“省公頃”生態(tài)足跡模型的均衡因子和產(chǎn)量因子計(jì)算
——以福建省為例

薛若晗

(閩江學(xué)院地理科學(xué)系，福建福州 350108)

?

“省公頃”生態(tài)足跡模型的均衡因子和產(chǎn)量因子計(jì)算
——以福建省為例

薛若晗

(閩江學(xué)院地理科學(xué)系，福建福州 350108)

[目的]計(jì)算福建省“省公頃”生態(tài)足跡模型的均衡因子和產(chǎn)量因子。[方法]在“全球公頃”和“國家公頃”的模型基礎(chǔ)上建立“省公頃”生態(tài)足跡模型，明確“省公頃”模型中均衡因子和產(chǎn)量因子的計(jì)算方法。以福建省為例，計(jì)算了2014年各類土地的均衡因子和各地市各類土地的產(chǎn)量因子。[結(jié)果]福建省“省公頃”生態(tài)足跡模型的均衡因子：耕地為3.683 phm2/hm2，林地為0.382 phm2/hm2，草地為0.188 phm2/hm2，水域?yàn)?.385 phm2/hm2，與“全球公頃”和“國家公頃”模型下的數(shù)值存在較大差異。福建各地市同類型土地的產(chǎn)量因子也各異。[結(jié)論]該研究計(jì)算出的均衡因子和產(chǎn)量因子客觀地表達(dá)了福建省的實(shí)際情況，存在的差異是合理的。在進(jìn)行省域?qū)用娴纳鷳B(tài)足跡分析時(shí)，用“省公頃”對(duì)應(yīng)的均衡因子和產(chǎn)量因子計(jì)算，相對(duì)誤差較小。

省公頃；生態(tài)足跡；均衡因子；產(chǎn)量因子；福建省

任何已知人口區(qū)域的生態(tài)足跡是指生產(chǎn)這些人口消費(fèi)的所有資源及吸納這些人口產(chǎn)生廢棄物所必需的生態(tài)生產(chǎn)性土地面積和水域面積的總和，它包括化石能源用地、耕地、林地、草地、建筑用地和水域六大類[1]。該定義是由加拿大著名生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)家William Rees于1992年提出，并且他的博士生Wackernagel進(jìn)一步完善了生態(tài)足跡模型[1]。

目前，生態(tài)足跡分析法是定量測(cè)度區(qū)域可持續(xù)發(fā)展?fàn)顟B(tài)的常用方法[2]，各主要工業(yè)國家已把生態(tài)足跡指標(biāo)納入官方指標(biāo)體系。2000年徐中民等學(xué)者對(duì)生態(tài)足跡模型進(jìn)行應(yīng)用研究，生態(tài)足跡分析傳入中國[3]，在國內(nèi)迅速成為新興的研究熱點(diǎn)。初期研究，生態(tài)足跡分析基本都采用ghm2(全球公頃)為計(jì)量單位進(jìn)行研究，使得結(jié)果方便國際比較。但是隨著研究的深入，原來對(duì)國家或省級(jí)行政區(qū)尺度的生態(tài)足跡分析逐步發(fā)展到對(duì)各城市甚至縣域尺度的分析，在此情況下，基于“全球公頃”的生態(tài)足跡計(jì)算模型的精確性就出現(xiàn)了問題。因?yàn)椤叭蚬暋蹦Ｐ褪且匀蚩衫猛恋睾退虻钠骄a(chǎn)力作為基準(zhǔn)，確定模型中的均衡因子和產(chǎn)量因子，但我國省域間乃至省域內(nèi)部各地區(qū)的自然地理?xiàng)l件和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平都存在顯著差異，全球統(tǒng)一的均衡因子和全國一致的產(chǎn)量因子難以精確反映省、市和縣等具體區(qū)域的土地生產(chǎn)力和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展特征[4-5]。這就使得模型分析結(jié)果產(chǎn)生偏差，難以真實(shí)反映研究區(qū)域生態(tài)負(fù)荷及生態(tài)承載力。因此，近年有學(xué)者在進(jìn)行省域內(nèi)生態(tài)足跡的計(jì)算和分析時(shí)，積極嘗試建立對(duì)應(yīng)尺度的“省公頃”生態(tài)足跡模型，如王海鴻等對(duì)于甘肅省的研究[6]，李朋魯?shù)葘?duì)寧夏回族自治區(qū)的研究[7]，馮娟等對(duì)山東省的研究等[8]。然而，無論是模型的建立還是其分析都需要選擇適當(dāng)?shù)木庖蜃雍彤a(chǎn)量因子。鑒于此，筆者以福建省為例，在“省公頃”模型的框架下，計(jì)算并分析了該省的均衡因子與產(chǎn)量因子，以期為相關(guān)研究提供參考。

