甘肅省2012年生態(tài)足跡與生態(tài)承載力研究

唐晶

(蘭州大學經(jīng)濟學院，甘肅 蘭州　730000)

甘肅省2012年生態(tài)足跡與生態(tài)承載力研究

唐晶

(蘭州大學經(jīng)濟學院，甘肅 蘭州730000)

摘要：為了定量測算甘肅省人類活動對自然資源的利用程度，運用生態(tài)足跡模型和生態(tài)承載力模型，對甘肅省2012年的生態(tài)足跡和生態(tài)承載力進行了計算和分析；并運用2000～2012年的數(shù)據(jù)和STIRPAT模型研究了人口增長、經(jīng)濟增長、能源效率和城鎮(zhèn)化水平對生態(tài)足跡的定量影響.結(jié)果表明：2012年甘肅省人均生態(tài)足跡為3.41 hm2，并以年均4%～5%的速率增長；人口增長對生態(tài)足跡有正向作用，經(jīng)濟增長、能源效率對生態(tài)足跡有負向影響，并且支持經(jīng)濟增長和城鎮(zhèn)化與生態(tài)足跡之間的環(huán)境Kuznets曲線，離城鎮(zhèn)化的拐點還有一段距離.據(jù)此認為，甘肅省需要繼續(xù)依靠科技進步和提高勞動者的素質(zhì)等來推動集約型經(jīng)濟增長來降低生態(tài)足跡；同時甘肅省應制訂和施行積極的能源政策，加強對清潔能源的開發(fā)和利用，加快以“綠色低碳”為核心的新型城鎮(zhèn)化路徑.

關鍵詞：生態(tài)足跡；影響因素；STIRPAT模型；Kuznets曲線；

第一作者：唐晶(1991-)，女，碩士研究生，研究方向區(qū)域經(jīng)濟學.E-mail：tangj09@lzu.cn

A study on ecological footprint and ecological

capacity of Gansu Province in 2012

TANG Jing

(College of Economy,Lanzhou University,Lanzhou 730000,China)

Abstract：In order to quantitatively calculate the utilization degree of natural resources in Gansu Province,using ecological footprint model and ecological carrying capacity model,the ecological footprint and ecological capacity of Gansu Province in 2012 were calculated and analyzed.Using the data of 2000～2012 and STIRPAT model to explore the quantitative influence of population growth,economic growth,energy efficiency and urbanization level on the ecological footprint.The results showed that in 2012,the per capita ecological footprint was 3.41 hm2,and it kept an average growth rate of 4%～5%.The population growth had positive effect on the ecological footprint,while the economic growth,energy efficiency and ecological footprint had negative impacts.The evidences supported that economic growth and environmental Kuznets curve between urbanization and ecological footprint.Based on the results,it was suggested that Gansu Province government need to continue to rely on scientific and technological progress and improve the quality of the workers to promote the intensive economic growth in order to reduce human impact on the ecological environment.Meanwhile,Gansu Province government should formulate and implement positive energy policy,strengthen the development and utilization of clean energy,speed up the new path of urbanization,the core of which was green and low carbon.

Key words：ecological footprint;influence factor;STIRPAT model;Kuznets curve

生態(tài)足跡是測算人類活動對環(huán)境影響的一個生態(tài)指標，是可持續(xù)評價的一個重要指標[1].在一系列假定的基礎上，運用生態(tài)足跡指標對消費土地面積進行了處理，建立了消費和土地面積之間簡單的消費土地利用矩陣，定量測算人類活動對環(huán)境的影響程度，檢驗人類的活動是否在生態(tài)所能承載的范圍內(nèi)[2].以生態(tài)足跡為手段的實證研究主要集中在兩個方面：對生態(tài)足跡自身核算和時空序列的研究，如張志強等[3]測算了1999年中國西部的生態(tài)足跡，總?cè)丝诘纳鷳B(tài)足跡赤字達162.5萬km2；岳東霞等[4]計算出甘肅省1991年～2001年的時間序列年的生態(tài)足跡由人均1.009 hm2增加到1.369 hm2,并預測甘肅省2010年的人均生態(tài)足跡為2.65 hm2；常斌等[5]基于空間維度對河西走廊的1995年和2000年的生態(tài)足跡和生態(tài)承載力進行了計算.生態(tài)足跡作為環(huán)境影響的一種測量指標，利用STIRPAT模型，測度其與人文因素(包括人口、富?，F(xiàn)代化等結(jié)構性指標)對環(huán)境影響的作用[6-7].基于以上研究，本文采用常用的綜合法生態(tài)足跡計算方法和STIRPAT模型分解了影響生態(tài)足跡的因素，首次在STIRPAT模型中加入以單位GDP能耗為代表的能源效率的指標，引入城鎮(zhèn)化二次項和經(jīng)濟增長變量的二次項來檢驗是否存在環(huán)境的Kuznets曲線，并以此為依據(jù)提供對策建議.

