基于生態(tài)足跡模型的西部資源型城市可持續(xù)發(fā)展評價

陳 晨，夏顯力

（西北農(nóng)林科技大學 經(jīng)管學院，陜西 楊凌712100）

資源型城市是指以當?shù)夭豢稍偕淖匀毁Y源開采和加工為主導產(chǎn)業(yè)的工業(yè)城市。長期以來，這類城市在產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中對當?shù)刈匀毁Y源和生態(tài)環(huán)境有著一定程度的破壞性，其可持續(xù)發(fā)展性一直備受各界的廣泛關(guān)注。西部資源型城市大多處于水土流失嚴重、生態(tài)環(huán)境脆弱、干旱半干旱的內(nèi)陸性地區(qū)，與中東部地區(qū)相比，其在自然條件、區(qū)位條件、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、科技進步、區(qū)域競爭力等方面還存在許多劣勢[1]。但是，由于他們大多是我國重要的能源和原材料供應(yīng)地，這類城市的可持續(xù)發(fā)展問題更應(yīng)得到關(guān)注。

關(guān)于資源型城市可持續(xù)發(fā)展問題，理論界和實踐界討論頗多[2－3]。生態(tài)足跡法就是以生態(tài)足跡指標來衡量區(qū)域可持續(xù)發(fā)展狀況的一種較為常用的評價方法，是由加拿大生態(tài)經(jīng)濟學家 William Rees和Wackermgel于1992年提出，目前在世界范圍內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用和認可。不少學者基于生態(tài)足跡模型就不同地域空間尺度和社會領(lǐng)域進行相關(guān)研究，其中對資源型地區(qū)也有著較多的應(yīng)用。如金丹和卞正富[4]關(guān)于采煤業(yè)的生態(tài)足跡分析以及陳秋計等[5]對礦業(yè)城市生態(tài)足跡的變化研究等等，都為資源型城市的經(jīng)濟轉(zhuǎn)型和可持續(xù)發(fā)展提供了理論基礎(chǔ)。近幾年，隨著理論研究和實際研究的深入，國內(nèi)研究者在生態(tài)足跡的應(yīng)用和方法上也有較大的改進，如白鈺等人[6]對生態(tài)足跡模型的改進和一些學者提出了“本地生態(tài)足跡”、“生態(tài)可持續(xù)指數(shù)”等概念以及相應(yīng)的計算方法等等。

綜上所述，本文將在前人研究的基礎(chǔ)上，利用改進后的生態(tài)足跡模型，對西部9個資源型城市的生態(tài)足跡和生態(tài)承載力進行計算，客觀、真實地評判西部9個資源型城市的可持續(xù)發(fā)展狀況及其存在的突出問題，最后提出提升西部資源型城市可持續(xù)發(fā)展能力的具體建議。

1 研究區(qū)域的選擇與基本特征

按照王青云對資源型城市的劃分標準，全國共有118個資源型城市[7]。本文從其中選取地級以上的西部資源型城市，包括陜西省的銅川市，內(nèi)蒙古的烏海市、赤峰市，甘肅省的金昌市、白銀市，四川省的攀枝花市，寧夏的石嘴山市，貴州省的六盤水市和新疆的克拉瑪依市，共9座城市。其中，煤炭城市是銅川市、烏海市、赤峰市、石嘴山市和六盤水市，金昌市和白銀市是有色金屬冶煉之城，攀枝花市是黑色冶金城市，克拉瑪依市是石油之城。這些城市共同的特征是自然資源開采和加工是各城市的主導產(chǎn)業(yè)，其中，采掘業(yè)產(chǎn)值占工業(yè)總產(chǎn)值的比重在10%以上，采掘業(yè)從業(yè)人員占全部從業(yè)人員的比重在5%以上。

