21世紀(jì)以來陜西生態(tài)足跡和承載力變化

楊 屹，加 濤

西安理工大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，西安 710054

21世紀(jì)以來陜西生態(tài)足跡和承載力變化

楊 屹*，加 濤

西安理工大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，西安 710054

采用修正后的生態(tài)足跡模型測算了2000—2012年陜西省生態(tài)足跡和生態(tài)承載力。修正的工作主要體現(xiàn)在增加了包括廢氣、廢水和固體廢棄物科目的污染排放賬戶，確定了同全球平均產(chǎn)量表科目有差異、但能體現(xiàn)陜西地域特點的板栗、核桃、禽蛋、蠶繭、花椒、棕片及生漆7個科目的全球平均產(chǎn)量，并且測算了對應(yīng)的生態(tài)足跡。結(jié)果顯示，21世紀(jì)以來陜西省人均生態(tài)足跡從1.300hm2/人增加到3.077hm2/人，人均生態(tài)赤字由0.374hm2/人增加到2.176hm2/人，人均生態(tài)承載力從0.926hm2/人減少到0.901hm2/人。這些數(shù)據(jù)表明陜西已處于生態(tài)超載的狀態(tài)，且有逐步加劇的趨勢。萬元GDP生態(tài)足跡由2.626hm2/萬元減少到0.799hm2/萬元，表明全省資源利用率正逐步提高，經(jīng)濟(jì)發(fā)展能力持續(xù)向好。這一觀點從發(fā)展能力指數(shù)由3.191增加到6.842也可得到驗證。陜西省生態(tài)足跡值的上升和生態(tài)承載力的下降導(dǎo)致了生態(tài)赤字的增加。究其原因，第一，陜北能源重化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展對煤、石油等礦物能源消耗加速；第二，關(guān)中城市群中城鎮(zhèn)人口聚集、工業(yè)企業(yè)發(fā)展等帶來的污染排放增速過快；第三，陜南礦物資源開采伴生的生態(tài)環(huán)境破壞加劇。為此，陜西省應(yīng)把生態(tài)承載力作為推進(jìn)新型城鎮(zhèn)化、承接產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移和規(guī)范產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要依據(jù)，嚴(yán)格控制省內(nèi)地級市以上主城區(qū)人口數(shù)量，提高縣城和重點鎮(zhèn)的人口城市化率，把重點鎮(zhèn)建設(shè)和避災(zāi)扶貧移民有機(jī)結(jié)合起來，建立能源重化工、礦物開采等行業(yè)門檻，執(zhí)行節(jié)能減排目標(biāo)機(jī)制。

生態(tài)環(huán)境；生態(tài)承載力；生態(tài)足跡；發(fā)展能力；陜西

21世紀(jì)以來，陜西城鎮(zhèn)化進(jìn)程不斷加快，陜北能源重化工的發(fā)展、關(guān)中城市群的建設(shè)帶來的能源消耗及由此產(chǎn)生的污染排放和陜南礦物資源開采伴生的環(huán)境破壞加大了全省的生態(tài)壓力。以人為核心的城鎮(zhèn)化要以承載力為支撐。承載力是描述限制區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展程度的常用指標(biāo)[1]，通常表述為人口承載力、資源承載力、環(huán)境承載力等。生態(tài)承載力是指生態(tài)系統(tǒng)的自我維持能力、自我調(diào)節(jié)能力、資源與環(huán)境子系統(tǒng)的供容能力、可維持養(yǎng)育的社會經(jīng)濟(jì)活動強度以及具有一定生活水平的人口數(shù)量[2]，是判斷資源開發(fā)強度與環(huán)境承載力協(xié)調(diào)與否的重要依據(jù)[3]。在不同的社會經(jīng)濟(jì)狀況下區(qū)域生態(tài)承載力是有差異的。