1　材料與方法

1.1研究區(qū)域福建省位于我國東南沿海，分別與浙江省、江西省、廣東省接界，隔臺(tái)灣海峽與臺(tái)灣島相望，北南最長為530 km，西東最寬為480 km，陸域面積12.4萬km2，2014年人口3 806萬人。福建省現(xiàn)轄福州、莆田、泉州、廈門、漳州、龍巖、三明、南平、寧德9個(gè)地級(jí)市以及1個(gè)平潭綜合試驗(yàn)區(qū)[9]。由于福建省及省域內(nèi)各城市近年的各種統(tǒng)計(jì)資料較為完善，為該研究提供了現(xiàn)實(shí)基礎(chǔ)。

1.2數(shù)據(jù)來源該研究中生物產(chǎn)量數(shù)據(jù)來自《福建統(tǒng)計(jì)年鑒2015》[9]和《中國統(tǒng)計(jì)年鑒2015》[10]。生物生產(chǎn)性土地類型主要包括耕地、草地、林地和水域。水果類園地根據(jù)其土質(zhì)和耕種情況歸為耕地。在福建省的畜牧業(yè)中，豬和禽類的飼養(yǎng)主要依靠耕地供應(yīng)的糧食或農(nóng)作物加工品，牛、羊等則依靠牧草地供應(yīng)的草料，因此福建畜牧業(yè)的生產(chǎn)用地一部分是耕地，一部分是草地。福建海洋捕撈水域面積難以獲得可靠數(shù)據(jù)，因此該研究以淡水漁業(yè)生產(chǎn)情況來統(tǒng)計(jì)漁業(yè)生產(chǎn)。

該研究中生產(chǎn)性土地資源的數(shù)據(jù)來自“第二次全國土地調(diào)查主要數(shù)據(jù)成果公報(bào)”中福建及所轄地區(qū)的數(shù)據(jù)成果[11]。

1.3模型計(jì)算結(jié)果的面積當(dāng)量“省公頃”生態(tài)足跡的計(jì)算公式與“全球公頃”生態(tài)足跡的計(jì)算公式參照全球足跡網(wǎng)絡(luò)(WWF)的《國家生態(tài)足跡賬戶計(jì)算基本方法和框架》(2011版)的計(jì)算方法[4-5，12]。“省公頃”生態(tài)足跡模型的計(jì)算參數(shù)和“全球公頃”生態(tài)足跡模型的計(jì)算參數(shù)有所差別，具體來說是均衡因子和產(chǎn)量因子的差別?！笆」暋庇?jì)算中的這2個(gè)參數(shù)都采用該省的實(shí)際值，不同于“全球公頃”計(jì)算中使用的數(shù)值。因此，“省公頃”生態(tài)足跡模型的計(jì)算結(jié)果與“全球公頃”生態(tài)足跡模型的計(jì)算結(jié)果不同，它不是全球平均生產(chǎn)力的面積當(dāng)量，而是全省平均生產(chǎn)力的面積當(dāng)量，單位為省公頃(phm2)，1“省公頃”代表省域平均生產(chǎn)水平下1 hm2土地的生產(chǎn)能力。

1.4模型中均衡因子的計(jì)算“省公頃”生態(tài)足跡模型中的均衡因子表示研究省域某類生物生產(chǎn)性土地的平均生產(chǎn)力與該省所有生物生產(chǎn)性土地的平均生產(chǎn)力的差異[4-5，12]。計(jì)算公式如下：

(1)

