基于生態(tài)足跡模型的福建省可持續(xù)發(fā)展能力分析

孫燕霖

(福建農(nóng)林大學(xué)公共管理學(xué)院，福建 福州 350000)

隨著中國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展和居民消費(fèi)水平迅速提升，生態(tài)環(huán)境與經(jīng)濟(jì)建設(shè)之間的矛盾也日益顯現(xiàn)，促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展已成為社會(huì)關(guān)注的問題。生態(tài)足跡模型最早由Rees[1]等學(xué)者提出，是一種可以對生態(tài)可持續(xù)發(fā)展問題進(jìn)行定量研究的有效測度工具，可以通過測算人類活動(dòng)對生態(tài)系統(tǒng)的壓力來用定量的方式衡量區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展能力。目前，生態(tài)足跡模型的使用越來越廣泛，研究地域范圍從全球、國家、地區(qū)、城市等大范圍區(qū)域演進(jìn)為學(xué)校、家庭等小范圍區(qū)域，測量的對象從土地資源拓展到能源消費(fèi)、水資源、旅游、建筑等各個(gè)領(lǐng)域，王儉、張朝星[2]等構(gòu)建了4類水資源賬戶的生態(tài)足跡模型來分析區(qū)域的水資源生態(tài)足跡與生態(tài)承載力；也有部分學(xué)者對生態(tài)足跡和可持續(xù)發(fā)展的關(guān)系進(jìn)行分析，韋曉宏[3]將生態(tài)承載力和可持續(xù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展問題相結(jié)合，從理論基礎(chǔ)、時(shí)間動(dòng)態(tài)模型和定量模式方面進(jìn)行了生態(tài)足跡的綜合研究。

目前關(guān)于區(qū)域生態(tài)足跡各年份動(dòng)態(tài)變化以及構(gòu)建地區(qū)可持續(xù)發(fā)展能力的評價(jià)體系的研究較少，因此本文選取福建省2010—2019年的居民消費(fèi)數(shù)據(jù)，運(yùn)用生態(tài)足跡模型對福建省2010—2019年的生物與能源的生態(tài)足跡變化進(jìn)行測算，并引入生態(tài)足跡強(qiáng)度、生態(tài)足跡多樣性指數(shù)和生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展能力指數(shù)等多個(gè)維度對福建省生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展能力進(jìn)行分析，旨在為福建省發(fā)展生態(tài)經(jīng)濟(jì)提供理論支撐。

1 研究區(qū)域概況

福建省位于中國東南沿海地區(qū)，該省土地總面積為12.4萬km2。2019年，全省總?cè)丝?973萬人，地區(qū)生產(chǎn)總值42395億元，人均可支配收入35616元。

2 數(shù)據(jù)來源與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

本文選取《福建省統(tǒng)計(jì)年鑒(2010—2019)》中的生物資源消費(fèi)、能源資源消費(fèi)和經(jīng)濟(jì)增長的數(shù)據(jù)，計(jì)算福建省近10a的生態(tài)足跡、生態(tài)承載力和生態(tài)赤字，采用的均衡因子和產(chǎn)量因子的取值均參照《國家生態(tài)足跡賬戶計(jì)算基本方法與框架(2011)》[4]中的參數(shù)，見表1。

表1 各土地類型的均衡因子和產(chǎn)量因子

2.2 研究方法

2.2.1 生態(tài)足跡模型

生態(tài)足跡模型的運(yùn)用主要基于2點(diǎn)：人類能對自身消費(fèi)的大多數(shù)資源、能源和其所產(chǎn)生的廢棄物數(shù)量進(jìn)行有效測度[5]；消費(fèi)的資源和產(chǎn)生的廢棄物能折算成與之相對應(yīng)的耕地、林地、草地、水域、建筑用地、化石燃料用地6種土地類型的生物生產(chǎn)性面積。并且，由于不同地類的生產(chǎn)力存在差異，在計(jì)算過程中，需要運(yùn)用均衡因子將各類生物生產(chǎn)性土地的面積轉(zhuǎn)化為等價(jià)生產(chǎn)力的生物生產(chǎn)面積[6]，再通過加和的方式匯總出總的生態(tài)足跡。生態(tài)足跡計(jì)算公式：