2 生態(tài)足跡模型及其應(yīng)用

2.1 生態(tài)足跡模型的內(nèi)涵及修正

生態(tài)足跡，是指支持特定人口或經(jīng)濟體所消費的所有資源所需要的具有一定生物生產(chǎn)力的土地面積。生物生產(chǎn)性土地面積是生態(tài)足跡法為各類自然資本提供統(tǒng)一度量的基礎(chǔ)，指具有生態(tài)生產(chǎn)能力的土地或水體?？煞譃楦?、草地、林地、水域、建設(shè)用地、化石能源用地6大類。為了方便數(shù)據(jù)統(tǒng)計和計算，本文將6大類土地類型分為三個帳戶：生物資源帳戶（包含耕地、草地、林地和水域）、建設(shè)用地帳戶（即建設(shè)用地）和能源用地帳戶（即化石能源用地）。

根據(jù)國內(nèi)外學者對生態(tài)足跡模型的應(yīng)用和研究，筆者將對本文的生態(tài)足跡計算采取兩點修正之處。第一點，原始的生態(tài)足跡是基于資源的消費量核算得到的，當其應(yīng)用于全球可持續(xù)評價時，由于全球生態(tài)系統(tǒng)是一個自給自足的封閉系統(tǒng)，其消費量與生產(chǎn)量相等，因而可以反映人類對全球生態(tài)系統(tǒng)的影響。但是當其應(yīng)用于區(qū)域?qū)哟螘r，由于區(qū)域存在進出口，那么基于消費量核算的生態(tài)足跡就不能真實地反映出當?shù)厝丝趯Ξ數(shù)氐纳鷳B(tài)系統(tǒng)的壓力。針對這一問題，有些學者采取了調(diào)整進出口項目，或熊德國[8]等人對生態(tài)足跡的改進方法等等，筆者選擇東北大學資源與生態(tài)經(jīng)濟研究中心的研究人員[9－11]從環(huán)境壓力承受角度提出的本地生態(tài)足跡概念，以調(diào)整區(qū)域生態(tài)足跡。第二點，在整個生態(tài)足跡核算中需要的主要數(shù)據(jù)之一是全球平均產(chǎn)量，這是生態(tài)足跡核算體系的基礎(chǔ)。而目前絕大部分國內(nèi)研究所引用的農(nóng)產(chǎn)品全球平均產(chǎn)量數(shù)據(jù)來源于 WWF的《Living Planet Report》（根據(jù) FA02002年數(shù)據(jù)）和《National naturalcapital accounting with the ecological footprint concept》（根據(jù)1993年數(shù)據(jù)）?？紤]到我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)特點以及數(shù)據(jù)的更新，文中將采用謝鴻宇、葉慧珊[12]的《中國主要農(nóng)產(chǎn)品全球平均產(chǎn)量更新》中的農(nóng)產(chǎn)品全球平均產(chǎn)量數(shù)據(jù)來計算生物帳戶中的生態(tài)足跡。

2.2 本地生態(tài)足跡的內(nèi)涵及其模型

由于區(qū)域間貿(mào)易的存在，一個區(qū)域上的生態(tài)足跡也不只是由發(fā)生在本區(qū)域內(nèi)的消費而產(chǎn)生的，可能一部分是由其他地區(qū)消費引起的。如就生物資源而言，發(fā)生在某個區(qū)域內(nèi)的某項生物資源的消費總量應(yīng)該等于本區(qū)域產(chǎn)量加上外調(diào)入量再減去調(diào)出量。但是，外調(diào)入生物資源的生產(chǎn)發(fā)生在外部區(qū)域，占用的是外部區(qū)域的生產(chǎn)性土地，對本區(qū)域環(huán)境不造成影響；而外調(diào)出生物資源的消費雖然發(fā)生在外部區(qū)域，但其生產(chǎn)發(fā)生在本區(qū)域，對本區(qū)域的環(huán)境造成影響。而對于化石能源消費，無論能源資源是生產(chǎn)于本區(qū)域還是外調(diào)入的，其消費所產(chǎn)生的溫室氣體均排放到本區(qū)域內(nèi)，須由本地環(huán)境承受。因此，要反映一個區(qū)域的環(huán)境所承受的壓力，需計算的是真正發(fā)生在本地區(qū)土地上的生態(tài)足跡。為與一般意義上的生態(tài)足跡相區(qū)別，稱為本地生態(tài)足跡。因此，對生物資源而言，本地生態(tài)足跡實際上就是本地區(qū)內(nèi)的生物資源的生產(chǎn)足跡；而對于化石能源來說，本地生態(tài)足跡是其消費足跡。則其計算公式為：

