什邡市生態(tài)足跡和生態(tài)承載力動(dòng)態(tài)變化研究

郭 悅，陳文德，潘元琪

(成都理工大學(xué)旅游與城鄉(xiāng)規(guī)劃學(xué)院, 四川 成都 610059)

什邡市生態(tài)足跡和生態(tài)承載力動(dòng)態(tài)變化研究

郭 悅，陳文德*，潘元琪

(成都理工大學(xué)旅游與城鄉(xiāng)規(guī)劃學(xué)院, 四川 成都 610059)

生態(tài)足跡法是用于評(píng)價(jià)區(qū)域是否可持續(xù)發(fā)展的重要方法。本文以四川省什邡市為例，計(jì)算了2009年～2014年生態(tài)足跡和生態(tài)承載力。結(jié)果表明，該地區(qū)人均生態(tài)足跡總體呈波動(dòng)增長(zhǎng)趨勢(shì)，人均生態(tài)承載力總體呈下降趨勢(shì)，生態(tài)赤字由 -1.499 9 hm2下降到 -1.586 8 hm2。近年來(lái)，隨著什邡市能源消耗的增長(zhǎng)，逐漸顯示出不可持續(xù)的發(fā)展?fàn)顟B(tài)，社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)性越來(lái)越差。為實(shí)現(xiàn)生態(tài)城市建設(shè)規(guī)劃目標(biāo)和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，建議應(yīng)適當(dāng)控制人口數(shù)量，保護(hù)耕地資源，調(diào)整農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)變?nèi)藗兊纳a(chǎn)和生活方式。

生態(tài)足跡；生態(tài)承載力；生態(tài)赤字；可持續(xù)發(fā)展

1 引言

“生態(tài)足跡”最早是1996年由加拿大生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)家雷斯(William Rees)教授和他的學(xué)生魏克內(nèi)格(Wackernagel)提出的一種生態(tài)承載力核算的方法[1]。該方法估算了人類生產(chǎn)生活所需要的自然資源消費(fèi)量和人類產(chǎn)生的廢棄物所需要的生態(tài)生產(chǎn)性空間面積與所給定人口區(qū)域的生態(tài)承載力進(jìn)行比較，來(lái)衡量一個(gè)區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展?fàn)顩r[2～3]。生態(tài)承載力是指在某一特定環(huán)境條件下的某種個(gè)體存在數(shù)量的最高極限[4]。通過(guò)計(jì)算該區(qū)域生態(tài)足跡(總供給)與生態(tài)承載力(總需求)之間的差值，得出生態(tài)赤字或生態(tài)盈余[5]，可以衡量出不同層次的區(qū)域可持續(xù)發(fā)展?fàn)顩r，對(duì)未來(lái)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出科學(xué)規(guī)劃和建議。

2014年世界自然基金會(huì)(WWF)發(fā)布《地球生的命力報(bào)告》，報(bào)告指出人類對(duì)地球資源的需求早已超過(guò)了自然可再生能力的50%，大概要1.5個(gè)地球才能承載人類現(xiàn)在的生態(tài)足跡[6]。盡管人均生態(tài)足跡低于全世界平均水平，但由于中國(guó)人口基數(shù)大，現(xiàn)在以30億全球公頃的生態(tài)足跡總量位居全世界第一。在1999 年，生態(tài)足跡的概念引入我國(guó)，許多學(xué)者分別從理論、方法、計(jì)算模型及研究進(jìn)展等方面對(duì)生態(tài)足跡進(jìn)行研究，主要集中在: (1)對(duì)生態(tài)足跡方法的研究和評(píng)價(jià)；(2)對(duì)某個(gè)行業(yè)的生態(tài)足跡分析；(3)對(duì)某個(gè)城市生態(tài)足跡的研究[7]。雖然對(duì)生態(tài)足跡的研究很豐富，但對(duì)于小區(qū)域生態(tài)足跡和生態(tài)承載力的研究并不多見。

2 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來(lái)源

四川省什邡市(東經(jīng)104°16′，北緯31°13′)地處四川腹地成都平原，屬德陽(yáng)市代管省轄縣級(jí)市，幅員面積864平方公里，轄14鎮(zhèn)2街道，總?cè)丝?3萬(wàn)。什邡內(nèi)山區(qū)、丘陵、平原兼而有之。山區(qū)約占全市總面積60%；耕地約占總面積30%；“一江四河”縱橫全境，有“六山、一水、三分田”之稱。什邡市自然資源豐富，磷礦、原煤、石灰礦儲(chǔ)量極豐，并且是重要的磷礦生產(chǎn)基地[8]。

