福州市人均三維生態(tài)足跡分析

摘要 基于三維生態(tài)足跡模型，測算了2011—2015年福州市人均足跡廣度、深度和三維生態(tài)足跡。結(jié)果表明，2011—2015年福州市的人均足跡廣度、深度和三維生態(tài)足跡均呈現(xiàn)“減—增—減”的變化趨勢。福州市人均足跡廣度由0.238 4 hm2降低到0.231 9 hm2，降低了2.7%，耕地是人均足跡廣度的主要構(gòu)成部分，占比達(dá)到40%以上；人均足跡深度由7.890 7降低至6.948 0，降低了11.9%；三維生態(tài)足跡由1.881 0 hm2降低到1.610 9 hm2，降低了14.4%。雖然2011—2015年福州市的生態(tài)赤字也有所下降，但其數(shù)值依然較高?？傮w看來，福州市的可持續(xù)狀態(tài)發(fā)展仍不容樂觀。最后結(jié)合該地區(qū)特點(diǎn)提出了一些科學(xué)合理的對策，以維持福州市的可持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞 生態(tài)足跡；三維模型；足跡深度；足跡廣度；福州市

中圖分類號 S181.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 0517-6611（2017）29-0041-04

Analysis of Per Capita ThreeDimensional Ecological Footprint in Fuzhou City

XUE Ruohan

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

Abstract The ecological footprint theory is an important way to analyze the regional ecosystem balance and sustainable development. Based on the ThreeDimensional Ecological Footprint Model， the per capita footprint size， footprint depth and threedimensional ecological footprint of Fuzhou from 2011 to 2015 were calculated. The results show that： the per capita footprint size， footprint depth， and threedimensional ecological footprint of Fuzhou city during 2011 to 2015 decreased first， and then increased， and decreased again. The per capita footprint size decreased from 0.238 4 hm2 to 0.231 9 hm2， decreased by 2.7%， the cultivated land was the main composition of per capita footprint size， accounted for more than 40%. The per capita footprint depth decreased from 7.890 7 to 6.948 0， decreased by 11.9%. The per capita threedimensional ecological footprint decreased from 1.881 0 hm2 to 1.610 9 hm2， decreased by 14.4%. The ecological deficit of Fuzhou decreased in 2011-2015， but it was still high. The situation of sustainable development in Fuzhou was not optimistic. Finally， in order to maintain the sustainable development of Fuzhou， some scientific and reasonable countermeasures were put forward according to the local characteristics.

Key words Ecological footprint；Threedimensional model；Footprint size；Footprint depth；Fuzhou City

基金項(xiàng)目 福建省中青年教師教育科研項(xiàng)目（JAT170465）。

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

收稿日期 2017-07-26

生態(tài)足跡分析法把研究區(qū)域的生態(tài)消耗轉(zhuǎn)化成區(qū)域內(nèi)各類型生產(chǎn)性土地面積，進(jìn)而計(jì)算該區(qū)域的生態(tài)盈余或赤字，用區(qū)域人口的生態(tài)需求與區(qū)域生態(tài)供給能力間的差值來衡量區(qū)域生態(tài)安全和可持續(xù)程度[1]。該方法最早是由加拿大生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)家William Rees提出[2]。近年來，越來越多的國內(nèi)外學(xué)者運(yùn)用該方法開展了越來越多的研究工作，對區(qū)域生態(tài)足跡的研究從理論和實(shí)踐兩方面拓展延伸。

在理論方面，Niccolucci等[3-5]在對大量的二維生態(tài)足跡模型進(jìn)行研究的基礎(chǔ)上，提出模型的改進(jìn)，建立了三維生態(tài)足跡模型。三維生態(tài)足跡模型作為傳統(tǒng)模型的深化，兼具空間屬性和時(shí)間屬性，模型提出生態(tài)足跡廣度和生態(tài)足跡深度2個(gè)概念，用以更準(zhǔn)確地反映區(qū)域的可持續(xù)狀態(tài)和生態(tài)安全。在研究中發(fā)現(xiàn)，基礎(chǔ)三維生態(tài)足跡模型在實(shí)際運(yùn)用中具有缺陷，如不同土地類型的生態(tài)赤字和盈余可能在計(jì)算時(shí)相互抵消等，因此，方愷等[6-9]提出了改進(jìn)的三維生態(tài)足跡模型。