式中，EQFi是第i類生物生產(chǎn)性土地的均衡因子，phm2/hm2；pi是該省域第i類生物生產(chǎn)性土地的平均生產(chǎn)力；p是指該省域全部生物生產(chǎn)性土地的平均生產(chǎn)力[4-5，12]。建設(shè)用地與耕地的均衡因子相等，化石能源用地與林地的均衡因子相等。

均衡因子計(jì)算主要針對(duì)生物生產(chǎn)性土地，即耕地、草地、森林和水域。根據(jù)《農(nóng)業(yè)技術(shù)經(jīng)濟(jì)手冊(cè)(修訂版)》[13]，將2014年福建省各類生物產(chǎn)品產(chǎn)量按照各自的單位熱值轉(zhuǎn)化為該產(chǎn)品總熱量數(shù)值。其中，某生物產(chǎn)品的單位熱值是指每kg該產(chǎn)品包含的熱量，通過這種轉(zhuǎn)化計(jì)算可將每種生物產(chǎn)品的計(jì)量單位轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的單位，若某些生物產(chǎn)品的熱值在手冊(cè)中查不到，則以近似產(chǎn)品的熱值或多個(gè)近似產(chǎn)品的熱值平均值來代替[4](表1)。將同一土地類型生產(chǎn)出的生物產(chǎn)品的熱量數(shù)值相加，就能得出2014年福建省4類生物生產(chǎn)性土地產(chǎn)出的總熱量數(shù)值。運(yùn)用式(1)分別計(jì)算2014年福建省各類土地的均衡因子。

1.5模型中產(chǎn)量因子的計(jì)算“省公頃”模型中某區(qū)域的產(chǎn)量因子表示研究省域內(nèi)某區(qū)域某類生物生產(chǎn)性土地的平均生產(chǎn)力與省域內(nèi)全部同類土地的平均生產(chǎn)力的差異[4-5，12]。計(jì)算公式如下：

(2)

測(cè)算2014年福建省8個(gè)地市各類土地的產(chǎn)量因子，首先要分別匯總各地市各類土地的生物生產(chǎn)情況(產(chǎn)量數(shù)據(jù)來源于福建各地市的統(tǒng)計(jì)年鑒[14-22])，換算成熱值后，將其與該市該類土地面積相比，從而得到各市各類土地的平均生產(chǎn)力。將所得結(jié)果按照式(2)除以福建省相應(yīng)的各類土地的全省平均生產(chǎn)力，可以得到各地市各類土地的產(chǎn)量因子。其中，各地市的化石能源用地的產(chǎn)量因子均為0。

2　結(jié)果與分析

2.1福建“省公頃”生態(tài)足跡模型的均衡因子由表1、2可知，2014年福建省耕地的均衡因子最大，水域和林地次之，兩者基本持平，牧草地最小。這說明支持福建省消費(fèi)的生物生產(chǎn)性土地主要是耕地，而牧草地的作用較小。

計(jì)算結(jié)果表明，2014年福建省每hm2的耕地生產(chǎn)能力最高，為3.683 phm2土地，分別相當(dāng)于牧林地或者水域的9.6倍，相當(dāng)于牧草地的19.6倍。草地的生產(chǎn)能力最低，一方面是由于福建省草地面積小，僅占全省土地面積的1.9%，福建草地的生產(chǎn)條件不高，開發(fā)利用方式比較單一，導(dǎo)致生產(chǎn)力低下；另一方面，在福建省畜牧業(yè)用地中，耕地所占比重較大，由草地所提供的畜牧產(chǎn)品有限，因此草地的均衡因子偏低。

將“省公頃”均衡因子計(jì)算結(jié)果對(duì)比2012年WWF公布的“全球公頃”均衡因子[12]和同年我國的“國家公頃”均衡因子[4]，結(jié)果見表3。

