山西省旅游碳足跡與碳承載力動態(tài)關(guān)系研究

金 慧, 劉 敏, 高詠錚

(太原師范學(xué)院 地理科學(xué)學(xué)院, 山西 晉中 030619)

二氧化碳等溫室氣體的大量排放及其引起的全球氣候變暖問題一直受到國內(nèi)外學(xué)者關(guān)注。到2022年地球表面大氣溫度比19世紀(jì)末高出1.1 ℃,排放量還在持續(xù)上升?！栋屠鑵f(xié)定》要求將全球變暖控制在不超過1.5 ℃,排放量需要在2030年前減少45%,到2050年實現(xiàn)零排放,有效減排成為當(dāng)前的熱點話題。隨著世界旅游業(yè)的發(fā)展,人們逐漸意識到旅游業(yè)的發(fā)展同樣也存在碳排放問題,據(jù)世界旅游組織預(yù)測在2035年以前旅游業(yè)碳排放年增長速度近2.5%。 越來越多的學(xué)者關(guān)注旅游碳足跡,鄭群明和陳子奇[1]利用“自下而上法”測算旅游碳足跡分析江西九江市旅游生態(tài)安全;韓元軍和吳普[2]用“自下而上法”測算比較京津冀地區(qū)旅游碳排放;韓志勇等[3]采用碳足跡測算模型研究中國入境旅游碳足跡的時空特征與演化;同時變異系數(shù)、Theil 系數(shù)等方法也廣泛應(yīng)用于碳足跡空間規(guī)律的分析[4]。

“雙碳”目標(biāo)(力爭在2030年前實現(xiàn)碳達(dá)峰,2060年前實現(xiàn)碳中和)的提出是中國主動承擔(dān)應(yīng)對全球氣候變化責(zé)任的大國擔(dān)當(dāng)。實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)是實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展的內(nèi)在要求,對包括旅游業(yè)在內(nèi)的各行業(yè)發(fā)展提出挑戰(zhàn)。旅游承載力及其與旅游碳足跡間的關(guān)系也成為新的研究熱點?？琢誟5]研究青海省旅游業(yè)2010—2019年的碳足跡和碳承載力的動態(tài)變化;涂瑋和劉欽普[6]構(gòu)建碳壓力指數(shù)模型對長江經(jīng)濟(jì)帶旅游碳排放與碳承載力進(jìn)行研究;董紅艷等[7]利用旅游碳赤字研究江蘇旅游業(yè)碳排放與碳固定的平衡狀況及動態(tài)變化。山西省作為能源大省,控碳、減碳勢在必行,運(yùn)用旅游碳足跡與旅游碳承載力計算公式, 基于耦合協(xié)調(diào)度模型研究山西省2000—2020年旅游碳足跡和旅游碳承載力的動態(tài)關(guān)系。

1 數(shù)據(jù)來源及研究方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

由于山西省2021年旅游業(yè)發(fā)展數(shù)據(jù)缺失,研究年限為2000—2020年。所采用數(shù)據(jù)來源于2001—2021年山西省統(tǒng)計年鑒及山西省國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展公報。森林面積、草地面積數(shù)據(jù)來源于2000—2021年中國統(tǒng)計年鑒。

1.2 研究方法

1.2.1 旅游碳足跡

碳足跡是指人類在生產(chǎn)活動中所產(chǎn)生的CO2或其他溫室氣體的排放量。旅游碳足跡則是在旅游活動環(huán)節(jié)中所產(chǎn)生溫室氣體的排放量。因此旅游碳足跡可以從旅客的消費(fèi)角度來核算。參考董紅艷等[7]的研究,旅游業(yè)碳足跡的測算模型可以表示為

TCF=E×G

(1)

(2)

