中國糧食生產(chǎn)消耗的生態(tài)足跡研究

趙曉玉

（陜西鐵路工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院馬克思主義學(xué)院，陜西 渭南 714000）

人需要從自然環(huán)境中獲取物質(zhì)，同時也需要進(jìn)行一系列生理上的新陳代謝來產(chǎn)生能量進(jìn)行各種生理活動。在此意義上，人類的生存和活動都依賴自然環(huán)境條件，包括陽光、空氣、水、土壤以及食物等。當(dāng)前，世界范圍內(nèi)面臨著較大的糧食安全風(fēng)險，根據(jù)聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織（FAO）的報告預(yù)測，到2050年，隨著城市化進(jìn)程的持續(xù)擴(kuò)張，城市地區(qū)將面臨水及食物的高度需求［1］。隨著全球化的發(fā)展、科技的進(jìn)步，加上人類的負(fù)荷將通過新陳代謝擴(kuò)大，糧食生產(chǎn)所占的比重將逐年下降。以中國為例，耕地面積持續(xù)縮小，但是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)備受重視［2］。面對環(huán)境問題與資源匱乏的現(xiàn)狀，需要將環(huán)境問題內(nèi)部化到經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)當(dāng)中，從生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)的角度出發(fā)，整合經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)與環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)，以此檢視人類經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)與自然環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)的關(guān)系［3］。

生態(tài)足跡的概念最早由學(xué)者Wackernagel等［4］和Rees［5］提出來，在此之后生態(tài)足跡分析逐漸演變成一個可測度的衡量工具［6］。生態(tài)足跡涵蓋的層面非常廣，它說明了各種經(jīng)濟(jì)體要產(chǎn)生功能所需要的能源與物質(zhì)的流通，并且將其轉(zhuǎn)化成自然界在維持這些流通上相對提供的陸地/水域面積，這個同時具有分析性及教育性的技術(shù)不僅可以用來評估目前人類活動的可持續(xù)性，在建立共識及協(xié)助決策上也很有效［7］。生態(tài)足跡越大，證明其對生態(tài)的破壞越嚴(yán)重，生態(tài)足跡既反映了個人或地區(qū)的資源消耗強(qiáng)度，又反映了某個區(qū)域的資源供給能力和資源消耗總量。生態(tài)足跡更重要的是指導(dǎo)實踐，服務(wù)于相關(guān)政策的制定，促使人類生產(chǎn)與消費向可持續(xù)狀態(tài)轉(zhuǎn)變。生態(tài)足跡理論與實踐被廣泛應(yīng)用于資源可持續(xù)利用評價、生態(tài)安全評價、資源環(huán)境承載力、生態(tài)足跡與經(jīng)濟(jì)發(fā)展關(guān)系等領(lǐng)域。

生態(tài)足跡是一個受到廣泛應(yīng)用的可持續(xù)性指標(biāo)，2020年以來受到疫情的影響，全球范圍內(nèi)的防疫管制措施使得某些制造業(yè)停頓、傳統(tǒng)化石燃料的使用量大幅減少以及糧食作物增長緩慢，人類的活動產(chǎn)生的生態(tài)足跡出現(xiàn)了短暫下降。在可持續(xù)發(fā)展的思潮下，Wackernagel等［4］和Rees［5］將生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)為基礎(chǔ)的容受力分析轉(zhuǎn)換成較容易理解的生態(tài)足跡概念。生態(tài)足跡是以生物生產(chǎn)力土地估算特定人口或經(jīng)濟(jì)體的資源消費與廢棄物吸收的面積；即只要有任何物質(zhì)或資源被消耗，就必須要從另外一個或數(shù)個生態(tài)系中提供一些土地，這些土地負(fù)責(zé)提供與這些消費有關(guān)的資源或廢棄物分解的功能，意味著生態(tài)足跡的大小與環(huán)境沖擊成正比，足跡越大，環(huán)境沖擊也越大；而足跡的大小與每人可使用的生物生產(chǎn)力土地面積成反比，足跡越大，每人可使用的生物生產(chǎn)力土地面積也就越小。

1 數(shù)據(jù)來源與研究方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

該研究糧食作物相關(guān)數(shù)據(jù)主要來自布瑞克農(nóng)產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫（http：//www.agdata.cn/），其包含農(nóng)業(yè)生產(chǎn)量、耕地面積、進(jìn)出口量等，依年度及類別整理水稻、小麥、玉米和大豆的數(shù)據(jù)［8，9］。

