1993—2013年珠海市生態(tài)承載力及生態(tài)足跡分析

謝 婕，唐以杰，林耿璇，伍瑞枝，龔玉蓮

（廣東第二師范學(xué)院生物與食品工程學(xué)院，廣東 廣州 510303）

可持續(xù)發(fā)展的定量測(cè)度是人類對(duì)自然利用程度方面的重要研究?jī)?nèi)容。20世紀(jì)90年代，加拿大環(huán)境經(jīng)濟(jì)學(xué)家 William［1］和 Wackernage［2］提出一種基于生物物理量的度量評(píng)價(jià)可持續(xù)發(fā)展程度的概念和方法——生態(tài)足跡 （Ecological Footprint，EF）［3］，生態(tài)足跡是指要維持一個(gè)人、地區(qū)、國(guó)家的生存所需要的或者指能夠容納人類所排放的廢物、具有生物生產(chǎn)力的地域面積，即能夠持續(xù)地提供資源或消納廢物、具有生物生產(chǎn)力的地域空間［4］。生態(tài)足跡是一種基于社會(huì)經(jīng)濟(jì)代謝的非貨幣化生態(tài)系統(tǒng)評(píng)估工具，它能夠識(shí)別人類施加于生態(tài)系統(tǒng)的壓力和系統(tǒng)所處的狀態(tài)，并服務(wù)于自然資本管理決策和調(diào)整人與自然之間的關(guān)系［5］。從2008年開(kāi)始，世界自然基金會(huì)用“生態(tài)足跡”這個(gè)工具來(lái)衡量人類對(duì)資源環(huán)境的需求。近些年來(lái)，在一些學(xué)者的努力下，生態(tài)足跡理論已發(fā)展較為成熟，被廣泛應(yīng)用于測(cè)算世界、國(guó)家或地區(qū)的生態(tài)足跡［6-7］。我國(guó)許多學(xué)者對(duì)不同地區(qū)的生態(tài)足跡進(jìn)行研究，但研究區(qū)域多為省際上的［8-11］，且多集中在西部區(qū)域［12-13］，有關(guān)珠海市生態(tài)承載力的研究比較少，且多為某一年的靜態(tài)研究，如王娜［14］對(duì)珠海市2007年的生態(tài)足跡與生態(tài)承載力做了相關(guān)研究；李輝等［15］計(jì)算了珠海市2000、2005、2010、2012年4個(gè)時(shí)間點(diǎn)的生態(tài)承載力；陳棟為等［16］計(jì)算了珠海市2007年水資源生態(tài)足跡；李翔等［17］使用了改良的生態(tài)足跡方法計(jì)算了2002年珠海的生態(tài)足跡和水資源生態(tài)足跡。目前對(duì)珠海市生態(tài)足跡長(zhǎng)期變化的動(dòng)態(tài)研究尚未見(jiàn)報(bào)道。珠海市的發(fā)展以創(chuàng)建生態(tài)城市為主，研究其長(zhǎng)期的生態(tài)足跡變化，對(duì)了解生態(tài)城市建設(shè)過(guò)程對(duì)環(huán)境的影響有重大意義。本研究通過(guò)分析珠海市近20年的生態(tài)足跡動(dòng)態(tài)變化，評(píng)估珠海市人類活動(dòng)對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響，并根據(jù)生態(tài)足跡變化的規(guī)律，預(yù)測(cè)珠海市生態(tài)發(fā)展的可持續(xù)性。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

珠海市位于廣東省珠江口西岸，因珠江在此入海而得名。珠海市氣候宜人，東夏季風(fēng)交替明顯，終年氣溫較高，年、日溫差小，屬南亞熱帶與熱帶過(guò)渡型海洋性氣候；全市太陽(yáng)能豐富，熱量充足，2013年日照時(shí)數(shù)1 910.8 h，降雨量2 884.9 mm，平均氣溫23.0℃［18］。珠海市東與香港隔海相望，南與澳門陸地相連，西鄰新會(huì)、臺(tái)山，北與中山接壤，下轄香洲、斗門、金灣3個(gè)行政區(qū)。截至2013年末，土地面積為1 724.32 km2，1993—2013年期間年常住人口由75.54萬(wàn)人增加到158.65萬(wàn)人，人口增加顯著，按照《中國(guó)中小城市發(fā)展報(bào)告（2010）》提出的城市劃分標(biāo)準(zhǔn)，珠海屬于大型城市。珠海市是全國(guó)五大經(jīng)濟(jì)特區(qū)之一，共有8個(gè)國(guó)家一類口岸，是僅次于深圳的中國(guó)第二大口岸城市。自建立經(jīng)濟(jì)特區(qū)以來(lái)，珠海市一直在保護(hù)生態(tài)與發(fā)展經(jīng)濟(jì)之間尋求平衡，摸索前進(jìn)。隨著改革開(kāi)放戰(zhàn)略的全面實(shí)施，珠海市的建設(shè)重心轉(zhuǎn)移到了經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域，從而帶動(dòng)經(jīng)濟(jì)的高速增長(zhǎng)，地區(qū)生產(chǎn)總值逐年上升，1978—2013年GDP年均增長(zhǎng)13.5%（《珠海統(tǒng)計(jì)年鑒》），人民生活水平顯著提高，生態(tài)環(huán)境也在發(fā)展中不斷改善。