EF=N×ef

式中,EF為總生態(tài)足跡，hm2；ef為人均生態(tài)足跡，hm2/人；N為總?cè)丝跀?shù)，人；rj為均衡因子；Ai為第i種消費(fèi)地類折算出的人均生物生產(chǎn)性土地面積，hm2；Ci為第i種生物資源的消費(fèi)量，kg；Yi為第i種生物資源的世界平均產(chǎn)量，kg·hm-2；i為消費(fèi)項(xiàng)目的類型；j為生物生產(chǎn)性土地類型。另外，在計(jì)算能源消費(fèi)項(xiàng)目的生態(tài)足跡時(shí)，需將不同的能源消費(fèi)項(xiàng)目折算成化石能源用地面積，不同能源的折算系數(shù)如表2所示。

表2 各類能源類型折算系數(shù)表

生態(tài)承載力即地區(qū)能夠提供給人類所需的生物生產(chǎn)性土地面積，計(jì)算公式：

ec=∑ai×rj×yi(j=1,2,3,4,5…)

EC=N×ec

式中，ec為人均生態(tài)承載力，hm2/人；rj為均衡因子；yi為產(chǎn)量因子；ai為人均生物生產(chǎn)性土地面積；N為總?cè)丝跀?shù)；EC為總的生態(tài)承載力，hm2/人。同時(shí)，根據(jù)世界環(huán)境與發(fā)展委員會(huì)的建議，本文最終計(jì)算出的生態(tài)承載力結(jié)果將扣除12%的生物多樣性保護(hù)面積。

2.2.2 可持續(xù)發(fā)展評價(jià)指標(biāo)

由于生態(tài)足跡模型具有生態(tài)偏向性，僅僅是衡量區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的一種生物定量測度方法，無法全面反映經(jīng)濟(jì)發(fā)展與資源環(huán)境的關(guān)系，因此本文還運(yùn)用了生態(tài)足跡強(qiáng)度、生態(tài)足跡多樣性指數(shù)和生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展能力指數(shù)來對福建省生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展能力進(jìn)行多維度評價(jià)。其中，生態(tài)足跡強(qiáng)度主要用來反映經(jīng)濟(jì)發(fā)展與資源利用之間的關(guān)系，也被稱作萬元GDP生態(tài)足跡，表示每產(chǎn)生1萬元GDP需要占用的生態(tài)足跡；生態(tài)足跡多樣性指數(shù)主要用來反映各類生物生產(chǎn)性土地面積的均衡程度[7]，通常來說，生態(tài)足跡多樣性指數(shù)越大，區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展能力就越強(qiáng)[8]；生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展能力指數(shù)能夠反映出生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)發(fā)展?fàn)顩r[9]，通常采用Ulanowicz發(fā)展能力公式進(jìn)行計(jì)算。上述3種指標(biāo)均可以用來衡量區(qū)域可持續(xù)發(fā)展水平，綜合運(yùn)用可以更加科學(xué)地評價(jià)區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展能力。

生態(tài)足跡強(qiáng)度計(jì)算公式：

生態(tài)足跡強(qiáng)度=區(qū)域人均生態(tài)足跡/區(qū)域人均GDP

生態(tài)足跡多樣性指數(shù)(H)一般通過Shannon-Weaver公式來進(jìn)行計(jì)算，公式：

H=-∑(QiLnQi)

式中，i為生物生產(chǎn)性土地類型；Qi表示第i種土地類型在總生態(tài)足跡中占的比例；H為生態(tài)足跡多樣性指數(shù)。

生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展能力指數(shù)(DC)一般通過人均生態(tài)足跡與生態(tài)足跡多樣性指數(shù)相乘得出結(jié)果,計(jì)算公式：

DC=ef×H=ef×(-∑QiLnQi)

式中，ef為人均生態(tài)足跡；H為生態(tài)足跡多樣性指數(shù)；DC為生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展能力指數(shù)。

