江蘇省生態(tài)足跡時空變化分析研究

施　偉，查雨清，郭　翔，馬唯竣，劉慧萍，姚　紅

（南通大學 地理科學學院，江蘇 南通 226007）

1992年加拿大生態(tài)經(jīng)濟學家William Rees最先提出了生態(tài)足跡概念，隨后其博士生Wackemage將其計算方法與理論進一步完善，并于1996年逐漸形成了一種用來衡量人類對自然資源的利用程度以及自然界為人類的可持續(xù)發(fā)展提供的功能服務的方法. 通過該方法可以計算出特定區(qū)域內(nèi)的生態(tài)足跡與生態(tài)承載力，從而判斷出該區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展狀況. 近年來江蘇經(jīng)濟飛速發(fā)展，同時伴隨著對自然資源的巨大消耗以及對生態(tài)環(huán)境的嚴重破壞. 動態(tài)分析對江蘇省生態(tài)足跡的時空變化對實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標具有十分重要的意義. 目前的文獻主要從生態(tài)足跡模型的修正與改進、建立生態(tài)足跡的社會經(jīng)濟驅(qū)動模型等角度出發(fā)研究江蘇省生態(tài)足跡[1－4]，尚缺乏梳理江蘇省近年來生態(tài)足跡時空變化的相關研究.

1　研究方法

1.1　生態(tài)足跡計算方法

生態(tài)足跡包括生物資源的消費和能源資源的消費兩大部分. 將消費轉(zhuǎn)化成相應類型的土地面積，再乘以均衡因子，使不同類型土地的使用面積具有可比性[5]. 具體計算公式如下：

式中：Ci為研究區(qū)域內(nèi)第i種消費項目的人均消費量（kg）；Yi為研究區(qū)域內(nèi)第i種消費項目的全球單位面積平均產(chǎn)量（kg/hm2）；Ai為研究區(qū)域內(nèi)第i種消費項目折算的人均占有的生物生產(chǎn)性土地面積（hm2）.利用全球單位面積平均產(chǎn)量數(shù)據(jù)，將各人均消費量折算為具有可比性的生物生產(chǎn)性土地面積，并按照耕地、林地、草地、化石燃料用地、建成地、水域6種土地類型將其進行歸類.EF為研究區(qū)域內(nèi)的總生態(tài)足跡；N為研究區(qū)域內(nèi)的總?cè)丝跀?shù)；ef為研究區(qū)域內(nèi)的人均生態(tài)足跡（hm2）.ri為研究區(qū)域內(nèi)消費項目的均衡因子，本研究所采用的均衡因子分別為：耕地2.8，林地1.1，草地0.5，化石燃料用地1.1，建成地2.8，水域0.2. 均衡因子來自于GFN[6]2010年公布的數(shù)據(jù).

1.2　生態(tài)承載力計算方法

生態(tài)承載力計算公式為：ec＝∑ai*ri*yi，EC＝（1－0.12）*ec*N

式中：本文所采用的產(chǎn)量因子分別為：耕地1.66，林地0.91，草地0.5，水域0.2，建成地1.66[5].EC為研究區(qū)域內(nèi)的總生態(tài)承載力；ec為人均生態(tài)承載力（hm2）；ai為研究區(qū)域內(nèi)第i種類型土地的人均生物生產(chǎn)面積（hm2）；ri為均衡因子；yi為研究區(qū)域內(nèi)第i種土地的產(chǎn)量因子. 由于同類土地的生產(chǎn)力在不同地區(qū)之間存在差異，產(chǎn)量因子yi研究區(qū)域內(nèi)第i種土地的平均生產(chǎn)力與世界同類土地的平均生產(chǎn)力的比率. 在計算生態(tài)承載力時，根據(jù)世界環(huán)境與發(fā)展委員會報告建議，須扣除12%的生物多樣性保護面積.