Rees率先提出生態(tài)足跡法，計算人對自然的需求量和自然所能提供的供給量，并將各種物質(zhì)與能源的消費按一定換算比例折算為相應(yīng)的生物生產(chǎn)性土地面積，通過生態(tài)供需平衡來判斷區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展是否處于合理承載力范圍之內(nèi)[4]。作為一種算法，生態(tài)足跡法在國際上很快得以推廣和應(yīng)用。Stuart等來自世界32家學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)的45名學(xué)者聯(lián)合署名在《Science》發(fā)表文章將生態(tài)足跡作為描述全球生物多樣性的關(guān)鍵指標(biāo)之一[5]。卞正富等在研究采礦及礦物再利用的基礎(chǔ)上，認(rèn)為生態(tài)足跡法是測算整體環(huán)境成本的有效方法[6]。Lubchenco指出如何減少生態(tài)足跡是未來環(huán)境面臨的重要挑戰(zhàn)[7]。Wackernagel等采用“全球公頃”和“真實土地面積”分別測算并比較了奧地利、菲律賓、韓國等國家1961—1999年的生態(tài)足跡總量、生態(tài)足跡土地類型構(gòu)成、產(chǎn)業(yè)部門生態(tài)足跡及其演化特征[8]。Van等采用實際單產(chǎn)法測算了貝寧、不丹、哥斯達(dá)黎加、荷蘭等國家的生態(tài)足跡[9]。Marco等以“全球公頃”為核算標(biāo)準(zhǔn)，利用地方單產(chǎn)分析比較了意大利Siena各縣的生態(tài)足跡[10]。Haberl等分別采用世界單產(chǎn)和地方實際單產(chǎn)核算了奧地利的生態(tài)足跡[11]。在國內(nèi)，張志強等較早闡述了生態(tài)足跡的理論、方法及計算模型[12]，并測算了西部10省(區(qū))(云南、西藏除外)的生態(tài)足跡，認(rèn)為各省的人均生態(tài)足跡都表現(xiàn)出不同程度的赤字[13]。陳成忠等研究了1961—2005年國內(nèi)人均生態(tài)足跡波動的突變時間及影響因素，提出了政策和經(jīng)濟(jì)因素是產(chǎn)生波動主要原因的觀點[14]。徐中民、李茂林、余勇、趙志強等分別測算了甘肅、湖南、四川、廣東等省份的生態(tài)足跡，結(jié)果表明這些省份均存在一定的生態(tài)赤字[15-18]。陳東景等進(jìn)一步證實了西北五省生態(tài)足跡赤字較為嚴(yán)重的結(jié)論，認(rèn)為這同資源消耗產(chǎn)出效率存在著明顯差異[19]。姬艷梅等測算了陜北地區(qū)2003—2007年的生態(tài)足跡，結(jié)果顯示區(qū)域生態(tài)承載力和人均生態(tài)承載力均呈下降趨勢[20]。當(dāng)然，生態(tài)足跡法也存在一些理論上的缺陷和實際測算中的不足，如算法的提出者Rees等就曾指出在計算過程中由于缺乏生物資源賬戶中各產(chǎn)品的實際消費數(shù)據(jù)，因而不得不采用各產(chǎn)品的生產(chǎn)數(shù)據(jù)替代[21]；Wackernagel認(rèn)為生態(tài)足跡賬戶涵蓋并不全面，若缺少對地下資源的估算，將可能低估實際承載力[22]；彭建等認(rèn)為生態(tài)足跡法僅能測算出區(qū)域過去的生態(tài)足跡大小，但不能預(yù)測未來的生態(tài)足跡變化，缺乏動態(tài)性[23]；李明月等指出土地在現(xiàn)實中可以多種功能兼容，但生態(tài)足跡法為簡化計算而做出各類土地作用類型單一的假定，可能低估土地的實際承載能力[24]。考慮到生態(tài)足跡法可以將人類對自然的索取及環(huán)境的承載程度轉(zhuǎn)化為生物生產(chǎn)性土地面積，結(jié)果直觀明了，尤其在引入均衡因子和產(chǎn)量因子后使得結(jié)果具有了可比性，因此對評價一定時期內(nèi)區(qū)域生態(tài)承載力是有指導(dǎo)意義的。目前，陜西存在著建設(shè)用地緊張、土地資源稀缺、生態(tài)環(huán)境脆弱等現(xiàn)實問題，在推進(jìn)新型城鎮(zhèn)化進(jìn)程中，確保城鎮(zhèn)化發(fā)展與當(dāng)?shù)爻休d力相適配顯得尤為重要。開展陜西生態(tài)足跡和生態(tài)承載力的測評研究對保護(hù)全省生態(tài)環(huán)境、實現(xiàn)區(qū)域可持續(xù)發(fā)展十分迫切。

1 研究區(qū)域概況

陜西國土面積20.58萬km2，地勢中間低、南北高，以秦嶺為界南北河流分屬長江水系和黃河水系，山地多川原少，耕地面積約6.3萬km2，占全省國土面積的30.61%，人均可利用土地資源僅466.67m2，耕地后備資源不足，且多分布在陜南、陜北等生態(tài)脆弱區(qū)，適宜開發(fā)的土地資源有限，開發(fā)利用難度大。全省水資源總量約423億m3，人均用水不到全國平均水平的一半，可利用水資源大部分集中在汛期，整體分布同區(qū)域人口、產(chǎn)業(yè)集聚不匹配，但礦產(chǎn)資源豐富。2013年末陜西全省人口總量約為3764萬人，全年生產(chǎn)總值16045.21億元，人均生產(chǎn)總值42000元左右，第一、二、三產(chǎn)業(yè)占生產(chǎn)總值的比重依次為9.5%、55.5%和35%，第二產(chǎn)業(yè)較為發(fā)達(dá)。