在實(shí)踐方面，方愷等[7-8]將改進(jìn)的三維生態(tài)足跡模型應(yīng)用于全國及全球尺度核算分析；杜悅悅等[10]和張星星等[11]分別以京津冀城市群和珠三角城市群為研究對象，在城市群尺度上，分析了區(qū)域三維生態(tài)足跡；胡悅等[12]和胡良文等[13]分別對河北省和江西省自然資本動態(tài)利用和可持續(xù)狀況變化進(jìn)行研究；馬維兢等[14]將三維生態(tài)足跡模型運(yùn)用于福建省九龍江流域自然資本動態(tài)評估；靳相木等[15]和黃艷麗等[16]分別以溫州市和焦作市為研究對象，對土地承載力、城市發(fā)展生態(tài)可持續(xù)性進(jìn)行了評價(jià)。

總體來看，三維生態(tài)足跡應(yīng)用于全球、國家尺度的研究相對較為豐富，城市及更小區(qū)域尺度的研究分析仍有待深入研究[11]。筆者運(yùn)用改進(jìn)的三維生態(tài)足跡模型，對2011—2015年福州市的生態(tài)足跡廣度、深度和人均三維生態(tài)足跡進(jìn)行計(jì)算，并對其變化進(jìn)行分析，評估福州市當(dāng)前的生態(tài)可持續(xù)狀況，以期為制定福州市可持續(xù)發(fā)展相關(guān)政策提供科學(xué)的理論參考和決策依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 研究區(qū)概況

福州市是福建省省會，位于福建省中部東端，東臨臺灣海峽，擁有福建省三分之一的海岸線。全市總面積12 251 km2，2015年常住人口達(dá)750萬人（包含平潭）。福州市屬于亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候，溫暖濕潤，年均氣溫20～25 ℃，降水充足，年均降水量900～2 100 mm，閩江自西向東橫貫市區(qū)而后入海。福州市是海上絲綢之路門戶以及中國（福建）自由貿(mào)易試驗(yàn)區(qū)三片區(qū)之一，經(jīng)濟(jì)增速快，2015年全市實(shí)現(xiàn)地區(qū)生產(chǎn)總值5 618億元[17-18]。

1.2 基礎(chǔ)三維生態(tài)足跡模型

參照全球足跡網(wǎng)絡(luò)的《國家生態(tài)足跡賬戶計(jì)算基本方法和框架（2011版）》[19]中的計(jì)算方法和參數(shù)，計(jì)算傳統(tǒng)模型生態(tài)足跡和生態(tài)承載力。生態(tài)足跡和生態(tài)承載力的單位是全球公頃，1全球公頃代表全球平均生產(chǎn)水平下1 hm2土地的生產(chǎn)能力[1，17-23]。生態(tài)承載力的計(jì)算結(jié)果應(yīng)扣除12%的生物多樣性保護(hù)面積[17，24-25]。

Niccolucci等[3]在對傳統(tǒng)生態(tài)足跡模型進(jìn)行大量研究和實(shí)踐應(yīng)用的基礎(chǔ)上建立了基礎(chǔ)三維生態(tài)足跡模型。與傳統(tǒng)模型相比，基礎(chǔ)三維生態(tài)足跡模型引入了足跡廣度和足跡深度。其中，足跡廣度表示在區(qū)域生態(tài)承載力限度內(nèi)，區(qū)域生態(tài)需求所實(shí)際占用的生態(tài)生產(chǎn)性土地面積，該指標(biāo)具有空間屬性。而足跡深度則是表征區(qū)域人口對超出區(qū)域生態(tài)承載力的資源需求，可以理解為在理論上為了維持區(qū)域現(xiàn)有資源消費(fèi)水平需要占用的區(qū)域土地面積的倍數(shù)，或者相同政策及技術(shù)條件下再生出區(qū)域1年資源消耗量所需的時(shí)間，該指標(biāo)具有時(shí)間屬性[5-6]。