1.2 研究方法

1.2.1 生態(tài)足跡的分析目前，關(guān)于生態(tài)足跡的計算方法，歷經(jīng)數(shù)次發(fā)展，由最開始的綜合法，逐步發(fā)展為成分法和投入產(chǎn)出法。其中，成分法改變了綜合法從上到下利用整體數(shù)據(jù)分析的方式，改為加總個人資源消費和廢物產(chǎn)生的所有相關(guān)條目的生態(tài)足跡，這在個人家庭層次得到廣泛引用，其計算實質(zhì)與綜合法一致［10-12］。

生態(tài)足跡的分析計算內(nèi)容主要分為兩部分，分別為將人類消費和廢棄物排放量轉(zhuǎn)化成對應(yīng)的土地面積；采用共同的標(biāo)準(zhǔn)比較生態(tài)足跡和生態(tài)承載力［13］。第一部分主要是通過建立消費項目與供應(yīng)土地的關(guān)系矩陣，為進(jìn)行分析步驟前必須先確立的基礎(chǔ)，其中生物資源的消費轉(zhuǎn)化為對應(yīng)的土地面積相對比較簡單，僅需考慮對應(yīng)的土地面積的遷入情況，即針對給定消費數(shù)量計算需要多少土地面積來作為生產(chǎn)的供應(yīng)，此部分需引入全球產(chǎn)量轉(zhuǎn)換因子的分析系數(shù)方法。第二部分采用與均衡因子和產(chǎn)量因子轉(zhuǎn)換關(guān)系的比例乘數(shù)做法，將生態(tài)足跡和生態(tài)承載力都轉(zhuǎn)化成可以共同比較的全球公頃單位［14］。

在能源的消費足跡計算部分則稍為復(fù)雜，仍需通過全球產(chǎn)量因子的分析，但評估系統(tǒng)則會分成直接消費能源地需求影響與間接排放森林地吸收影響兩部分，而為保證實證分析進(jìn)行的流暢性，會針對實際的分析對象，考慮其中消費直接影響與吸收間接影響之間各項目表現(xiàn)在全球?qū)?yīng)轉(zhuǎn)換因子的層次關(guān)系，進(jìn)行全球轉(zhuǎn)換因子綜合可行性的分析調(diào)整，以萃取出符合特定分析標(biāo)的、在環(huán)境系統(tǒng)和社會活動之間實際狀況關(guān)系條件下的適合因子［15］。將生態(tài)足跡分析模式的整體架構(gòu)與流程進(jìn)行整理，如圖1所示，能更為清楚地對實證操作系統(tǒng)有所了解與掌握。

圖1 生態(tài)足跡分析模型的發(fā)展確立過程

生態(tài)足跡就是在現(xiàn)有技術(shù)條件下，滿足于一定數(shù)量的人口的資源消費量，以及吸納排除廢棄物所需要的土地和水域的數(shù)量。例如一個城市或者一個國家的糧食消費量，可以轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)這些糧食所需要的耕地面積，所排放的二氧化碳總量，可以轉(zhuǎn)化為吸收這些二氧化碳所需要的森林、草地或農(nóng)田的面積。完整的生態(tài)足跡分析應(yīng)包含直接使用的土地面積與所有物質(zhì)與能源消費的間接使用的土地面積，因足跡的計算方式采取列舉式，每增加1個評估項目就有可能增加足跡的總值。生態(tài)足跡法的分析與計算分為2個過程：首先，追蹤并分析人們所消費的所有資源及產(chǎn)生的廢棄物；其次，將消費的資源及廢棄物轉(zhuǎn)換為供應(yīng)與維持其功能所需的生物生產(chǎn)力土地面積。

理論上生態(tài)足跡法計算所有消費及廢棄物的處理需要的土地及水域面積，但如此的計算過程復(fù)雜且困難，因此采用以下簡化計算方式：①假設(shè)提供產(chǎn)業(yè)收獲的土地是可持續(xù)的，但實際上土地衰竭速度常大于再生速度。②僅納入人類直接與間接活動對自然功能的挪用。③同一塊土地若同時提供2種以上的服務(wù)，只估算占用面積較大者的生態(tài)足跡。④簡化生物生產(chǎn)力的土地分類方法以便計算與分析。

1.2.2 生態(tài)足跡的計算

1）計算各主要消費項目的每人平均消費量（ci）。首先針對某個持定項目，將1個區(qū)域或全國的消費總值除以人口數(shù)來計算每人平均年消費量（ci），此方法比直接衡量每人或家庭平均消費量更容易。

式中，ci表示平均每人消費量，P表示生產(chǎn)量，I表示進(jìn)口量，E表示出口量。

2）將各項主要消費項目轉(zhuǎn)成土地面積（aai）。計算方式是將每人對上述計算所得項目的年平均消費（ci：以t/人為計算單位），除以土地每年平均生產(chǎn)力（p：以t/hm2為計算單位）：