式中：k＝1，2，3，4，分別表示耕地、草地、林地和水域4種用于生物資源生產(chǎn)的土地類型；βk——生產(chǎn)生物的第k類土地的均衡因子；n——該地區(qū)第k類土地生產(chǎn)的生物種數(shù)；Pki——表示該地區(qū)由第k類土地生產(chǎn)的第i種生物的人均產(chǎn)量；Yki——該地區(qū)由第k類土地生產(chǎn)的第i種生物世界平均生產(chǎn)力；βe——化石能源地的均衡因子；m——化石能源用地中本地區(qū)消耗的能源種類數(shù)；Qj——第j類能源的未均衡的人均生態(tài)足跡；βv——建筑用地的均衡因子；建筑用地只包含電力和熱能消耗；Aa——電力和熱能的年人均消費量；Ya——世界平均生產(chǎn)力。

在能源用地賬戶的計算中，以世界上單位化石燃料生產(chǎn)土地面積的平均發(fā)熱量為標準，各種能源項目的全球平均能量產(chǎn)出率和折算系數(shù)參考文獻[13—14]中的相關(guān)數(shù)據(jù)。則化石能源的人均生態(tài)足跡

由于各類型土地的生物生產(chǎn)能力差異很大，要在各類型生物生產(chǎn)面積前乘上一個轉(zhuǎn)換因子，即均衡因子，以轉(zhuǎn)化為統(tǒng)一的、可比較的生物生產(chǎn)性面積。根據(jù)文獻[2]中的數(shù)據(jù)，各類型的均衡因子：耕地、建筑用地為2.8；森林、化石能源土地為1.1；草地為0.5，水域為0.2。

2.3 生態(tài)承載力

生態(tài)承載力是指生態(tài)系統(tǒng)自我維持、自我調(diào)整的能力，或資源與環(huán)境子系統(tǒng)的供容能力[17]。具體表示為一個區(qū)域所能提供給人類生活的生物生產(chǎn)性面積。生態(tài)承載力的計算公式為：

式中：ecj——第j類土地類型的生態(tài)承載力；aj——研究區(qū)域中某項生物生產(chǎn)性土地的人均土地面積（hm2／人）；rj——產(chǎn)量因子；yj——均衡因子。區(qū)域總的生態(tài)承載力為，其中j的生產(chǎn)性土地類型包括：耕地、林地、草地、水域、建設(shè)用地及能源用地。

本文認為能源用地的供給為吸收CO2的林地，即以林地的面積來計算能源用地的生態(tài)承載力。此外，生態(tài)承載力計算模型中，由于不同國家或地區(qū)同類型生物生產(chǎn)面積的生態(tài)生產(chǎn)力存在差異，因此在計算不同區(qū)域的某類生態(tài)生產(chǎn)性面積所代表的局部產(chǎn)量與世界平均產(chǎn)量的差異就可用產(chǎn)量因子來表示。（Qj）的計算公式為：本文中的產(chǎn)量因子采用世界糧農(nóng)組織（FAO）網(wǎng)站[18－19]的相關(guān)數(shù)據(jù)。最后，根據(jù)世界環(huán)境發(fā)展委員會的報告，生態(tài)承載力計算時要扣除生態(tài)系統(tǒng)中12%生物多樣性的保護面積。

2.4 生態(tài)赤字（盈余）

生態(tài)足跡是人類生產(chǎn)或消費對生態(tài)資源的需求量，生態(tài)承載力是生態(tài)系統(tǒng)可以提供的生態(tài)資源供給量，兩者之差就是生態(tài)赤字或生態(tài)盈余。如果某區(qū)域的生態(tài)足跡超過了區(qū)域所能提供的生態(tài)承載力，就會出現(xiàn)生態(tài)赤字，反之則表現(xiàn)為盈余。區(qū)域的生態(tài)赤字或盈余，反映了區(qū)域人口對自然資源的利用狀況。如果以ED表示本地生態(tài)赤字，則：

