基于生態(tài)足跡-Tapio脫鉤模型的婁底市區(qū)域經(jīng)濟可持續(xù)性研究

王 煒，朱玉林

（中南林業(yè)科技大學 經(jīng)濟學院，湖南 長沙 410004）

人類的生存與發(fā)展依賴于自然，地球為人類提供了生存所必須的環(huán)境與資源，如何可持續(xù)性地利用自然資源，是全球生態(tài)經(jīng)濟學家們長期以來關注的焦點。1992年加拿大生態(tài)經(jīng)濟學家Rees[1]提出了生態(tài)足跡的概念，通過將實物消費量換算為生物生產(chǎn)性土地面積的方法，定量地測定人類對自然資源的消費來評估人類對生態(tài)系統(tǒng)的影響，并將計算出的生態(tài)足跡與生物生產(chǎn)性土地面積存量作對比，判斷地區(qū)是否存在生態(tài)盈余赤字。

隨著對生態(tài)足跡理論研究的不斷深入，這一方法的局限性也逐漸被意識到，徐中民，張志強等[2]認為生態(tài)足跡模型僅為一個靜態(tài)模型，它并沒有關注到可持續(xù)發(fā)展中的代際公平問題。另外，生態(tài)足跡理論僅關注環(huán)境系統(tǒng)中生態(tài)物品和服務的供求，而忽視了對經(jīng)濟系統(tǒng)的分析，研究的系統(tǒng)具有單一性?！懊撱^”的含義即為變量與變量之間沒有關系、不連結，脫鉤模型常被國內(nèi)外學者用于研究大氣污染、碳排放等環(huán)境問題與經(jīng)濟發(fā)展之間的脫鉤關系。其中Tapio[3]于2005年構建的脫鉤模型因其使用彈性分析的方法，很大程度上降低了傳統(tǒng)脫鉤模型因基期選擇問題而導致的計算偏差，故被國內(nèi)外學者廣泛認同并運用。在生態(tài)足跡研究的基礎上，進一步分析生態(tài)壓力與經(jīng)濟發(fā)展之間脫鉤關系的優(yōu)勢在于：1）Tapio脫鉤模型綜合總量和相對量指標，能夠動態(tài)反應變量的時間序列特征[4]，有效克服了傳統(tǒng)生態(tài)足跡模型的靜態(tài)性缺陷。2）脫鉤彈性系數(shù)能夠有效評定雙系統(tǒng)之間的耦合程度，有效克服了傳統(tǒng)生態(tài)足跡模型研究系統(tǒng)的單一性缺陷。

國內(nèi)學者對生態(tài)足跡研究的主流方向大概分為以下幾個方面：1）對區(qū)域生態(tài)足跡做時空分析[5]；2）研究生態(tài)足跡的驅動因素[6]；3）結合能值理論研究生態(tài)足跡[7]。目前，僅有諸如楊振華[8]、張童[9]、李坦[10]等少數(shù)學者進一步研究了生態(tài)足跡與經(jīng)濟發(fā)展之間的脫鉤關系?；诖?，本研究以湖南省婁底市為例，從生態(tài)、經(jīng)濟雙視角出發(fā)，構建生態(tài)足跡-Tapio脫鉤模型，對該市經(jīng)濟發(fā)展的可持續(xù)性進行研究，以期為該市能在“十四五”期間進一步協(xié)調好經(jīng)濟發(fā)展與生態(tài)壓力的關系，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結構提供對策支持及理論借鑒。

一、生態(tài)足跡-Tapio脫鉤模型

綜合上述對生態(tài)足跡理論以及Tapio脫鉤模型的分析，為了有效克服傳統(tǒng)生態(tài)足跡理論的缺陷并對區(qū)域可持續(xù)性做出綜合評判，本研究構建生態(tài)足跡-Tapio脫鉤模型，即在傳統(tǒng)生態(tài)足跡理論的基礎上，進一步研究生態(tài)壓力與經(jīng)濟發(fā)展之間的脫鉤關系。

