生態(tài)足跡在小型城市的運用

摘要：本文通過對江蘇省高郵市1996年與2003年生態(tài)足跡的計算與分析，加深了對高郵市可持續(xù)發(fā)展狀況的認識。結(jié)果表明，高郵市雖然存在生態(tài)赤字，但生態(tài)赤字較低，基本可以滿足其人口在現(xiàn)有生活水平下的消費需求。但隨著城市化與工業(yè)化進程的加快，高郵市的生態(tài)赤字將會增大，這勢必會對高郵市未來的可持續(xù)發(fā)展造成不利的影響。

關(guān)鍵詞：生態(tài)足跡；生態(tài)承載力；生態(tài)赤字；可持續(xù)發(fā)展

一、引言

自1987年《我們共同的未來》發(fā)表以來，可持續(xù)發(fā)展作為一種新的發(fā)展理念和模式，已經(jīng)從理論走向了實踐。它是一種全新的發(fā)展戰(zhàn)略和發(fā)展觀，而要將這種發(fā)展理念變成可操作的發(fā)展模式，就必須定量測度發(fā)展的可持續(xù)性狀態(tài)，但如何測度發(fā)展的可持續(xù)性卻是一個世界性的難題。

自從1992年聯(lián)合國環(huán)境與發(fā)展大會制訂的《21世紀議程》號召世界各國、國際組織和非政府組織建立和運用可持續(xù)發(fā)展的指標體系以來，一些國際組織及相關(guān)研究人員就努力探尋能定量衡量國家或地區(qū)發(fā)展的可持續(xù)性指標，先后提出一些富有價值的評價方法和指標體系，如聯(lián)合國可持續(xù)發(fā)展委員會（UNCSD）于1996年建立的“驅(qū)動力—狀態(tài)—響應(yīng)”（DSR）指標體系、“可持續(xù)發(fā)展的晴雨表”（Barometer of Sustainability）、綠色國內(nèi)生產(chǎn)總值（綠色GDP）、可持續(xù)的經(jīng)濟福利指標（ISEW）和真實發(fā)展指標（GPI）以及生態(tài)足跡（Ecological Footprint）概念等。這些評價方法和指標體系均可在一定程度上反映某國家或地區(qū)發(fā)展的可持續(xù)性，但同時也存在一定的局限性。相比之下，生態(tài)足跡的評價方法具有易于理解、分析直觀明了和可操作性強的優(yōu)點。

二、生態(tài)足跡的基本概念

生態(tài)足跡（Ecological Footprint）分析法是由加拿大生態(tài)經(jīng)濟學(xué)家William Rees和其博士生Wackernagel于1996年提出的一種度量可持續(xù)發(fā)展程度的方法，是一組基于土地面積的量化指標。

生態(tài)足跡是“一只負載著人類與人類所創(chuàng)造的城市、工廠……的巨腳踏在地球上留下的腳印”，這一形象化概念既反映了人類對地球環(huán)境的影響，也包含了可持續(xù)性機制。也指“在一定的人口與經(jīng)濟規(guī)模條件下，維持資源消費和廢物消納所必需的生物生產(chǎn)面積”，即在一定技術(shù)條件下，為維持某一物質(zhì)消費水平下的某一人口、某一區(qū)域持續(xù)生存所必需的生物生產(chǎn)性土地面積。生態(tài)承載力則是一個區(qū)域所能提供給人類生物生產(chǎn)性土地面積的總和。這里涉及到的生物生產(chǎn)性土地這一概念，是指那些具有生物生產(chǎn)能力的土地或水體，是各類自然資本的統(tǒng)一度量基礎(chǔ)。生物生產(chǎn)是指生態(tài)系統(tǒng)中的生物從外界環(huán)境中吸收生命過程所必需的物質(zhì)和能量化為新物質(zhì)，從而實現(xiàn)物質(zhì)和能量的積累。