EDi＝ECi－EFi，i＝1，2，…，9；i表示9個資源型城市。

3 各城市可持續(xù)發(fā)展測度與分析

3.1 數(shù)據(jù)來源與測度結(jié)果

根據(jù)上述計算模型，計算西部9個資源型城市2008年的人均生態(tài)足跡和人均生態(tài)承載力。各市生態(tài)足跡所需的農(nóng)作物產(chǎn)量、能源消耗及總?cè)丝跀?shù)來源于各省市統(tǒng)計年鑒；計算各市生態(tài)承載力所需的耕地、林地、草地等土地面積來源于各市統(tǒng)計年鑒，建設(shè)用地面積參考《中國城市統(tǒng)計年鑒》（2009）。

計算得到各市三個帳戶的生態(tài)足跡匯總結(jié)果見表1；各市三個賬戶的生態(tài)承載力和生態(tài)赤字的計算結(jié)果見表2。

表1 各市生態(tài)足跡匯總 hm2／人

表2 各市的生態(tài)承載力與生態(tài)赤字 hm2／人

3.2 結(jié)果與分析

第一，由表1和表2的結(jié)果可知，9個資源型城市均為生態(tài)赤字，能源用地生態(tài)赤字的所占比例最大，表明各個城市對生產(chǎn)性土地的利用都已經(jīng)超過了各

式中：EC——人均生態(tài)承載力；EF——人均生態(tài)足跡。生態(tài)可持續(xù)指數(shù)介于1和0之間，當ESI等于0.5時，則EC和EF相等，說明兩者處于平衡狀態(tài)，根據(jù)生態(tài)可持續(xù)指數(shù)遠離0.5的程度，可持續(xù)發(fā)展程度可從強到弱分為6個等級類型，見表3。市土地的供給能力。具體來講，在各城市的6種生產(chǎn)性土地的生態(tài)赤字中，各市能源消耗生態(tài)赤字占了總生態(tài)赤字的絕大部分，這反映出資源型城市在經(jīng)濟發(fā)展中高度依賴化石能源消耗的這種產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)形式。也就是說，造成9個資源型城市生態(tài)赤字的主要原因就是以礦產(chǎn)資源的開采及利用為主的資源消費結(jié)構(gòu)導致了對化石能源的巨大需求。耕地方面，除去烏海市、金昌市、攀枝花市和石嘴山市出現(xiàn)了較小的生態(tài)赤字外，其余城市均有生態(tài)盈余。這表明各市耕地的可持續(xù)發(fā)展情況較良好，還有可利用的潛力，但是這不等于說可以不顧一切地去開發(fā)耕地，而是要在全面考慮其它因素，防止不合理的開發(fā)而引起得不償失的后果發(fā)生。而對于草地方面，各城市普遍出現(xiàn)了草地生態(tài)赤字，反映出隨著人們生活水平的提高，人們對肉類和奶類的需求量加大，而同時對草地的生態(tài)保護力度不夠，造成了草地的過度利用。在林地方面，各城市均是生態(tài)盈余，仍有可利用空間。雖然盈余不大，但也反映出各市實施對林地的保護和植樹造林及退耕還林政策的良好效果，因此，應(yīng)繼續(xù)開發(fā)林地的發(fā)展空間，并且貫徹實行國家對林地的各項保護措施。

第二，9個資源型城市均呈現(xiàn)出不可持續(xù)性。一個區(qū)域出現(xiàn)了生態(tài)赤字就只能說明該區(qū)域表現(xiàn)為不可持續(xù)性，但并不能反映某區(qū)域的不可持續(xù)的程度，為了進一步反映各城市的資源利用狀況，本文將引入生態(tài)可持續(xù)指數(shù)（ESI）。它表示一個地區(qū)生態(tài)可持續(xù)利用程度，是指一定區(qū)域的生態(tài)可持續(xù)供給滿足人類生態(tài)需求的程度。其公式為：

表3 生態(tài)可持續(xù)指數(shù)分級表

根據(jù)表1和表2中的各市生態(tài)足跡和生態(tài)承載力的結(jié)果，計算各城市的生態(tài)可持續(xù)指數(shù)，得到9個城市的生態(tài)可持續(xù)指數(shù)。銅川市、烏海市、赤峰市、金昌市、白銀市、攀枝花市、石嘴山市、六盤水市、克拉瑪依市的生態(tài)可持續(xù)指數(shù)分別為0.310，0.078，0.386，0.189，0.293，0.093，0.053，0.126，0.061。

