基于生態(tài)足跡模型的福建省可持續(xù)發(fā)展研究

王 庚, 查 軒, 黃少燕, 陳世發(fā)

(1. 濕潤(rùn)亞熱帶山地生態(tài)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地, 福州 350007;2. 福建師范大學(xué) 地理科學(xué)研究所, 福州 350007)

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基于生態(tài)足跡模型的福建省可持續(xù)發(fā)展研究

王 庚1,2, 查 軒1,2, 黃少燕1,2, 陳世發(fā)1,2

(1. 濕潤(rùn)亞熱帶山地生態(tài)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地, 福州 350007;2. 福建師范大學(xué) 地理科學(xué)研究所, 福州 350007)

生態(tài)足跡是衡量區(qū)域可持續(xù)發(fā)展通用的指標(biāo),運(yùn)用生態(tài)足跡模型計(jì)算了2009—2013年福建省人均生態(tài)足跡、人均生態(tài)承載力及生態(tài)赤字,結(jié)果表明,2009—2013年福建省人均生態(tài)足跡不斷增大,由2009年的1.930 hm2上升到2013年的2.358 hm2;人均生態(tài)承載力不斷減小,由2009年的0.501 hm2減小到2013年的0.397 hm2。人均生態(tài)赤字由2009年的-1.429 hm2增大到2013年的-1.961 hm2。并用灰色GM(1,1)預(yù)測(cè)模型對(duì)福建省可持續(xù)發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行預(yù)測(cè),表明福建省生態(tài)赤字將進(jìn)一步加大,生態(tài)環(huán)境處于不安全狀態(tài),社會(huì)經(jīng)濟(jì)屬于不可持續(xù)發(fā)展?fàn)顟B(tài)。

生態(tài)足跡; 生態(tài)承載力; 生態(tài)赤字; GM(1,1); 福建省

0 引 言

自《21世紀(jì)議程》在1992年簽署以來(lái),可持續(xù)發(fā)展終于成為整個(gè)人類(lèi)的共識(shí)。定量測(cè)度可持續(xù)發(fā)展?fàn)顟B(tài)的方法一直是國(guó)際研究的熱點(diǎn)和前沿領(lǐng)域之一[1]。生態(tài)足跡模型是在加拿大生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)家Rees及其博士生Wackernagel等的共同努力下于1992年提出的[2]。生態(tài)足跡是根據(jù)人類(lèi)社會(huì)對(duì)自然資源的依賴性來(lái)定量測(cè)度區(qū)域可持續(xù)發(fā)展?fàn)顟B(tài)的一種理論與方法,它形象地反映了人類(lèi)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)對(duì)環(huán)境影響的程度[3-5]。經(jīng)過(guò)20年的發(fā)展,其指標(biāo)體系和計(jì)算方法已趨完善,生態(tài)足跡模型在評(píng)價(jià)區(qū)域可持續(xù)發(fā)展程度方面得到廣泛的應(yīng)用,它反映人類(lèi)對(duì)資源的開(kāi)發(fā)利用是否在生態(tài)承載力的范圍之內(nèi)[3]。Wackernagel計(jì)算了世界50多個(gè)國(guó)家的生態(tài)足跡[4]。生態(tài)足跡理論引入國(guó)內(nèi)后,有關(guān)學(xué)者運(yùn)用其對(duì)我國(guó)多個(gè)地區(qū)的生態(tài)足跡進(jìn)行了計(jì)算和分析。張志強(qiáng)等計(jì)算了中國(guó)西部12省市生態(tài)足跡[5],趙先貴計(jì)算了陜西省的生態(tài)足跡和承載力[6], 朱國(guó)鋒等計(jì)算了甘肅省2004年的生態(tài)足跡[7]。近年來(lái),針對(duì)運(yùn)用生態(tài)足跡模型來(lái)研究特定城市的研究越來(lái)越多,周靜等用生態(tài)足跡方法對(duì)南京可持續(xù)發(fā)展進(jìn)行研究[11]。宋亞洲,韓寶平用生態(tài)足跡方法對(duì)徐淮地區(qū)礦業(yè)城市可持續(xù)發(fā)展進(jìn)行研究[12]。近幾年福建省在國(guó)家政策的大力支持下經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展,GDP增長(zhǎng)一度達(dá)到9.9%,名列全國(guó)前茅,但是經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展帶來(lái)了一些諸如資源的過(guò)度開(kāi)發(fā)、環(huán)境的破壞等問(wèn)題,生態(tài)環(huán)境承載壓力將逐步增大。因此,對(duì)福建省近年來(lái)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的可持續(xù)性研究就顯得尤為重要。福建省為海西經(jīng)濟(jì)區(qū)的核心區(qū)域,又是近年來(lái)發(fā)展最快的省份之一,因此,選取福建省作為研究對(duì)象具有代表性。本文系統(tǒng)探討了福建省可持續(xù)發(fā)展?fàn)顩r,分析其存在的問(wèn)題,為經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展提供參考和指導(dǎo)。