式中:TCF為地區(qū)旅游業(yè)碳足跡(t);E為地區(qū)旅游業(yè)總收入(美元);G為旅游經(jīng)濟(jì)的綜合碳排放強(qiáng)度;TCFn為地區(qū)旅游人均碳足跡(t/人);n是地區(qū)旅游人數(shù)(人);G值采用世界平均旅游碳排放強(qiáng)度數(shù)值,為623.13 kg/千美元[4]。

1.2.2 旅游碳承載力

碳承載力是指區(qū)域植被通過光合作用吸收CO2的量,也稱碳匯。旅游碳承載力指區(qū)域植被光合作用可固定的旅游業(yè)CO2的最大量。旅游碳承載力是在區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)碳承載力的基礎(chǔ)上通過旅游碳承載力系數(shù)剝離得到的。參考涂瑋和劉欽普[6]、董紅艷等[7]、馬婧[8]的研究,碳承載力(僅考慮森林、草地及農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的碳承載能力)測算模型可以表示為

(3)

(4)

TCC=α(Cij+Ci3)

(5)

(6)

式中:TCC為區(qū)域旅游碳承載力;Cij為x類植被每 hm2每年可吸收的凈碳量,單位為t;i表示研究對象山西省;j表示植被類型,包括森林和草地和耕地;Aij為植被面積(hm2);CNEP,x為植被凈生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力;Ci3為山西省每hm2耕地每年可吸收的凈碳量;β為校正系數(shù),取值0.05;γ為生物量與碳量之間的轉(zhuǎn)換系數(shù),取值0.50;α為旅游碳承載力系數(shù),是指旅游業(yè)對地區(qū)生產(chǎn)總值的貢獻(xiàn)率即當(dāng)?shù)芈糜螛I(yè)總收入占當(dāng)?shù)氐貐^(qū)生產(chǎn)總值的比例[5];Pk為k類作物經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量,包括油料、棉花、瓜果和糧食作物(表1);Wk為k類作物含水率;Ek為經(jīng)濟(jì)系數(shù),是經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量與生物產(chǎn)量的比值;TCCn為區(qū)域人均旅游碳承載力。

表1 農(nóng)作物含水率與經(jīng)濟(jì)系數(shù)

參考吳慶標(biāo)等[9]的研究,將山西省的森林凈生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力(NEP)取值為1.43(t·hm-2·a-1);參考韋良煥等[10]的研究,將草地凈生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力取值為0.36(t·hm-2·a-1)。

1.2.3 耦合協(xié)調(diào)度模型

耦合度(C)常被應(yīng)用于測度不同系統(tǒng)間相互作用和相互影響的程度,但是難以反映各系統(tǒng)本身的發(fā)展程度,可能會出現(xiàn)系統(tǒng)本身發(fā)展程度低但系統(tǒng)間耦合程度“虛高”的現(xiàn)象。因此采用耦合協(xié)調(diào)度(D)來反映不同系統(tǒng)間的耦合差異來規(guī)避此類狀況的出現(xiàn)。通過耦合協(xié)調(diào)度模型測度山西省旅游碳足跡與旅游碳承載力兩系統(tǒng)間的相互關(guān)系。參考涂瑋和劉欽普[6]、李智慧等[11]的研究,耦合協(xié)調(diào)度的測算模型為

(7)

(8)

P=ε×TCF+θ×TCC

(9)

式中:R為耦合協(xié)調(diào)度,取值范圍為0～1;C為耦合度;P為旅游碳足跡與旅游碳承載力綜合評價指數(shù);k為調(diào)節(jié)系數(shù),取值k=4;TCF、TCC分別為旅游碳足跡與旅游碳承載力;ε、θ為區(qū)域旅游碳足跡與旅游碳承載力的水平權(quán)重,取值ε=θ=0.5。參考汪永臻[12]對旅游碳排放與旅游碳承載力耦合協(xié)調(diào)等級劃分方法,對耦合協(xié)調(diào)等級表進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整,劃分出5個耦合協(xié)調(diào)等級(表2)。