2　江蘇省生態(tài)足跡和生態(tài)承載力現(xiàn)狀

本文采用2014年江蘇省各地級市統(tǒng)計年鑒中提供的各類數(shù)據(jù)[7－19]，結(jié)合其他土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)，計算出江蘇省生態(tài)足跡需求和生態(tài)足跡供給. 因為數(shù)據(jù)來源的限制，本文的數(shù)據(jù)分析研究選取年限為2000—2013年.

運用生態(tài)足跡計算方法，根據(jù)公式進行生態(tài)足跡計算，建立各地級市生物資源消費賬戶和能源資源消費賬戶，匯總出人均生態(tài)需求，同時計算出江蘇省2013年人均生態(tài)足跡供給. 需要說明的是，以下所有關于人均指標的計算值皆基于各地級市2013年的常住人口數(shù)得出（見表1）.

表1　江蘇省2013年生態(tài)足跡與生態(tài)赤字

2013年江蘇省13市的人均生態(tài)足跡為3.438 3 hm2，而實際人均生態(tài)足跡供給即人均生態(tài)承載能力僅為0.259 0 hm2，人均生態(tài)赤字3.179 3 hm2，生態(tài)承壓度高達18，即人均生態(tài)足跡約為可利用的人均生態(tài)承載力的18倍. 生態(tài)赤字的存在反映出江蘇省的人均消費需求遠遠超過其自身自然系統(tǒng)的承受能力. 生態(tài)供給不足，主要是依賴從外部輸入生態(tài)足跡而滿足其自身當前發(fā)展的需求，這和Wackmage等引用此模型對世界上52個國家和地區(qū)1993年的生態(tài)足跡測算的結(jié)果是一致的，即經(jīng)濟較發(fā)達的國家或地區(qū)均存在較大的生態(tài)赤字.

中國人均生態(tài)足跡和人均生態(tài)承載力分別為1.848 hm2和0.65 hm2. 江蘇省和全國相比，人均生態(tài)足跡是全國的1.77倍，而人均生態(tài)承載能力僅為全國的0.39倍. 這與江蘇省較為發(fā)達的經(jīng)濟現(xiàn)狀是一致的. 同時巨大的生態(tài)赤字也進一步表明江蘇省對自然生態(tài)資源的消耗遠遠超出了其生態(tài)承載力供給的范圍，自然生態(tài)資源已不能滿足江蘇省經(jīng)濟發(fā)展的需要，消費需求遠遠超過了自然系統(tǒng)的再生能力。

3　近年來江蘇省生態(tài)足跡的時空變化分析

3.1　生態(tài)足跡、生態(tài)赤字現(xiàn)狀的區(qū)域差異分析

2013年蘇州市的總生態(tài)足跡最高，為4 562 萬hm2，其次為南京市，總生態(tài)足跡為4 073 萬hm2，徐州市排在第3位，總生態(tài)足跡為3 202 萬hm2. 其余10個市的總生態(tài)足跡均低于3 000 萬hm2，其中無錫、南通總生態(tài)足跡為2 000～3 000 萬hm2，常州、鎮(zhèn)江、揚州、泰州、鹽城、淮安的總生態(tài)足跡均為1 000～2 000 萬hm2. 連云港、宿遷兩市的總生態(tài)足跡低于1 000 萬hm2，宿遷市最低，總生態(tài)足跡為673 萬hm2，僅占總生態(tài)足跡最高的蘇州市的13%. 13市總生態(tài)足跡的排序為蘇州＞南京＞徐州＞無錫＞南通＞常州＞鎮(zhèn)江＞泰州＞鹽城＞淮安＞揚州＞連云港＞宿遷.

13市的總生態(tài)赤字與總生態(tài)足跡排序類似，基本保持一致. 由大到小順序為蘇州＞南京＞徐州＞無錫＞南通＞常州＞鎮(zhèn)江＞泰州＞淮安＞揚州＞鹽城＞連云港＞宿遷.

由圖1可看出，江蘇省的人均生態(tài)足跡分布大致從南到北逐級遞減. 蘇南地區(qū)人均生態(tài)足跡大于3 hm2，蘇州和南京更是高于6 hm2；蘇中人均生態(tài)足跡基本都在2～3 hm2；蘇北的鹽城、宿遷、連云港的人均生態(tài)足跡最低，大致在1～2 hm2，淮安人均生態(tài)足跡為2～3 hm2，徐州的人均生態(tài)足跡僅次于蘇南，達到3～4 hm2.