為了客觀的反映什邡市生態(tài)盈虧特征及演變趨勢(shì)，依據(jù)資料的實(shí)時(shí)性與可獲得性等條件，本文對(duì)什邡市生態(tài)足跡和承載力變化分析的時(shí)間區(qū)間是2009年～2014年?；A(chǔ)數(shù)據(jù)主要來(lái)源于《德陽(yáng)統(tǒng)計(jì)年鑒》以及德陽(yáng)市統(tǒng)計(jì)局官方網(wǎng)站。

3 計(jì)算模型與方法

本文運(yùn)用國(guó)際通用的計(jì)算公式計(jì)算生態(tài)足跡，利用均衡因子將消費(fèi)量轉(zhuǎn)化成生產(chǎn)性土地。一般計(jì)算公式為：

EF=N·ef=N

式中：EF為總的生態(tài)足跡；N為人口數(shù)量；ef為人均生態(tài)足跡；i為消費(fèi)商品的類別；j為土地類型；ai為第i種商品的人均生物生產(chǎn)性土地面積；rj為各類型土地均衡因子；ci為第i種商品的人均消費(fèi)量；pi為第種商品的全球平均生產(chǎn)力。

區(qū)域生態(tài)承載力計(jì)算公式如下：

式中：EC為總的生態(tài)承載力；ec為人均生態(tài)承載力；aj為實(shí)際人均占有的j類生物生產(chǎn)性土地面積；rj為各類型土地均衡因子；yj為各類型土地產(chǎn)量因子，將各國(guó)各地區(qū)同類型生物生產(chǎn)性土地轉(zhuǎn)化為可比面積的系數(shù)，即一個(gè)國(guó)家或地區(qū)某類土地的平均生產(chǎn)力與世界該類型土地生產(chǎn)力的比率。

生態(tài)承載力與生態(tài)足跡之差稱為生態(tài)盈虧，可以表示出該區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展?fàn)顩r。如果生態(tài)足跡小于生態(tài)承載力時(shí)為生態(tài)盈余，如果生態(tài)足跡大于生態(tài)承載力時(shí)則為生態(tài)赤字[9]。

生態(tài)赤字(盈余)計(jì)算公式：

ED(ES)=EC-EF

該式中：ED生態(tài)赤字，ES為生態(tài)盈余；EF為研究區(qū)總的生態(tài)足跡；EC為研究區(qū)總的生態(tài)承載力。

一個(gè)區(qū)域的生態(tài)足跡和生態(tài)承載力進(jìn)行比較，當(dāng)生態(tài)承載力小于生態(tài)足跡，就會(huì)出現(xiàn)生態(tài)赤字，表明該區(qū)域社會(huì)、經(jīng)濟(jì)處于不可持續(xù)發(fā)展?fàn)顟B(tài)；當(dāng)生態(tài)承載力大于生態(tài)足跡，就會(huì)出現(xiàn)生態(tài)盈余，表明該區(qū)域人口與自然資源利用合理，社會(huì)經(jīng)濟(jì)處于可持續(xù)發(fā)展?fàn)顟B(tài)[10]。

在什邡市生態(tài)足跡計(jì)算過(guò)程中，將各種資源和能源消費(fèi)項(xiàng)目折算為耕地、草地、林地、建筑用地、化石能源用地、水域6種生物生產(chǎn)性面積，但由于耕地、草地、林地、建筑用地、化石能源用地和水域的單位面積的生物生產(chǎn)能力差異較大，在生態(tài)足跡計(jì)算時(shí)，為了使計(jì)算結(jié)果和這幾類不同的土地面積進(jìn)行比較，在這土地面積計(jì)算結(jié)果前分別乘上一個(gè)均衡因子，將其轉(zhuǎn)化成可比較的生產(chǎn)土地均衡面積。采用的均衡因子為：耕地2.8，草地0.5，林地1.1，建筑用地2.8，化石燃料用地1.1，水域0.2[11-13]。將物理空間的面積分別乘以相應(yīng)類型的產(chǎn)量因子和均衡因子，得到了平均生態(tài)承載力；本文根據(jù)世界環(huán)境與發(fā)展委員會(huì)(WCED)的建議，扣除了12%的生物多樣性保護(hù)面積，得到了2009年～2014年各類型土地的人均生態(tài)承載力[14]。按照公式計(jì)算得到總的人均生態(tài)足跡、生態(tài)承載力和生態(tài)赤字(盈余)。