計(jì)算公式如下：

EFdepth=1+EDEC=1+EF-ECEC EFdepth≥1（1）

EF3D=EFsize×EFdepth 0≤EFsize≤EC（2）

EF3D=|EF|（3）

式中，EFdepth為足跡深度，無量綱；EFsize為足跡廣度；EF3D為三維生態(tài)足跡；EF、EC和ED分別表示用傳統(tǒng)生態(tài)足跡模型計(jì)算出的生態(tài)足跡、生態(tài)承載力和生態(tài)赤字。EFsize、EF3D的單位也是全球公頃。由公式可知：EFdepth≥1，其中，當(dāng)EF≤BC時(shí)，EFdepth=1，1表示足跡深度的自然原長。EFdepth越大，表示區(qū)域人口的生態(tài)消費(fèi)越大，區(qū)域可持續(xù)性越弱；EFsize的取值范圍不超過區(qū)域生態(tài)承載力，表示區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)供給上限為生態(tài)承載力[3-7]。三維模型計(jì)算出的三維生態(tài)足跡在數(shù)值上仍與傳統(tǒng)模型計(jì)算的生態(tài)足跡一致[7]。

1.3 改進(jìn)三維生態(tài)足跡模型

基礎(chǔ)三維生態(tài)足跡模型是用區(qū)域總生態(tài)足跡與生態(tài)承載力相減來計(jì)算區(qū)域生態(tài)赤字，這種計(jì)算方法可能導(dǎo)致某一土地類型的生態(tài)赤字被其他土地類型的生態(tài)盈余所補(bǔ)償，從而造成計(jì)算結(jié)果產(chǎn)生誤差，足跡深度偏小，足跡廣度偏大。因此，方愷[8]對模型進(jìn)行改進(jìn)，提出區(qū)分不同土地類型生態(tài)赤字，修正計(jì)算區(qū)域生態(tài)赤字的方法，能更準(zhǔn)確反映區(qū)域生態(tài)現(xiàn)狀。

改進(jìn)后的計(jì)算公式如下：

EFsize，region=ni=1min{EFi，ECi}（4）

EFdepth，region=1+ni=1max{EFi-ECi，0}ni=1ECi（5）

EF3D，region=EFsizee，region×EFEFdepth，region（6）

式中，i表示生態(tài)生產(chǎn)性土地的類型；n表示土地類型總數(shù)；EFsize，region為區(qū)域足跡廣度；EFdepth，region為區(qū)域足跡深度；EF3D，region為區(qū)域三維生態(tài)足跡。EFi、ECi分別為第i種土地類型的生態(tài)足跡、生態(tài)承載力。

1.4 數(shù)據(jù)來源

該研究計(jì)算生態(tài)足跡，是把區(qū)域生物資源和能源的消費(fèi)量折算成生態(tài)生產(chǎn)性土地面積。其中，生物資源和能源消費(fèi)數(shù)據(jù)來源于相關(guān)年份的《福州統(tǒng)計(jì)年鑒》[25]，主要農(nóng)業(yè)產(chǎn)品全球平均產(chǎn)量參考聯(lián)合國糧農(nóng)組織（FAO）統(tǒng)計(jì)的相應(yīng)生物資源世界平均產(chǎn)量資料[26]。

生態(tài)承載力，是依據(jù)“第二次全國土地調(diào)查主要數(shù)據(jù)成果公報(bào)”中福州市相關(guān)數(shù)據(jù)成果[27]計(jì)算得到。

