福建省三維生態(tài)足跡動態(tài)分析

摘要 采用傳統(tǒng)生態(tài)足跡模型和改進的三維生態(tài)足跡模型，計算福建省2009—2018年的人均生態(tài)足跡、生態(tài)承載力、生態(tài)赤字、足跡廣度、足跡深度和三維生態(tài)足跡。結(jié)果表明：2009—2018年，福建省人均生態(tài)足跡總體增加，增幅為36.7%;人均生態(tài)承載力持續(xù)減少，降幅為5.4%;人均足跡生態(tài)赤字增加了60.6%。研究期間，人均足跡廣度、足跡深度和三維生態(tài)足跡呈現(xiàn)相似的變化趨勢。人均足跡廣度上升了3%，人均足跡廣度的主要構(gòu)成是耕地，所占比例達到50%以上;人均足跡深度上升了37.1%，且始終大于1;三維生態(tài)足跡增長了41.2%。福建省的生態(tài)可持續(xù)狀態(tài)并不樂觀。為了維持福建的可持續(xù)發(fā)展，給出相應(yīng)對策。

關(guān)鍵詞 三維生態(tài)足跡;生態(tài)足跡廣度;生態(tài)足跡深度;福建省

中圖分類號 X 22文獻標識碼 A文章編號 0517-6611（2020）23-0091-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2020.23.023

Dynamic Analysis of Three-dimensional Ecological Footprint in Fujian Province

XUE Ruo-han

（Ocean College， Minjiang University， Fuzhou， Fujian 350108）

Abstract Based on the traditional ecological footprint model and the three-dimensional ecological footprint model， the per capita ecological footprint， ecological capacity， ecological deficit， footprint size， footprint depth and three-dimensional ecological footprint of Fujian from 2009 to 2018 were calculated. The results show that： in these 10 years， the per capita ecological footprint in Fujian increased 36.7%， the per capita ecological capacity decreased 5.4%， the per capita ecological deficit increased 60.6%. From 2009 to 2018， the per capita footprint size， footprint depth and three-dimensional ecological footprint had the same change trend. The per capita footprint size increased 3%， the arable land was the main composition of per capita footprint size， accounted for more than 50%. The per capita footprint depth increased 37.1%， always greater than 1. The per capita three-dimensional ecological footprint increased 41.2%. The situation of sustainable development in Fujian was not optimistic. Finally， in order to maintain the sustainable development of Fujian， some countermeasures were put forward.

Key words Three-dimensional ecological footprint;Ecological footprint size;Ecological footprint depth;Fujian Province

區(qū)域可持續(xù)發(fā)展一直是我國發(fā)展的重點關(guān)注問題之一，要判別區(qū)域的發(fā)展模式是否為可持續(xù)的，就要對區(qū)域的可持續(xù)狀況進行定量研究。生態(tài)足跡法，最初是由加拿大籍生態(tài)經(jīng)濟學(xué)家William Rees教授所提出[1]，通過測量并比較人類對研究區(qū)域自然資源的消費和區(qū)域自然資源的供給，評估區(qū)域的生態(tài)可持續(xù)狀態(tài)[2-3]。該方法一經(jīng)提出就被應(yīng)用在各種尺度、多種領(lǐng)域的可持續(xù)發(fā)展評價中。

傳統(tǒng)生態(tài)足跡模型是二維模型，對于在時間維度上計算自然資本透支的積累，以及對于衡量區(qū)域生態(tài)不可持續(xù)狀況方面，存在不足[4]。為了彌補這一局限性，Niccolucci等[5-6]建立了三維生態(tài)足跡模型（Three dimensional ecological footprint，EF3D），這使生態(tài)足跡研究的尺度由二維拓展到三維，其計算結(jié)果可以更加精確地反映區(qū)域的生態(tài)狀況。方愷等[7-9]認為，Niccolucci等的三維生態(tài)足跡模型的計算過程中，不同類型生物生產(chǎn)性土地的生態(tài)盈虧之間可能會相互抵消，從而影響計算結(jié)果的精確性，鑒于此，他們對三維生態(tài)足跡模型進行改進，并將改進后的模型應(yīng)用于各種不同尺度區(qū)域的生態(tài)可持續(xù)狀態(tài)的研究之中。