4 結(jié)果與分析

4.1 結(jié)果測(cè)算

根據(jù)計(jì)算模型得出什邡市2009-2014年的生態(tài)足跡、生態(tài)承載力以及生態(tài)盈虧，具體結(jié)果詳見表1、表2和表3。

表1 2009年～2014年什邡市人均生態(tài)足跡

Tab． 1 Per capita ecological footprint of Shifang city in 2009～2014

表2 2009年～2014年什邡市人均生態(tài)承載力

Tab． 2 Per capita ecological carrying capacity of Shifang city in 2009～2014

年份耕地草地林地水域建筑用地人均生態(tài)承載力20090．524590．000230．100810．000800．110660．6486420100．527740．000380．102130．001070．161470．6976520110．523800．000380．101650．001060．160710．6930820120．499560．000380．101320．001060．109090．6260420130．489570．000380．101860．001060．109180．6178020140．495560．000490．103190．001550．109220．62481

表3 2009年～2014年什邡市生態(tài)赤字(盈余)

Tab． 3 Ecological deficit of Shifang in 2009～2014 (ecological remainder)

年份200920102011201220132014生態(tài)赤字/盈余-1．49995-1．48890-1．56673-1．65877-1．53492-1．58681

4.2 生態(tài)足跡與生態(tài)承載力的構(gòu)成及分析

4.2.1 人均生態(tài)足跡

按照2009年～2014年時(shí)間序列對(duì)各類型土地的人均生態(tài)足跡變化進(jìn)行分析，由圖1可以得出結(jié)論：耕地、林地的人均生態(tài)足跡呈波動(dòng)式增長(zhǎng)，而水域則呈較大波動(dòng)方式增長(zhǎng)，草地、建筑用地和化石能源用地則呈遞減趨勢(shì)。在人均生態(tài)足跡的構(gòu)成要素中，各類型土地的人均生態(tài)足跡比重排序?yàn)椋焊?56%)>化石能源用地(37%)>水域(3%)>草場(chǎng)(2%)>建筑用地(2%)>林地(0%)。2014年排序未變，耕地比重上升到60%，足跡為1.319 2 hm2；水域比重上升到4%，足跡為0.076 4 hm2；草地比重下降到1%，足跡為0.030 0 hm2。

圖1 研究區(qū)各類型土地人均生態(tài)足跡Fig. 1 Per capita ecological footprint of each type of land in the study area

耕地和化石能源用地的生態(tài)足跡構(gòu)成比重及其相對(duì)變化，表明什邡市民消費(fèi)水平的提高和消費(fèi)結(jié)構(gòu)的多元化。由此可見，什邡市的發(fā)展主要是通過(guò)消耗能源來(lái)彌補(bǔ)生態(tài)承載力的不足，生物資源的消費(fèi)主要以農(nóng)產(chǎn)品為主，能源消費(fèi)主要是以原煤為主。

4.2.2 人均生態(tài)承載力

按照2009年～2014年時(shí)間序列來(lái)分析各類型土地的人均生態(tài)承載力變化趨勢(shì)，由圖2可以得出結(jié)論：耕地、建筑用地的人均生態(tài)承載力處于不斷下降趨勢(shì)，而林地、草地、水域則呈現(xiàn)波動(dòng)上升的趨勢(shì)。在人均生態(tài)承載力的構(gòu)成要素中，各類型土地的人均生態(tài)承載力比重排序?yàn)椋焊?71%)>建筑用地(15%)>林地(14%)，草場(chǎng)、水域只占很少一部分，化石能源用地對(duì)生態(tài)承載力沒有貢獻(xiàn)。2014年排列并未發(fā)生改變，耕地(70%)>建筑用地(15%)>林地(15%)，草場(chǎng)、水域仍然只占很小一部分。建筑用地一直處于比較平穩(wěn)的增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，耕地和林地所占比例發(fā)生變化反映出近六年什邡市退耕還林的政策落實(shí)較好。但是，伴隨著耕地的比重下降，生態(tài)承載力也隨之下降。要提高什邡市的生態(tài)承載力，要發(fā)展好農(nóng)業(yè)，提高耕地的利用率。

圖2 研究區(qū)各類型土地人均生態(tài)承載力Fig. 2 Per capita ecological carrying capacity of each type of land in the study area

4.2.3 人均生態(tài)赤字(盈余)