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

為了提高數(shù)據(jù)的可靠性，本研究將《珠海統(tǒng)計(jì)年鑒》《廣東統(tǒng)計(jì)年鑒》《廣州統(tǒng)計(jì)年鑒》等統(tǒng)計(jì)年鑒的數(shù)據(jù)與珠海市統(tǒng)計(jì)信息網(wǎng)、廣州市統(tǒng)計(jì)信息網(wǎng)等相關(guān)網(wǎng)站上所得的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行相互驗(yàn)證，并根據(jù)生態(tài)足跡模型綜合法，計(jì)算珠海市生態(tài)足跡的各項(xiàng)關(guān)鍵參數(shù)。由于珠海市從2003年起無(wú)農(nóng)業(yè)人口，故本研究所用的人口數(shù)據(jù)為珠海市各年的年平均常住人口總數(shù)，各類生物性產(chǎn)品消費(fèi)量及珠海市的森林面積等數(shù)據(jù)均來(lái)自1993—2013年《珠海統(tǒng)計(jì)年鑒》和《珠海市國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)》，并借鑒曹淑艷等［19］的方法進(jìn)行校正。在計(jì)算水電生態(tài)容量時(shí)，由于未能找到水電的供電量，故用耗電量來(lái)代替供電量，再根據(jù)廣東省電網(wǎng)火電、水電的比例算出水電供電量。對(duì)于本研究計(jì)算用到的各種生物產(chǎn)品的全球平均產(chǎn)量，則主要參照文獻(xiàn)［4］中的數(shù)據(jù)，并以周濤等［20］的方法作參考。全國(guó)人均生態(tài)承載力和全球人均生態(tài)承載力數(shù)據(jù)來(lái)自全球生態(tài)足跡網(wǎng)［21］。

1.3 研究方法

1.3.1 生態(tài)承載力 有關(guān)計(jì)算采用WWF在2006年提出的等價(jià)因子，分別為：可耕地和建成地為2.21、森林和化石能源地為1.34、牧草地為0.49、水域?yàn)?.36［4］。為了保持生物多樣性及其可持續(xù)發(fā)展，人類必須保留12% 的土地面積用于生物多樣性保護(hù)，因此，計(jì)算生態(tài)承載力時(shí)要扣除這部分生產(chǎn)性用地面積。生態(tài)承載力EC的計(jì)算公式如下：

式中，j = 1、2、3、4時(shí)分別代表可耕地、牧草地、森林和水域（hm2），N為人口數(shù)，ec為人均生態(tài)承載力（hm2），aj為人均生態(tài)生產(chǎn)性土地面積（hm2），rj為均衡因子，yj為產(chǎn)量因子。

1.3.2 生態(tài)足跡 可耕地平均產(chǎn)量調(diào)整因子、全球平均產(chǎn)量、能地比及等量化因子，完成生態(tài)足跡模型的本地化［4］，然后對(duì)1993—2013年珠海市的生態(tài)足跡EF進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算公式如下：

式中，N為人口數(shù)，ef為人均生態(tài)足跡，α為均衡因子，i為消費(fèi)項(xiàng)目類型，ai為人均i種消費(fèi)項(xiàng)目折算的生態(tài)生產(chǎn)性面積，pi為i種消費(fèi)品的平均生產(chǎn)能力，ci為i種消費(fèi)品的人均年消費(fèi)量。一個(gè)地區(qū)的生態(tài)足跡還可以通過(guò)貿(mào)易途徑實(shí)現(xiàn)跨越地區(qū)界限的轉(zhuǎn)換，但由于沒(méi)有找到連續(xù)20年的貿(mào)易數(shù)據(jù)，故本研究在計(jì)算珠海市的生態(tài)足跡時(shí)沒(méi)有將其計(jì)算在內(nèi)。

