基于生態(tài)足跡模型的威遠(yuǎn)縣2016 ～2020 年可持續(xù)發(fā)展的路徑分析

陳曉娟，楊 孔

(西南民族大學(xué)青藏高原研究院，四川 成都 610041)

在中國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的整個(gè)過(guò)程中的水環(huán)境和自然資源一直以來(lái)被作為制約中國(guó)經(jīng)濟(jì)的一個(gè)重要影響因素[1].當(dāng)今世界把我國(guó)社會(huì)主義經(jīng)濟(jì)和人類(lèi)自然經(jīng)濟(jì)如何和諧穩(wěn)定運(yùn)行等當(dāng)作重要的討論議題[2].因此，有關(guān)于可持續(xù)發(fā)展的正確數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)和有效定量數(shù)據(jù)測(cè)量一直以來(lái)是近幾年的學(xué)術(shù)研究前沿和發(fā)展重點(diǎn)[3].由加拿大生態(tài)學(xué)家William Rees[4]教授及他的學(xué)生共同提出并實(shí)施完善的區(qū)域生態(tài)變化足跡定量分析方法，為應(yīng)用定量指標(biāo)研究某一區(qū)域的生態(tài)可持續(xù)發(fā)展動(dòng)態(tài)狀況分析提供了全新的科學(xué)視角，該分析理論通過(guò)系統(tǒng)建立簡(jiǎn)明的定量指標(biāo)體系，結(jié)合計(jì)算機(jī)的應(yīng)用來(lái)準(zhǔn)確測(cè)定一定生態(tài)區(qū)域內(nèi)全體人類(lèi)對(duì)自然資源的綜合利用能力，在生態(tài)環(huán)境承載力控制范圍內(nèi)，為一定區(qū)域的生態(tài)可持續(xù)發(fā)展動(dòng)態(tài)狀況分析提供了可定量數(shù)據(jù)診斷[5].

關(guān)于生態(tài)足跡模型，國(guó)外相關(guān)學(xué)者對(duì)多個(gè)國(guó)家、區(qū)域規(guī)劃尺度課題進(jìn)行了大量投入研究，鑒于我國(guó)生態(tài)足跡測(cè)度模型直觀、綜合、易于設(shè)計(jì)讓外國(guó)人充分理解和廣泛接受.近年內(nèi)外相關(guān)學(xué)者已經(jīng)將該模型投入在不同國(guó)家尺度和各區(qū)域的生態(tài)可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃測(cè)度課題研究中[6].國(guó)內(nèi)關(guān)于生態(tài)足跡的計(jì)算概念研究首次由張志強(qiáng)、徐中民[7]于1999 年先后引入國(guó)內(nèi)，隨后關(guān)于國(guó)內(nèi)生態(tài)生物足跡計(jì)算模型的實(shí)際應(yīng)用理論研究，在中國(guó)迅速地展開(kāi)，特別是近年利用代數(shù)綜合法模型計(jì)算國(guó)內(nèi)生態(tài)足跡的成功案例屢見(jiàn)不鮮，分別成功計(jì)算出和分析了不同空間時(shí)段、不同空間尺度的國(guó)內(nèi)生態(tài)生物足跡及實(shí)際應(yīng)用中的問(wèn)題[8].

本文通過(guò)內(nèi)江市統(tǒng)計(jì)局中的年鑒數(shù)據(jù)計(jì)算了威遠(yuǎn)縣2016 ～2020 年的生態(tài)足跡，能初步的了解威遠(yuǎn)縣在發(fā)展過(guò)程中遇到的問(wèn)題以及發(fā)展中的缺陷，為該區(qū)域能夠更好的發(fā)展提供一定的科學(xué)指導(dǎo).