按照2009年～2014年時(shí)間序列分析各類型土地的人均生態(tài)赤字(盈余)變化，變化由圖3可以得出結(jié)論：草地和建筑用地的生態(tài)赤字均呈現(xiàn)波動(dòng)上升，耕地的生態(tài)赤字呈現(xiàn)不斷擴(kuò)大趨勢(shì)。林地為生態(tài)盈余并呈現(xiàn)緩慢增長(zhǎng)趨勢(shì)。在人均生態(tài)赤字(盈余)的構(gòu)成要素中，各類型土地的人均生態(tài)赤字(盈余)比重排序?yàn)椋夯茉从玫?45%)>耕地(39%)>林地(5%)>建筑用地(5%)>水域(4%)>草場(chǎng)(2%)。2014年排序發(fā)生變化，各類型土地的人均生態(tài)赤字(盈余)比重排序?yàn)椋焊?44%)>化石能源用地(41%)>林地(5%)>水域(4%)>建筑用地(4%)>草場(chǎng)(2%)?；茉从玫?、建筑用地的赤字比重下降，耕地的赤字比重呈現(xiàn)波動(dòng)上升趨勢(shì)。要解決什邡市人均生態(tài)赤字所產(chǎn)生的問題，必須大力發(fā)展好農(nóng)業(yè)，提高耕地的利用率，合理利用土地。

圖3 研究區(qū)各類型土地人均生態(tài)赤字(盈余)Fig. 3 Per capita ecological deficit of land types in the study area (ecological remainder)

5 結(jié)論與討論

本文從時(shí)間和空間上研究各土地類型的生態(tài)足跡與生態(tài)承載力總量、人均水平及構(gòu)成特點(diǎn)，得出了以下結(jié)論：(1)什邡市生態(tài)足跡總體呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，大部分土地類型處于生態(tài)赤字狀態(tài)。什邡市整體處于不可持續(xù)發(fā)展?fàn)顟B(tài)，且有逐漸惡化的趨勢(shì)；(2)6種生態(tài)生產(chǎn)性土地的生態(tài)足跡均呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，耕地、水域、化石能源用地主要影響該地區(qū)生態(tài)足跡的變化趨勢(shì)，其中建筑用地的生態(tài)足跡影響作用十分明顯；(3)能源高消費(fèi)。什邡市化石能源用地的生態(tài)足跡占總生態(tài)足跡的35%以上，經(jīng)濟(jì)發(fā)展屬于資源依賴型，工業(yè)生產(chǎn)在經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)所占比例較高。所以，什邡市出現(xiàn)高生態(tài)赤字的主要原因是高能耗生產(chǎn)和高能源消費(fèi)。

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DynamicsofEcologicalFootprintsandEcologicalCapacityinShifangCity

GUO Yue CHEN Wen-de PAN Yuan-qi

(Tourism Dept., College of Tourism and Urban-Rural Planning，Chengdu 610059,China)

Ecological footprint(EF)is one of the most important methods to evaluate the sustainability of region development. The ecological footprints and ecological capacity(EC) during 2009 to 2014 were calculated based on the ecological footprint theory and model for Shifang City.The results showed that within the study period, the ecological footprint per capita increased, the ecological deficit per capita decline sharply from -1.4999 hm2to -1.5868 hm2,and the ecological capacity per capita increased only slightly. With the increase of resource consumption in Shifang City in recent years, the mode of development was not sustainable. The coordination of social and economic development and ecological environment was getting poor.In order to achieve the goals of eco-city building plan and sustainable development strategy in Shifang City, recommendations were made based on the analysis of this study, including controlling the size of population, protecting the resources of cultivated land, adjusting the structure of agricultural industry, and optimizing life style and production mode of the people.

Ecological footprint，Ecological capacity，Ecological deficit，Sustainable development

2017-07-12

成都理工大學(xué)骨干教師培養(yǎng)計(jì)劃、四川科技支撐計(jì)劃(編號(hào)：2014SZ0068)、四川省教育廳自然科學(xué)重點(diǎn)項(xiàng)目(編號(hào)：14ZA0068)和成都理工大學(xué)傳播科學(xué)與藝術(shù)學(xué)院大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練種子計(jì)劃創(chuàng)新訓(xùn)練類重點(diǎn)項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào):CYZD20161105)共同支持。

郭悅(1994-),女,黑龍江尚志人，碩士研究生，主要研究方向：生態(tài)建設(shè)與景觀修復(fù)，聯(lián)系方式： 375891358@qq.com。

*通訊作者：陳文德，男，四川通江人，博士，副教授，主要從事環(huán)境評(píng)價(jià)與景觀修復(fù)研究， Email：64282156@qq.com。

10.16779/j.cnki.1003-5508.2017.04.012

X826

:A

:1003-5508(2017)04-0058-04