2 數(shù)據(jù)來源與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源及說明

研究數(shù)據(jù)來源于《陜西統(tǒng)計年鑒(2001—2013)》、《陜西國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展統(tǒng)計公報(2001—2013)》以及陜西國土資源廳網(wǎng)站公開資料。部分?jǐn)?shù)據(jù)經(jīng)過計算處理并在文中注明。為統(tǒng)一數(shù)據(jù)統(tǒng)計口徑，采用陜西農(nóng)作物產(chǎn)量替代農(nóng)產(chǎn)品的消費量。

2.2 研究方法

2.2.1 相關(guān)定義及計算

假設(shè)1：各類土地在空間上互斥，即各類土地作用類型單一，不能同時發(fā)揮多種功能[25]。

假設(shè)2：可以確定區(qū)域內(nèi)消耗的資源、能源和產(chǎn)生廢棄物的數(shù)量，并可折算為生物生產(chǎn)性土地面積[26]。

生態(tài)足跡是指用于生產(chǎn)區(qū)域人口消費的所有資源和吸納區(qū)域產(chǎn)生的所有廢棄物所需要的生物生產(chǎn)性土地總面積。計算公式為：

EF=N×ef=N×∑(ri×ci/pi)

(1)

式中，i為消費商品的類別，Pi為第i種消費商品的平均生產(chǎn)能力，ci為第i種商品的人均消費量，ri為均衡因子，N為人口數(shù)，ef為人均生態(tài)足跡，EF為總生態(tài)足跡。

生態(tài)承載力是指區(qū)域所能提供給人類的生物生產(chǎn)性土地的面積總和。計算公式為：

EC=N×ec=N×∑(ai×ri×yi)

(2)

式中，ai為人均生物生產(chǎn)面積，ri為均衡因子，yi為產(chǎn)量因子，N為人口數(shù)，ec為人均生態(tài)承載力，EC為生態(tài)承載力總量。

生態(tài)盈虧ed是指生態(tài)足跡和生態(tài)承載力之差。計算公式為：

ed=ec-ef

(3)

當(dāng)ed<0時顯示為生態(tài)赤字，表明生態(tài)環(huán)境已超載，反之則為生態(tài)盈余，由此判斷區(qū)域發(fā)展是否處于生態(tài)承載力范圍之內(nèi)。

生態(tài)壓力指數(shù)Epi以“自然-經(jīng)濟(jì)-社會”復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)的容納量作為參照點，反映人類活動對生態(tài)系統(tǒng)的干擾強度。計算公式為：

Epi=ef/ec

(4)

Epi<1表明人類活動的干擾強度還未超過特定條件下區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的自反饋閾值，生態(tài)安全仍有保障，反之將影響生態(tài)系統(tǒng)平衡。生態(tài)壓力指數(shù)越大，干擾生態(tài)系統(tǒng)平衡的強度越大，對生態(tài)安全的威脅也越大。若Epi長期居高不下將導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)崩潰[27]。

萬元GDP生態(tài)足跡是計算區(qū)域每單位末端產(chǎn)出耗費的各種資源折算生物生產(chǎn)性土地面積的指標(biāo)，反映經(jīng)濟(jì)發(fā)展對土地資源利用率、經(jīng)濟(jì)增長和技術(shù)進(jìn)步對可持續(xù)發(fā)展的影響。該指標(biāo)越大，區(qū)域系統(tǒng)資源的利用率越低，反之則說明利用率越高[28]。計算公式為：

萬元GDP生態(tài)足跡=EF/GDP

(5)

生態(tài)足跡多樣性指數(shù)描述區(qū)域內(nèi)各種消費所需生物生產(chǎn)性土地面積的均衡程度，通過Shannon-Weaver[29]公式計算：

H=-∑(pi×lnpi)

(6)

式中，H表示生態(tài)足跡多樣性指數(shù)，pi表示第i類土地類型在生態(tài)足跡中的比例，lnpi表示第i類土地類型在生態(tài)足跡中的分配狀況。H值越大，表明區(qū)域內(nèi)生態(tài)足跡分配越平等，反之則表明區(qū)域內(nèi)類型單一或比例失調(diào)，生態(tài)系統(tǒng)處于不穩(wěn)定狀態(tài)[30]。

按照Ulanowicz的方法[31]，發(fā)展能力指數(shù)C的計算公式為：

(7)

可持續(xù)發(fā)展能力與生態(tài)赤字、萬元GDP生態(tài)足跡、多樣性指數(shù)、發(fā)展能力指數(shù)等密切相關(guān)[32]，其中，生態(tài)足跡多樣性指數(shù)、發(fā)展能力指數(shù)同可持續(xù)發(fā)展能力正相關(guān)，生態(tài)赤字、萬元GDP生態(tài)足跡則同可持續(xù)發(fā)展能力負(fù)相關(guān)。