1 研究區(qū)概況與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

福建省位于我國(guó)東南部沿海,與臺(tái)灣島隔海相望。陸地面積12.4萬(wàn)km2,海域面積13.6萬(wàn)km2,2014年常住人口3 806萬(wàn),耕地總面積12 365 km2,人均耕地0.04 hm2,不及全國(guó)平均水平的一半。亞熱帶季風(fēng)氣候,水熱條件的垂直分帶較明顯,氣候復(fù)雜多樣,利于發(fā)展農(nóng)業(yè)多種經(jīng)營(yíng),森林覆蓋率65.95%,居全國(guó)首位。福建省礦產(chǎn)資源比較豐富。已知礦產(chǎn)116種,具有明顯經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)的礦產(chǎn)有鐵、錳、石灰?guī)r等,石油、天然氣等為短缺的礦產(chǎn)[8]。近年來(lái),福建省大力推進(jìn)海峽西岸經(jīng)濟(jì)區(qū)建設(shè),經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展,綜合實(shí)力不斷加強(qiáng)。

1.2 生態(tài)足跡計(jì)算方法

生態(tài)足跡是將某區(qū)域所有人口所消費(fèi)的全部資源和吸收的全部廢棄物轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)的生物生產(chǎn)性土地面積,是從需求方面進(jìn)行計(jì)算。生態(tài)承載力是該區(qū)域?qū)嶋H進(jìn)行生產(chǎn)的生物生產(chǎn)性面積,是從供給方面進(jìn)行計(jì)算,通過(guò)二者的比較,評(píng)價(jià)研究對(duì)象的可持續(xù)發(fā)展?fàn)顩r[9]。即:計(jì)算區(qū)域的耕地、草地、林地、水域、建筑面積、化石燃料用地對(duì)應(yīng)的土地面積,通過(guò)對(duì)比分析該區(qū)域的生態(tài)足跡和承載力來(lái)評(píng)價(jià)該區(qū)域發(fā)展的可持續(xù)性程度。

生態(tài)足跡計(jì)算公式:

(1)

式中:EF為總生態(tài)足跡;N為人口數(shù);ef為人均生態(tài)足跡;rj為均衡因子;aai為人均i種消費(fèi)項(xiàng)目折算的生物生產(chǎn)面積;i為消費(fèi)項(xiàng)目類(lèi)型;j為生物生產(chǎn)性土地類(lèi)型;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[10]。

均衡因子選取來(lái)自于世界各國(guó)的生態(tài)足跡計(jì)算研究報(bào)告,耕地、林地、草地、建筑用地、水域、化石燃料用地的均衡因子分別為2.82、1.14、0.54、2.82、0.22、1.14[11]。采納 “世界環(huán)境與發(fā)展委員會(huì)”在報(bào)告《我們共同的未來(lái)》中的建議,在計(jì)算人均生態(tài)承載力時(shí)扣除12%的面積用于生物多樣性保護(hù),實(shí)際中人們并沒(méi)有留出CO2吸收地。

生態(tài)承載力計(jì)算公式:

(2)

式中:EC為人均生態(tài)承載力;aj為實(shí)際人均占有的土地面積;rj為均衡因子;yj為產(chǎn)量因子。 根據(jù)楊建明等計(jì)算生態(tài)足跡時(shí)的取值方法,耕地、草地、林地、水域、建筑用地、化石燃料土地的產(chǎn)量因子分別取1.66、0.19、0.91、1.00、1.66、0。

1.3 生態(tài)赤字或生態(tài)盈余計(jì)算方法

將維持一定生活水平所必需的生物生產(chǎn)面積(生態(tài)足跡)與同區(qū)域所能提供的生物生產(chǎn)面積(生態(tài)承載力)比較,就可判定一個(gè)國(guó)家或地區(qū)的生產(chǎn)消費(fèi)活動(dòng)是否處于當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)承載力范圍內(nèi)[12]。即當(dāng)生態(tài)足跡超過(guò)生態(tài)承載力,就會(huì)出現(xiàn)生態(tài)赤字,表明該地區(qū)區(qū)域發(fā)展模式處于相對(duì)不可持續(xù)狀態(tài),當(dāng)生態(tài)足跡小于生態(tài)承載力,則會(huì)形成生態(tài)盈余,表明人類(lèi)活動(dòng)處于生態(tài)承載力范圍之內(nèi),生態(tài)環(huán)境處于可持續(xù)狀態(tài)。

