基于EMA的福建省生態(tài)足跡分析

孫晶晶，黃民生

(福建師范大學(xué) 地理科學(xué)學(xué)院，福州 350007)

基于EMA的福建省生態(tài)足跡分析

孫晶晶，黃民生

(福建師范大學(xué) 地理科學(xué)學(xué)院，福州 350007)

生態(tài)足跡是衡量一個(gè)國(guó)家或地區(qū)可持續(xù)發(fā)展程度的一種方法，定量反映人類活動(dòng)對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響和破壞程度。以福建省2009年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，運(yùn)用能值分析理論(EMA)，改進(jìn)了原有生態(tài)足跡模型的計(jì)算方法，對(duì)福建省2009年的生態(tài)足跡進(jìn)行了研究。研究結(jié)果表明:福建省本地潛在人均生態(tài)承載力為0.890 03 ghm2/人，本地產(chǎn)品產(chǎn)出承載力為2.536 69ghm2/人，生態(tài)足跡為1.570 34ghm2/人。由此可見(jiàn)，福建省生態(tài)赤字為0.680 31 ghm2/人，生態(tài)能值負(fù)載率達(dá)到了176%，表明福建省生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)處于不可持續(xù)發(fā)展的狀況。

生態(tài)足跡;能值;生態(tài)承載力;福建省

0 引言

全球經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人口的迅猛增長(zhǎng)，使得人類活動(dòng)對(duì)地球生態(tài)系統(tǒng)的影響越來(lái)越大，正確評(píng)價(jià)人類活動(dòng)對(duì)區(qū)域自然環(huán)境的壓力以及區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的承載力等系統(tǒng)狀態(tài)，是實(shí)現(xiàn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展面臨的重要基本問(wèn)題。在20世紀(jì)80年代，以H.T.Odum為首提出了能值分析理論(Emergy analysis，簡(jiǎn)稱EMA)［1］，這一新的理論和分析方法為生態(tài)系統(tǒng)和生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的定量分析研究開(kāi)拓了新途徑和新進(jìn)展。20世紀(jì)90年代，Rees和Wackernagel又提出了生態(tài)足跡模型［2～3］，并很快成為環(huán)境可持續(xù)發(fā)展度量的一個(gè)重要方法。然而，將能值理論和生態(tài)足跡方法結(jié)合起來(lái)研究一個(gè)區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)總體情況，評(píng)價(jià)其可持續(xù)發(fā)展?fàn)顩r，則是一種新的嘗試與探索，有望結(jié)合二者的優(yōu)點(diǎn)，為一個(gè)地區(qū)可持續(xù)發(fā)展?fàn)顩r作出更合理準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)。

1 研究區(qū)域

福建省位于我國(guó)東南沿海，地處北緯23°30'～28°22'，東經(jīng)115°50'～120°40'之間。陸地總面積12.37萬(wàn)km2，海域面積13.6萬(wàn)km2。2009年末人口為4 200萬(wàn)人。地勢(shì)西北高東南低，全省水資源總量豐富。屬南亞熱帶氣候，熱量豐富，雨量充沛，光照充足。全省年太陽(yáng)輻射總量為4 200～4 800兆J/m2，年平均日照時(shí)數(shù)為1 700～2 300h。全省年平均氣溫為17～21℃，年平均降水量在1 000～2 000mm之間，島嶼及沿海突出部年有效風(fēng)能達(dá)2 500～6 500kwh/m2，全省風(fēng)能理論蘊(yùn)藏量達(dá)1 000萬(wàn)kW以上。全省森林覆蓋率達(dá)57.3%。

2 研究方法

2.1 生態(tài)足跡模型

生態(tài)足跡是生產(chǎn)一定人口消耗的資源及吸納產(chǎn)生的廢棄物所需的具有生物生產(chǎn)力的地域空間面積(William，1997)。生態(tài)足跡模型的計(jì)算包括生態(tài)足跡計(jì)算和生態(tài)承載力計(jì)算。由于各種生物生產(chǎn)性土地類型的生態(tài)生產(chǎn)力不同，為此Wackernagel引入均衡因子，使不同類型的生物生產(chǎn)性土地轉(zhuǎn)化為等價(jià)的生態(tài)生產(chǎn)力，從而合計(jì)出總的生態(tài)足跡。計(jì)算公式為［4～6］:

式中:i表示消費(fèi)項(xiàng)目類型;ai表示第i種消費(fèi)項(xiàng)目折算的生物生產(chǎn)性土地面積;ci表示第i種消費(fèi)項(xiàng)目的人均消費(fèi)量;pi表示第i種消費(fèi)項(xiàng)目的全球平均生產(chǎn)力;Ef表示人均生態(tài)足跡;r表示均衡因子;Ec表示人均生態(tài)承載力;Ai表示人均生物生產(chǎn)性土地面積;λ表示產(chǎn)量因子。

2.2 能值分析方法

能值分析(Emergy analysis)是以H.T.Odum為首創(chuàng)立的生態(tài)－經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)研究理論和方法，是在傳統(tǒng)能量分析的基礎(chǔ)上創(chuàng)立的一種新的研究方法。它把各種形式的能量轉(zhuǎn)化為傳統(tǒng)的單位——太陽(yáng)能焦耳(sej)［1］，從而定量分析系統(tǒng)的功能特征和生態(tài)、經(jīng)濟(jì)效益。

2.3 基于EMA的生態(tài)足跡法

基于EMA的生態(tài)足跡法，是把能值理論與生態(tài)足跡有機(jī)結(jié)合起來(lái)，研究一個(gè)區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展?fàn)顩r，Zhao Sheng等應(yīng)用能值分析理論對(duì)生態(tài)足跡的計(jì)算進(jìn)行了改進(jìn)，并在文中將其改進(jìn)的方法稱為能值足跡法［7］。近年來(lái)已有少數(shù)學(xué)者開(kāi)始嘗試兩種方法的結(jié)合研究，并運(yùn)用于實(shí)際理論分析。本人在前人研究的基礎(chǔ)上［8～11］，進(jìn)一步歸納總結(jié)了基于EMA的生態(tài)足跡法的研究步驟和方法，并做出了一些有益的修改。

3 結(jié)果與分析

3.1 基于EMA的生態(tài)足跡計(jì)算

為了有效結(jié)合能值理論和生態(tài)足跡，首先需要建立能值與生態(tài)足跡的互換基礎(chǔ)。根據(jù)全球平均生態(tài)足跡，運(yùn)用能值理論可求得不同產(chǎn)品和消費(fèi)品全球平均能值生態(tài)足跡(Globle Average Emergy Footprint，簡(jiǎn)寫GAEF)，然后依據(jù)《福建省統(tǒng)計(jì)年鑒(2010)》，從三個(gè)消費(fèi)賬戶計(jì)算福建省2009年的生態(tài)足跡:生物資源消費(fèi)賬戶、能源資源消費(fèi)賬戶和初級(jí)工業(yè)產(chǎn)品消費(fèi)賬戶，具體結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 2009年福建省生態(tài)足跡帳戶計(jì)算

續(xù)表1

3.2 基于EMA的生態(tài)承載力計(jì)算

3.2.1 本地潛在生態(tài)承載力

根據(jù)生態(tài)足跡原理，本地生態(tài)承載力主要源于本地的土地資源，而沒(méi)有統(tǒng)計(jì)本地生態(tài)系統(tǒng)中的其他資源，因此，筆者以能值為基礎(chǔ)，更深層次地統(tǒng)計(jì)了本地的潛在生態(tài)承載力。認(rèn)為在可持續(xù)發(fā)展的前提下，本區(qū)域潛在的生態(tài)力來(lái)源于本地可更新資源。具體結(jié)果如下(見(jiàn)表2):