2 結(jié)果與分析

2.1 人均生態(tài)足跡、生態(tài)承載力和生態(tài)赤字

參照《國家生態(tài)足跡賬戶計(jì)算基本方法和框架（2011版）》[17]的計(jì)算模型和參數(shù)，計(jì)算基于傳統(tǒng)生態(tài)足跡模型的2011—2015年福州市的生態(tài)足跡、生態(tài)承載力和生態(tài)赤字。

該研究參考了2012—2016年《福州統(tǒng)計(jì)年鑒》[25]的相關(guān)數(shù)據(jù)、FAO有關(guān)生物資源的世界平均產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)資料[26]和《綜合能耗計(jì)算通則》（GB 2589—2008）。福州市居民各類生物資源消費(fèi)主要包括糧食、油料、鮮菜等12項(xiàng)消費(fèi)項(xiàng)目，將2011—2015年消費(fèi)量逐年轉(zhuǎn)化為提供這些消費(fèi)所需的生態(tài)生產(chǎn)性土地面積，得出區(qū)域生物資源消費(fèi)足跡；福州市能源消費(fèi)主要包括原煤、天然氣、汽油、電力等13個(gè)項(xiàng)目，將2011—2015年福州每年的能源消費(fèi)先折合成熱量，而后折算成提供這些消費(fèi)所需的當(dāng)年生態(tài)生產(chǎn)性土地面積，得出區(qū)域能源消費(fèi)足跡[1，17，23]；從而計(jì)算出福州市2011—2015年的生態(tài)足跡。由于該研究是用居民消費(fèi)量而非生物量作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，因此沒有用進(jìn)出口貿(mào)易量進(jìn)行調(diào)整。計(jì)算結(jié)果見表1。

依據(jù)福州市各類型生態(tài)生產(chǎn)性土地的人均占有量，計(jì)算得到可利用的人均生態(tài)承載力。具體計(jì)算結(jié)果見表2，表中數(shù)據(jù)已扣除12%生物多樣性保護(hù)面積。

比較生態(tài)足跡和生態(tài)承載力，得出2011—2015年生態(tài)赤字變化情況，2011—2015年的人均生態(tài)赤字分別為2.064 2、1.903 1、2.007 4、2.202 0、1.718 0 hm2。

由表1可知，2011—2015年福州市的人均生態(tài)足跡呈波動狀態(tài)，從2011年的2.374 2 hm2下降到2012年2.212 2 hm2；而后又逐漸上升到2014年的2.505 2 hm2，但2015年又有較大幅下降，降到了2.018 4 hm2，比2011年下降了15%。人均生態(tài)足跡的變化主要是由于其中占比重較大的化學(xué)能源用地足跡的變化，2015年較大幅度的下降在一定程度上說明福州近年來的節(jié)能和生態(tài)可持續(xù)發(fā)展策略初現(xiàn)成效。此外，在這5年內(nèi)耕地足跡和水域足跡仍呈波動上升狀態(tài)，草地足跡和林地足跡有所下降。

由表2可知，2011—2015年福州市人均生態(tài)承載力逐年緩慢減少，5年內(nèi)共下降3.2%，耕地、林地、水域都有所減少，其中以耕地的降幅最為明顯，達(dá)到7.4%，草地基本持平，建設(shè)用地則略有增加。這表明隨著人口增長、城市化的加快和土地類型的轉(zhuǎn)變，福州市生態(tài)系統(tǒng)的供給能力呈下降趨勢，生態(tài)環(huán)境對發(fā)展的制約呈增加趨勢。

2011—2015年福州市一直處于生態(tài)赤字狀態(tài)，其中，只有建設(shè)用地每年略有生態(tài)盈余，其他土地類型均存在生態(tài)赤字。雖然總體生態(tài)赤字?jǐn)?shù)值有所波動，2015年比2011年下降了16.8%，但可以明顯看出區(qū)域消耗的資源一直超過區(qū)域生態(tài)供給能力，5年內(nèi)福州市的區(qū)域生態(tài)始終處于不可持續(xù)狀態(tài)，生態(tài)可持續(xù)的前景不容樂觀。