2 計(jì)算結(jié)果及分析

2.1 生態(tài)足跡計(jì)算結(jié)果及分析

以2010—2014年《福建省統(tǒng)計(jì)年鑒》相關(guān)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),分別計(jì)算福建省2009年、2010年、2011年、2012年、2013年的生態(tài)足跡,得到福建省2009—2013年人均生態(tài)足跡、人均生態(tài)承載力及生態(tài)赤字,如表1和表2。根據(jù)計(jì)算結(jié)果對(duì)福建省可持續(xù)發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行分析。

表1 人均生態(tài)足跡

從圖1和表1可看出2009—2013年福建省人均生態(tài)足跡呈現(xiàn)逐年增加的趨勢(shì),并且增速較快,從2009年的1.930 4 hm2增至2013年的2.358 4 hm2,人均生態(tài)足跡增加0.428 hm2。生態(tài)足跡反映了人類(lèi)社會(huì)對(duì)資源的利用情況,對(duì)資源消耗越多,足跡越大。從生態(tài)足跡的構(gòu)成來(lái)看,福建省對(duì)化石燃料用地、草地、耕地的需求較大,對(duì)水域、林地、建筑用地需求較少。其中化石燃料用地、草地、耕地的需求有逐漸上升的趨勢(shì),說(shuō)明隨著生活水平提高,人們對(duì)能源和食物的消費(fèi)量增大。能源的生態(tài)足跡占比例最大說(shuō)明能源供給對(duì)整個(gè)社會(huì)的發(fā)展極其重要。

表2 人均生態(tài)承載力

其次,2009—2013年福建省人均生態(tài)承載力表現(xiàn)為逐年下降的趨勢(shì),扣除12%的生物多樣性保護(hù)面積,可利用的生態(tài)承載力由2009年的0.500 96 hm2/人下降到2013年的0.397 32 hm2/人。生態(tài)足跡呈現(xiàn)出現(xiàn)赤字,并由2009年的1.429 44增加到2013年的1.961 08,5年增長(zhǎng)了0.53 hm2/人,表明福建省經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展處于一種不可持續(xù)狀態(tài),福建省生態(tài)足跡已經(jīng)超過(guò)自然系統(tǒng)的再生能力,需求量已經(jīng)大于自身的供給能力,當(dāng)前福建省的發(fā)展是消耗自然資本存量和從外部獲得生態(tài)足跡來(lái)彌補(bǔ)生態(tài)承載力的不足,因此,要提高能源的利用率,調(diào)整消費(fèi)結(jié)構(gòu),向可持續(xù)發(fā)展方向轉(zhuǎn)變。

圖1 2009—2013年福建省生態(tài)足跡動(dòng)態(tài)變化

2.2 生態(tài)足跡預(yù)測(cè)結(jié)果及分析

生態(tài)足跡預(yù)測(cè)的模型主要有以下方法:灰色動(dòng)態(tài)模型[12]、遺傳神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)[13]、灰色馬爾柯夫鏈[14]、多元非線性回歸[15]。實(shí)踐表明GM(1,1)灰色預(yù)測(cè)模型的結(jié)果相對(duì)來(lái)說(shuō)比較準(zhǔn)確,因此,本文采用灰色系統(tǒng)預(yù)測(cè)模型對(duì)福建省2014—2018年的生態(tài)足跡和生態(tài)承載力進(jìn)行預(yù)測(cè)。灰色系統(tǒng)是將未知的信息做為灰色信息,用已知的白色信息將其白色化,簡(jiǎn)單易行,預(yù)測(cè)精度高[16]。GM(1,1)模型是應(yīng)用最為廣泛的灰色預(yù)測(cè)模型,它是在原始時(shí)間序列的基礎(chǔ)上,按時(shí)間進(jìn)行累加,從而得到新的時(shí)間序列。

將福建省2009—2013年的生態(tài)足跡計(jì)算結(jié)果作為原始數(shù)據(jù),建立起灰色預(yù)測(cè)GM(1,1)模型,運(yùn)用DPS數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行處理,得到預(yù)測(cè)模型中的a=0.445 333,b=0.004 28,則福建省人均生態(tài)足跡預(yù)測(cè)公式如下:

X(t+1)=-0.007 790e-0.445 333t+0.009 624

式中:X為預(yù)測(cè)年份的人均生態(tài)足跡;t為年份,以2013年1。運(yùn)用模型對(duì)2014—2018年5年的生態(tài)足跡進(jìn)行預(yù)測(cè),小概率誤差P值為1>0.95,C為0.007 4<0.35,對(duì)照灰色預(yù)測(cè)精度檢驗(yàn)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn),精確等級(jí)為一級(jí)(好),因此可以用來(lái)預(yù)測(cè)福建省生態(tài)足跡的變化趨勢(shì)。