1研究方法和數(shù)據(jù)來源

1.1生態(tài)足跡計算方法

生態(tài)足跡模型的計算如下：

(1)

(2)

式中：i為人類消費的商品和投入的類型;Pi為i種消費商品的平均生產(chǎn)能力;Ci為i種商品的人均消費量;aai為人均i種交易商品折算的生物生產(chǎn)面積;N為人口數(shù);ef為人均生態(tài)足跡;EF為區(qū)域總的生態(tài)足跡.

1.2生態(tài)承載力計算方法

生態(tài)承載力模型的計算如下：

(3)

EC=N×ec

(4)

式中，ec為人均生態(tài)承載力，單位為hm2/人，aj為實際人均占有的第j類生物生產(chǎn)土地面積，rj為均衡因子，yj為產(chǎn)量因子，N為區(qū)域總?cè)丝跀?shù)，EC為區(qū)域總的生態(tài)承載力.出于謹慎性考慮,在計算生態(tài)承載力時從總面積中扣除12%的用于保護地球上3 000萬物種的生物多樣性保護面積[8].

1.3STIRPAT模型及數(shù)據(jù)來源

Ehrlich和Holdrens提出了IPAT恒等式[9]，但是IPAT等式由于成比例變化，不能很好地體現(xiàn)一些非單調(diào)和不成比例的變化，因此提出了STIRPAT模型.Waggoner等[10]提出了ImPACT等式，在此基礎上，徐中民等[11]將社會因素加入提出了可持續(xù)性評價的ImPACTs等式，形成了一個新框架.如下為STIRPAT模型的指數(shù)形式：

(5)

對(5)式兩邊同時取對數(shù)得到：

lnIi=?0+βln(Pi)+γln(Ai)+δln(Ti)+ui

(6)

式中：I代表環(huán)境影響，?0為常數(shù)項，Pi為人口，Ai為富裕指標，Ti為技術指標，ui為誤差項.基于STIRPAT模型，為了探究影響生態(tài)足跡的人文因素，建立了如下的模型：

模型1：lefi=?i+β1lpopi+β2lgdpperci+β3lurbani+β3lpgdp_eusei+εi；

模型2：lefi=?i+β1lpopi+β2lgdpperci+β3lpgdp_eusei+εi；

模型3：lefi=?i+β1lopopi+β2lurbani+β3lurbani^2+εi

模型4：lefi=?i+β1lgdpperci+β2lgdpperci^2+εi

在模型中，lef代表甘肅省的總的生態(tài)足跡；lpop代表總?cè)丝谥笜?，單位為：萬；lgdpperc為富裕指標，為人均GDP，單位為元.為了消除物價水平的影響，本文采用1978年的名義GDP、2000～2012年的GDP指數(shù)進行了折算，對歷年人均GDP均以1978不變價格進行表示；lurban為現(xiàn)代化指標，用城鎮(zhèn)人口與年末常住人口的比例計算得出，單位為：%；lpgdp_euse為單位GDP能耗，單位為:噸標準煤/萬元；此外對人均GDP變量和城鎮(zhèn)化變量采取了標準化處理.標準化處理指的是對人均GDP和城鎮(zhèn)化變量求平均值，然后用人均GDP減去平均值，再對其結(jié)果進行二次方，以此來減少平方項與人均GDP的共線性[12].產(chǎn)業(yè)結(jié)構指標(工業(yè)增加值占GDP的比重)由于其系數(shù)不顯著，因而被模型剔除，特此說明.本文所有數(shù)據(jù)均來源于《2013年甘肅省統(tǒng)計年鑒》，生態(tài)足跡指標直接采用本文計算結(jié)果，對其他年份的通過文獻[13]和[14]獲得，因2011年生態(tài)足跡數(shù)據(jù)通過文獻難以獲得，因此在分析中剔除了2011年.