近年來，眾多國內(nèi)外學(xué)者運用三維模型及其改進模型開展研究工作。如：劉超等[10]評價了張家口市的區(qū)域生態(tài)可持續(xù)性;秦超等[11]研究了陜西省自然資本的變化;李鵬輝[4]在時間序列上分析和評價了石河子市的生態(tài)安全;程艷妹等[12]分析了淮南市的三維生態(tài)足跡并討論其驅(qū)動力;蘇子龍等[13]評價了安徽省的土地生態(tài)承載力。筆者選擇了福建省2009—2018年的數(shù)據(jù)，運用改進的三維生態(tài)足跡模型進行計算，并分析計算結(jié)果在時間序列上的變化，以期為衡量福建省生態(tài)可持續(xù)狀況以及尋求區(qū)域生態(tài)協(xié)調(diào)發(fā)展提供參考。

1 研究方法與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究方法

1.1.1 傳統(tǒng)生態(tài)足跡模型。

按照全球足跡網(wǎng)絡(luò)《國家生態(tài)足跡賬戶計算基本方法和框架（2011版）》[14]提供的方法和準則，計算區(qū)域生態(tài)足跡和生態(tài)承載力，公式如下：

式中，EF是區(qū)域總生態(tài)足跡;N是區(qū)域人口數(shù);ef是區(qū)域人均生態(tài)足跡;i是消費類型;j是生物生產(chǎn)性土地類型;EQFj是第j種土地類型的均衡因子;ci是區(qū)域第i種消費的人均消費量;pi是第i種消費的全球平均生產(chǎn)力。EC是區(qū)域總生態(tài)承載力;ec是區(qū)域人均生態(tài)承載力，計算結(jié)果中扣除12%作為生物多樣性保護面積[15];aj是第j種生物生產(chǎn)性土地的區(qū)域人均面積;YFj是第j種土地類型的產(chǎn)量因子。ED是區(qū)域總生態(tài)赤字，ed是區(qū)域人均生態(tài)赤字[14，16-17]。

以上計算結(jié)果的單位都是全球公頃，即將計算出的研究區(qū)域生物生產(chǎn)性土地面積轉(zhuǎn)換成具有全球平均生產(chǎn)水平的土地面積[2，16-17]，便于區(qū)域之間橫向比較。

1.1.2 改進三維生態(tài)足跡模型。

Niccolucci等[5-6]在傳統(tǒng)生態(tài)足跡模型中引入生態(tài)足跡深度和生態(tài)足跡廣度，建立了三維生態(tài)足跡模型。生態(tài)足跡廣度表示區(qū)域自然流量資本的利用情況，生態(tài)足跡深度表示區(qū)域自然存量資本的利用情況。該模型適用于單一地類，但在同時計算所有地類時，會存在高估生態(tài)足跡廣度，低估生態(tài)足跡深度的缺點。針對此缺點，方愷等[7-9]改進了Niccolucci等的三維生態(tài)足跡模型，將不同土地類型的生態(tài)盈虧彼此區(qū)分，修正了計算區(qū)域生態(tài)盈虧的方法，避免某一土地類型的生態(tài)赤字被其他土地類型的生態(tài)盈余所補償，使得改進模型能更精確反映區(qū)域真實的生態(tài)現(xiàn)狀。因此，筆者在研究福建省各地類時，選擇使用方愷等改進的三維生態(tài)足跡模型，公式如下：

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[2，7-9]。

1.2 研究區(qū)域與數(shù)據(jù)來源

1.2.1 研究區(qū)域概況。

福建省位于我國東南沿海，陸域與廣東、江西和浙江相鄰，隔海峽與臺灣省相望，現(xiàn)轄9個地級市和1個綜合實驗區(qū)，土地面積12.4萬km2，海岸線長3 751.5 km。2018年全省人口3 941萬，年GDP總量達到35 804.04億元[18]。全省各方面統(tǒng)計資料和數(shù)據(jù)日趨完善，為該研究提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

1.2.2 數(shù)據(jù)來源。

該研究所用的全省產(chǎn)量、消費、能耗、土地資源等數(shù)據(jù)，來自2010—2019年《福建統(tǒng)計年鑒》[18]和“第二次全國土地調(diào)查主要數(shù)據(jù)成果公報”[19]。此次研究還參考了聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織（FAO）[20]公布的全球平均產(chǎn)量數(shù)據(jù)。