表1　2014年福建省各類土地生物生產(chǎn)情況

接下表

表2　2014年福建省各類土地的均衡因子

表3　均衡因子估算值對(duì)比

通過對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，“省公頃”均衡因子與“全球公頃”和“國家公頃”均衡因子都存在差異，且十分顯著。其主要原因在于：計(jì)算“全球公頃”均衡因子是假設(shè)全球同類土地的生產(chǎn)力相同；計(jì)算“國家公頃”均衡因子是假設(shè)中國同類土地的生產(chǎn)力相同，承認(rèn)其與其他國家不同；而計(jì)算“省公頃”均衡因子是假設(shè)福建省同類土地的生產(chǎn)力相同，承認(rèn)其與國內(nèi)其他省份不同。在實(shí)際上，福建省各種生物產(chǎn)品單位面積產(chǎn)量不僅與世界同類產(chǎn)品的平均產(chǎn)量差距較大，與國內(nèi)其他地區(qū)相比，差距也不小。均衡因子計(jì)算結(jié)果的差異在一定程度上就反映了這些差距。這也充分說明了用“全球公頃”或者“國家公頃”來分析省域內(nèi)各區(qū)域生態(tài)足跡存在局限性。

2.2福建“省公頃”生態(tài)足跡模型的產(chǎn)量因子產(chǎn)量因子與均衡因子都能較好地反映當(dāng)?shù)厣a(chǎn)情況與地域特性的參數(shù)。在“省公頃”生態(tài)足跡計(jì)算模型中，均衡因子反映全省各類土地類型之間的生產(chǎn)力差異，而產(chǎn)量因子反映省域內(nèi)某地市某類土地的平均生產(chǎn)力與全省該類土地的平均生產(chǎn)力之間的差異。

由表4可知，福州、莆田、泉州、漳州、南平的耕地產(chǎn)量因子分布在0.818～1.073，說明其耕地生產(chǎn)力與福建省耕地的平均生產(chǎn)力接近，耕地生產(chǎn)力差異較小。但是龍巖的耕地生產(chǎn)力相對(duì)來說比較高，產(chǎn)量因子達(dá)到1.749，這與當(dāng)?shù)匕l(fā)達(dá)的養(yǎng)豬業(yè)有關(guān)。

福建各地市林地的產(chǎn)量因子差異顯著，最高的是漳州、三明和南平。其原因在于，漳州的花卉苗木產(chǎn)業(yè)繁榮，近年來保持強(qiáng)勁的發(fā)展勢(shì)頭，有著較高的林地生產(chǎn)力。而南平和三明是福建擁有林地最多的2個(gè)城市，也是2014年福建木材產(chǎn)量最大的2個(gè)城市，長年以來林業(yè)都較為發(fā)達(dá)，是福建省內(nèi)名副其實(shí)的林業(yè)強(qiáng)市。

福建省牧草地的生物生產(chǎn)力普遍較低，這從均衡因子計(jì)算結(jié)果就可以看出，且省內(nèi)大部分地市的牧草地產(chǎn)量因子不高，其依賴牧草地發(fā)展的畜牧業(yè)也多是奶牛養(yǎng)殖，目前福建消費(fèi)量中的牛奶、肉牛、肉羊從外省調(diào)入的比例很高。而福州由于目前正在積極推進(jìn)畜牧業(yè)調(diào)優(yōu)轉(zhuǎn)型，建立了大規(guī)模的肉牛養(yǎng)殖場(chǎng)，推動(dòng)其畜牧業(yè)發(fā)展，因此牧草地生產(chǎn)力水平在省內(nèi)相對(duì)較高。

福建省海岸線長，漁業(yè)產(chǎn)量很大一部分來自海洋捕撈，淡水漁業(yè)產(chǎn)量相對(duì)較低。該研究選擇淡水水域的生產(chǎn)情況代表整個(gè)水域的生產(chǎn)力，嚴(yán)重低估了福建各地市的水域生產(chǎn)力，尤其是泉州、廈門等地，因此水域產(chǎn)量因子的計(jì)算結(jié)果明顯偏低。

表4　2014年福建省各地市各類土地產(chǎn)量因子

3　結(jié)論與討論

(1)該研究基于2014年福建省各土地類型的產(chǎn)出，計(jì)算“省公頃”生態(tài)足跡模型中的均衡因子和產(chǎn)量因子，計(jì)算公式以研究區(qū)域的生物生產(chǎn)量及其轉(zhuǎn)化的熱量為依據(jù)，各項(xiàng)數(shù)據(jù)均可從統(tǒng)計(jì)資料中獲取，使得該方法計(jì)算簡便，可操作性強(qiáng)。