1.3.3 生態(tài)盈虧 生態(tài)盈虧計(jì)算公式為：

當(dāng)EC＞EF，表現(xiàn)為生態(tài)盈余ER；當(dāng)EC＜EF，表現(xiàn)為生態(tài)赤字ED。

根據(jù)珠海市1993—2013年近20年生態(tài)赤字?jǐn)?shù)據(jù)，使用最小二乘法生成最小平方擬合的線性趨勢(shì)線公式，預(yù)測(cè)生態(tài)赤字變化趨勢(shì)。

2 結(jié)果與分析

2.1 1993—2013年珠海市生態(tài)承載力變化

圖1 1993—2013年珠海市生態(tài)承載力組成

由圖1可見(jiàn)，珠海市1993—2013年的生態(tài)承載力在20年間呈現(xiàn)較大波動(dòng)，1999年以前呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，1999—2006年呈下降趨勢(shì)，扣除12%用于生物多樣性保護(hù)的土地面積后，2006年總生態(tài)容量最低，為207 947.1911 hm2，2006—2013年期間又逐步上升，總體呈現(xiàn)“升-降-升”的馬鞍型曲線。生態(tài)承載力的結(jié)構(gòu)組成中，可耕地所占比例最大，其次為森林和水域，草地所占比例最小。20年來(lái)，可耕地所占比例呈下降趨勢(shì)，森林所占比例變化不大，水域所占比例逐年上升?？偵鷳B(tài)承載力呈現(xiàn)這種波動(dòng)態(tài)勢(shì)主要是可耕地與水域變化所引起。20世紀(jì)90年代以來(lái)，珠海市的第一產(chǎn)業(yè)比重就持續(xù)下降，第二產(chǎn)業(yè)則高速發(fā)展，在90年代后期，工業(yè)跨入加速發(fā)展時(shí)期，而房地產(chǎn)業(yè)也急速發(fā)展，大量農(nóng)田被用來(lái)興建樓宇，導(dǎo)致可耕地逐漸減少。但由于珠海市地處珠江三角洲，水資源豐富，在近20年的生產(chǎn)建設(shè)中，水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)興盛發(fā)展，故水域生態(tài)生產(chǎn)性土地面積在20年來(lái)不斷增加。

由圖2可知，1993—2013年珠海市人均生態(tài)承載力呈現(xiàn)不斷下降的趨勢(shì)，從1993年的0.2795 hm2，下降到2007年最低為0.1431 hm2，之后稍回升至2013年的0.1544 hm2，近20年間，人均生態(tài)承載力下降44.76%。人均生態(tài)承載力在2007年以前一直呈下降態(tài)勢(shì)，2007—2013年間有很小幅度的微量上升，這與人口數(shù)量的變化有關(guān)，珠海市近20年常住人口數(shù)量持續(xù)增長(zhǎng)，20年間增長(zhǎng)1倍多，但2006年后總生態(tài)承載力的增長(zhǎng)速率大于人口增長(zhǎng)速率，故2007年后人均生態(tài)承載力轉(zhuǎn)為緩慢上升。

圖2 1993—2013年珠海市與全國(guó)、全球人均生態(tài)承載力比較

與全國(guó)、全球人均生態(tài)承載力比較，發(fā)現(xiàn)珠海市人均生態(tài)承載力處于較低位置，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于全國(guó)和全球水平，說(shuō)明珠海市具有城市生態(tài)環(huán)境的特點(diǎn)，即生態(tài)承載力較弱。