表2 福建省2009年潛在生態(tài)承載力

3.2.2 本地產(chǎn)品產(chǎn)出生態(tài)承載力

本地實(shí)際生產(chǎn)產(chǎn)品對(duì)應(yīng)的生態(tài)承載力，定義為本地產(chǎn)品產(chǎn)出生態(tài)承載力。依據(jù)《福建省統(tǒng)計(jì)年鑒(2010)》計(jì)算了三類主要生產(chǎn)項(xiàng)目:生物資源產(chǎn)出、能源資源產(chǎn)出和初級(jí)工業(yè)產(chǎn)品產(chǎn)出。結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 福建省2009年本地產(chǎn)品產(chǎn)出生態(tài)承載力

3.3 生態(tài)盈余與赤字

采用傳統(tǒng)的生態(tài)足跡理論計(jì)算了福建省2009年的生態(tài)承載力，并結(jié)合表1、2、3的計(jì)算結(jié)果，制定了表4。從表4可以看出，福建省2009年生態(tài)足跡為1.570 34ghm2/人，與基于傳統(tǒng)生態(tài)足跡法計(jì)算的生態(tài)足跡1.948ghm2/人［12］相差不大?；趥鹘y(tǒng)生態(tài)足跡理論的生態(tài)承載力為0.555 44ghm2/人，基于EMA的本地產(chǎn)出能值生態(tài)承載力為2.536 69ghm2/人，基于EMA的本地潛在能值生態(tài)承載力為0.890 03ghm2/人。

基于傳統(tǒng)生態(tài)足跡理論生態(tài)盈余結(jié)果－1.014 90 ghm2/人，基于EMA的本地潛在能值生態(tài)盈余結(jié)果－0.680 31ghm2/人，二者均說(shuō)明福建已出現(xiàn)了明顯的生態(tài)赤字，社會(huì)生產(chǎn)生活已對(duì)生態(tài)系統(tǒng)帶來(lái)了較大的壓力，是整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)處于不可持續(xù)發(fā)展的狀況?；贓MA的本地產(chǎn)出能值生態(tài)盈余結(jié)果0.966 35ghm2/人，這說(shuō)明福建省生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)雖然滿足了現(xiàn)有的生態(tài)足跡，但是在超負(fù)荷的運(yùn)轉(zhuǎn)，其生態(tài)能值負(fù)載率達(dá)到了176%(人生態(tài)足跡與本地潛在能值生態(tài)承載力之比)，長(zhǎng)期超負(fù)荷的運(yùn)轉(zhuǎn)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展將極為不利。

表4 福建省2009年生態(tài)足跡和生態(tài)承載力計(jì)算總結(jié)

續(xù)表4

4 結(jié)論

以能值理論為核算基礎(chǔ)運(yùn)用生態(tài)足跡方法，計(jì)算得到福建省2009年本地潛在的生態(tài)承載力，并與傳統(tǒng)生態(tài)足跡計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行比較，這主要是因?yàn)橐阅苤禐榛A(chǔ)計(jì)算潛在生態(tài)承載力時(shí)，不僅考慮了本地原有的自然資源，還考慮了人作為生產(chǎn)者在生態(tài)系統(tǒng)中的作用;但小于生態(tài)足跡為1.570 34ghm2/人，說(shuō)明出現(xiàn)了生態(tài)赤字。本地產(chǎn)出能值生態(tài)承載力2.536 69ghm2/人，大于福建省基于EMA的生態(tài)足跡，表明福建省產(chǎn)出能值滿足了當(dāng)前經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，為經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供了充足的物質(zhì)和能源;但同時(shí)也大大超出了本地潛在的生態(tài)承載0.890 03ghm2/人，表明福建省當(dāng)前經(jīng)濟(jì)的發(fā)展是以環(huán)境的超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，以生態(tài)系統(tǒng)的破壞與減弱為代價(jià)的。

以上分析表明福建省處于不可持續(xù)發(fā)展的狀態(tài)。為了有效改變不可持續(xù)發(fā)展的狀況，首先需要認(rèn)清導(dǎo)致生態(tài)赤字的原因，結(jié)合表1和表4，可以看出，福建省生態(tài)足跡中化石燃料地、草地、林地所在比重最大，分別占到了63.36%、12.97%、11.91%。而化石燃料地主要源于原煤的使用。因此，可采取以下措施:(1)提高能源利用效率，關(guān)閉和淘汰技術(shù)落后、高耗能、高污染的企業(yè)，積極鼓勵(lì)企業(yè)實(shí)行高效、清潔生產(chǎn)，減少對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的危害。(2)控制人口增長(zhǎng)速度，減少新增人口的資源消耗。(3)提倡節(jié)約型社會(huì)消費(fèi)體系，改變?nèi)藗兊纳钕M(fèi)方式。

［1］ 藍(lán)盛芳，欽佩，陸宏芳.生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)能值分析［M］.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2002.