由此式得到每人每年所有消費物品及服務(wù)（共n項）的總生態(tài)面積，即為每人平均總生態(tài)足跡（ef）。

3）計算總生態(tài)足跡。將每人平均總生態(tài)足跡（ef）乘以人口數(shù)（N），可以得到某個特定地區(qū)人口的生態(tài)足跡（EF）：

綜上所述，大多數(shù)的生態(tài)足跡計算，是建構(gòu)在全國平均消費及世界平均土地收獲量上，通過上述簡單的標(biāo)準(zhǔn)化，可以使不同區(qū)域或國家進(jìn)行一般情況的比較。

1.3 中國的生態(tài)足跡分析

隨著國民環(huán)保意識的不斷增強(qiáng)，政府及相關(guān)組織開始關(guān)注對環(huán)境問題的保護(hù)與改善。中國山多地少，人口密度高，資源與環(huán)境承載力有限，在追求經(jīng)濟(jì)發(fā)展的當(dāng)下，資源的耗用早已超出環(huán)境承載力。中國近20年的經(jīng)濟(jì)發(fā)展成就，雖然提高了居民的生活水平，但也導(dǎo)致自然資源與環(huán)境的不斷惡化，居民的生活質(zhì)量不斷下降。中國的生態(tài)承載力低，而人均自然資源貧乏，資源多依賴進(jìn)口，不僅挪用了其他國家的生態(tài)資源，甚至挪用了下一代的生態(tài)資源。隨著經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，人們對自然資源的需求也在不斷上升，如果要實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，就必須和世界上其他國家一樣，對正在消耗的自然資源有清晰準(zhǔn)確的了解。

2 結(jié)果與分析

2.1 中國糧食作物產(chǎn)銷分析

水稻是中國人民的主食，其耕作面積在1998年為312.14萬hm2，1999年 達(dá) 到312.84萬hm2，為 最高，而后2000年到2009年都維持在265.08萬? 299.62萬hm2，期間雖有增減變動，不過仍處于平穩(wěn)狀態(tài)。2010年以來則一直保持在300萬hm2左右。隨著工業(yè)化的迅速發(fā)展、生活環(huán)境以及飲食習(xí)慣的改變，中國的耕地面積處于下降狀態(tài)。從總體上來看，小麥的收獲面積呈下降趨勢，2004年達(dá)到最低值，為216.26萬hm2，其后從2009—2017年間，始終維持在244.00萬?245.08萬hm2（圖2）。從產(chǎn)量來看，從2003年以來，因為生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步與改進(jìn)，小麥產(chǎn)量逐年增加。從總體上來看，玉米的收獲面積與產(chǎn)量都呈現(xiàn)增加的趨勢（圖3）。而豆類的收獲面積和產(chǎn)量則都呈現(xiàn)下降的趨勢。這與中國對大豆和玉米的政策有關(guān)，中國近年來對大豆的價格已經(jīng)完全放開，導(dǎo)致大量的進(jìn)口大豆占領(lǐng)了國內(nèi)市場；而對玉米價格依然采取價格支持政策，并對玉米采取補(bǔ)貼措施。

圖2 中國歷年主要作物收獲面積

圖3 中國歷年主要作物產(chǎn)量

2.2 中國糧食消耗生態(tài)足跡計算結(jié)果

該試驗依年度和類別將糧食作物可分為水稻、小麥、玉米及大豆，以布瑞克農(nóng)產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫的資料為依據(jù)，主要分析年度以1998—2017年為主。

2.2.1 計算人均消耗量根據(jù)統(tǒng)計資料，可找到相關(guān)糧食作物的生產(chǎn)量、進(jìn)口量、出口量，計算出總消耗量，再除以當(dāng)年人口數(shù)，得到每人的平均年消耗量，其結(jié)果如圖4所示。顯然水稻的人均消耗量，2000年為最高是0.157 t/人，最低是2008年及2009年的0.137 t/人。小麥最高人均消費量為2011年的0.091 t/人，玉米是2017年的0.171 t/人，大豆 是在2017年的0.074 t/人，其中進(jìn)口量最多的是大豆。

圖4 中國歷年主要糧食作物人均年消耗量

2.2.2 轉(zhuǎn)化成土地面積在計算糧食作物單位面積生產(chǎn)量時，依據(jù)糧食作物歷年的產(chǎn)量與耕作面積可求出其單位面積產(chǎn)量。將水稻、小麥、玉米、大豆等以總產(chǎn)量除以耕地面積，可以求出其單位面積產(chǎn)量（圖5）。通常單位面積產(chǎn)量低的，其生態(tài)足跡會較大，單位面積產(chǎn)量高的則生態(tài)足跡會較小。