(2)從計(jì)算結(jié)果來看，福建省“省公頃”模型的均衡因子與“全球公頃”的均衡因子及“國家公頃”的均衡因子差異顯著，可見世界各國之間以及我國各省之間的土地生產(chǎn)力相差迥異。福建省各地市各種土地類型的產(chǎn)量因子計(jì)算結(jié)果也不同。由此可見，即便是在省域范圍，各地市的同一土地類型生產(chǎn)能力差異很大?！叭蚬暋鄙鷳B(tài)足跡模型以全球平均生產(chǎn)力作為基準(zhǔn)，在均衡因子和產(chǎn)量因子的計(jì)算中忽略了省際和各市地的土地生產(chǎn)力差異。若進(jìn)行省級(jí)及省級(jí)以下的區(qū)域研究，采用“省公頃”生態(tài)足跡模型，配合運(yùn)用相應(yīng)的均衡因子和產(chǎn)量因子，可以較為準(zhǔn)確地把握這些小尺度區(qū)域間的土地生產(chǎn)力差異性，能更好地反映各區(qū)域的現(xiàn)狀，也便于進(jìn)行比較分析。

(3)該研究所采用的方法還存在一些欠缺，如統(tǒng)計(jì)項(xiàng)目繁瑣，2014年福建省各土地類型的各項(xiàng)產(chǎn)出列舉得不夠完全，因此計(jì)算結(jié)果有一定誤差。在計(jì)算水域的生產(chǎn)情況時(shí)，用淡水產(chǎn)品產(chǎn)量代替整個(gè)漁業(yè)產(chǎn)量，對(duì)于像福建這樣漁業(yè)以海洋捕撈為主的沿海省份而言，水域生產(chǎn)力計(jì)算結(jié)果誤差比較明顯，若是內(nèi)陸省份，基本就不存在這項(xiàng)差異。研究福建林地的生物生產(chǎn)能力時(shí)，主要是采用木材和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)品產(chǎn)出的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果偏低，生產(chǎn)力計(jì)算結(jié)果偏小，更完善的方法有待進(jìn)一步研究。

[1]WACKERNAGEL M，REES W E.Perceptual and structural barriers to investing in natural capital：Economics from an ecological footprint perspective [J].Ecological economics，1997，20(1)：3-24.

[2]熊鷹.湖南省生態(tài)足跡與生態(tài)承載力的動(dòng)態(tài)變化分析[J].生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào)，2012，21(10)：1683-1688.

[3]徐中民，張志強(qiáng)，程國棟.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.

[4]薛若晗.基于“國家公頃”的生態(tài)足跡模型研究：以福建省為例[J].環(huán)境科學(xué)導(dǎo)刊，2015，34(1)：74-77.

[5]張恒義，劉衛(wèi)東，王世忠，等.“省公頃”生態(tài)足跡模型中均衡因子及產(chǎn)量因子的計(jì)算：以浙江省為例[J].自然資源學(xué)報(bào)，2009，24(1)：83-91.

[6]王海鴻，張斌.基于“省公頃”生態(tài)足跡模型的酒泉市耕地資源可持續(xù)性評(píng)價(jià)[J].廣東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，38(15)：146-149.

[7]李朋魯，周立華，李永樂，等.基于“省公頃”的寧夏鹽池縣生態(tài)足跡動(dòng)態(tài)分析[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，39(17)：10412-10414.

[8]馮娟，趙全升，謝文霞，等.“省公頃”在小城鎮(zhèn)生態(tài)足跡分析中的應(yīng)用研究：以山東省晏城鎮(zhèn)生態(tài)建設(shè)為例[J].地理科學(xué)，2008，28(2)：209-213.

[9]福建省統(tǒng)計(jì)局.福建統(tǒng)計(jì)年鑒2015[M].北京：中國統(tǒng)計(jì)出版社，2015.

[10]國家統(tǒng)計(jì)局.中國統(tǒng)計(jì)年鑒2015[M].北京：中國統(tǒng)計(jì)出版社，2015.