圖1　2013年江蘇省各市人均生態(tài)足跡對比

綜上，江蘇省的生態(tài)足跡分布基本與地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展水平保持一致，即經(jīng)濟越發(fā)達的地區(qū)生態(tài)足跡越大.

3.2　生態(tài)足跡的變化趨勢分析

采用上述的生態(tài)足跡計算方法，以各市統(tǒng)計年鑒的數(shù)據(jù)為基礎，計算江蘇省近年來的生態(tài)足跡，以此來分析江蘇省的生態(tài)足跡變化趨勢. 由于各市的基礎數(shù)據(jù)可得性不一致，因此用于分析生態(tài)足跡的變化趨勢的時間序列也有差異. 南京市、無錫市、蘇州市、常州市、徐州市、南通市均為2000—2013年，鎮(zhèn)江市為2002—2013年，鹽城市為2006—2013年，連云港市為2005—2013年，其他4個市的數(shù)據(jù)為2012—2013年.

由圖2可看出，從2000—2013年，江蘇省人口總數(shù)從6 812.49萬人增長到7 353.09萬人，人口總量基數(shù)逐年增加. 總?cè)丝诘脑鲩L幅度為7.94%，年均增幅0.57%. 總生態(tài)足跡也呈現(xiàn)增長趨勢，對環(huán)境影響規(guī)模日益擴大. 總生態(tài)足跡由2000年的10 365.32 萬hm2增加到2013年的24 664.80 萬hm2，總生態(tài)足跡的增長幅度為137.96%，年均增幅為9.85%.

圖2　2000—2013年江蘇省人口及總生態(tài)足跡變化

由圖3可看出，生態(tài)承壓度數(shù)據(jù)表明江蘇省近年來生態(tài)赤字一直相當顯著，生態(tài)環(huán)境壓力高，且有逐年增長的趨勢，可持續(xù)性較弱，且經(jīng)濟發(fā)展是以耗竭其他區(qū)域的自然資產(chǎn)為基礎的. 以蘇州為例，2000年的生態(tài)承壓度為16，2013年的生態(tài)承壓力為54，增幅為237.5%，年增幅為16.9%. 蘇州市2013年的生態(tài)承壓度為54，表明要保持蘇州市人口現(xiàn)有的生物與能源消費水平，至少還需要相當于53個蘇州市的全球平均空間的生物生產(chǎn)面積，才能基本維持蘇州市的生態(tài)平衡，基本實現(xiàn)蘇州市的可持續(xù)發(fā)展. 南京、蘇州、無錫3市經(jīng)濟水平遠遠超過其他地區(qū)，但對資源的消耗更大.

圖3　2000—2013年江蘇省生態(tài)承壓度變化

3.3　耕地生態(tài)足跡的時空變化趨勢分析

以2013年江蘇省人均耕地生態(tài)足跡需求面積與人均耕地生態(tài)足跡供給面積對比可以更加直觀地發(fā)現(xiàn)，江蘇省固有的耕地面積遠遠不能滿足人們的耕地需求，存在人多地少的矛盾，江蘇省對農(nóng)副產(chǎn)品的需求大大超過了本省現(xiàn)有耕地面積所能給予的最大產(chǎn)出. 13市地區(qū)的人均耕地生態(tài)足跡均處于赤字狀態(tài).為解決這一問題，江蘇省采取的最主要的辦法是從外省進口農(nóng)副產(chǎn)品，以彌補本省的供給不足.符合上面提到的江蘇省自然生態(tài)資源已不能滿足江蘇省經(jīng)濟發(fā)展的需求，消費需求已遠遠超過了自然系統(tǒng)的再生能力。

同時，從圖4中還可以發(fā)現(xiàn)江蘇省的不同區(qū)域的人均耕地生態(tài)足跡需求面積與人均耕地生態(tài)足跡供給面積以及耕地生態(tài)赤字波動很大，但是波動趨勢基本保持一致. 其中南通市人均耕地生態(tài)赤字最大（人均耕地生態(tài)足跡需求面積減去人均耕地生態(tài)足跡供給面積），為1.089 4 hm2. 說明了南通市對耕地資源的消耗比較大，在生態(tài)足跡中所占比例較大. 徐州市人均耕地生態(tài)赤字最小，僅為0.117 8 hm2. 說明徐州的生態(tài)足跡貢獻主要來源于能源資源的消耗.