1 研究區(qū)域概況

威遠(yuǎn)縣位于四川盆地中南部，轄區(qū)區(qū)域面積128 955 hm2，地理橫跨北緯29°22′ ～29°47，東經(jīng)104°16′～104°53′.截止到2020 年威遠(yuǎn)縣耕地面積為0.5 萬(wàn)hm2、林地面積為0.3 萬(wàn)hm2、草地面積為0.02萬(wàn)hm2、化石燃料用地面積為0.1 萬(wàn)hm2、建筑用地面積為0.1 萬(wàn)hm2、水域面積為0.4 萬(wàn)hm2[9].威遠(yuǎn)縣有集中的典型林木藤本植物多個(gè)種類(lèi)37 科58 屬70 多個(gè)典型林木植物品種，主要為松、杉、柏、桉等，藥用植物788 種.礦產(chǎn)資源主要包括有大型礦用石油、天然氣、煤、石灰?guī)r、鋁土礦的變質(zhì)粘石頁(yè)巖和大量鐵礦、磚用煤的變質(zhì)粘石頁(yè)巖、含大量鈣和鉀灰石變質(zhì)水泥和大量云母石的變質(zhì)粘土礦、粘土、高嶺土、巖石和硅酸鹽等20 多種[10].

2 研究方法

2.1 生態(tài)足跡概念

生態(tài)足跡(Ecological Footprint)是指能夠持續(xù)地提供資源或者消納廢物的具有生物生產(chǎn)力的地域空間.它將某一經(jīng)濟(jì)地區(qū)的自然資源和生態(tài)能源生產(chǎn)消費(fèi)同其地區(qū)擁有的主要生態(tài)資源能力水平進(jìn)行定量比較，來(lái)幫助判斷該地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展?jié)摿κ欠裨诰哂猩鷳B(tài)資源承載力的控制范圍內(nèi)，定量判斷區(qū)域的可持續(xù)性發(fā)展概況.該理論自提出以來(lái)就得到了學(xué)者的廣泛認(rèn)同及應(yīng)用[11].

2.2 生態(tài)足跡計(jì)算方法及指標(biāo)的選取

2.2.1 生態(tài)足跡

(1)各種消費(fèi)項(xiàng)目的人均生態(tài)足跡分量計(jì)算公式

式中:i:消費(fèi)項(xiàng)目類(lèi)型；Ci:第i 種消費(fèi)項(xiàng)目的人均消費(fèi)量；Ai:第i 種消費(fèi)項(xiàng)目折算的人均占有的生物生產(chǎn)面積，單位hm2/人；Yi:生物生產(chǎn)土地生產(chǎn)第i種消費(fèi)項(xiàng)目的年(世界)平均產(chǎn)量，單位GJ/hm2；Pi:第i 種消費(fèi)項(xiàng)目年生產(chǎn)量；Ii:第i 種消費(fèi)項(xiàng)目年進(jìn)口量；Ei:第i 種消費(fèi)項(xiàng)目年出口量；N:人口數(shù).

(2)人均生態(tài)足跡的計(jì)算公式

式中:ef:人均生態(tài)足跡，單位hm2/人；rj:均衡因子.

(3)區(qū)域總?cè)丝诘纳鷳B(tài)足跡為

式中:EF:總?cè)丝诘纳鷳B(tài)足跡，單位:hm2；N:人口數(shù).

2.2.2 生態(tài)承載力

(1)人均生態(tài)承載力計(jì)算公式

式中:ec:人均生態(tài)承載力，單位hm2/人；aj:人均生物生產(chǎn)面積hm2/人；rj:均衡因子；yj:產(chǎn)量因子.

(2)區(qū)域生態(tài)承載力計(jì)算公式

式中:EC:區(qū)域總?cè)丝诘纳鷳B(tài)承載力(hm2)；N:人口數(shù).

2.2.3 生態(tài)足跡模型中使用的生物生產(chǎn)型面積的類(lèi)型

在生態(tài)足跡模型中，生物生產(chǎn)土地面積主要考慮如下6 種類(lèi)型(表1):

表1 生物生產(chǎn)土地面積類(lèi)型Table 1 Types of land area for biological production

2.2.4 區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的判定

EC-EF ＞0 生態(tài)盈余，表明區(qū)域發(fā)展目前是可持續(xù)的；

EC-EF ＜0 生態(tài)赤字，表明區(qū)域發(fā)展目前是不可持續(xù)的.