圖5 中國歷年糧食作物單位面積產(chǎn)量

2.2.3 人均生態(tài)足跡就人均生態(tài)足跡來說，平均以大豆的0.057 1 hm2/人最多，其次是玉米的0.034 6 hm2/人，后面依序是水稻（0.021 1 hm2/人）、小麥（0.018 1 hm2/人）。比較歷年的人均生態(tài)足跡，可以發(fā)現(xiàn)水稻最多是2000年的0.025 0 hm2/人，小麥則以1998年的0.024 0 hm2/人為最多，以后逐年下降，玉米是2017年的0.034 6 hm2/人為最多，大豆以2015年的0.060 8 hm2/人為最多。從4項合計的生態(tài)足跡來看，2016年的0.136 8 hm2/人為最高，其次是2017年 的0.130 9 hm2/人，最 低 則 是1998年 的0.077 0 hm2/人，有逐年增加的趨勢（圖6）。

圖6 中國歷年主要糧食作物人均生態(tài)足跡

2.2.4 計算總生態(tài)足跡就總體生態(tài)足跡來說，總體生態(tài)足跡最高的是2016年的189 165 153 hm2，占全國總面積（96 340.6萬hm2）的19.64%，為耕地面積1.4倍；最低的是1998年的96 017 169 hm2，占全國總面積的9.97%，占耕地面積的74.06%（表1）。綜上所述，中國的糧食消耗已嚴(yán)重超額利用，不符合可持續(xù)利用與公平原則。

表1 中國主要作物消耗歷年總生態(tài)足跡

3 小結(jié)

生態(tài)足跡是用來度量滿足一定人口需要的具有生物生產(chǎn)力的土地和水域的面積。通過與生物承載力比較，可以判斷一個國家或地區(qū)是否按照生態(tài)的方式去生活?？傮w而言，分析近20年糧食作物消耗的生態(tài)足跡結(jié)果顯示，2016年生態(tài)足跡每人0.136 8 hm2為最高，其次為2017年每人0.130 9 hm2，平均為每人0.101 3 hm2。整體而言，中國近年來糧食作物消耗的生態(tài)足跡有上升趨勢，其中水稻和小麥呈下降趨勢，玉米和大豆呈上升趨勢。

2017年中國耕地面積約為13 486.67萬hm2，約占全國面積96 340.6萬hm2的14.00%，在糧食消耗方面，平均總生態(tài)足跡占全國面積為18.88%，如果與耕地面積相比，則為1.35倍，最嚴(yán)重是2016年，達(dá)到1.4倍，也就是超額利用的情形相當(dāng)嚴(yán)重。

4 討論

一般生物消費的多局限在食物部分，而人類消費的除了糧食外，也包括許多人造的次級加工產(chǎn)物，這些都使環(huán)境承載力的問題變得更為復(fù)雜。生產(chǎn)食物的過程中需要耗用不同的自然資源，例如水、土地、谷物飼料，在生產(chǎn)過程中，也會排放一定的溫室氣體。一個區(qū)域的環(huán)境承載力有一定的限度，可承載多少人口，會因人對物質(zhì)需求的習(xí)慣、期待、科技發(fā)展的不同而有所差異。

習(xí)近平總書記指出，“小康全面不全面，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量是關(guān)鍵”?，F(xiàn)階段，美好生活的標(biāo)準(zhǔn)正在由“生活殷實”向“生態(tài)富?！鞭D(zhuǎn)變。因此，要走出生態(tài)困境，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，需持續(xù)推進(jìn)綠色發(fā)展，降低生態(tài)足跡。中國國土面積雖大，但多為山地與丘陵，且在土地過度耗用，生產(chǎn)效率也已經(jīng)達(dá)到限值的情況下，未來環(huán)境負(fù)荷將更加沉重。該研究通過對中國近20年來的糧食消耗計算得到的平均生態(tài)足跡為每人0.101 3 hm2，平均每人可以承載的耕地面積為0.097 0 hm2，超負(fù)荷達(dá)到1.04倍。綜上所述，在未來人口持續(xù)增加以及從人們飲食習(xí)慣趨勢來看，糧食生態(tài)足跡將持續(xù)增大。因此，未來應(yīng)持續(xù)改變國人的飲食習(xí)慣，多食用單位產(chǎn)量高、生態(tài)足跡較小的糧食作物，并珍惜糧食、愛護(hù)土地，降低個人生態(tài)足跡。