蛋類產(chǎn)品的需求呈逐漸減少，對果蔬、肉禽等農(nóng)產(chǎn)品呈增加趨勢，這與桂林社會經(jīng)濟的發(fā)展的軌跡緊密相關(guān)。一方面，人民的生活水平有了一定的提高，人們的生活消費需求結(jié)構(gòu)和對食物的喜好發(fā)生了變化，在基本糧食需求得到保證后，對動物性食品的需求不斷上升，另一方面，本研究區(qū)域的人口中，農(nóng)業(yè)人口占區(qū)域人口的76.9％，農(nóng)業(yè)人口比例相對較大，也發(fā)映出本研究區(qū)域?qū)ι镔Y源消費中鮮奶、水產(chǎn)等產(chǎn)品的需求趨小的狀態(tài)。

(二)研究期桂林人均生態(tài)承載力動態(tài)

桂林1998～2005年人均生態(tài)承載力的計算是將人均擁有的各類生物生產(chǎn)面積乘以均衡因子和

產(chǎn)量因子，轉(zhuǎn)化為按世界平均生態(tài)空間計算(表2)，出于謹(jǐn)慎性考慮，在生態(tài)承載力計算時扣除12％的生物多樣性保護面積。

1998—2005年桂林經(jīng)濟發(fā)展水平逐年提高，伴隨著經(jīng)濟發(fā)展而來的桂林土地利用結(jié)構(gòu)也在發(fā)生較大的變化。表2數(shù)據(jù)顯示，伴隨著城市化、工業(yè)化進程的加快，建設(shè)用地的規(guī)模也在逐漸擴張，同時耕地、水域和未利用地的面積卻在不斷減小，土地利用結(jié)構(gòu)的變化勢必會影響桂林總生態(tài)承載力的大小。另一方面，桂林人口數(shù)量的不斷增長，尤其是近年來，旅游經(jīng)濟發(fā)展較快，來桂旅游人次逐年遞增，到2005年，達(dá)到100.09萬人次，比上年增長23.9％。常住居民人口數(shù)量的增加和年游客量增大，對桂林人均生態(tài)承載力變化起到關(guān)鍵的作用。

(三)研究期桂林生態(tài)足跡供需平衡動態(tài)

從桂林1998～2005年的人均生態(tài)足跡與人均生態(tài)承載力足跡對比(表3)分析可知，1998年桂林人均生態(tài)足跡為1.0430hm²，人均生態(tài)承載力為0.7937hm²，到2005年，桂林人均生態(tài)足跡達(dá)到1.2444 hm²，而人均生態(tài)足跡卻為0.7719 hm²。8年間，桂林人均生態(tài)足跡需求增加了19.31％。而人均生態(tài)承載力卻不斷減少，至2005年減少了2.75％；桂林歷年人均生態(tài)足跡均出現(xiàn)赤字，并且呈逐年增長的趨勢，至2005年增加了89.53％。1998～2005年桂林生態(tài)經(jīng)濟環(huán)境運營狀況都呈現(xiàn)了生態(tài)赤字，并呈逐年增長的態(tài)勢。2005年，桂林生態(tài)赤字總量達(dá)到23.39萬hm²，是目前桂林幅員面積的1.634倍，超出了其可承載的能力范圍。桂林的經(jīng)濟發(fā)展模式給自然環(huán)境帶來了較大的壓力。目前，桂林發(fā)展所占用的生態(tài)服務(wù)超出了區(qū)域本身所提供的生態(tài)服務(wù)，已經(jīng)占用著其他區(qū)域的生態(tài)服務(wù)。隨著經(jīng)濟的進一步發(fā)展，對環(huán)境的壓力還將越來越大。

(四)桂林萬元GDP生態(tài)足跡動態(tài)分析

國內(nèi)學(xué)者徐中民等將GDP和生態(tài)足跡這兩個指標(biāo)結(jié)合，通過計算“萬元GDP”所占用的生態(tài)足跡來評價區(qū)域發(fā)展過程中的資源利用效益，即用區(qū)域生態(tài)足跡總量除以該區(qū)域GDP總值，得到每萬元GDP對應(yīng)的生態(tài)足跡量，結(jié)果表明萬元GDP所占用的生態(tài)足跡量越小，資源的利用效益就越高；反之，則資源利用效益越低。經(jīng)研究1998—2005年間桂林每萬元GDP所消耗的生態(tài)足跡呈逐年下降趨勢，從1998年的1.91hm²／萬元下降為2005年的1.16hm²／萬元。生態(tài)足跡的理論分析表明，生產(chǎn)和生活消費模式是影響城市生態(tài)足跡大小的關(guān)鍵因素，生態(tài)足跡面積大小與人們生活模式和消費方式呈正比關(guān)系。高消費的生活模式實際上是在浪費土地、森林、能源和礦產(chǎn)資源，直接導(dǎo)致了人均生態(tài)足跡的擴大。桂林萬元GDP生態(tài)足跡的下降，反映了桂林總體上資源利用方式逐步由粗放型、消耗型轉(zhuǎn)為集約型、節(jié)約型方式發(fā)展。這與桂林近年來積極開展生態(tài)環(huán)境保護，大力發(fā)展高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，改進資源利用方式等政策有較大的關(guān)系。