3 數(shù)據(jù)來(lái)源及處理

本文采用內(nèi)江市2016 ～2020 年統(tǒng)計(jì)年鑒數(shù)據(jù)，用生態(tài)足跡模型來(lái)評(píng)價(jià)內(nèi)江市威遠(yuǎn)縣的可持續(xù)發(fā)展情況.其中全球平均產(chǎn)量均來(lái)源于聯(lián)合國(guó)糧食及農(nóng)業(yè)組FAO 官網(wǎng)(http:/ /www. fao. org/home/en/). 能源消費(fèi)部分的計(jì)算，采用世界單位化石燃料生產(chǎn)性土地的平均發(fā)熱量為標(biāo)準(zhǔn)；產(chǎn)量因子和均衡因子均采用Wackernagel1997[6-7]年測(cè)算中國(guó)生態(tài)足跡所采用的.數(shù)據(jù)前期整理及圖片繪制均利用Excel 2010.

4 威遠(yuǎn)縣生態(tài)足跡計(jì)算

4.1 生物資源賬戶的生態(tài)足跡計(jì)算

在計(jì)算威遠(yuǎn)縣生物資源消費(fèi)賬戶，根據(jù)土地的不同類(lèi)型選取了15 個(gè)消費(fèi)類(lèi)型分別為:谷物、糖料、豆類(lèi)、牛肉、薯類(lèi)、油料、兔肉、豬肉、羊肉、牛奶、禽蛋、蜂蜜、蠶繭、水果產(chǎn)品、水產(chǎn)品，計(jì)算結(jié)果如表2 所示.

表2 威遠(yuǎn)縣2020 年生物資源消費(fèi)賬戶Table 2 Biological resource consumption account of Weiyuan County in 2020

4.2 能源消費(fèi)賬戶生態(tài)足跡計(jì)算

能源消費(fèi)的生態(tài)足跡是能源生產(chǎn)所需的土地面積和在能源消費(fèi)過(guò)程中吸收化石燃料燃燒排出的CO2所必需的土地面積. 威遠(yuǎn)縣的能源消費(fèi)賬戶主要為原煤、洗煤、電力和天然氣，詳見(jiàn)表3.

表3 威遠(yuǎn)縣2020 年能源消費(fèi)賬戶計(jì)算Table 3 Calculation of energy consumption account in Weiyuan County in 2020

4.3 威遠(yuǎn)縣2016 ～2020 年各土地類(lèi)型人均生態(tài)足跡

根據(jù)圖1、表4 所示，2016 ～2018 年耕地人均生態(tài)足跡從0.104 hm2上升至0.180 hm2；林地人均生態(tài)足跡近5 年總體呈上升趨勢(shì)；2017 年水域人均生態(tài)足跡出現(xiàn)小幅度變化，其他年份均逐年增加；2018 年化石能源用地人均生態(tài)足跡出現(xiàn)減少，其余年份均為逐年增長(zhǎng)，近5 年建設(shè)用地人均生態(tài)足跡均有增長(zhǎng)趨勢(shì)，增量為0.06 hm2.

圖1 威遠(yuǎn)縣2016 ～2020 年各土地類(lèi)型人均生態(tài)足跡(hm2)Fig.1 Per capita ecological footprint (hm2) of each land type in Weiyuan County during 2016 to 2020

表4 威遠(yuǎn)縣2016 ～2020 年各土地類(lèi)型人均生態(tài)足跡(hm2)Table 4 Per capita ecological footprint (hm2) of each land type in Weiyuan County from 2016 to 2020

4.4 威遠(yuǎn)縣2016 ～2020 年各土地類(lèi)型人均生態(tài)承載力

根據(jù)表5 所示，2016 ～2020 年耕地5 年間提高了0.01 hm2，耕地人均生態(tài)載力年均占總?cè)司休d力的75.5%，草地提高了0. 02 hm2，林地提高了0.000 012 hm2，建筑提高了0.01 hm2，而水域及林地提高較少.