（一）生態(tài)足跡理論

1.生態(tài)足跡的計算

計算生態(tài)足跡指數(shù)，就是將本地的各類資源和能源的消費換算為6類生物生產(chǎn)性土地面積（耕地、林地、牧草地、水域、化石能源用地和建筑用地），并將各類生物生產(chǎn)性土地面積通過均衡因子的折算并加總后獲得總的生態(tài)足跡[11]。

在本次研究中，考慮到婁底市各項目進出口總量較小，故在核算本地生態(tài)足跡時，忽略進出口對居民消費的影響。消費項目的構建在楊燦、朱玉林[7]相關研究的基礎上結合婁底市本地情況加以改進，如表1所示。另外，本研究屬于市級尺度上的生態(tài)足跡研究，故一般以耕地、林地、草地、水域中各項目的年產(chǎn)量，化石能源用地、建筑用地中各項目的規(guī)模以上工業(yè)企業(yè)能源消費量作為各消費項目的替代指標。

表1 生態(tài)足跡的消費項目清單

生態(tài)足跡的計算公式為：

人均生態(tài)足跡的計算公式為：

式中：EFi表示第i年的地區(qū)總生態(tài)足跡；efi表示第i年的地區(qū)人均生態(tài)足跡；Aij表示第i年第j項生物質產(chǎn)量；Bij表示第i年第j項地區(qū)能源消費量；Yj表示第j種生物質的全球平均產(chǎn)量或全球平均能源足跡；rj表示第j項生物質項目或能源消費項目對應的生物生產(chǎn)性土地類型，共6類，取值直接引用Wackernagel于2004年測定的均衡因子數(shù)據(jù)，取耕地2.17、林地1.35、牧草地0.47、水域0.35、化石能源用地1.35、建筑用地2.17；aj表示第j項能源的折算系數(shù)；Ni表示地區(qū)第i年的總人口數(shù)。

2.生態(tài)承載力的計算

生態(tài)承載力可被認為是生態(tài)足跡的供給端，但因為資源稟賦的不同，簡單相加的生物生產(chǎn)性面積不具有區(qū)域間的可比性，所以生態(tài)承載力的計算須是經(jīng)均衡因子和產(chǎn)量因子的折算，并扣除12%的面積用以保護生態(tài)系統(tǒng)的多樣性后所得到的生物生產(chǎn)性面積的總量。

人均生態(tài)承載力的計算公式為：

式中：ECi表示第i年的地區(qū)總生態(tài)承載力；eci表示第i年的地區(qū)人均生態(tài)承載力；γj為產(chǎn)量因子，結合婁底市本地生產(chǎn)力發(fā)展情況取耕地2.180 4、牧草地4.574 4、林地1.677 3、建筑用地2.180 4、水域4.574 4、CO2吸收0[12]。

3.人均生態(tài)赤字與人均生態(tài)盈余

人均生態(tài)赤字或人均生態(tài)盈余是指人均生態(tài)足跡與人均生態(tài)承載力之間的差值，在一定程度上反應了地區(qū)發(fā)展的可持續(xù)性。

計算公式為：

式中：εi表示人均生態(tài)赤字或盈余，εi＜0，則存在生態(tài)赤字，εi＞0則存在生態(tài)盈余

（二）經(jīng)濟發(fā)展與生態(tài)壓力的脫鉤分析

本研究基于Tapio脫鉤模型，構建GDP（衡量經(jīng)濟發(fā)展）與生態(tài)足跡（衡量生態(tài)壓力）之間的脫鉤彈性方程，分析并得到了婁底市2008～2019年間各變量之間的脫鉤情況隨時間的變化趨勢。計算公式如下：

脫鉤彈性指數(shù)對應的脫鉤類型沿用Tapio構建的劃分體系，如表2所示。其中，在經(jīng)濟發(fā)展與生態(tài)壓力的脫鉤關系中，最理想的情況為強脫鉤，即表示經(jīng)濟的發(fā)展對造成生態(tài)壓力的依賴度非常低，經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展不會以造成更大的生態(tài)壓力為代價；最不理想的情況為強負脫鉤，即表示經(jīng)濟衰退但生態(tài)壓力加劇。

表2 脫鉤彈性系數(shù)比對?