表2 耦合協(xié)調(diào)度等級

1.2.4 旅游碳壓力

旅游碳壓力(TCPI)概念由學(xué)者涂瑋和劉欽普[4]提出,是指區(qū)域旅游碳足跡與碳承載力之間的比值,可以反映區(qū)域旅游碳排放壓力程度。旅游碳壓力由于考慮到旅游碳足跡與碳承載力之間的相對關(guān)系,可以更全面地評估旅游活動所產(chǎn)生的碳排放與自然環(huán)境之間的平衡關(guān)系。旅游碳壓力的測算模型為

(10)

2 山西省旅游碳足跡及旅游碳承載力結(jié)果分析

2.1 山西省旅游碳足跡結(jié)果分析

基于旅游碳足跡測算公式,得出計算結(jié)果(表3)。2000—2019年,山西省旅游人數(shù)自2 921萬人逐年增加至93 466萬人,旅游總收入上升至8 026億元,旅游碳足跡自2000年的7.055萬t至2019年碳足跡696.018萬t,增長趨勢明顯;旅游人均碳足跡從2000年的2.415 kg/人波動增長到2019年的7.448 kg /人。2020年山西省旅游人數(shù)僅33 253萬人,旅游收入降至2 920億元,旅游碳足跡減少至253.245萬t,人均旅游碳足跡沒有明顯變化。

表3 2000—2021年山西省旅游碳足跡

據(jù)統(tǒng)計結(jié)果分析,山西省旅游碳足跡與人均旅游碳足跡在2000—2020年近20年的時間里總體呈上升態(tài)勢(圖1)。2000—2003年山西省旅游業(yè)發(fā)展較為薄弱,且受到SARS影響旅游人數(shù)較少,區(qū)域旅游碳足跡與人均旅游碳足跡保持低水平穩(wěn)定。2004—2008年區(qū)域旅游碳足跡穩(wěn)定增長,人均旅游碳足跡快速上升,這說明在此期間山西省旅游人數(shù)相對穩(wěn)定但旅游者的消費(fèi)水平提升。2008—2019年山西省旅游業(yè)總收入在地區(qū)生產(chǎn)總值中所占比例加大,旅游碳足跡增長快速,人們生活水平提高旅游人數(shù)增加,人均旅游碳足跡增速減緩。2019年新冠肺炎疫情的出現(xiàn)導(dǎo)致旅游人數(shù)減少,旅游業(yè)發(fā)展遭遇沖擊,區(qū)域旅游碳足跡大幅度下降。

圖1 2000—2021年山西省旅游碳足跡動態(tài)

2.2 山西省旅游碳承載力結(jié)果分析

根據(jù)旅游碳承載力測算公式得出計算結(jié)果(表4),2000—2019年山西省旅游碳承載力系數(shù)由4.41%上升至47.32%;植被總碳承載力上升由1 765.532萬t增至2 292.016萬t;旅游碳承載力由77.58萬t增1081.09萬t增長近10倍;旅游人均碳承載力波動下降,2000年人均碳承載力26.636 kg,2020年人均碳承載力僅11.288 kg。

表4 2000—2021年山西省旅游碳承載力

據(jù)統(tǒng)計結(jié)果分析(圖2),區(qū)域旅游碳承載力總體呈現(xiàn)上升態(tài)勢,植被碳匯穩(wěn)定上升的情況下表明山西省旅游業(yè)發(fā)展向好,旅游總收入占地區(qū)生產(chǎn)總值比例不斷加大;研究期內(nèi)區(qū)域旅游碳承載力在2003年和2019年出現(xiàn)下降,概因SARS和新冠肺炎等突發(fā)衛(wèi)生事件的沖擊,導(dǎo)致旅游人數(shù)及旅游收入的減少。區(qū)域人均碳承載力總體呈現(xiàn)下降態(tài)勢,這說明旅游人數(shù)的增長,入晉旅游規(guī)模擴(kuò)大;在研究期內(nèi)人均碳承載力在2004年、2008年和2013年出現(xiàn)上升,2004年的上升概因處于旅游業(yè)在受到?jīng)_擊之后的恢復(fù)期,旅游人數(shù)上升旅游事業(yè)恢復(fù)良好,2008年和2013年的上升概因山西省森林面積的增加,區(qū)域植被總碳承載力增加。