2.2.2 計算中的假定

假定1：生態(tài)足跡中加入污染排放賬戶。

現(xiàn)有研究通常計算區(qū)域內(nèi)消費引致的生態(tài)足跡，未將產(chǎn)生的污染物及為治理污染所占用的生態(tài)足跡納入其中。根據(jù)劉樂冕提出的辦法，將生態(tài)足跡賬戶擴(kuò)展為耕地、草地、林地、水域、化石能源地、建筑用地和污染吸納地7種類型[33]，分別從廢水、廢氣、固體廢棄物等排放量計算污染直接或間接占用土地的生態(tài)足跡。廢水和廢氣的生態(tài)足跡分別指用于處理廢水、大氣污染物使之達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)所占用的生物生產(chǎn)性土地面積。根據(jù)濕地消納污水的生態(tài)功能，居民生活污水排放占用濕地面積以365t/hm2的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行換算[34]。工業(yè)廢水比生活污水成分復(fù)雜得多，處理難度大，但考慮到計算的可行性，將工業(yè)廢水視同生活污水處理。計算廢氣生態(tài)足跡時，將其轉(zhuǎn)換為吸收大氣污染物所需的林地面積，并按照闊葉林對SO2的平均吸收能力88.65kg/hm2、對煙塵和粉塵的滯塵能力10.11t/hm2的標(biāo)準(zhǔn)換算[35-36]。固體廢棄物的生態(tài)足跡包括處理廢棄物占用的土地面積和未處理廢棄物對生物生產(chǎn)性土地的破壞。處理固體廢棄物方法主要是填埋和堆放，按照單位土地面積可堆積固體廢棄物10.19萬t/hm2[37]的標(biāo)準(zhǔn)換算。

假定2：重新修正均衡因子以減少誤差。

均衡因子是區(qū)域內(nèi)某類生物生產(chǎn)性土地與該區(qū)域所有生產(chǎn)性土地平均生產(chǎn)力的比值。該因子將不同類型土地的單位生產(chǎn)能力轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的、可比的生物生產(chǎn)值。

從表1可以看出，6類均衡因子40多年的變動幅度不大，為此，選取各因子均值用于計算，即耕地和建設(shè)用地2.34，林地和化石能源用地1.64，草地0.48，水域0.32。此外，假定吸納污染的土地為生物生產(chǎn)能力較差的土地，將其均衡因子設(shè)定為1.0。對表1需要說明的是，1961年至1996年以及2004年的數(shù)據(jù)來源于生態(tài)足跡提出者Wackernagel的研究成果。1999年、2001年和2003年的數(shù)據(jù)來源于由世界自然基金會(World Wide Fund for Nature or World Wildlife Fund，簡稱WWF)組織，倫敦動物協(xié)會(Zoological Society of London)、全球足跡網(wǎng)絡(luò)(Global Footprint Network，簡稱GFN)與水足跡網(wǎng)絡(luò)(Water Footprint Network)參與共同編纂、發(fā)布的《地球生命力報告》(2000、2002、2004)。2005年與2006年的數(shù)據(jù)來源于WWF發(fā)布的《中國生態(tài)足跡與可持續(xù)消費研究報告》。2007年的數(shù)據(jù)來自于GFN 2010年發(fā)布的《生態(tài)足跡圖集》(Ecological Footprint Atlas)。

表1 各類生產(chǎn)性土地均衡因子匯總Table 1 Summary of different equilibrium factors of productive land

2.2.3 對生物賬戶全球平均產(chǎn)量表的修正

計算一個國家或地區(qū)的生態(tài)足跡必須使用生物賬戶全球平均產(chǎn)量這一關(guān)鍵參數(shù)。現(xiàn)有文獻(xiàn)中生物賬戶的科目不盡相同，相同科目的賬戶數(shù)據(jù)也存在差異。采用生物賬戶全球平均產(chǎn)量便于不同國家、地區(qū)間的比較。國內(nèi)文獻(xiàn)提及的全球平均產(chǎn)量的數(shù)據(jù)皆來源于1993年聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織(Food and Agriculture Organization of the United Nations，簡稱聯(lián)合國糧農(nóng)組織)的統(tǒng)計。生物賬戶全球平均產(chǎn)量表由Wackernagel等在測算1993年意大利平均生態(tài)足跡時提出。這一表格來源于國際地方政府環(huán)境行動理事會(International Council for Local Environmental Initiatives，簡稱ICLEI)的網(wǎng)站www.iclei.org/iclei/efcalcs.htm。目前測算生態(tài)足跡計算的文獻(xiàn)使用的生物賬戶全球平均產(chǎn)量表都來自于上述線索。該全球平均產(chǎn)量表的科目設(shè)定較為寬泛，如，在Average′ meat and pasture yield一級科目下有二級科目Other meat；Marine fish僅有一級科目；Veg二級科目下三級科目豆類(Pulses)品名不清；一級科目Oil seed (Incl.soya)無下設(shè)科目，數(shù)據(jù)不支持。Cheese、Cocoa等部分科目屬歐美國家的主產(chǎn)品，在國內(nèi)及陜西并無種植。