(五)桂林生態(tài)足跡結(jié)構(gòu)分析

在對桂林歷年生態(tài)足跡的結(jié)構(gòu)分析表明，耕地和化石能源用地占整個生態(tài)足跡的比重很大。1998年，耕地占整個足跡的94.5153％，化石能源用地占了0.0055％；2005年，耕地的比重有所下降，而化石能源的比重則有所上升，分別達(dá)到95.7032％和0.0082％。各類用地面積均有增長的勢頭，尤其是耕地，這也反映了人們對自然的利用程度是在逐步加大的。耕地、草地出現(xiàn)赤字，這說明其附屬的產(chǎn)品不能滿足當(dāng)前桂林的需求。由于城市化進程的推進，相當(dāng)一部分優(yōu)質(zhì)耕地、草地被開發(fā)出來作為建設(shè)用地，而重新開墾的耕地、草地質(zhì)量卻又不比從前，加上人口的不斷增多，使得耕地、草地的供給量遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足其需求量。另外，研究發(fā)現(xiàn)除林地和建筑用地外，其他幾種生物生產(chǎn)性土地的需求量均超過了可供應(yīng)量，生態(tài)足跡表現(xiàn)為赤字。8年來桂林林地類型的人均生態(tài)承載力供給一直呈較平緩的變化趨勢，雖然每年木材的采伐量都在不斷增加，但仍能保持盈余；這與桂林重視生態(tài)環(huán)境保護和長期堅持植樹造林的結(jié)果；近幾年來，桂林加大了退耕還林工作力度，使林地面積增加，從而出現(xiàn)盈余。一方面，由于桂林屬于一個重要的國際旅游城市，對城市建設(shè)的規(guī)模有著嚴(yán)格的控制；另一方面桂林是典型的巖溶地區(qū)，特殊的地貌結(jié)構(gòu)與形態(tài)對城市建設(shè)產(chǎn)生了一定的限制。因此，桂林的城市化率一直較低，從總的建筑用地上看，桂林的建筑用地指標(biāo)出現(xiàn)盈余。

桂林雖然有較為豐富的水資源，但同時也看出，由于人們飲食結(jié)構(gòu)的變化，對水產(chǎn)品的需求越來越多，水域的生態(tài)足跡赤字也逐年加大。

四、桂林生態(tài)足跡動態(tài)研究啟示

通過以桂林作為研究對象，運用生態(tài)足跡模型對桂林1998—2005年來的發(fā)展情況進行計量分析，研究的結(jié)果表明：

第一，以旅游產(chǎn)業(yè)為主導(dǎo)的旅游城市的可持續(xù)測量必須注意到游客數(shù)量短時間的增長會挑戰(zhàn)旅游城市的生態(tài)承載力。桂林8年來人均生態(tài)足跡增長了近1.2倍，生態(tài)承載力與生態(tài)足跡的供需狀況由1998年的人均生態(tài)盈余0.249hm²，發(fā)展到2005年的人均生態(tài)赤字0.473hm²，超出生態(tài)承載力供給的61.24％。桂林市的生產(chǎn)、生活等人類活動已經(jīng)超出了生態(tài)承載力供給能力，旅游熱的持續(xù)發(fā)展，一波一波的外來游客的涌入，對桂林市生態(tài)承載力產(chǎn)生挑戰(zhàn)，人與自然的關(guān)系日趨緊張，是桂林市發(fā)展面臨的嚴(yán)峻現(xiàn)實。

其次，以旅游產(chǎn)業(yè)為主導(dǎo)的旅游城市能源消費的生態(tài)足跡需求比重較低。能源消費的生態(tài)足跡需求比重較低，一方面說明旅游城市對消費性能源依賴性不強；另一方面也說明旅游城市的工業(yè)生產(chǎn)不發(fā)達(dá)，符合桂林市旅游城市的城市性質(zhì)和發(fā)展現(xiàn)狀。旅游城市應(yīng)科學(xué)合理地利用土地資源，遏止水土流失，防止耕地質(zhì)量退化。加快建設(shè)林地資源并合理使用，高質(zhì)量地利用能源，大力提倡技術(shù)革新，發(fā)展高新技術(shù)，發(fā)展高附加值的產(chǎn)品，形成以高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和旅游產(chǎn)業(yè)共同發(fā)展的態(tài)勢。

通過采用生態(tài)足跡的模型對桂林市可持續(xù)發(fā)展態(tài)勢進行時間序列的動態(tài)分析，為桂林市可持續(xù)發(fā)展決策提供了豐富的科學(xué)信息，但是在研究中也發(fā)現(xiàn)，生態(tài)足跡方法中的一些不足。在對生態(tài)足跡的應(yīng)用上，一方面可將空間結(jié)構(gòu)與時間序列結(jié)合分析區(qū)域生態(tài)足跡的空間結(jié)構(gòu)及其演化特征與態(tài)勢將為長期和微觀層次的決策提供更好的依據(jù)；另一方面對旅游城市進行生態(tài)足跡的分析，必須充分考慮到旅游者在區(qū)域生態(tài)環(huán)境中發(fā)揮的作用。如何較好地將旅游者的活動與區(qū)域生態(tài)足跡動態(tài)變化結(jié)合進行分析，是今后生態(tài)足跡應(yīng)用的另一個研究方向。