2甘肅省生態(tài)足跡實證分析

2.1甘肅省2012年生態(tài)足跡和生態(tài)承載力的計算結(jié)果

2012年甘肅省總面積為42.58 萬km2,總?cè)丝跒?5 775 500人,人口密度為60人/km2,人口密度較低，有廣闊的發(fā)展空間，但是甘肅省經(jīng)濟落后，2012年國內(nèi)生產(chǎn)總值為5 650.20億元，僅占全國的1.02%，經(jīng)濟發(fā)展嚴重滯后.本文在Wakernagel等人提出的綜合法的基礎上，采用了國際通用的生態(tài)足跡指標核算表對甘肅省2012的生態(tài)足跡進行了核算，甘肅省能供給的生物生產(chǎn)面積見表1.

在計算生態(tài)足跡的過程中，建立了3個子賬戶：生物資源的消費賬戶、能源的消費賬戶和通過進出口轉(zhuǎn)嫁生態(tài)足跡的貿(mào)易調(diào)整賬戶.有學者認為，甘肅省進出口差額較小，貿(mào)易調(diào)整對生態(tài)足跡的影響可以忽略[15]，出于謹慎性的考慮，本文將貿(mào)易調(diào)整情況納入考慮范圍內(nèi).通過采用聯(lián)合國糧農(nóng)組織的全球平均產(chǎn)量的標準，將2012年甘肅省的生物資源消費量轉(zhuǎn)化成為提供這種消費資料所需要的生物生產(chǎn)面積；在能源消耗賬戶中，采用單位化石燃料生產(chǎn)土地面積的平均發(fā)熱量為標準，將消耗的化石燃料的熱量轉(zhuǎn)換成一定的化石燃料土地面積，結(jié)果見表1和表2.

表1　2012年甘肅省可利用的生物生產(chǎn)面積

數(shù)據(jù)來源于《2013年甘肅省統(tǒng)計年鑒》.

通過利用《甘肅省2013年統(tǒng)計年鑒》的數(shù)據(jù)，將進出口貿(mào)易的價值量轉(zhuǎn)換為相對應的生物生產(chǎn)面積，將進口的價值量產(chǎn)生的生態(tài)足跡視為本區(qū)域的生態(tài)足跡，將出口的價值量上的生態(tài)足跡視為本區(qū)域生態(tài)足跡的減少，進出口只能減少生態(tài)足跡的份額，而不能在全球范圍內(nèi)進行調(diào)整.表4是匯總甘肅省的生態(tài)足跡貿(mào)易調(diào)整的部分.

表2　甘肅省2012年生物資源消費賬戶

*：單位為m3·km-2

表3　甘肅省2012年生態(tài)足跡部分能源賬戶

*單位為千瓦時，計算時按能源轉(zhuǎn)化系數(shù)折算為千焦.

2.2生態(tài)足跡和生態(tài)承載力的綜合分析

2.2.1生態(tài)足跡計算結(jié)果表5是甘肅省2012年生態(tài)足跡和生態(tài)承載力計算結(jié)果.生態(tài)足跡的需求和甘肅省能夠供給的生物生產(chǎn)面積，由于不同類型間的土地生產(chǎn)能力不一，因此需要對計算出的生物生產(chǎn)面積乘以相應的均衡因子轉(zhuǎn)化成同一的標準來加總生態(tài)足跡的需求；由于同一類型的土地的生產(chǎn)能力存在差異，因此在計算生態(tài)足跡的供給時不僅要乘以均衡因子，還要乘以產(chǎn)量因子來轉(zhuǎn)化成標準的土地面積.同時，在計算時扣除了用以生態(tài)多樣性保護的12%的土地面積.

表4　匯總的生態(tài)足跡貿(mào)易調(diào)整賬戶

2.2.2生態(tài)足跡供需分析從表5中可以看出，2012年甘肅省的人均生態(tài)足跡為3.41 hm2,而人均生態(tài)承載力1.5 hm2,人均生態(tài)赤字為1.91 hm2.2001年人均生態(tài)足跡為1.36 hm2[16]，2006年人均生態(tài)足跡為2.32 hm2[17]，2012年人類對自然資源的利用程度較2001增長了60.1%，年均生態(tài)足跡增長率約為5%，較2006年增長了31.96%，年均生態(tài)足跡增長率約為4%，近12 a來，甘肅省的生態(tài)足跡以年均4%～5%的速率增長，而人均生態(tài)承載力則維持在1.4～1.5 hm2的水平之間，說明甘肅省對生態(tài)系統(tǒng)的利用程度已經(jīng)超過了其承載能力，人地矛盾突出.