圖2 2000—2021年山西省旅游碳承載力動態(tài)

3 山西省旅游碳足跡及旅游碳承載力動態(tài)關(guān)系分析

3.1 耦合協(xié)調(diào)度水平分析

基于耦合協(xié)調(diào)度模型對2000—2020年山西省旅游碳足跡與旅游碳承載力之間的相互關(guān)系進(jìn)行測算(表5)。山西省旅游碳足跡與旅游碳承載力復(fù)合系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)度整體呈現(xiàn)上升態(tài)勢, 2019年受新冠影響二者之間的協(xié)調(diào)度水平下降,這說明山西省在積極調(diào)整旅游業(yè)與低碳環(huán)保協(xié)調(diào)發(fā)展。2000—2004年為中度失調(diào)狀態(tài),2005年轉(zhuǎn)變?yōu)闉l臨失調(diào),2006—2008年為中級協(xié)調(diào),2009年為優(yōu)質(zhì)協(xié)調(diào)狀態(tài),2010—2013年為中級協(xié)調(diào),2014—2016年為優(yōu)質(zhì)協(xié)調(diào)狀態(tài),2017—2019年為中級協(xié)調(diào)狀態(tài),2020年降為瀕臨失調(diào)狀態(tài)。旅游碳足跡與旅游碳承載力是旅游生態(tài)安全的兩個重要子系統(tǒng),當(dāng)旅游碳足跡與旅游碳承載力的協(xié)調(diào)程度處于高水平,旅游生態(tài)才會安全穩(wěn)定,旅游業(yè)才能夠?qū)崿F(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展。

表5 2000—2021年山西省旅游碳排放與碳承載力耦合協(xié)調(diào)水平

3.2 旅游碳壓力分析

基于區(qū)域旅游碳足跡與旅游碳承載力之間的比值反映區(qū)域旅游發(fā)展所面臨的碳排放壓力程度(表5)。由表5可知,研究期內(nèi)山西省碳壓力指數(shù)TCPI<1,這說明山西省旅游碳排放量在生態(tài)系統(tǒng)所能夠承受范圍之內(nèi),旅游生態(tài)安全局面整體較好,但是旅游碳壓力指數(shù)太低,也意味著旅游經(jīng)濟(jì)落后,是一種低級的旅游生態(tài)安全。隨著旅游人數(shù)的增加、旅游規(guī)模的擴(kuò)大,2000—2020年碳壓力指數(shù)逐年上升,需要盡快實現(xiàn)碳足跡與碳承載力兩個系統(tǒng)平衡,促進(jìn)兩系統(tǒng)良性發(fā)展以實現(xiàn)高級的旅游生態(tài)安全。

4 結(jié)論與建議

通過對山西省2000—2020年旅游碳足跡與旅游碳承載力的區(qū)域總量和人均量進(jìn)行分析,同時借助于耦合協(xié)調(diào)度模型對二者之間的協(xié)調(diào)度進(jìn)行研究,以期為山西省旅游業(yè)高質(zhì)量發(fā)展、維護(hù)山西省旅游生態(tài)安全提供參考。

4.1 結(jié)論

山西省旅游碳足跡與人均旅游碳足跡總體呈現(xiàn)上升趨勢。2000—2019年山西省旅游碳足跡從7.055萬t增加到696.018萬t,年平均增長率36.26%,山西省人均旅游碳足跡從2.415 kg/人增長到7.448 kg /人。2008—2019年旅游碳足跡總量增長速度快速,而人均旅游碳足跡在2004—2008年增長迅猛。