表5 威遠(yuǎn)縣2016 ～2020 年各土地類(lèi)型人均生態(tài)承載力(hm2)Table 5 Per capita ecological carrying capacity (hm2) of each land type in Weiyuan County from 2016 to 2020

4.5 威遠(yuǎn)縣2016 ～2020 年各類(lèi)土地生態(tài)足跡需求和生態(tài)供給情況

由表6 中的數(shù)據(jù)我們可以看出林地、化石燃料地、水域和建筑用地土地類(lèi)型呈現(xiàn)為生態(tài)赤字，而且化石燃料地對(duì)于生態(tài)赤字的貢獻(xiàn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其他兩類(lèi)土地.其中耕地及草地出現(xiàn)了生態(tài)盈余.

表6 威遠(yuǎn)縣2016 ～2020 年各土地生態(tài)足跡需求和生態(tài)供給情況Table 6 Land ecological footprint demand and ecological supply in Weiyuan County from 2016 to 2020

4.6 威遠(yuǎn)縣對(duì)應(yīng)年份的生態(tài)盈虧計(jì)算結(jié)果

由圖2、表7 可知，自2016 年以來(lái)，威遠(yuǎn)縣一直處于生態(tài)赤字狀態(tài)，其中2017 年達(dá)到最高，之后有降低趨勢(shì)，總體人均生態(tài)赤字在0.9 hm2左右.

圖2 威遠(yuǎn)縣對(duì)應(yīng)年份的生態(tài)盈虧計(jì)算結(jié)果Fig.2 Calculation results of ecological profit and loss in Weiyuan County in corresponding years

表7 威遠(yuǎn)縣對(duì)應(yīng)年份生態(tài)盈虧計(jì)算結(jié)果Table7 Calculation results of ecological profit and loss in Weiyuan County in corresponding years

5 討論

威遠(yuǎn)縣人均生態(tài)足跡5 年間變化不明顯，增加了0.01 hm2.人均生態(tài)承載力變化幅度不大，但2016 ～2020 年威遠(yuǎn)縣均出現(xiàn)生態(tài)赤字現(xiàn)象. 照這樣發(fā)展下去，威遠(yuǎn)縣的城鎮(zhèn)化進(jìn)程乃至整個(gè)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展都是難以持續(xù)的.從人均生態(tài)足跡的構(gòu)成來(lái)看，化石燃料用地生態(tài)足跡占比達(dá)一半以上，其次是建筑用地的生態(tài)足跡，而草地、林地、水域、耕地等的生態(tài)足跡占總生態(tài)足跡的比重較小.從人均生態(tài)足跡增長(zhǎng)的速度來(lái)看，2016 ～2020 年期間，耕地的人均生態(tài)足跡增長(zhǎng)速度最快，漲幅達(dá)到1.8 倍，其次是建筑用地，漲幅超過(guò)1.4 倍，化石能源用地、水域、林地的人均生態(tài)足跡增長(zhǎng)0.9 倍左右.與葉婷[12]等人的研究結(jié)果相似，該研究指出蕪湖市2015 ～2020 年蕪湖城市發(fā)展均呈現(xiàn)生態(tài)赤字，處于強(qiáng)不可持續(xù)狀態(tài)，總體生態(tài)安全形勢(shì)較弱.這意味著，威遠(yuǎn)縣快速的城鎮(zhèn)化發(fā)展會(huì)給生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重的壓力. 應(yīng)調(diào)整威遠(yuǎn)縣的經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)，平衡發(fā)展與生態(tài)的關(guān)系，繼而達(dá)到威遠(yuǎn)縣生態(tài)環(huán)境和城市建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展.