二、計算結果與分析

（一）研究區(qū)域介紹

婁底市礦產(chǎn)資源豐富，已探明礦種47類，礦產(chǎn)地58處，其中銻礦保有儲量為全世界第一，煤礦保有儲量為湖南省第一，享有“世界銻都”“江南煤?！钡拿雷u；雨水充沛，水系完整，東部漣水，為湘江中游一大支流，境內(nèi)全長85.85 km，流域面積3 985 km2。

婁底市是湖南省重要的原材料與能源工業(yè)基地，但產(chǎn)能過剩、城鎮(zhèn)化程度低的問題較為顯著。近年來，婁底市致力于改善產(chǎn)業(yè)結構[13]將去除過剩產(chǎn)能，發(fā)展新型產(chǎn)業(yè)作為長期發(fā)展的目標，第二產(chǎn)業(yè)GDP占總GDP比重已從2008年的50.38%降為2019年的38.57%。通過近年的努力，婁底取得了令人驕傲的成績，但在改善產(chǎn)業(yè)結構、促進城鎮(zhèn)化的道路上，依然任重而道遠。

（二）數(shù)據(jù)來源及說明

婁底市人口、GDP等社會經(jīng)濟指標來自于各年份《湖南省統(tǒng)計年鑒》；婁底市各生物質產(chǎn)量、規(guī)模以上企業(yè)能源消費量來自于各年份《湖南省統(tǒng)計年鑒》《湖南省農(nóng)村統(tǒng)計年鑒》；由于土地利用數(shù)據(jù)的可獲得性較差，本研究以婁底市森林覆蓋面積代替林地面積。其中，耕地、牧草地、水域、建筑用地的面積數(shù)據(jù)來自于各年份《湖南省農(nóng)村統(tǒng)計年鑒》《婁底年鑒》《婁底統(tǒng)計年鑒》及其他文獻[14]，森林覆蓋面積來自于各年份《婁底市國民經(jīng)濟和社會發(fā)展統(tǒng)計公報》，化石能源用地面積取0，部分土地利用數(shù)據(jù)缺失的年份，通過插值法代入。

原始數(shù)據(jù)中共有消費端項目34項，分為生物質產(chǎn)量與能源消費兩個主要板塊，各類生物生產(chǎn)性土地的具體消費項目已在表1中列出，此處不再贅述。生物質消費項目中，竹材取每根0.015 m3。能源消費項目中的能源轉換系數(shù)參考中國能源統(tǒng)計年鑒，各消費項目的全球平均產(chǎn)量或平均能源足跡參考聯(lián)合國糧農(nóng)組織網(wǎng)站（faostat.fao.org）。

（三）婁底市生態(tài)足跡與承載力的時間序列分析

依據(jù)公式（1）～（4）可計算出婁底市各年份人均生態(tài)足跡、人均生態(tài)承載力以及人均生態(tài)盈余，計算結果見表3、表4。

根據(jù)圖1，從人均生態(tài)足跡的結構上分析，研究時段內(nèi)，歷年各類生物生產(chǎn)性土地的生態(tài)足跡貢獻率大小情況一致：化石能源用地＞牧草地＞耕地＞水域＞林地＞建筑用地，化石能源用地的生態(tài)足跡貢獻率占了相當大的一部分，其中2019年最低為64.18%，2017年最高為71.95%。婁底市是湖南省的重要原材料基地，其主導產(chǎn)業(yè)為煤炭、鋼材、建材等“兩高一資”型傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)[15]，高耗能、高污染對應了高的生態(tài)足跡消費需求以及生態(tài)治理成本，這也解釋了為什么化石能源用地的生態(tài)足跡貢獻率在該市居高不下，長期居于首位。