［2］William Rees.Ecological footprints and appropriated carrying capacity:What urban economics leave out［J］.Environ.Urban，1992，4(2):120－130.

［3］William Rees，Mathis Wackernagel.Urban ecological footprint:Why cities cannot be sustainable and W hy they are akey to sustainability［J］.Environ Impact Assess Rev，1996，16:223－248.

［4］ 徐中民，張志強(qiáng)，程國(guó)棟.甘肅省1998年生態(tài)足跡計(jì)算與分析［J］.地理學(xué)報(bào)，2000，55(5):607－616.

［5］Wackernagel.M，Silverstein J.Big things first:focusing on the scale imperative with the ecological footprint［J］.Ecological Economics，2000，32(3):391－394.

［6］Vuuren D.P，Smeets EMW.EcOlogical footprints of Bhutan，Costa Rica and the Netherlands［J］.Ecological Economics，2000，34(1):115－130.

［7］Zhao S，Li Z，Li W.Amodified method of ecological fotprint calculation and its application［J］.Ecological Modelling，2005，18(5):65－75.

［8］ 趙志強(qiáng)，李雙成，高陽(yáng).基于能值改進(jìn)的開(kāi)放系統(tǒng)生態(tài)足跡模型及其應(yīng)用－以深圳市為例［J］.生態(tài)學(xué)報(bào)，2008，28(5):2220－2231.

［9］ 張偉，康文星.基于能值理論的衡東縣生態(tài)足跡研究［J］.中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2008，28(2):57－62.

［10］ 劉淼，胡遠(yuǎn)滿，常禹，等.基于能值理論的生態(tài)足跡方法改進(jìn)［J］.自然資源學(xué)報(bào)，2008，23(3):447－457.

［11］ 王建源，陳艷春，等.基于能值分析的山東省生態(tài)足跡［J］.生態(tài)學(xué)雜志，2007，26(9):1505－151.

［12］ 駱文輝，趙清，等.福建省可持續(xù)發(fā)展的生態(tài)足跡分析［J］.國(guó)土與自然資源研究，2008(2):17－18.

EMA-based Ecological Footprint Analysis in Fujian Province

SUN Jing-jing，HUANG Min-sheng
(School of Geographical Sciences，F(xiàn)ujian Normal University，F(xiàn)uzhou 350007，China)

Ecological footprint is a method to test sustainable development level of a country or region，reflecting quantitatively interference and disruption of human activities on ecological environment.Based on the statistical data of Fujian Province in 2009，this article improves the calculating method of previous ecological footprint model by using energy analysis approach(EMA)and studies the ecological footprint of Fujian in 2009.The results show that:the potential ecological capacity of Fujian is 0.89003ghm2per capita，the output capacity of local products of Fujian is 2.53669ghm2per capita and the ecological footprint of Fujian is 1.57034ghm2per capita.Thus the ecological deficit of Fujian is 0.68031ghm2per capita.Ecological energy loading ratio reaches 176%，which indicates that the eco-economic system of Fujian are in an unsustainable development state.

ecological footprint;energy analysis;ecological capacity;Fujian Province

F062.2

A

1009－3907(2011)08－0064－06

2011-07-02

福建省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(D0610004)

孫晶晶(1988-)，女，吉林遼源人，碩士研究生，主要從事經(jīng)濟(jì)地理與區(qū)域發(fā)展方面研究。黃民生(1955-)，男，福建福州人，教授，主要從事區(qū)域開(kāi)發(fā)與區(qū)域可持續(xù)發(fā)展方向研究。

責(zé)任編輯:鐘 聲