5.1 人口問(wèn)題

大量研究成果表明，生態(tài)足跡的變化與我國(guó)人口數(shù)量增長(zhǎng)高度密切相關(guān)[13]. 生態(tài)足跡與人口數(shù)量增長(zhǎng)的相關(guān)系數(shù)高達(dá)0.978 9，表明人口數(shù)量增加會(huì)導(dǎo)致生態(tài)資源被大量的過(guò)度利用，人口的增加是造成我國(guó)生態(tài)資源足跡不斷變化上升的主要原因之一[14].2016 年至2020 年威遠(yuǎn)縣人口數(shù)從72. 9 萬(wàn)下降到70.4 萬(wàn)，從對(duì)分析威遠(yuǎn)縣近5 年的中國(guó)人口增長(zhǎng)數(shù)據(jù)表來(lái)看分析，人口快速增長(zhǎng)并非最主要的驅(qū)動(dòng)原因[15].

5.2 自然資源及能源消耗

威遠(yuǎn)縣正處于工業(yè)化和城市化加速發(fā)展的進(jìn)程中，重工業(yè)的生產(chǎn)占據(jù)較高的比例. 威遠(yuǎn)縣屬于資源依靠型的發(fā)展模式[16].據(jù)統(tǒng)計(jì)2016 ～2020 年林地面積下降0.1%、草地面積下降0.12%、化石燃料用地面積下降5.82%、水域面積下降0.22%. 近5 年來(lái)，威遠(yuǎn)縣處于快速發(fā)展階段，大力發(fā)展新型釩鋼和鈦合金、新型建材、精細(xì)化工、綠色食品、電子機(jī)械等重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)[17].其次，威遠(yuǎn)大力發(fā)展全國(guó)商品糧基地、全國(guó)瘦肉型豬基地、全國(guó)速生豐產(chǎn)林基地、全國(guó)優(yōu)質(zhì)蠶繭基地、全國(guó)檸檬生產(chǎn)基地等，該地區(qū)的快速發(fā)展對(duì)資源及能源的消耗較高，化石燃料用地、林地、草地和水域覆蓋面積的下降會(huì)導(dǎo)致綜合生產(chǎn)力降低，致使化石燃料用地、林地、草地及水域生態(tài)系的承載力水平整體有所下降.這也可能是近年導(dǎo)致威遠(yuǎn)縣域生態(tài)資源赤字的一個(gè)重要構(gòu)成原因[18].若隨著經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)，而不采取新措施進(jìn)行管理，將會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境帶來(lái)不利的影響.

5.3 消費(fèi)結(jié)構(gòu)的改變

從人均自然生態(tài)環(huán)境足跡的種類(lèi)構(gòu)成情況看，在各類(lèi)自然土地資源類(lèi)型構(gòu)成中草地的人均自然生態(tài)環(huán)境足跡遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了其他耕地的人均自然生態(tài)環(huán)境足跡，這主要原因是隨著人們生活品質(zhì)水平的不斷逐步提高，人們的糧食消費(fèi)結(jié)構(gòu)已經(jīng)發(fā)生了一些巨大變化，由以單一糧食產(chǎn)品為主的單一動(dòng)物飲食結(jié)構(gòu)向食品多元化結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，食品種類(lèi)構(gòu)成中單一糧食的所占比例越來(lái)越小，豬肉、牛羊肉、禽肉、禽蛋、奶類(lèi)等各種動(dòng)物性營(yíng)養(yǎng)產(chǎn)品的人均消費(fèi)量也沒(méi)有了絕對(duì)性的增加[19，20].國(guó)家經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，生活水平逐步提高，人們消費(fèi)需求的改變，對(duì)不同的畜牧產(chǎn)品的需求增加，最終導(dǎo)致了高生態(tài)赤字的產(chǎn)生[21].