山西省旅游碳承載力總體上升但人均旅游碳承載力波動下降。2000—2019年山西省旅游碳承載力由77.58萬t增1081.09萬t增長近10倍,2000年人均碳承載力26.636 kg,2020年人均碳承載力僅11.288 kg。

山西省旅游碳足跡與旅游碳承載力復(fù)合系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)度整體呈現(xiàn)上升態(tài)勢,2019年受新冠影響二者之間的協(xié)調(diào)度水平下降。研究期內(nèi)山西省碳壓力指數(shù)逐年增高,但山西省旅游碳足跡仍在生態(tài)系統(tǒng)能夠承受范圍之內(nèi)。

4.2 建議

在國家“雙碳”目標(biāo)的大背景下,要堅持統(tǒng)籌協(xié)調(diào)、節(jié)約優(yōu)先、雙輪驅(qū)動、內(nèi)外暢通、防范風(fēng)險的原則。結(jié)合山西省旅游業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀以及旅游碳循環(huán)狀態(tài),提出以下建議。

第一,推廣發(fā)展低碳旅游,加強(qiáng)低碳技術(shù)研究。加強(qiáng)低碳旅游發(fā)展規(guī)劃引領(lǐng),提供低碳安全的旅游服務(wù),激發(fā)游客低碳旅游理念,挖掘山西省人文特色刺激旅游消費(fèi)。加快低碳技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用,創(chuàng)新住宿、交通、景區(qū)等旅游基礎(chǔ)設(shè)施方面低碳發(fā)展,開發(fā)利用清潔能源提高能源利用率,減少二氧化碳排放。建設(shè)低碳旅游國家工程實驗室或重點實驗室、技術(shù)創(chuàng)新研究開發(fā)基地;重點研究建筑節(jié)能、酒店節(jié)水、新能源利用、低碳交通工具研發(fā)及控污減排等關(guān)鍵技術(shù),為低碳旅游提供技術(shù)支撐。

第二,增加碳承載能力,完善碳匯機(jī)制。增加森林面積和蓄積量,推進(jìn)森林質(zhì)量提升建設(shè),提升生態(tài)系統(tǒng)碳匯增量,全面發(fā)揮森林、草地、耕地的碳匯能力。精準(zhǔn)監(jiān)控植被資源,利用大數(shù)據(jù)實施旅游生態(tài)系統(tǒng)安全檢測評估,依托監(jiān)測結(jié)果嚴(yán)格控制旅游發(fā)展規(guī)模。旅游規(guī)劃要以保護(hù)生態(tài)環(huán)境和氣候資源為前提,加強(qiáng)旅游規(guī)劃的環(huán)境影響評價研究,科學(xué)測定環(huán)境容量。

第三,推進(jìn)旅游產(chǎn)業(yè)升級,促進(jìn)多種旅游形式融合發(fā)展,實現(xiàn)山西省旅游碳排放與旅游碳承載力的高水平協(xié)調(diào)。推動精細(xì)化發(fā)展旅游業(yè),積極探索旅游要素有機(jī)整合。借助山西省生態(tài)資源稟賦優(yōu)勢,發(fā)展“旅游+”新業(yè)態(tài),挖掘旅游業(yè)潛在空間,推動文化旅游、工業(yè)旅游、非遺旅游和體育旅游等交融發(fā)展。 建立節(jié)能減排公共技術(shù)服務(wù)體系和以企業(yè)為主體、產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合的節(jié)能減排技術(shù)服務(wù)與成果轉(zhuǎn)化體系。鼓勵旅游企業(yè)形成低碳聯(lián)盟,推廣、交流節(jié)能減排技術(shù),并從旅游經(jīng)營環(huán)節(jié)開始推行低碳旅游方式及低碳旅游線路,共同營造良好的低碳旅游氛圍。