2.2 1993—2013年珠海市生態(tài)足跡變化

由圖3可見(jiàn)，1993—2003年珠海市生態(tài)足跡持續(xù)動(dòng)態(tài)提高，2003年達(dá)到了最大值、為752 688.0249 hm2，之后逐年減少，偶有回升，但總體下行，2013年降至630 081.1731 hm2，比2003年減少16.29%。生態(tài)足跡的組成中，化石能源地和建成地占較大比例，其次是可耕地和森林草地，水域的比例最小，具有典型城市生態(tài)足跡的特征。2003年前，珠海市生態(tài)足跡波動(dòng)居高的原因在于經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要和人民生活水平的提高，社會(huì)消耗的化石能源量大大增加。后期由于珠海市政府比較重視生態(tài)環(huán)保問(wèn)題，特別是近些年來(lái)連續(xù)確立一系列有關(guān)科學(xué)發(fā)展的措施，2002年全面推廣使用汽油、柴油清凈劑，成為廣東省首個(gè)使用環(huán)保節(jié)能汽油、柴油的試點(diǎn)城市，并啟動(dòng)“生態(tài)家園”十年植樹(shù)工程，建設(shè)“城市森林”；大力推進(jìn)高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低耗的新型工業(yè)化，在2003年積極實(shí)施“環(huán)境強(qiáng)市”戰(zhàn)略，由于城市環(huán)境綜合整治進(jìn)展順利，被評(píng)為“國(guó)際改善人居環(huán)境最佳范例獎(jiǎng)”［22］。珠海市的一系列生態(tài)建設(shè)動(dòng)作，體現(xiàn)在2003年之后，化石能源地和建成地的生態(tài)足跡開(kāi)始減少，并影響總生態(tài)足跡的減少；而由于近年來(lái)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，人民生活水平提高，生活消費(fèi)需求也有所改變，對(duì)動(dòng)物類食品的需求提高到一定程度后趨于穩(wěn)定，體現(xiàn)在草地生態(tài)足跡先增加后穩(wěn)定。上述主要生態(tài)足跡結(jié)構(gòu)變化趨勢(shì)及其變化因素決定了2003年后珠海市生態(tài)足跡呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。

圖3 1993—2013年珠海市生態(tài)足跡組成

由圖4可知，1993—2013年珠海市人均生態(tài)足跡總體呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，1993年為0.6496 hm2，上升至1994年為0.7138 hm2，之后幾年呈下降趨勢(shì)，偶有回升但起伏不大，2012年下降到最低為0.3961 hm2。說(shuō)明在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)，珠海市對(duì)資源的消耗逐漸減少，或者是對(duì)其利用率得到了提高，城市人民的生產(chǎn)消費(fèi)習(xí)慣逐漸改變，人均資源的消耗逐漸減少，珠海市的整體生態(tài)文明素質(zhì)得到提高。同時(shí)通過(guò)對(duì)珠海市人口的數(shù)據(jù)分析可得，珠海市的人口數(shù)量逐年增長(zhǎng)，但總生態(tài)足跡保持在一定范圍內(nèi)波動(dòng)，故人均生態(tài)足跡呈下降趨勢(shì)。

圖4 1993—2013年珠海市與全國(guó)、全球人均生態(tài)足跡比較

與全國(guó)、全球同期人均生態(tài)足跡比較發(fā)現(xiàn)，珠海市的人均生態(tài)足跡處于較低位置，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于全國(guó)和全球平均水平。說(shuō)明珠海城市的發(fā)展屬于對(duì)資源低消耗的類型，或珠海市對(duì)環(huán)境資源的利用率較高。近20年間，珠海市注重生態(tài)發(fā)展，升級(jí)改造傳統(tǒng)行業(yè)，實(shí)施清潔生產(chǎn)，嚴(yán)格控制產(chǎn)業(yè)類型及其開(kāi)發(fā)強(qiáng)度，使得整個(gè)生態(tài)環(huán)境大大改善，城市生態(tài)發(fā)展較好。珠海城市的發(fā)展，對(duì)資源的消耗較低，對(duì)生態(tài)環(huán)境的依賴較小。

2.3 1993—2013年珠海市生態(tài)盈虧變化

根據(jù)珠海市1993—2013年的生態(tài)承載力和生態(tài)足跡，計(jì)算得到該市生態(tài)盈虧均為負(fù)數(shù)，即表現(xiàn)為生態(tài)赤字（圖5）。由圖5可知，珠海市1993—2013年的生態(tài)承載力先降后升，生態(tài)足跡則先升后降，生態(tài)盈虧表現(xiàn)為赤字，也呈現(xiàn)先升后降的趨勢(shì)。說(shuō)明珠海市總體的生態(tài)承載力在下降一段時(shí)間后，開(kāi)始緩慢回升，環(huán)境朝著好的方向改變，但總的生態(tài)足跡波動(dòng)變化，說(shuō)明珠海城市發(fā)展對(duì)環(huán)境資源的消耗隨著時(shí)間有不同變化。