根據(jù)圖1，從人均生態(tài)足跡的時間趨勢上分析，人均生態(tài)足跡的變化隨時間呈現(xiàn)出倒“U”型的變化特征，拐點出現(xiàn)在2014年。人均生態(tài)足跡由2008年的3.07 hm2（最小值）上升到2014年的4.89 hm2（最大值），再下降到2019年的3.31 hm2。從分項生態(tài)足跡分析，牧草地與化石能源用地的人均生態(tài)足跡也呈現(xiàn)出倒“U”型狀，且其拐點與總的人均生態(tài)足跡相吻合。其余四類土地呈現(xiàn)單調遞增或上下波動型態(tài)勢。2008年金融危機以后，為刺激經(jīng)濟，穩(wěn)住就業(yè)，婁底市政府提出“工業(yè)主導、基礎先行、項目帶動、協(xié)調發(fā)展”的戰(zhàn)略舉措，擴大招商引資規(guī)模，一大批耗能高、規(guī)模大的項目落地，規(guī)模以上企業(yè)能源消耗量在接下來的幾年中高速增長，這也直接導致了婁底市人均生態(tài)足跡的持續(xù)增加。2015年是“十二五”計劃的收官之年，婁底市一是狠抓產(chǎn)業(yè)轉型，以“四轉三化”為抓手、“三量齊升”為目標，培育了一批戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，推進了薄板深加工產(chǎn)業(yè)園和汽車零部件基地的建設；二是致力于改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，加大力度引導煤炭、鋼鐵等產(chǎn)業(yè)走向高端，并關閉了一大批落后煤礦，據(jù)統(tǒng)計，婁底市煤礦已從2010年的486家減少為2014年的249家，故該年人均生態(tài)足跡首次呈現(xiàn)出下降態(tài)勢?！笆濉逼陂g，婁底市加快產(chǎn)業(yè)轉型升級的步伐，深入踐行綠色發(fā)展的理念，第二產(chǎn)業(yè)GDP與第三產(chǎn)業(yè)GDP的比值（衡量產(chǎn)業(yè)結構）不斷下降，從2015年的1.437下降為2019年的0.759，一大批產(chǎn)能過剩的企業(yè)或淘汰或改造，反應在生態(tài)足跡上就是2015—2019年間人均生態(tài)足跡的持續(xù)降低。

圖1 婁底市2008年—2019年人均生態(tài)足跡堆積圖（分項目）

根據(jù)表3、表4所示，婁底市的人均承載力較低，但除了在2016年有略微的減小以外，總體上還是呈現(xiàn)出緩慢增長的態(tài)勢，人均承載力絕對值從2008年的0.56 hm2增長為2019年的0.7 hm2。這主要是因為婁底市長期以來致力于退耕還草還林、堅守耕地紅線、嚴格控制對建設用地審批，大力開展對已破壞生態(tài)系統(tǒng)的修復工作，并對國家自然保護區(qū)、國家森林公園實施嚴格的保護政策，一定程度上增加了生態(tài)產(chǎn)品和服務的供給，提高了生態(tài)承載力。