表5　甘肅省生態(tài)足跡計算匯總表

*建筑用地采用的是國際統(tǒng)一標準；對水域面積類型的生態(tài)足跡需求為0.003 5，水域面積的供給僅為0.001 7，對整體生態(tài)足跡影響小做忽略處理.

2.2.3生態(tài)足跡的需求結(jié)構分析由表5可知，從生態(tài)足跡的需求結(jié)構看，草地、林地和建筑用地分別產(chǎn)生了0.31,0.14 hm2和0.03 hm2的生態(tài)盈余，而在表4中通過進口貿(mào)易增加的草地人均生態(tài)足跡為0.015 hm2，通過出口貿(mào)易轉(zhuǎn)嫁的草地人均生態(tài)足跡面積為0.24 hm2,在進出口貿(mào)易中獲得了0.225 hm2草地生態(tài)盈余.在總的草地生態(tài)盈余中扣除貿(mào)易調(diào)整的之外，還有人均0.085 hm2生態(tài)盈余，這說明甘肅省對草場的利用和開發(fā)畜牧產(chǎn)業(yè)等方面具有一定的發(fā)展?jié)摿?，為了充分利用草地生產(chǎn)盈余，大力倡導發(fā)展以種草養(yǎng)畜、肉類產(chǎn)品為主的畜牧產(chǎn)業(yè)是一種可持續(xù)的生產(chǎn)方式.生態(tài)赤字主要來源于耕地和化石燃料用地，耕地人均赤字為0.5 hm2，化石燃料用地人均赤字為1.96 hm2，可以看出人類對化石燃料用地的需求是最大的，除了沒有留出吸收CO2的林地的原因外，最主要的原因是甘肅省近幾年對能源的需求量增大所致.

2.2.4生態(tài)協(xié)調(diào)性分析通過對比生態(tài)足跡和生態(tài)承載力的數(shù)值，通過人均生態(tài)協(xié)調(diào)系數(shù)(DS)的公式計算，得出甘肅省人均生態(tài)協(xié)調(diào)系數(shù)為1.31，較2006年降低了0.07個單位.當1

2.3模型的估計結(jié)果

對原始數(shù)據(jù)取對數(shù)，根據(jù)所建立的4個模型分別進行回歸，得到表6的估計結(jié)果：

表6　模型的估計結(jié)果

***、**、*分別代表在1%、5%、10%的水平下顯著;模型3中的二次項系數(shù)由公式exp(-b/2a)計算所得.

從模型1與模型2的對比中可以看出，在其他條件不變的情況下，人口變動1%，生態(tài)足跡變動約為57%；2000～2012年間，在5%的顯著性水平下，甘肅省人均GDP與生態(tài)足跡的關系為負向影響，即表明以經(jīng)濟增長為代表的發(fā)展和富裕能在一定程度上降低人類對生態(tài)活動的壓力；lpgdp_euse的系數(shù)為負，說明能源效率的提升能夠降低人均GDP,且在1%的水平下，單位GDP能耗每降低1%，生態(tài)足跡會降低27%～28%；雖然城鎮(zhèn)化系數(shù)為3.17，是不顯著的，但是可以看出，目前的城鎮(zhèn)化對生態(tài)足跡的之間是存在正向影響著，這意味著隨著城鎮(zhèn)化率的提高，在其他因素不變的情況下，生態(tài)足跡是增加的(因其lurban系數(shù)為正).這表明目前甘肅省城鎮(zhèn)化的步伐的加快，會在一定程度上給環(huán)境變化帶來壓力.因此，要制定和執(zhí)行積極的能源政策，實現(xiàn)以綠色低碳為核心的新型城鎮(zhèn)化過程.

模型3和模型4通過引入變量人均GDP和城市化率的平方項，來探究甘肅省經(jīng)濟增長和生態(tài)足跡之間、城鎮(zhèn)化和生態(tài)足跡之間是否存在環(huán)境Kuznets曲線.估計結(jié)果表明：模型3中l(wèi)urban的系數(shù)為正，lurban^2的系數(shù)為負，并且在1%的水平下顯著，因此支持城鎮(zhèn)化和生態(tài)足跡存在倒U型Kuznets曲線；模型4中l(wèi)gdpperc的系數(shù)為正，lgdpperc^2的系數(shù)為負，同樣支持經(jīng)濟增長和生態(tài)足跡之間的環(huán)境Kuznets曲線.通過計算，城鎮(zhèn)化拐點為1.00，即為100%完全實現(xiàn)城鎮(zhèn)化時，生態(tài)足跡才會隨著城鎮(zhèn)化的加快而降低，當然這與甘肅省目前城鎮(zhèn)化、工業(yè)化交替演進的現(xiàn)狀有關，從現(xiàn)實講是不可能實現(xiàn)的，因為當城鎮(zhèn)化率達到70%時會出現(xiàn)逆城市化現(xiàn)象，而2012年，甘肅省的實際城鎮(zhèn)化率為38.7%，離拐點還有很長的一段距離.