圖5 1993—2013年珠海市生態(tài)承載力、生態(tài)足跡及生態(tài)盈虧變化

由圖6可見(jiàn)，珠海市1993—2013年的人均生態(tài)承載力和人均生態(tài)足跡均呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，并且由于人均生態(tài)足跡下降幅度更大，故人均生態(tài)赤字呈現(xiàn)縮小趨勢(shì)。人均生態(tài)足跡的下降，說(shuō)明珠海市對(duì)環(huán)境資源的人均消耗減少，顯示了城市不斷朝著綠色、可持續(xù)方向發(fā)展。根據(jù)生態(tài)赤字區(qū)的劃分［23］，珠海市的生態(tài)盈虧皆處于輕度生態(tài)赤字區(qū)（0.1＜ED≤0.5）。說(shuō)明珠海市的生態(tài)赤字比較輕微，且有逐漸減少的趨勢(shì)，生態(tài)環(huán)境趨向于不斷改善。

圖6 1993—2013年珠海市人均生態(tài)承載力、人均生態(tài)足跡及人均生態(tài)盈虧變化

2.4 生態(tài)赤字趨勢(shì)預(yù)測(cè)

根據(jù)珠海市1993—2013年生態(tài)赤字?jǐn)?shù)據(jù)，使用最小二乘法得到生態(tài)赤字趨勢(shì)公式：y =0.0085x - 17.343，經(jīng)計(jì)算，約到2040年，珠海市能消除赤字，實(shí)現(xiàn)生態(tài)平衡，并朝生態(tài)盈余方向發(fā)展。

圖7 1993—2013年珠海市人均生態(tài)赤字變化趨勢(shì)

3 結(jié)論與討論

珠海市自建立經(jīng)濟(jì)特區(qū)后，不斷摸索經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)保護(hù)之間的平衡點(diǎn)，圍繞城市、經(jīng)濟(jì)與生態(tài)三大核心要素建設(shè)生態(tài)型城市。近年來(lái)，通過(guò)對(duì)原有產(chǎn)業(yè)進(jìn)行生態(tài)化改造，嚴(yán)格限制高污染、高消耗類型產(chǎn)業(yè)及其開(kāi)發(fā)強(qiáng)度，大力發(fā)展科技含量高、經(jīng)濟(jì)效益好、資源消耗低、環(huán)境污染少的項(xiàng)目，減少資源環(huán)境的消耗和污染物排放，提高經(jīng)濟(jì)發(fā)展質(zhì)量，從而推動(dòng)城市發(fā)展，走出一條特色鮮明的可持續(xù)發(fā)展道路。

本研究發(fā)現(xiàn)，珠海市具備城市生態(tài)生態(tài)承載力較低的特點(diǎn)，1993—2013年的人均生態(tài)承載力出現(xiàn)總體下降的趨勢(shì)，說(shuō)明隨著人口翻倍增加，人均生態(tài)承載力迅速減少，人口增長(zhǎng)對(duì)環(huán)境資源的消耗增大。而后期由于珠海市注重城市生態(tài)建設(shè)，使得生態(tài)承載力在下降一段時(shí)間后緩慢回升，2003年后，生態(tài)承載力增加速度超過(guò)人口增長(zhǎng)速度，人均生態(tài)承載力也稍微回升。

珠海市生態(tài)足跡則遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于全國(guó)和全球水平，以2003年為界，前10年珠海市生態(tài)足跡持續(xù)動(dòng)態(tài)提高，2003年達(dá)到了最高值之后逐年減少，至2013年比2003年減少16.29%，大致形成一條先升后降的曲線。說(shuō)明珠海市從2003年之后對(duì)于生態(tài)環(huán)境與經(jīng)濟(jì)之間的關(guān)系進(jìn)行了調(diào)整，在發(fā)展經(jīng)濟(jì)的同時(shí)減少生態(tài)足跡的產(chǎn)生，逐步向可持續(xù)發(fā)展轉(zhuǎn)變。人均生態(tài)足跡則持續(xù)波動(dòng)下降，且下降幅度較大，人均生態(tài)足跡的下降說(shuō)明珠海市對(duì)環(huán)境資源的人均消耗減少，顯示了城市人民生態(tài)文明素質(zhì)不斷提高。

珠海市近20年的生態(tài)盈虧皆處于赤字狀態(tài)，人均生態(tài)赤字在0.2428～0.4484 hm2之間波動(dòng)，處于輕度生態(tài)赤字區(qū)，這20年間雖然有波動(dòng)，但總體呈現(xiàn)逐漸減少的趨勢(shì)，說(shuō)明珠海市的生態(tài)赤字比較輕微，且逐漸減少，城市生態(tài)環(huán)境趨向不斷改善。根據(jù)生態(tài)赤字曲線趨勢(shì)計(jì)算，生態(tài)赤字預(yù)計(jì)在2040年完全消除，城市生態(tài)實(shí)現(xiàn)平衡發(fā)展。

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