表3 婁底市2008—2013年的人均生態(tài)足跡（分項目）、承載力、生態(tài)盈余 hm2

表4 婁底市2014—2019年的人均生態(tài)足跡（分項目）/承載力/生態(tài)盈余 hm2

根據(jù)圖2，在12年的研究時段內(nèi)，人均生態(tài)盈余均為負數(shù)，表明該市每年都存在嚴重的生態(tài)赤字，人均生態(tài)足跡與人均生態(tài)承載力的比值在2012年最大為7.00，在2019年最小為4.75，生態(tài)壓力負載嚴重。研究時段內(nèi)，該市經(jīng)濟發(fā)展迅速，但經(jīng)濟系統(tǒng)的這種發(fā)展是以剝奪過量生態(tài)物品的發(fā)展，是相對不可持續(xù)的發(fā)展。人均生態(tài)盈余呈“U”型分布，2014年以后，生態(tài)赤字逐年減小，生態(tài)系統(tǒng)壓力相對釋放并呈持續(xù)向好的態(tài)勢，但生態(tài)系統(tǒng)負載嚴重的情形依然嚴峻。

圖2 婁底市2008—2019年人均生態(tài)足跡/承載力/盈余變化趨勢

（四）婁底市環(huán)境-經(jīng)濟系統(tǒng)脫鉤狀況的時間序列綜合分析

根據(jù)公式（5）可計算出婁底市各年度生態(tài)足跡與GDP之間的脫鉤彈性，計算結果見表5。根據(jù)表5，可以看出婁底市2009—2019年的經(jīng)濟發(fā)展與生態(tài)壓力之間的脫鉤情況經(jīng)歷了由“擴張性負脫鉤”到“弱脫鉤”到“強脫鉤”的變化過程，且研究時段內(nèi)ΔGDP均為正數(shù)，這說明了該市經(jīng)濟發(fā)展逐漸擺脫了對造成生態(tài)壓力的依賴，發(fā)展的可持續(xù)性正不斷向好的方向發(fā)展，但上節(jié)已分析，該市仍處于嚴重的生態(tài)赤字中，面臨的生態(tài)壓力依然沉重。

表5 婁底市2009—2019年脫鉤結果分析表

根據(jù)脫鉤狀況表現(xiàn)出的不同特征，可將研究時期劃分為兩個研究階段。

第一階段為2009—2014年，具體表現(xiàn)為經(jīng)濟增長與造成生態(tài)壓力之間呈較強的關聯(lián)性。這一階段EF均為正增長，平均年增長率達到了6.65%，其中以2009年、2010年最高，分別為10.71%和10.98%，上文已分析過這一階段的EF高速增長主要是因為2008年金融危機后婁底市的能源足跡不斷擴大，此處不再贅述。與此同時，總GDP在這段時期內(nèi)也保持了一個高速的增長，平均增速為14.99%，再對總GDP細分產(chǎn)業(yè)進行分析，第二、第三產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)出分別保持了16.28%和15.25%的年平均增長率，年均占總GDP比重分別為53.24%和31.24%。綜上所述，結合婁底市本地產(chǎn)業(yè)實際情況分析，這一階段的經(jīng)濟高速增長主要是源自煤炭、建材、有色金屬等傳統(tǒng)高耗能產(chǎn)業(yè)在這一時期的快速擴張，但這種增長對生態(tài)系統(tǒng)的依賴程度非常高，這加劇了該地區(qū)的生態(tài)壓力[16]。

第二階段為2014—2019年，具體表現(xiàn)為經(jīng)濟增長與造成生態(tài)壓力之間呈較弱的關聯(lián)性。這一階段的特征為EF均為負增長，平均年增長率為-6.96%，這主要得益于該地區(qū)在“十二五”期間立足于淘汰和改造產(chǎn)能過剩企業(yè)，并于“十三五”期間繼續(xù)加快產(chǎn)業(yè)轉型的步伐，能源足跡的逐年下降。這一時期，婁底市經(jīng)濟仍能保持一個中高速的增長（除了2017年外，GDP年平均增速都大于6.5%），再對總GDP細分產(chǎn)業(yè)進行分析，第三產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)出依舊保持了高速增長的態(tài)勢，年均增長率為16.55%，并于2019年首次超過第二產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)出，居三產(chǎn)GDP貢獻率首位。然而第二產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)出的年均增長率卻下降為-0.4%，根據(jù)世界發(fā)達國家和國內(nèi)先進城市的經(jīng)驗[17]，這一變化符合現(xiàn)代城市發(fā)展的邏輯，雖然經(jīng)濟增速較第一階段有所放緩，但消耗更少的環(huán)境資源，釋放了更多的生態(tài)負荷，所以可以認為，這樣的發(fā)展更符合可持續(xù)發(fā)展的原則。