4結(jié)論和建議

1)2012年甘肅省的人均生態(tài)足跡為3.41 hm2,而人均生態(tài)承載力1.5 hm2,人均生態(tài)赤字為1.91 hm2，通過與其他年份的橫向比較，得出甘肅省的生態(tài)足跡以年均4%～5%的速率不斷增長著，而人均生態(tài)承載力維持在1.4～1.5 hm2的水平上.通過分解人口的增長、經(jīng)濟增長水平、能源效率代表的技術進步、城鎮(zhèn)化水平對生態(tài)足跡的影響，發(fā)現(xiàn)人口增長對生態(tài)足跡有正向作用，經(jīng)濟增長、能源效率與生態(tài)足跡有負向影響，并且支持經(jīng)濟增長和城鎮(zhèn)化與生態(tài)足跡之間的環(huán)境Kuznets曲線.

2)甘肅省需要依靠科技進步和提高勞動者的素質(zhì)等來增加產(chǎn)品的數(shù)量和提高產(chǎn)品的質(zhì)量，推動經(jīng)濟增長，以此來降低人類對生態(tài)環(huán)境的影響；甘肅省應制訂和施行積極的能源政策，加強對清潔的能源(風能、太陽能等)的開發(fā)和利用，以此為依托加快以“綠色低碳”為核心的新型城鎮(zhèn)化路徑.

參考文獻

[1]Wackernagel M,Schulz N B,Deuming D,et al.Tracking the ecological overshoot of the human economy[J].Proc Natl Acad Sci,2002,USA,99:9266-9271

[2]徐中民，程國棟，張志強.生態(tài)足跡方法的理論解析[J].中國人口資源與環(huán)境，2006,16(6)：69-78

[3]張志強,徐中民,程國棟,等.中國西部12省(市區(qū))的生態(tài)足跡[J].地理學報，2001(9)：599-608

[4]岳東霞，李自珍，惠倉.甘肅省生態(tài)足跡和生態(tài)承載力發(fā)展趨勢研究[J].西北植物學報，2004,24(3)：454-463

[5]常斌，熊利亞，侯西勇，等.基于空間的生態(tài)足跡和生態(tài)承載力預測模型——以甘肅河西走廊地區(qū)為例[J].地理研究，2007,26(5):40-48

[6]徐中民，程國棟.中國人口、富裕對環(huán)境的影響[J].冰川凍土，2005,27(5)：767-773

[7]孫克，徐中民.環(huán)境影響評價中人文因素作用的空間計量[J].生態(tài)學報，2009(3)：1563-1569

[8]Wackernagel M,Onisto L,Bello P，et al.National natural capital accounting with the ecological footprint concept[J].Ecological Economics,1999,29(3):375-390

[9]Ehrlich P R,Holdrens J P.The impact of population growth[J].Science,1971,171:1212-1217

[10]Waggoner P R,Ausubel J H.A framework for sustainability science:A renovated IPAT identity[J].Proc Natl Acad Sci，2002,99:7860-7865

[11]徐中民，程國棟，邱國玉.可持續(xù)性評價的一個新框架[J].地理學報，2003,58(6)：861-869

[12]陳強強，孫小花，王生林，等.基于STIRPAT模型分析社會經(jīng)濟因素對甘肅省環(huán)境壓力的影響[J].西北人口，2009(6)：58-61

[13]李龍男.基于生態(tài)足跡的省級可持續(xù)發(fā)展能力比較研究[D].長春：吉林大學，2013

[14]莫琪江.甘肅省2006年生態(tài)足跡計算與分析[J].甘肅農(nóng)業(yè)大學學報，2008,43(8)：104-112

(責任編輯胡文忠)

收稿日期：2014-06-20；修回日期：2014-11-18

中圖分類號：F 062.2,F 205

文獻標志碼：A

文章編號：1003-4315(2015)03-0143-07