[11]福建省國土資源廳.福建省第二次全國土地調(diào)查主要數(shù)據(jù)成果公報(bào)[EB/OL].(2014-07-04)[2016-05-09].http：//www.mlr.gov.cn/tdzt/tdgl/decdc/dccg/gscg/201407/t20140704_1322754.htm.

[12]Global Footprint Network.Accounting for demand and supply of the Biosphere’s regenerative capacity：The National Footprint Accounts’ underlying methodology and framework.2011 Edition.Oakland.[EB/OL].(2012-02-20)[2016-05-09].http：//www.footprintnetwork.org/images/uploads/Methods_Paper_Draft_2011.

[13]《農(nóng)業(yè)技術(shù)經(jīng)濟(jì)手冊(cè)》編委會(huì).農(nóng)業(yè)技術(shù)經(jīng)濟(jì)手冊(cè)(修訂本)[M].北京：農(nóng)業(yè)出版社，1983.

[14]福州市統(tǒng)計(jì)局.福州統(tǒng)計(jì)年鑒2015[M].北京：中國統(tǒng)計(jì)出版社，2015.

[15]莆田市統(tǒng)計(jì)局.莆田統(tǒng)計(jì)年鑒2015[M].北京：中國統(tǒng)計(jì)出版社，2015.

[16]泉州市統(tǒng)計(jì)局.泉州統(tǒng)計(jì)年鑒2015[M].北京：中國統(tǒng)計(jì)出版社，2015.

[17]廈門市統(tǒng)計(jì)局.廈門經(jīng)濟(jì)特區(qū)統(tǒng)計(jì)年鑒2015[M].北京：中國統(tǒng)計(jì)出版社，2015.

[18]漳州市統(tǒng)計(jì)局.漳州統(tǒng)計(jì)年鑒2015[M].北京：中國統(tǒng)計(jì)出版社，2015.

[19]龍巖市統(tǒng)計(jì)局.龍巖統(tǒng)計(jì)年鑒2015[M].北京：中國統(tǒng)計(jì)出版社，2015.

[20]三明市統(tǒng)計(jì)局.三明統(tǒng)計(jì)年鑒2015[M].北京：中國統(tǒng)計(jì)出版社，2015.

[21]南平市統(tǒng)計(jì)局.南平統(tǒng)計(jì)年鑒2015[M].北京：中國統(tǒng)計(jì)出版社，2015.

[22]寧德市統(tǒng)計(jì)局.寧德統(tǒng)計(jì)年鑒2015[M].北京：中國統(tǒng)計(jì)出版社，2015.

Calculation of Equivalence Factor and Yield Factor of Ecological Footprint Based on Provincial Hectare——A Case of Fujian Province

XUE Ruo-han

(Department of Geographic Science,Minjiang University,Fuzhou,Fujian 350108)

[Objective]To research the calculation of equivalence factor and yield factor of ecological footprint based on provincial hectare.[Method]Based on the global hectare models and national hectare models,the provincial hectare ecological footprint model was established.It could be used to calculate the ecological footprints of middle and small spatial scale.This paper expounded the meaning and calculation methods of equivalence factor and yield factor of provincial hectare ecological footprint model.Equivalence factors and yield factors of biologically productive land and water in the year 2014 were calculated through this method,using the example of Fujian Province.[Result]According to the calculation results,the equivalence factors of Fujian of 2014 were that: cropland was 3.683 phm2/hm2,forest was 0.382 phm2/hm2,pasture was 0.188 phm2/hm2,fishery water was 0.385 phm2/hm2,the results were very different from the values with global hectare model and national hectare model.Yield factors of cities in Fujian Province were different to each other.[Conclusion]Values of equivalence factors and yield factors reflected the actual situation of Fujian Province.As a result,equivalence factor and yield factor corresponded to provincial hectare should be used to analyze ecological footprint in provincial range.

Provincial hectare； Ecological footprint； Equivalence factors； Yield factors； Fujian Province

福建省中青年教師教育科研項(xiàng)目(JB13174)。

薛若晗(1978- )，女，福建福州人，講師，碩士，從事生態(tài)環(huán)境研究。

2016-07-22

S 181

A

0517-6611(2016)25-090-04