三、結論與對策

第一，結構上分析，能源足跡始終位居區(qū)域總生態(tài)足跡貢獻率首位，說明該市以工業(yè)為主導的發(fā)展模式仍未改變。時間趨勢上分析，生態(tài)足跡呈倒“U”型分布，尤其是拐點以后生態(tài)足跡的逐年下降，說明近年來該市在生態(tài)建設、產(chǎn)業(yè)轉型等方面的努力卓有成效，但是該市仍然長年處于嚴重的生態(tài)赤字當中，面臨較大的生態(tài)壓力。

第二，生態(tài)承載力大體上呈現(xiàn)出逐年遞增的狀態(tài)（2010年除外），但是增長幅度較小，生態(tài)物品和生態(tài)服務呈現(xiàn)出明顯的供不應求狀態(tài)，凸顯出婁底市的土地資源結構亟待改善。

第三，經(jīng)濟增長與生態(tài)壓力之間的脫鉤關系經(jīng)歷了由“擴張性負脫鉤”-“弱脫鉤”-“強脫鉤”轉變，經(jīng)濟的增長不再依賴于對生態(tài)物品和生態(tài)服務的過度消費[18]，這主要得益于婁底市長期以來致力于優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結構，大力發(fā)展現(xiàn)代化服務業(yè)，減少能源消費項目。

綜上所述，婁底市經(jīng)濟發(fā)展逐漸擺脫了對造成生態(tài)壓力的依賴，人均生態(tài)足跡與人均生態(tài)盈余均已度過曲線拐點，正朝好的方向發(fā)展，但該市長期處于嚴重生態(tài)赤字的局面沒有改變，生態(tài)壓力依舊巨大，處于相對的不可持續(xù)狀態(tài)。為持續(xù)釋放生態(tài)壓力，防止生態(tài)盈余從“U”型曲線向倒“N”型曲線轉變，結合該市近年發(fā)展的情況，提出以下四點對策建議：

一是進一步優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結構，改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)、淘汰落后產(chǎn)業(yè)、扶植新興產(chǎn)業(yè)；不斷增加第三產(chǎn)業(yè)在全產(chǎn)業(yè)中占比；擴大產(chǎn)業(yè)園區(qū)的建設力度，通過產(chǎn)業(yè)集聚效應提高資源的利用效率；延長并完善產(chǎn)業(yè)鏈，提升資源配置及生產(chǎn)效率；金融領域上拓寬科創(chuàng)型中小微企業(yè)的融資方式，暢通直接融資渠道。

二是持續(xù)推進可再生能源的利用，倡導清潔能源的使用，以減少化石能源用地的生態(tài)足跡。以“金太陽”新能源示范工程為契機，大力發(fā)展太陽能相關產(chǎn)業(yè)；充分利用降雨充沛、水系完整等優(yōu)勢，推進水電行業(yè)的建設。

三是改善土地資源結構，提高生態(tài)承載力，嚴格審批建筑用地的開發(fā)；實行紅線原則，守住耕地資源不濫用；進一步推行植樹造林，提高森林覆蓋率；嚴格管控水污染，確保水資源的生態(tài)安全；推進土地資源集約化利用，充分提高用地效率[19]。

四是倡導綠色消費、理性消費，拒絕鋪張浪費、盲目消費，從居民消費端減小生態(tài)壓力；提倡綠色出行，普及公共交通工具在全市范圍內(nèi)的使用，政策上向新能源汽車傾斜，推進節(jié)能減排。