該計算的土地類型分為6類，分別為耕地、草地、林地、水域、建設(shè)用地以及化石能源用地。統(tǒng)計涉及的生物資源消費包括糧食、蔬菜、水產(chǎn)品等，共13項;能源消費包括煤炭、電力、汽油等，共13項。

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

將福建省2009—2018年的生物資源消費量和能源消費量數(shù)據(jù)代入公式（1）～（3），折算出提供這些消費所需的生態(tài)生產(chǎn)性土地面積，計算出人均生態(tài)足跡、生態(tài)承載力和生態(tài)赤字，結(jié)果詳見表1。人均生態(tài)足跡的組成結(jié)構(gòu)見圖1，人均生態(tài)承載力的組成結(jié)構(gòu)見圖2。

從表1可以看出，2009—2018年福建人均生態(tài)足跡最低值是2009年的1.786 hm2，而在2018年達到這10年間的最高值2.442 hm2，期間雖在2012、2015和2016年分別小幅降低，整體仍為上升，總增幅達到36.7%。從圖1的人均生態(tài)足跡組成數(shù)據(jù)分析可知，從各地類的數(shù)值上看，全部地類的生態(tài)足跡數(shù)值都上升，其中化石能源足跡上升的最多，為0.518 hm2，其次是水域和耕地，草地最少;從各地類在生態(tài)足跡中的比例來看，化石能源足跡的占比明顯上升，升高超過4百分點，建設(shè)用地和草地的占比也略有上升，而耕地、林地和水域的占比下降，其中耕地占比減少最為明顯，為2.68%。這些數(shù)據(jù)說明福建省未來的生態(tài)可持續(xù)發(fā)展策略仍要從節(jié)能和優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)入手。

2009—2018年，福建人均生態(tài)承載力最高值是2009年的0.643 hm2，最低值是2018年的0.608 hm2，整體上緩慢減少，總體降幅為5.4%。從圖2人均生態(tài)承載力構(gòu)成數(shù)據(jù)分析可知，各地類中，耕地和林地下降最多，分別為0.021和0.020 hm2，而建設(shè)用地則略有上升，其他地類基本持平?？梢姡S著福建經(jīng)濟的發(fā)展，城市化進程的推進，土地類型轉(zhuǎn)變在一定程度上導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)供給能力的變化，生態(tài)環(huán)境對經(jīng)濟的制約作用更加凸顯。

表1數(shù)據(jù)同時表明，2009—2018年福建始終存在生態(tài)赤字，而且隨著人均生態(tài)足跡的上升和生態(tài)承載力的下降，人均生態(tài)赤字以較快速度擴大，研究期間增長了60.6%?？梢姡@10年間，區(qū)域資源消耗超過生態(tài)供給能力的狀況越來越嚴重，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、生態(tài)足跡深度、三維生態(tài)足跡

將表1數(shù)據(jù)代入公式（4），計算人均生態(tài)足跡廣度，結(jié)果見表2和圖3。

把數(shù)據(jù)代入公式（5）和公式（6），計算人均足跡深度和人均三維生態(tài)足跡，結(jié)果見表3。

從表2可以看出，2009—2018年福建省人均足跡廣度每年略有起伏，總體小幅上升，2018年達到最高，但也僅比2009年增長了3%。從圖3人均區(qū)域足跡廣度的構(gòu)成數(shù)據(jù)分析可知，在研究的10年內(nèi)，人均耕地足跡廣度在區(qū)域足跡廣度中的占比最高，每年占比都超過50%，其次是林地和建設(shè)用地，此3項占比之和每年都大于95%。從各地類足跡廣度的時間變化來看，建設(shè)用地逐年增長，林地每年起伏總體略有增加，草地和水域基本不變，而耕地逐年減少。

從表3可知，2009—2018年福建人均足跡深度始終大于1，不但維持在較高的水平上，還在持續(xù)上升，從2009年的3.217到2018年的4.411，增長了37.1%。可見當(dāng)前區(qū)域自然資本的生態(tài)壓力已經(jīng)不小，卻還在加大。

由表3還可以看出，在研究期間，福建省人均三維生態(tài)足跡雖然在2011、2014和2015年略有下降，但總體上升，2018年比2009年增長了41.2%。其中，2013和2018年的數(shù)值較其上一年增長最多，都在10%左右。根據(jù)人均三維生態(tài)足跡的計算結(jié)果，同樣可以得出2009—2018年福建省始終存在較大的生態(tài)赤字、生態(tài)負擔(dān)較為嚴重的結(jié)論。