3 結(jié)果與分析

3.1 各地類人均生態(tài)足跡

由表3可知，2010—2019年，福建省耕地和林地人均生態(tài)足跡總體呈下降趨勢。以耕地為例，2016年為節(jié)點(diǎn)，在這之前增長幅度較平穩(wěn)，2016年以后則出現(xiàn)明顯下降，且耕地是福建省人均生態(tài)足跡的主要貢獻(xiàn)者，其中2013年的耕地人均生態(tài)足跡占總足跡的70%；草地和水域的人均生態(tài)足跡變化幅度較小，隨時(shí)間推移基本保持穩(wěn)定趨勢；化石燃料用地的人均生態(tài)足跡變化呈逐年上升趨勢，但占總生態(tài)足跡的比例較小，從2010年的0.0655hm2增長到2019年的0.1702hm2；建設(shè)用地的人均生態(tài)足跡增長幅度較大，且為波動(dòng)上升趨勢，從2010年的0.3006hm2增長到2019年的0.7381hm2。

表3 2010—2019年福建省人均生態(tài)足跡

3.2 各地類人均生態(tài)承載力

由表4可知，耕地的人均生態(tài)承載力呈先上升后下降的趨勢，從2010年的0.352hm2上升到2014年的0.355hm2，后又下降至0.244ghm2，目前耕地依舊是保障福建省區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵因素，因此要持續(xù)加強(qiáng)對耕地資源的保護(hù)。相比之下，草地和水域的人均生態(tài)承載力變化幅度較小，林地的人均生態(tài)承載力從2010年的0.025hm2下降到2019年的0.018hm2，呈波動(dòng)下降趨勢；而建筑用地的人均生態(tài)承載力從2010年的0.049hm2上升到2019年的1.225hm2，上升趨勢較大。

表4 2010—2019年福建省各地類人均生態(tài)承載力

3.3 各地類人均生態(tài)赤字

由表5可知，10a間，耕地、林地、水域和化石能源4類用地始終處于生態(tài)赤字狀態(tài)，但赤字水平呈波動(dòng)下降趨勢。具體分析，耕地的人均生態(tài)赤字從2010年的1.2193hm2下降到2019年的0.8552hm2,但是從結(jié)構(gòu)上看，耕地的人均生態(tài)赤字占總生態(tài)赤字的比重較大；林地的人均生態(tài)赤字從2010年的0.2016hm2下降到2019年的0.1435hm2;相比之下，化石燃料用地的人均生態(tài)赤字則有所上升，從2010年的0.0655hm2上升到2019年的0.1702hm2；建筑用地的人均生態(tài)赤字變化幅度較大，從2014年開始，始終保持生態(tài)盈余狀態(tài)，且盈余水平呈上升趨勢，而草地近10a來也基本保持在0.02hm2的生態(tài)盈余狀態(tài)，由此可見這2種土地類型可以滿足目前福建省區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求。

表5 2010—2019年福建省各地類人均生態(tài)赤字

3.4 總生態(tài)足跡、生態(tài)承載力、生態(tài)赤字

由表6可知，2010—2019年，福建省生態(tài)足跡整體呈先上升后下降的趨勢，生態(tài)承載力整體呈上升趨勢。具體分析，福建省生態(tài)足跡從2010年的2.1777hm2增長到2019年的2.1828hm2，其中2014年達(dá)到最高值2.5034hm2，呈波動(dòng)上升趨勢，原因可能是隨著區(qū)域經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，人均資源消耗量隨之增加，消費(fèi)結(jié)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)也相應(yīng)發(fā)生調(diào)整，使得人均生態(tài)足跡逐年遞增。2014年，福建省被批準(zhǔn)為全國第1個(gè)生態(tài)文明先行示范區(qū)，省內(nèi)生態(tài)建設(shè)也進(jìn)入了示范帶動(dòng)階段?？梢园l(fā)現(xiàn)，2014年后，福建省的生態(tài)足跡出現(xiàn)了明顯下降。而福建省的生態(tài)承載力近10a間基本保持平穩(wěn)上升，從2010年的0.3783hm2上升到2019年的1.3224hm2，但在2017年前生態(tài)承載力的上升水平始終低于生態(tài)足跡與生態(tài)赤字的上升水平。相比于生態(tài)足跡和生態(tài)承載力的上升，近10a福建省生態(tài)赤字處于逐年下降趨勢，從2010年的1.7993hm2下降到2019年的0.8604hm2。