從上述結(jié)果可以看出，赤峰市屬于弱不可持續(xù)，銅川市、白銀市屬于中等不可持續(xù)，其余城市都表現(xiàn)出強不可持續(xù)。強不可持續(xù)的城市中除了金昌市的ESI＞0.1外，烏海市、攀枝花市、石嘴山市和克拉瑪依市生態(tài)可持續(xù)指數(shù)更甚是小于0.1，表現(xiàn)出較為嚴重的強不可持續(xù)性。

4 結(jié)論及討論

4.1 結(jié) 論

從結(jié)果上看，9個資源型城市均表現(xiàn)出較強的生態(tài)赤字，主要原因是各市出現(xiàn)較大的能源生態(tài)赤字，并且可持續(xù)指數(shù)亦評價出除了赤峰市為弱不可持續(xù)性外，其余城市則表現(xiàn)為中等不可持續(xù)或強不可持續(xù)。這些都表明當前9個資源型城市的生態(tài)經(jīng)濟發(fā)展已經(jīng)呈現(xiàn)出較強的不可持續(xù)性，而核心問題就是各市對能源化石產(chǎn)業(yè)的高度依賴，使其能源消耗的生態(tài)足跡遠遠超過了其生態(tài)承載力。因此，要扭轉(zhuǎn)這種嚴峻的不可持續(xù)的發(fā)展態(tài)勢，今后一方面要通過優(yōu)化需求結(jié)構(gòu)、加大科技投入來控制生態(tài)足跡的過快增長；另一方面要通過加大綠化環(huán)保力度，提高資源利用效率來增強生態(tài)承載力。具體可采取以下措施：（1）加快產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化。鼓勵發(fā)展經(jīng)濟效益好、產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)度大、技術(shù)含量高的大型項目。充分挖掘傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的潛在優(yōu)勢，大力扶持優(yōu)勢產(chǎn)品和優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。嚴格控制和淘汰技術(shù)產(chǎn)業(yè)落后、高耗能、嚴重污染環(huán)境的項目。（2）加大科技投入力度和大力發(fā)展低碳技術(shù)。首先增強生態(tài)修復(fù)和環(huán)境治理的科技能力，改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件，提高生物性土地的生態(tài)承載力。其次，通過科技的投入來最大限度地減少CO2等溫室氣體的排放量，提高化石能源的利用率，減少能源消費帶來的生態(tài)赤字，提高生態(tài)環(huán)境質(zhì)量。（3）大力提倡發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟。從生產(chǎn)方式上，應(yīng)大力倡導循環(huán)經(jīng)濟，努力減少對各種自然資源的消耗，建立起循環(huán)經(jīng)濟為核心的經(jīng)濟體系，實現(xiàn)廢物的循環(huán)利用。這是降低生態(tài)足跡，提高生態(tài)承載力最根本的途徑。

4.2 討 論

生態(tài)足跡研究方法自提出以后，由于具有形象直觀及可操作性強的特點，受到普遍關(guān)注，但是盡管經(jīng)過多年的改進，生態(tài)足跡法還存在著一些局限性。第一，土地互斥性這一假設(shè)使得土地功能的多樣性和一定的可替代性被完全忽略，并受到了國內(nèi)外學者的廣泛批評。例如文中能源用地的供給假定為吸收CO2的林地，而實際上，草地和耕地中的綠色植物都具有吸收CO2的功能，考慮這一點，9個城市的能源用地的生態(tài)承載力將被低估。第二，筆者在本次計算中發(fā)現(xiàn)，統(tǒng)計數(shù)據(jù)較為籠統(tǒng)，將導致計算結(jié)果因數(shù)據(jù)的簡單相加產(chǎn)生偏大的估算。第三，由于化石能源消耗而排放的氣體具有擴散性，化石能源足跡產(chǎn)生的生態(tài)壓力雖然大部分都作用在當?shù)氐沫h(huán)境中，但不應(yīng)該由該地區(qū)完全獨自承擔。因此，通過上述討論，可以認為9個城市得到的生態(tài)足跡是偏大的，對當?shù)氐纳鷳B(tài)壓力并不如數(shù)據(jù)看到的那么悲觀。但是不管怎樣，基于生態(tài)足跡理論得到的結(jié)果仍然反映出西部資源型城市目前的可持續(xù)發(fā)展狀況，表現(xiàn)出化石能源的消耗對當?shù)氐纳鷳B(tài)系統(tǒng)帶來了巨大壓力的這一嚴峻事實，應(yīng)值得我們認真對待并制定相關(guān)的發(fā)展政策。