3 結(jié)論與建議

3.1 結(jié)論

2009—2018年，福建省人均生態(tài)足跡有相當(dāng)幅度上升，其中能源足跡上升的數(shù)值較大。人均生態(tài)足跡的總量和結(jié)構(gòu)的變化與福建省居民消費支出增長和消費結(jié)構(gòu)變化密切相關(guān)，食品消費占人均生活消費支出的比重略有下降，而能源消費的支出增長速度較快，導(dǎo)致人均能源足跡的上升且占比增加。人均生態(tài)承載力逐年穩(wěn)定小幅下降，其中，耕地和林地承載力下降最多，而建設(shè)用地承載力出現(xiàn)上升。這是因為，福建省城市化水平在2009年為55.1%，2018年增長到65.8%，城市規(guī)模的擴張導(dǎo)致土地類型的轉(zhuǎn)變，對生態(tài)承載力帶來較大影響。在研究期內(nèi)，福建省未出現(xiàn)生態(tài)盈余，生態(tài)赤字持續(xù)上升，這表明維持福建省當(dāng)前的居民生活和社會經(jīng)濟活動所需要的資源，超出了區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的供給，且資源缺口有不斷增大的趨勢。

研究期間，福建省人均足跡廣度保持平穩(wěn)，略有上升，起伏不大;而人均足跡深度足跡呈現(xiàn)部分年份小幅下降但總體上升的趨勢。從人均區(qū)域足跡廣度的結(jié)構(gòu)上看，耕地占比每年都超過50%，但逐年略有減少，耕地、林地和建設(shè)用地3項占比之和超過95%，其中建設(shè)用地的增長幅度較大。這表明，在研究期間，福建省的自然資本利用方式仍然是以生物生產(chǎn)性土地為主，但土地利用類型轉(zhuǎn)變產(chǎn)生的影響不可忽視。人均區(qū)域足跡深度的數(shù)值在3.2～4.5變動，不但遠大于1，且還有上升趨勢，最高為2018年的4.411，即在2018年需要超過4.4倍的福建省土地面積才能支撐當(dāng)年全省各種消費總和。這表明，滿足當(dāng)前福建省的消費需求不僅消耗流量資本，而且還在大量消耗存量資本，影響自然資本利用的代際公平。

研究期間，人均三維生態(tài)足跡的變化與足跡深度的變化趨勢相似，但前者變化幅度較小。比較人均三維生態(tài)足跡和生態(tài)承載力，得出福建省生態(tài)赤字顯著且有擴大趨勢，區(qū)域可持續(xù)發(fā)展能力較弱，生態(tài)環(huán)境壓力較大并呈逐年增加。

該研究無法獲得福建省的全部消費量和能源消耗量，這是由于統(tǒng)計資料的局限性，以及統(tǒng)計項目中生物資源并未被完全考慮到等原因。另外，計算選取的均衡因子和產(chǎn)量因子與研究區(qū)域的實際有差異，且改進的三維生態(tài)足跡模型并未將區(qū)域間自然資源的流動變化計算在內(nèi)。以上因素都會導(dǎo)致計算結(jié)果產(chǎn)生誤差。

3.2 建議

當(dāng)前，福建省的經(jīng)濟將在新的發(fā)展契機下繼續(xù)快速增長，但同時，區(qū)域生態(tài)環(huán)境對經(jīng)濟發(fā)展的制約也逐漸顯現(xiàn)。要改善福建生態(tài)可持續(xù)狀況，主要從拓寬生態(tài)足跡廣度取值范圍和減少足跡深度入手等方面入手，以減少三維生態(tài)足跡。

首先，應(yīng)重視環(huán)境建設(shè)，加大相關(guān)投入，提高資源的可再生能力。從福建省實際情況出發(fā)，在人均生態(tài)足跡廣度中，耕地足跡廣度占比在50%以上，則需有針對性地提高農(nóng)業(yè)科技含量，加強保護農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境。同時，也有必要采用合理規(guī)劃城市土地利用方式等措施，努力提高區(qū)域生態(tài)承載力。多管齊下，以拓寬區(qū)域生態(tài)足跡廣度取值范圍。

其次，福建省化石能源消耗增加導(dǎo)致生態(tài)足跡數(shù)值增高，因此，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，用清潔能源逐步代替?zhèn)鹘y(tǒng)能源的使用，以降低碳排放，應(yīng)當(dāng)成為目前福建省緩解生態(tài)壓力的重要措施之一。此外，還要加強環(huán)保宣傳，在城鄉(xiāng)居民中推廣低碳生活消費方式，降低區(qū)域生活能源的總消耗量。減少足跡深度，以縮小生態(tài)赤字。

參考文獻

[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] 薛若晗.基于三維生態(tài)足跡模型的福建省耕地資源評價[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2019，47（19）：59-62.