2.2 區(qū)域人均生態(tài)足跡廣度、深度、三維生態(tài)足跡

結(jié)合表1數(shù)據(jù)，運(yùn)用改進(jìn)的三維生態(tài)足跡模型，由式（4）計(jì)算得出2011—2015年福州市人均區(qū)域足跡廣度，結(jié)果見表3和圖1。 由表3和圖1可見，2011—2015福州市人均區(qū)域足跡廣度呈現(xiàn)“減—增—減”趨勢，但是起伏不大，2012比2011年略有減少，2013年稍微上升，2014和2015年逐步下降，2015年比2011年下降2.7%。分析2011—2015年福州市人均區(qū)域足跡廣度構(gòu)成可知，占比前三的土地類型分別是耕地、林地和建設(shè)用地，尤其是耕地，在歷年人均區(qū)域足跡廣度的占比均在40%以上。從時(shí)間序列上看，2011—2015年福州市人均區(qū)域足跡廣度的構(gòu)成中，草地變化不大，耕地和水域逐年減少，建設(shè)用地呈增加趨勢。

由式（5）、（6）計(jì)算得出2011—2015年福州市人均區(qū)域足跡深度和人均三維生態(tài)足跡，結(jié)果見表4。從表4可以看出，2011—2015年福州市人均區(qū)域足跡深度同樣經(jīng)歷了“減—增—減”的發(fā)展變化，由2011年的7.890 7減少到2012年7.390 3，然后又增加到2014年的8.486 0，2015年又大幅減少到6.948 0。與2011年相比，2015年福州市人均區(qū)域足跡深度下降了11.9%，5年內(nèi)人均區(qū)域足跡深度不但始終大于1，而且一直維持在較高水平。2011—2015年福州市人均

1.752 4 hm2，然后又增加到2014年的1.998 9 hm2，而后又減少到2015年的1.610 9 hm2，這5年間總體下降了14.4%。將人均三維生態(tài)足跡和表2的人均生態(tài)承載力進(jìn)行對比可知，2011—2015年福州市處于生態(tài)赤字較大的狀態(tài)。

3 結(jié)論與建議

3.1 結(jié)論

該研究運(yùn)用改進(jìn)的三維生態(tài)足跡模型，對2011—2015年福州市的足跡深度、足跡廣度和人均三維生態(tài)足跡進(jìn)行計(jì)算，并對計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析，結(jié)論為以下兩點(diǎn)：

2011—2015年福州市足跡廣度和足跡深度均呈現(xiàn)“減—增—減”的變化趨勢。從人均區(qū)域足跡廣度的構(gòu)成來看，耕地、林地是其主要組成部分，5年內(nèi)前者逐年略有減少，后者呈現(xiàn)起伏波動；建筑用地在人均區(qū)域足跡廣度的構(gòu)成中所占比例也不低，而且在這5年內(nèi)逐年增加。這說明福州市自然資本利用方式仍以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)為重，但由于城市人口與經(jīng)濟(jì)的迅速增長、快速的城市化進(jìn)程以及居民消費(fèi)結(jié)構(gòu)的變動，造成了足跡廣度構(gòu)成的變化。2011—2015年福州市人均區(qū)域足跡深度在6～9變動，始終遠(yuǎn)大于1，峰值出現(xiàn)在2014年，達(dá)8.486 0，即在2014年福州市的消費(fèi)量需要將近8.5倍的福州市土地面積才能支撐。雖然在2015年這個(gè)數(shù)字回落到6.948 0，但是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的巨大需求和與之形成的供給壓力仍是福州可持續(xù)發(fā)展的巨大威脅，其中起主要作用的是化石能源消費(fèi)。福州市依靠流量資本占用已難以滿足日益膨脹的資源消費(fèi)需求，一直在消耗存量自然資本來維持自身發(fā)展，區(qū)域存量資本的長期消耗對代際公平性帶來負(fù)面影響，對可持續(xù)發(fā)展而言是一個(gè)巨大的不利。