為核實生物賬戶全球平均產(chǎn)量數(shù)據(jù)，在聯(lián)合國糧農(nóng)組織統(tǒng)計數(shù)據(jù)庫官方網(wǎng)站中打開網(wǎng)頁(http://faostat3.fao.org/home/index.html)。在左邊頁面選項卡中選擇“Standard Download”、“Production”，在其二級選項中選擇“Crops”；在右邊頁面中左上選項卡中選擇“Regions”，在下拉菜單中選擇“World+(Total)”，右上選項卡中選擇“Yield(Hg/hm2)”，左下選項卡中選擇“Items”，其下拉菜單中選擇“Select All”，右下選項卡中選擇“1993”，在“Output Options”一欄中顯示為“Output Type”選項卡中選擇“Table”，點擊“Download”即可得到1993年全球平均產(chǎn)量表。該表由Domain、Country、Item、Element、Year與Value六項內(nèi)容構(gòu)成，科目數(shù)量為159個(2000年以后科目為160個，增加項為Pome fruit， nes)，其中部分科目為歐美等國家種植物，如，Agave Fibres Nes產(chǎn)于墨西哥，Artichokes產(chǎn)于地中海沿岸，Avocados主產(chǎn)于美國加利福尼亞州等。通過同Wackernagel等采用的全球平均產(chǎn)量對比相同科目的結(jié)果顯示，前者小麥全球平均產(chǎn)量顯示的數(shù)據(jù)為2532kg/hm2，后者為2744kg/hm2；前者大豆數(shù)據(jù)為1935kg/hm2，后者為1856kg/hm2；前者煙葉數(shù)據(jù)為1576kg/hm2，后者為1548kg/hm2；前者糖料數(shù)據(jù)為5520kg/hm2，后者為4893kg/hm2。測算中以前者數(shù)據(jù)為準(zhǔn)(表2)。

在陜西統(tǒng)計年鑒上查閱各項生物賬戶年產(chǎn)量，農(nóng)產(chǎn)品主要包括小麥、稻谷、玉米、大豆、棉花、油料、麻類、糖料、蠶繭、烤煙和蔬菜；林產(chǎn)品主要有生漆、油桐籽、五倍籽、棕片、核桃、板栗與花椒(根據(jù)果樹和茶樹的生長形態(tài)將水果和茶葉歸入林產(chǎn)品)；畜產(chǎn)品主要有豬肉、牛肉、羊肉、奶類和禽蛋及漁業(yè)包含的水產(chǎn)品，總科目數(shù)量26個。將以上科目同Wackernagel等提出的全球平均產(chǎn)量科目對比，發(fā)現(xiàn)板栗、核桃、禽蛋、蠶繭、花椒、棕片及生漆7個科目無法歸類，為此，采用如下方法估算全球平均產(chǎn)量：

第一，通過查找聯(lián)合國糧農(nóng)組織1993年科目，獲得板栗與核桃的全球平均產(chǎn)量，板栗為1311kg/hm2，核桃為2150kg/hm2。

第二，謝鴻宇等測算出1kg禽蛋所需的生態(tài)生產(chǎn)性土地面積為3.6247m3，經(jīng)換算得到禽蛋全球平均產(chǎn)量為2760kg/hm2[40]。

第三，商務(wù)部第100屆中國出口商品交易會資料顯示，我國蠶繭產(chǎn)量為世界第一，占世界總量的75%左右。由于無法獲得蠶繭全球平均產(chǎn)量，只能以中國平均產(chǎn)量替代。在《全國農(nóng)產(chǎn)品成本收益資料匯編》(電子版)中包含2005年至2010年蠶繭畝產(chǎn)量，分別為106.80、114.40、109.20、105.60、105.25、107.09kg，均值為108.06kg，換算得到蠶繭全球平均產(chǎn)量為1621kg/hm2。

第四，商務(wù)部特辦資訊資料顯示，我國花椒產(chǎn)量世界領(lǐng)先，陜西是國內(nèi)花椒種植大省。由于無法獲得全球及中國的花椒平均產(chǎn)量，只能以陜西花椒平均產(chǎn)量替代。通過查閱《陜西統(tǒng)計年鑒2012》中表12—19獲得2011年全省花椒總產(chǎn)量52974t。從該統(tǒng)計年鑒續(xù)表12—21獲得2011年末全省花椒面積137448hm2，換算得到花椒全球平均產(chǎn)量為385kg/hm2。