[1]萬會，沈鐳.我國東西部地區(qū)礦業(yè)城市經(jīng)濟轉(zhuǎn)型的差異分析：以阜新市和白銀市為例[J].資源產(chǎn)業(yè)，2005，7（6）：79－81.

[2]陳東景，徐中民，程國棟，等.中國西北地區(qū)的生態(tài)足跡[J].冰川凍土，2001，23（2）：164－169.

[3]牛鈺平，石長春，封斌，等.陜西省榆林市2006年生態(tài)足跡計算與分析[J].西北林學院學報，2009，24（6）：212－215.

[4]金丹，卞正富.采煤業(yè)生態(tài)足跡與地區(qū)間的差異[J].煤炭學報，2007，32（3）：225－229.

[5]陳秋計，劉昌華，王廣軍.礦業(yè)城市生態(tài)足跡變化[J].遼寧工程技術(shù)大學學報，2007，26（6）：944－946.

[6]白鈺，曾輝，魏建兵.關(guān)于生態(tài)足跡分析若干理論與方法論問題的思考[J].北京大學學報：自然科學版，2008，44（3）：493－500.

[7]王青云.資源型城市經(jīng)濟轉(zhuǎn)型研究[M].北京：中國經(jīng)濟出版社，2003.

[8]熊德國，鮮學福，姜永東.生態(tài)足跡理論在區(qū)域可持續(xù)發(fā)展評價中的應(yīng)用及改進[J].地理科學進展，2003，22（6）：618－626.

[9]顧曉薇，王青.可持續(xù)發(fā)展的環(huán)境壓力指標及其應(yīng)用[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2005.

[10]李廣軍，王青，顧曉薇，等.調(diào)整的生態(tài)足跡方法在遼寧省的應(yīng)用研究[J].冰川凍土，2006，28（2）：299－306.

[11]顧曉薇，王青，王軍.本國生態(tài)足跡指標的構(gòu)建及其實證研究[J].東北大學學報：自然科學版，2006，27（10）：150－153.

[12]謝鴻宇，葉慧珊.中國主要農(nóng)產(chǎn)品全球平均產(chǎn)量的更新計算[J].廣東大學學報：自然科學版，2008，7（1）：76－80.

[13]李澤紅，董鎖成，李斌，等.基于生態(tài)足跡模型的石嘴山市生態(tài)經(jīng)濟可持續(xù)性評價[J].中國地質(zhì)大學學報：社會科學版，2008，8（3）：41－45.

[14]童億勤.基于本地生態(tài)足跡模型的浙江省可持續(xù)發(fā)展評價[J].長江流域資源與環(huán)境，2009，18（10）：896－902.

[15]許麗萍.基于生態(tài)足跡模型的鄂爾多斯市可持續(xù)發(fā)展研究[D].呼和浩特：內(nèi)蒙古大學，2010.

[16]楊海真，李愛梅，葉田.基于修正的生態(tài)足跡區(qū)域可持續(xù)發(fā)展評價[J].同濟大學學報：自然科學版，2010，38（8）：1188－1193.

[17]高吉喜.可持續(xù)發(fā)展理論探索：生態(tài)承載力理論、方法與應(yīng)用[M].北京：中國環(huán)境科學出版社，2001.

[18]Food and Agriculture Organization of the United Nations.FAO statistical database：Agricultural data[DB／OL].[2005－03－08]http：／／faostat.fao.Org／faostat／collectons？Version＝ ext＆hasbulk＝0＆subset＝agriculture.

[19]World Wildlife Fund.Living planet report.2002[EB／OL].[2002－06－10].http：／／www.panda.org／down loads／general／LPR＿2002.