雖然2011—2015年福州市的人均三維生態(tài)足跡、足跡廣度和足跡深度在時(shí)間上有相似的“減—增—減”變化趨勢，但相比較而言，人均三維生態(tài)足跡和足跡深度的變化更具一致性。這說明福州市的人均三維生態(tài)足跡雖然受到足跡深度和足跡廣度的共同作用，但足跡深度的影響更大一點(diǎn)。2011—2015年福州市人均三維生態(tài)足跡和人均生態(tài)承載力相差較大，生態(tài)赤字嚴(yán)重，發(fā)展處于不可持續(xù)狀態(tài)。其中，化石能源的大量消耗導(dǎo)致生態(tài)足跡數(shù)值居高不下，因此，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和降低居民生活能源消費(fèi)是緩解目前福州市生態(tài)壓力的重點(diǎn)。人均生態(tài)承載力主要受制于自然資源稟賦、人口增長和城市化進(jìn)程，2011—2015年數(shù)值波動不大，但呈現(xiàn)緩慢減少趨勢，因此，采用合理利用土地等措施來提升生態(tài)承載力是很必要的。

必須指出，該研究難以獲得全部消費(fèi)和能源的統(tǒng)計(jì)資料，對于均衡因子和產(chǎn)量因子的選取與該地區(qū)的實(shí)際情況有所差異，三維生態(tài)足跡模型將研究區(qū)域認(rèn)為是封閉的，未考慮區(qū)域間自然資源流動，這些因素均會對結(jié)果造成一定影響。

3.2 建議

隨著國家“一帶一路”戰(zhàn)略的展開，福州市將在巨大的推動作用下快速發(fā)展，與此同時(shí)，生態(tài)赤字卻成為制約福州市發(fā)展的瓶頸，福州的可持續(xù)狀況不容樂觀。基于此形勢，提出以下建議：

（1）拓寬福州市生態(tài)足跡廣度的可取值范圍。雖然足跡廣度受限于自然資源稟賦，但也可以通過加大環(huán)境投入，提高區(qū)域可再生資源的再生能力等措施加以改善。如保護(hù)土地并切實(shí)提高區(qū)域生產(chǎn)力，尤其是在生態(tài)足跡中占比重較大的耕地和對提高區(qū)域碳排放承載力有著舉足輕重作用的林地。根據(jù)福州市的發(fā)展?fàn)顩r，制定符合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況的可持續(xù)耕作制度，提高農(nóng)業(yè)科技含量，發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)，還要特別加強(qiáng)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境保護(hù)，多管齊下，努力提高區(qū)域生態(tài)承載力。

（2）降低福州市生態(tài)足跡深度。目前福州生態(tài)足跡深度數(shù)值過大，要降低生態(tài)足跡深度、控制生態(tài)足跡，尤其是其中占比重較大而現(xiàn)有生態(tài)承載力又較小的化石能源足跡。首先要加強(qiáng)生態(tài)環(huán)境保護(hù)宣傳和教育，提高全社會的環(huán)保意識和責(zé)任感，堅(jiān)持發(fā)展低碳型生態(tài)城鎮(zhèn)化。同時(shí)，一方面，要繼續(xù)優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，不但工業(yè)企業(yè)能源結(jié)構(gòu)需要優(yōu)化，居民能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)更需要優(yōu)化，減少碳排放量大的傳統(tǒng)能源的使用，增加清潔能源的使用；另一方面，要進(jìn)一步集約利用能源和資源，推廣低碳的社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式，引導(dǎo)低碳的居民生活消費(fèi)方式；節(jié)能減排，減少社會生產(chǎn)和居民生活對資源和能源的需求與消耗，以努力實(shí)現(xiàn)降低生態(tài)足跡，實(shí)現(xiàn)生態(tài)盈余。

參考文獻(xiàn)

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