第五，陜西生漆與棕片的產(chǎn)量比較大，不宜忽略。通過查閱國家統(tǒng)計總局、國家林業(yè)總局、陜西統(tǒng)計局、陜西林業(yè)局的網(wǎng)站以及相關(guān)文獻(xiàn)，仍無法獲得生漆與棕片的平均產(chǎn)量。為此，以林產(chǎn)品7個科目的平均值3732kg/hm2替代生漆與棕片的全球平均產(chǎn)量。

表2 生物賬戶全球平均產(chǎn)量Table 2 Global average yield of biological accounts

3 結(jié)果與分析

3.1 生態(tài)足跡分析

根據(jù)式(1)分別計算2000—2012年陜西四類賬戶的人均生態(tài)足跡(表3)。數(shù)據(jù)顯示，陜西人均生態(tài)足跡增長較為明顯，由2000年的1.300hm2/人增長至2012年的3.077hm2/人，年均增加11.39%，其中，化石能源的消耗尤為突出，表明積極推進(jìn)清潔能源開發(fā)利用的現(xiàn)實意義。生物資源賬戶的生態(tài)足跡呈現(xiàn)“增—減—增”的走勢，由2000年的0.496hm2/人增長至2005年的0.638hm2/人，2007年減少至0.556hm2/人，2012年增長到0.688hm2/人。新世紀(jì)以來，全省人均生物生態(tài)足跡累計增加38.71%，生態(tài)占用較為突出。在生物資源賬戶構(gòu)成上，耕地類和草地類的人均生態(tài)足跡占主要地位。耕地類人均生態(tài)足跡基本上穩(wěn)中有升，從2000年的0.271hm2/人增長到2012年的0.349hm2/人，而且近幾年增速較快。草地類人均生態(tài)足跡變動明顯，2000—2005年持續(xù)上升，年均增加11.53%，2006年后銳減，2007年僅為0.229hm2/人，到2012年增長至0.250hm2/人。水域類人均生態(tài)足跡呈現(xiàn)出“增—減—增”的走勢，從2000年的0.018hm2/人增長到2006年的0.022hm2/人，2007年銳減至0.015hm2/人，之后逐年增長，到2012年達(dá)到0.031hm2/人?？傮w來講，水域資源狀況變化不大。林地類人均生態(tài)足跡呈現(xiàn)出持續(xù)上升態(tài)勢，從2000年的0.017hm2/人增長至2012年的0.057hm2/人，年均增加19.61%。

表3 2000—2012年陜西人均生態(tài)足跡/(hm2/人)Table 3 Average annual ecological footprint of Shaanxi Province during 2000and 2012

在化石能源與建設(shè)用地賬戶中，全省能源消耗生態(tài)足跡增長較快，由2000年的0.487hm2/人增長至2012年的1.870hm2/人，增加了2.8倍，說明陜西經(jīng)濟(jì)發(fā)展仍處在持續(xù)擴(kuò)張階段，工業(yè)化進(jìn)程加快的特點表現(xiàn)突出。煤、石油、天然氣等能源消耗均有明顯增加，其中天然氣的人均生態(tài)足跡變動最為明顯，由2000年的0.019hm2/人增長到0.232hm2/人，是2000年的12倍，除2005年稍有波動外，其他年份增長都較快。煤和石油類的人均生態(tài)足跡也在逐年增加，年均增加分別達(dá)到28.00%和14.11%。需要說明的是，陜西電力消耗的人均生態(tài)足跡較低，僅占能源類消耗生態(tài)足跡總值的0.16%，以煤、石油等高污染類的能源消耗仍占主要地位，天然氣等清潔能源使用量有限，能源消費結(jié)構(gòu)嚴(yán)重失衡。

從污染排放賬戶生態(tài)足跡的變動情況看，全省固體廢棄物污染人均生態(tài)足跡呈現(xiàn)出平緩上升的走勢，由2000年的0.083hm2/人增長到2008年的0.170hm2/人，2009年稍有回落。相對而言，水污染的增加較為明顯，由2000年的0.039hm2/人增長到2012年的0.094hm2/人，年均增加11.75%。廢氣污染表現(xiàn)出先增后減的走勢，也是在2006年達(dá)到高峰，之后逐年遞減，到2012年減少到0.226hm2/人，表明陜西廢氣排放治理有一定效果。從構(gòu)成上來看，2006年之前大氣污染較為嚴(yán)重，固體廢棄物污染和水污染次之。從2006年開始，大氣污染得到相對控制，需引起重視的是持續(xù)上升的固體廢棄物污染。

3.2 生態(tài)承載力與壓力指數(shù)分析

通過式(2)利用陜西省土地統(tǒng)計數(shù)據(jù)測算了人均生態(tài)承載力(表4)。

表4 2000—2012年陜西人均生態(tài)承載力/(hm2/人)