圖4　2013年江蘇省人均耕地生態(tài)足跡需求面積與人均耕地生態(tài)足跡供給面積對比

從圖5中可以看出，宿遷市的耕地占比最高. 說明相對于其他市，宿遷市在經(jīng)濟發(fā)展中更多依賴于對耕地資源的消耗，其中生物資源的消費主要以農(nóng)產(chǎn)品為主. 而徐州的耕地占比最低，比較符合徐州重工業(yè)城市的設定. 一定程度上可以說明耕地生態(tài)足跡的百分比與農(nóng)業(yè)在經(jīng)濟發(fā)展中貢獻比例成正比.

圖5　2013年江蘇省耕地生態(tài)足跡百分比

4　結(jié)論與建議

綜上所述，可以得出以下4個方面的研究結(jié)果：

（1）江蘇省各地市2000—2013年不同土地類型對生態(tài)足跡貢獻區(qū)域差異明顯. 具體從耕地資源領域來說，經(jīng)濟總量相對較低，經(jīng)濟發(fā)展相對滯后的地區(qū)，耕地在生態(tài)足跡中所占的比重越大，能源消耗比重相對較低. 需合理調(diào)整土地使用結(jié)構，加強對現(xiàn)有耕地面積的保護，避免對耕地的非農(nóng)業(yè)占用. 同時強化現(xiàn)有耕地的產(chǎn)出能力，合理分配耕地的作物種植，因地制宜.

（2）隨著江蘇城市化和工業(yè)化進程的穩(wěn)步推進，城鎮(zhèn)居民消費水平的逐步提升，導致了江蘇人均生態(tài)需求的相應提高，已經(jīng)遠遠超出了現(xiàn)有的生物與能源消費水平. 本地區(qū)的資源已經(jīng)無法滿足其自身發(fā)展所需，需要大量外來資源與能源的支持補充. 因此為實現(xiàn)江蘇省的可持續(xù)發(fā)展，需要保護自然資源，轉(zhuǎn)變消費觀念，提高資源利用率，合理規(guī)劃政府和社會資金扶持，建立公平公正的政策，倡導低碳發(fā)展，使用清潔能源以及加快可再生資源的開發(fā)利用，可有效緩解江蘇省生態(tài)赤字過高的問題.

（3）由于本研究采用的是傳統(tǒng)的生態(tài)足跡模型，首先劃分出糧食、蔬菜、豬肉、油料、糖類、豆制品、茶葉等農(nóng)產(chǎn)品消費項目，利用全球單位面積平均產(chǎn)量數(shù)據(jù)，將各人均消費量折算為具有可比性的生物生產(chǎn)性土地面積，再通過均衡因子將各類生物生產(chǎn)性土地面積轉(zhuǎn)換為等價生產(chǎn)力的土地面積. 最后匯總計算出耕地生態(tài)足跡. 這種方法忽略了各種自然條件、生物以及土壤本身效能等對耕地產(chǎn)量與質(zhì)量的影響. 因而與江蘇省耕地生態(tài)足跡實際情況會有所偏差，有待進一步改進.

（4）從本文的實證分析來看，經(jīng)濟越發(fā)達，人均可支配收入越多的地區(qū)，資源消耗越多，人均生態(tài)足跡就越大. 說明了江蘇省的經(jīng)濟增長與資源消耗符合庫茲涅茨曲線的規(guī)律. 經(jīng)濟結(jié)構更加優(yōu)化，居民消費更加合理，經(jīng)濟制度更加完善，可以有效緩解資源消耗的壓力.

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