[3] 邱壽豐，朱遠.基于國家生態(tài)足跡賬戶計算方法的福建省生態(tài)足跡研究[J].生態(tài)學(xué)報，2012，32（22）：7124-7134.

[4] 李鵬輝.基于三維生態(tài)足跡的2000年～2014年石河子生態(tài)安全評價[J].西部資源，2017（1）：98-102.

[5] NICCOLUCCI V，BASTIANONI S，TIEZZI E B P，et al.How deep is the footprint？ A 3D representation[J].Ecological modelling，2009，220（20）：2819-2823.

[6] NICCOLUCCI V，GALLI A，REED A，et al.Towards a 3D national ecological footprint geography[J].Ecological modelling，2011，222（16）：2939-2944.

[7] 方愷，HEIJUNGS REINOUT.自然資本核算的生態(tài)足跡三維模型研究進展[J].地理科學(xué)進展，2012，31（12）：1700-1707.

[8] 方愷.生態(tài)足跡深度和廣度：構(gòu)建三維模型的新指標[J].生態(tài)學(xué)報，2013，33（1）：267-274.

[9] 方愷.基于改進生態(tài)足跡三維模型的自然資本利用特征分析——選取11個國家為數(shù)據(jù)源[J].生態(tài)學(xué)報，2015，35（11）：3766-3777.

[10] 劉超，許月卿，孫丕苓，等.基于改進三維生態(tài)足跡模型的張家口市生態(tài)可持續(xù)性評價[J].水土保持通報，2016，36（6）：169-176.

[11] 秦超，李君軼，陳宏飛，等.基于三維生態(tài)足跡的陜西省自然資本動態(tài)研究[J].干旱區(qū)研究，2016，33（4）：837-842.

[12] 程艷妹，任彩鳳，鄭欣，等.淮南市三維生態(tài)足跡及其驅(qū)動因子研究[J].生態(tài)科學(xué)，2018，37（6）：106-113.

[13] 蘇子龍，袁國華，周偉.基于改進三維生態(tài)足跡模型的安徽省土地生態(tài)承載力評價[J].水土保持研究，2020，27（3）：256-262.

[14] Global Footprint Network.Accounting for demand and supply of the Biospheres regenerative capacity：the National Footprint Accounts underlying methodology and framework.2011 Edition.Oakland[EB/OL].（2012-02-20）[2020-06-10].http：//www.footprintnetwork.org/images/uploads/Methods_Paper_Draft_2011.pdf.

[15] 世界環(huán)境與發(fā)展委員會.我們共同的未來[M].王之佳，柯金良，譯.長春：吉林人民出版社，1997：100-200.

[16] 世界自然基金會（WWF）.地球生命力報告2018[EB/OL].（2018-10-30）[2020-06-10].http：//www.wwfchina.org/content/press/publication/2018/LPR2018_Full%20Report.pdf.

[17] 世界自然基金會（WWF）.中國生態(tài)足跡與可持續(xù)消費研究報告[EB/OL].（2014-04-03）[2020-06-10].http：//www.wwfchina.org/content/press/publication/2014/CN2014footprint.pdf.

[18] 福建省統(tǒng)計局.福建統(tǒng)計年鑒[EB/OL].（2019-09-11）[2020-06-10].http：//tjj.fujian.gov.cn/xxgk/ndsj/.

[19] 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[EB/OL].（2014-07-04）[2020-06-10].http：//www.mlr.gov.cn/tdzt/tdgl/decdc/dccg/gscg/201407/t20140704_1322754.htm.

[20] Food and Agriculture Organization of the United Nations（FAO）Statistical Databases[EB/OL].（2019-12-01）[2020-06-10].http：//www.fao.org/faostat/zh/#home.

基金項目 福建省中青年教師教育科研項目（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 2020-06-21