Table 4 Per capita ecological carrying capacity of Shaanxi Province during 2000and 2012

年份Year耕地Arableland林地Forest草地Pasture水域Waterarea建筑用地Constructionland化石能源用地Fossilenergyland總計Total13．4%生物多樣性保護(hù)用地13．4%oflandforbiodiversityconservation人均生態(tài)承載力Percapitaecologicalcarryingcapacity20000．5120．3940．0080．0040．15101．0690．1430．92620010．4980．3960．0080．0040．15301．0590．1420．91720020．4780．4010．0080．0030．14501．0350．1390．89620030．4490．4110．0080．0030．14801．0190．1370．88220040．4380．4140．0080．0030．15201．0140．1360．87820050．430．4160．0080．0030．15201．0090．1350．87420060．4260．4170．0080．0030．15401．0080．1350．87320070．4240．4170．0080．0030．15401．0060．1350．87120080．4230．4160．0080．0030．15401．0030．1340．86920090．4220．4150．0070．0030．15401．0020．1340．86720100．4210．4140．0070．0030．15400．9990．1340．86620110．4140．4480．0050．0040．17201．0440．1400．90420120．4130．4460．0050．0040．17201．0410．1390．901

數(shù)據(jù)顯示，陜西人均生態(tài)承載力總體上維持在1hm2/人左右，扣除13.4%的生物多樣性保護(hù)用地后，人均承載力僅為0.9hm2/人，并且呈現(xiàn)出逐年遞減的態(tài)勢，生態(tài)壓力漸增。

通過式(3)、(4)分別計算全省生態(tài)赤字與生態(tài)壓力指數(shù)(表5)。2000—2012年陜西人均生態(tài)赤字從0.374hm2/人上升至2.176hm2/人，呈持續(xù)增長趨勢。生態(tài)壓力指數(shù)從1.404增長到3.414，增加1.4倍，嚴(yán)重超出生態(tài)承載力，生態(tài)壓力凸顯。

3.3 可持續(xù)發(fā)展能力的綜合分析

通過式(5)、(6)和(7)計算萬元GDP生態(tài)足跡、生態(tài)多樣性和發(fā)展能力指數(shù)(表6)。

表5 2000—2012年陜西人均生態(tài)赤字及壓力指數(shù)Table 5 Per capita ecological deficit and pressure index of Shaanxi Province during 2000and 2012

表6 2000—2012年陜西萬元GDP生態(tài)足跡及發(fā)展能力指數(shù)Table 6 Ecological footprint for ten thousand Yuan GDP and development index of Shaanxi Province during 2000and2012

從表6可以看出，2000—2012年陜西生態(tài)多樣性指數(shù)從2.455減少到2.224，說明生態(tài)足跡分配越來越失衡，生態(tài)系統(tǒng)處于不穩(wěn)定狀態(tài)。但萬元GDP生態(tài)足跡從2.626hm2/萬元降至0.799hm2/萬元，累計減少69.57%，表明資源利用率正在逐步提高。發(fā)展能力指數(shù)由3.191增加到6.842的事實也說明了全省可持續(xù)發(fā)展態(tài)勢良好。

4 結(jié)論與建議

21世紀(jì)以來陜西生態(tài)足跡和生態(tài)承載力的變化狀況表明，陜西人均生態(tài)赤字同生態(tài)壓力指數(shù)均呈增長趨勢，人均生態(tài)足跡年均增加11.39%，生態(tài)嚴(yán)重超載，生態(tài)壓力凸顯，生態(tài)多樣性指數(shù)持續(xù)下降，生態(tài)足跡分配失衡，生態(tài)系統(tǒng)整體處于不穩(wěn)定狀態(tài)。但萬元GDP生態(tài)足跡累計減少69.57%、發(fā)展能力指數(shù)增長一倍的結(jié)果顯示出陜西省可持續(xù)發(fā)展水平在不斷提升。生態(tài)承載力是“轉(zhuǎn)方式、調(diào)結(jié)構(gòu)”、提高新型城鎮(zhèn)化推進(jìn)質(zhì)量的重要依據(jù)。在陜西經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展持續(xù)上升的同時，環(huán)境超載問題已經(jīng)成為難點和薄弱環(huán)節(jié)。陜西地域復(fù)雜，城鎮(zhèn)化規(guī)模很容易達(dá)到承載力極限。為此，必須落實《陜西主體功能區(qū)規(guī)劃》，推進(jìn)主體功能區(qū)的形成，根據(jù)不同區(qū)域的生態(tài)承載力、資源開發(fā)強度以及發(fā)展?jié)摿?，統(tǒng)籌未來人口分布和產(chǎn)業(yè)布局，有步驟地按節(jié)能減排目標(biāo)承接中西部的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移，做到城鎮(zhèn)建設(shè)規(guī)模及其功能定位同社會保障體系、產(chǎn)業(yè)布局同地方生態(tài)承載力相適應(yīng)。