表6 2010—2019年福建省總生態(tài)足跡、生態(tài)承載力、生態(tài)赤字

3.5 可持續(xù)發(fā)展能力評價(jià)

從表7可知，福建省2010—2019年的生態(tài)強(qiáng)度總體呈逐年遞減的趨勢，從2010年0.5341減少到2019年的0.2037，這表明隨著社會(huì)生產(chǎn)水平的提高，福建省的資源利用效率在逐步提升，經(jīng)濟(jì)增長方式朝良性轉(zhuǎn)變，降低了對自然資源的依賴，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)也由粗放型轉(zhuǎn)向集約型，資源密集型轉(zhuǎn)向技術(shù)密集型。從生態(tài)足跡多樣性指數(shù)來看，福建省2010—2019年的生態(tài)足跡多樣性指數(shù)整體呈逐年遞增趨勢，從2010年的0.8831增長為2019年的1.1137，生態(tài)足跡多樣性指數(shù)越大說明生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展能力越強(qiáng)，可見近10a福建生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性也在有所提升。從生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展能力指數(shù)來看，2010—2019年，福建省生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展能力指數(shù)總體呈起伏增長趨勢，福建省的生態(tài)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展能力有所提升。

表7 2010—2019年福建省生態(tài)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展能力指數(shù)計(jì)算

4 結(jié)論與討論

2010—2019年，福建省生態(tài)足跡總體呈先上升后下降的趨勢，生態(tài)承載力呈平穩(wěn)上升趨勢，生態(tài)赤字總體呈波動(dòng)下降趨勢；不同的土地類型中，10a間耕地、林地的人均生態(tài)承載力整體呈下降趨勢，化石燃料用地、建筑用地總體呈上升趨勢，水域、草地呈波動(dòng)趨勢變化，變化幅度較小；6種土地類型中耕地的人均生態(tài)足跡對總生態(tài)足跡增長貢獻(xiàn)率最大。

福建省生態(tài)強(qiáng)度總體呈逐年遞減趨勢，生態(tài)足跡多樣性指數(shù)10a來總體變化幅度較小，生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展能力總體呈上升趨勢，福建省的生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展能力不斷增強(qiáng)

需要指出的是，本文在計(jì)算福建省人均生態(tài)足跡、生態(tài)承載力和生態(tài)赤字時(shí)會(huì)存在一些偏差，在計(jì)算生態(tài)足跡時(shí)，未覆蓋全部資源消費(fèi)類型；由于數(shù)據(jù)來源限制，在計(jì)算時(shí)未包含生物資源和能源資源消費(fèi)額中的進(jìn)出口貿(mào)易數(shù)額。盡管如此，本文依舊可以對福建省可持續(xù)發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行宏觀分析，為福建省可持續(xù)發(fā)展方案的制定提供理論支持。

要想不斷提高區(qū)域可持續(xù)發(fā)展能力，就需在保證地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平穩(wěn)定的前提下，對區(qū)域生態(tài)足跡、生態(tài)承載力和生態(tài)赤字進(jìn)行合理控制。要將降低生態(tài)足跡這一目標(biāo)納入各級政府的考核項(xiàng)目中，并持續(xù)加大對環(huán)境管理行業(yè)、信息技術(shù)行業(yè)等生態(tài)行業(yè)的支持，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈的升級[10]；要持續(xù)提高生態(tài)承載力，構(gòu)建生態(tài)產(chǎn)業(yè)體系[11]，積極開發(fā)新能源，推動(dòng)節(jié)能環(huán)保技術(shù)發(fā)展；要提升生態(tài)足跡多樣性指數(shù)，有序增加土地利用類型，降低高占比土地類別的生態(tài)足跡。