同理,運(yùn)用DPS數(shù)據(jù)處理軟件對(duì)生態(tài)承載力進(jìn)行預(yù)測(cè),得到預(yù)測(cè)模型中a=-0.310 667,b=0.001 666,則福建省人均生態(tài)足跡預(yù)測(cè)公式為

X(t+1)=0.011 230e0.310 667t-0.005 364

預(yù)測(cè)值均方差比值c=0.148 2<0.35,小概率誤差p值為1>0.95。對(duì)照灰色預(yù)測(cè)精度檢驗(yàn)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn),精確等級(jí)為一級(jí)(好),因此可以用來(lái)預(yù)測(cè)福建省生態(tài)承載力的變化趨勢(shì)。表3為預(yù)測(cè)結(jié)果。

表3 福建省2014—2018年人均生態(tài)足跡和生態(tài)承載力的預(yù)測(cè)值 (hm2·人-1)

對(duì)福建省可持續(xù)發(fā)展的預(yù)測(cè)結(jié)果為:2014—2018年生態(tài)足跡不斷增大,由2014年的2.522 2 hm2/人,增至2018年的3.239 1 hm2/人,增長(zhǎng)28.4%,相對(duì)于2009年的1.930 4 hm2/人,10年間增加了1.68倍;人均生態(tài)承載力呈現(xiàn)相反的變化趨勢(shì),逐年遞減,由2014年的0.403 8 hm2減至2018年的0.396 6 hm2,相對(duì)于2009年的0.501 0 hm2下降了26.3%;人均生態(tài)赤字由2014年的2.118 4 hm2增加到2018年的2.842 5 hm2,5年間增加0.724 1 hm2。

3 結(jié)論與對(duì)策

福建省人均生態(tài)足跡2013年為2.358 4 hm2,超過(guò)生態(tài)承載力,生態(tài)赤字為1.961 1 hm2,并且預(yù)測(cè)結(jié)果顯示生態(tài)足跡和生態(tài)赤字仍會(huì)繼續(xù)增大,這表明按現(xiàn)在的發(fā)展模式發(fā)展,到2018年,為了滿足人們的生活水平,每人還需要額外的0.724 1 hm2的生態(tài)生產(chǎn)性土地面積,將消耗更多的自然資本存量和從外部獲得更多的生態(tài)足跡來(lái)彌補(bǔ)生態(tài)承載力的不足。因此,福建省目前屬于不可持續(xù)性的發(fā)展,由于化石燃料的生態(tài)足跡最大,實(shí)際上也沒(méi)有留出專門(mén)的碳吸收地,所以,必須提高化石能源的利用效益,提高新能源的比例,以期向可持續(xù)發(fā)展方向轉(zhuǎn)變。

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Research of the sustainable development in Fujian province based on the ecological footprint model

WANGGeng1,2,ZHAXuan1,2,HUANGShaoyan1,2,CHENShifa1,2

(1. State Key Laboratory of Subtropical Mountain Ecology Funded by Ministry of Science and Technology and Fujian Province, Fuzhou 350007, China; 2. Institute of Geography, Fujian Normal University, Fuzhou 350007, China)

The ecological footprint is a measure of general indicator of regional sustainable development. In this work, an ecological footprint model was applied to calculate the per capita ecological footprint, the per capita ecological carrying capacity and ecological deficit in fujian province from 2009 to 2013 , the results show that per capita ecological footprint of fujian province was constantly increased, from 1.930 hm2in 2009 to 2.358 hm2in 2013, while the per capita ecological carrying capacity was gradually decreased from 0.501 hm2in 2009 to 0.397 hm2in 2013, and the per capita ecological deficit was negatively increased from -1.429 hm2in 2009 to -1.961 hm2in 2013. The use of grey GM (1, 1) forecast model to forecast the sustainable development in fujian province shows that ecological deficit will further increase, the ecological environment will be in an unsafe state, social economy belongs to the situation of unsustainable development.

ecological footprint; ecapacity; ecological deficit; GM(1.1); Fujian province

2016-01-15。

國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2014BAD15B02)。

王 庚(1990-),男,陜西漢中人,福建師范大學(xué)碩士研究生; 通信作者: 查 軒(1961-),男,陜西咸陽(yáng)人,福建師范大學(xué)研究員,博士研究生導(dǎo)師。

1673-5862(2016)02-0178-05

資源與環(huán)境

F301

A

10.3969/ j.issn.1673-5862.2016.02.011