由于陜西省內(nèi)的陜北、關(guān)中和陜南三大區(qū)域地理區(qū)位、資源稟賦、自然環(huán)境等有著明顯的差異，陜北地區(qū)主要為黃土高坡，干旱少雨，關(guān)中地區(qū)土地平坦肥沃，人口密集，陜南地區(qū)包括秦嶺、巴山和漢江谷地，除漢中盆地區(qū)域外地形構(gòu)造復(fù)雜，因此整體提高陜西省的生態(tài)承載力水平、降低生態(tài)足跡和緩解生態(tài)供需矛盾必須同區(qū)情相結(jié)合，例如對陜北實施產(chǎn)業(yè)規(guī)制能源重化工行業(yè)，治理關(guān)中渭河流域，實行陜南避災(zāi)扶貧移民搬遷。后續(xù)研究將圍繞三大區(qū)域同陜西省之間以及三大區(qū)域之間的生態(tài)足跡和生態(tài)承載力區(qū)域差異對比中展開，這將凸顯不同地區(qū)影響生態(tài)足跡和承載力的因素，對研究三大區(qū)域的經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式和經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整具有理論價值和實際意義。

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The 21stcentury ecological carrying capacity and footprint in Shaanxi Province

YANG Yi*, JIA Tao

SchoolofEconomicsandManagement,Xi′anUniversityofTechnology,Xi′an710054,China

This paper reviews the ecological footprint model and expands the model to calculate the ecological footprint and carrying capacity of Shaanxi Province in 2000and 2012.It is known that increased pollution emissions, including waste gases, wastewater, and solid wastes, affect ecological footprints.We determined the tons of chestnut and walnut, poultry eggs, silkworm cocoons, pepper, palm sheet and lacquer.We compared the numbers of these biological subjects in Shaanxi Province with the global averages.From 2000to 2012, the per capita ecological footprint increased from 1.300hm2/cap to 3.077hm2/cap the per capita ecological deficit increased from 0.374hm2/cap to 2.176hm2/cap, and the per capita ecological carrying capacity decreased from 0.926hm2/cap to 0.901hm2/cap.Our data indicate that the ecological environment in Shaanxi Province was overloaded, and that the supply and demand of ecological goods from Shaanxi Province increased during 2000—2012.The ecological footprint for 10000Yuan GDP decreased from 2.626hm2/10000Yuan to 0.799hm2/10000Yuan.This indicated that Shaanxi Province′s resource use and economic development capacity improved.The increase in the development capacity index from 3.191to 6.842also supports this.These data suggest that the ecological development capacity of Shaanxi Province continues to improve.The decrease in the ecological footprint and rise of ecological carrying capacity of Shaanxi Province contributes to an ecological deficit.The development of energy and heavy chemical industries in northern Shaanxi means that the consumption of coal, oil, and other fossil fuels is accelerating.The urban population is increasing because of the development of industrial enterprises and this improves the local economy.However, it also causes heavy pollution in the area.Mineral resource mining destroys ecological habitats in southern Shaanxi.The exploitation of mineral resources has aggravated environmental pollution and ecological destruction, and the need for sustainable development is great.To solve these problems, the ecological carrying capacity should form the basis for new urbanization by relocating industries and regulating industrial development.Shaanxi Province should strictly control the population outside the urban areas of prefectural-level cities to comply with the existing urban scale.In addition, it is important to consider expanding urban city spaces to adapt to the growing population scale and increase the urbanization rate of key towns.Local governments should establish threshold limits on energy and heavy chemical and mining industries, and implement strategies for energy conservation to ensure that reduced emissions targets are met.In this manner, Shaanxi Province will be able to grow in a sustainable way.

ecological environment;ecological carrying capacity;ecological footprint;development capacity;Shaanxi Province

陜西省社會科學(xué)基金項目(12Q072)；陜西(高校)哲學(xué)社會科學(xué)重點研究基地項目(107-0051102)和特色學(xué)科項目(107-5X1203)；西安理工大學(xué)科學(xué)研究計劃項目(科技創(chuàng)新類)(107-211418)

2014-07-11; < class="emphasis_bold">網(wǎng)絡(luò)出版日期:

日期:2015-05-21

10.5846/stxb201407111419

*通訊作者Corresponding author.E-mail: yangyi_nwpu@163.com

楊屹，加濤.21世紀(jì)以來陜西生態(tài)足跡和承載力變化.生態(tài)學(xué)報,2015,35(24):7987-7997.

Yang Y, Jia T.The 21stcentury ecological carrying capacity and footprint in Shaanxi Province.Acta Ecologica Sinica,2015,35(24):7987-7997.