6 結(jié)論及建議

6.1 結(jié)論

綜上所述，通過(guò)對(duì)2016 ～2020 年威遠(yuǎn)縣人均態(tài)足跡與承載力的研究可以看出，威遠(yuǎn)縣整體上處于生態(tài)虧損狀態(tài)，該地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)承受壓力較大，表明當(dāng)前威遠(yuǎn)縣發(fā)展處于不平衡狀態(tài).威遠(yuǎn)縣各土地類(lèi)型生態(tài)足跡需求和生態(tài)供給情況分不均衡，其中林地、化石燃料地、水域和建筑用地土地生態(tài)赤字逐年增大外，耕地和草地土地類(lèi)型生態(tài)盈余逐漸增加，其中化石燃料地占生態(tài)赤字的89%，化石燃料地產(chǎn)生的生態(tài)赤字超過(guò)了其他土地類(lèi)型增加的生態(tài)盈余，這是造成威遠(yuǎn)縣整體出現(xiàn)生態(tài)赤字的根本原因.

6.2 建議

威遠(yuǎn)縣為確保在不降低當(dāng)?shù)匕傩丈a(chǎn)生活質(zhì)量水平的必要前提下，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展應(yīng)適當(dāng)采取以下重要措施:

(1)繼續(xù)嚴(yán)格控制城鎮(zhèn)人口快速增長(zhǎng)，減少城鎮(zhèn)新增就業(yè)人口對(duì)自然資源的大量消耗，通過(guò)增加勞務(wù)輸出，減少新增人口生產(chǎn)負(fù)荷和增加生態(tài)環(huán)境足跡物的需求[22].

(2)提高城市自然生態(tài)系統(tǒng)的綜合承載力. 依靠先進(jìn)科技，發(fā)展高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的新材料品種.保護(hù)農(nóng)民耕地，提高農(nóng)民土地的綜合生產(chǎn)力[23].要積極鼓勵(lì)當(dāng)?shù)剞r(nóng)民對(duì)占用土地開(kāi)發(fā)進(jìn)行專業(yè)集約化承包經(jīng)營(yíng)，增加對(duì)占用土地的經(jīng)營(yíng)投入[24].

(3)調(diào)整現(xiàn)代農(nóng)業(yè)多種生產(chǎn)方式結(jié)構(gòu)，積極支持發(fā)展特色林產(chǎn)品和特色畜牧業(yè)[25]. 推薦不同類(lèi)型的果蔬、花卉、特色農(nóng)產(chǎn)品的綜合種植[26]. 草地的自然生態(tài)保護(hù)赤字較大，加大草地畜牧業(yè)的經(jīng)濟(jì)投入，來(lái)源于滿足當(dāng)時(shí)人們對(duì)草地畜產(chǎn)品的大量需求[27]. 林業(yè)的經(jīng)濟(jì)生態(tài)利用盈余較大，多用于生產(chǎn)一些具有一定比較經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)的蔬菜水果.

(4)改變目前的人民生活和生產(chǎn)方式，建立資源節(jié)約型經(jīng)濟(jì)社會(huì). 從自然資源綜合開(kāi)采、資源綜合消耗、廢棄物綜合產(chǎn)生、再生資源綜合回收節(jié)約利用和經(jīng)濟(jì)社會(huì)資源消費(fèi)等各個(gè)環(huán)節(jié)工作著手，抓住有效節(jié)約資源和有效減少環(huán)境污染的各個(gè)重點(diǎn)關(guān)鍵領(lǐng)域、重點(diǎn)關(guān)鍵行業(yè)，大力支持推行工業(yè)節(jié)能、節(jié)水、節(jié)料、節(jié)約用地，推行自然資源綜合循環(huán)節(jié)約利用[28].綜合利用和清潔社會(huì)生產(chǎn)，更新社會(huì)消費(fèi)觀念，轉(zhuǎn)變社會(huì)生活生產(chǎn)消費(fèi)管理方式，建立一個(gè)資源節(jié)約型的現(xiàn)代社會(huì)經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)和生活消費(fèi)管理體系[29].