因此，將一個地區(qū)或國家的資源、能源消費同自己所擁有的生態(tài)能力進行比較，能判斷一個國家或地區(qū)的發(fā)展是否處于其生態(tài)承載力的范圍內(nèi)，是否具有安全性。在一個國家或地區(qū)內(nèi)，如果自然生態(tài)系統(tǒng)所提供的生態(tài)足跡（SEF）大于人類對生態(tài)足跡的需求（DEF），則出現(xiàn)生態(tài)盈余（Ecological Surplus），表明人類對自然生態(tài)系統(tǒng)的壓力處于本地區(qū)所提供的生態(tài)承載力范圍內(nèi)，生態(tài)系統(tǒng)是安全的；否則，會出現(xiàn)生態(tài)赤字（Ecological Deficit），則可能是區(qū)域從其它地區(qū)輸入資源、在其它區(qū)域處置廢棄物、耗竭該區(qū)域的自然資本存量，這表明該地區(qū)的人們對本地區(qū)的自然生態(tài)系統(tǒng)所提供的產(chǎn)品和服務(wù)需求超過了其供給。為了滿足需求，人們通常會采取以下兩種方法：過度開發(fā)本地資源以及大量進口產(chǎn)品和服務(wù)，這都會產(chǎn)生一定的外部性效果。

要實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的生活方式，城市和地區(qū)起著關(guān)鍵的杠桿作用。而生態(tài)足跡的理論對于研究區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)具有指導(dǎo)意義，通過對城市或地區(qū)生態(tài)足跡的計算與分析，可定量測度城市人類活動對生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生的壓力和影響程度，有助于推動地區(qū)制定生態(tài)足跡消減政策，減少人類對自然界的負面影響，為城市生態(tài)建設(shè)提供新的思路和方向。

三、生態(tài)足跡的計算模型與方法

1.生態(tài)足跡的計算模型

生態(tài)足跡分析法的基本假設(shè)是：各類土地在空間上是互斥的。譬如，一塊地被用作交通用地時，它就不可能同時是林地、耕地或牧草地等。生態(tài)足跡計算模型如下式：

或 EF＝（區(qū)內(nèi)生產(chǎn)量＋進口量－出口量）×土地轉(zhuǎn)換率

其中，ef為人均生態(tài)足跡面積；EF為總的生態(tài)足跡；N為人口數(shù)；r_i為第i種消費品或生物資源土地類型生產(chǎn)力權(quán)重，因為各類單位面積的生物生產(chǎn)能力差異很大，為了使計算結(jié)果轉(zhuǎn)化為一個可比較的標準，有必要在每種類型生物生產(chǎn)面積前面乘上一個均衡因子（權(quán)重）以轉(zhuǎn)化為統(tǒng)一的、可比較的生物生產(chǎn)面積；P_i為相應(yīng)的生態(tài)生產(chǎn)性土地生產(chǎn)第i項消費項目的年平均生產(chǎn)力（kg/hm²）；C_i為第i種商品的人均年消費量(kg/人)。

在生態(tài)足跡分析法中的所有指標都是基于生態(tài)生產(chǎn)性土地這一概念而定義的，根據(jù)生產(chǎn)力大小的差異，地球表面的生態(tài)生產(chǎn)性土地可分為6大類：化石能源土地(fossil energy land)、可耕地(arable land)、林地(forest)、牧草地（pasture）、建筑用地(built-up areas)和水域(sea)。

①化石能源土地：是指人類消耗化石能源所“挪用”的土地。

②可耕地：耕地是所有生物生產(chǎn)性土地中生產(chǎn)力最大的一類土地，所能聚集的生物量是最多的。全球大約13.5億公頃耕地處于耕種狀態(tài)，但人均耕地面積已不足0.25公頃。

③草地：即適合發(fā)展畜牧業(yè)的土地。全球目前大約有33.5億公頃的草地，折合人均約0.6公頃。

④林地：指可產(chǎn)出木材產(chǎn)品的人造林或天然林。全球現(xiàn)有森林約34.4億公頃，相當(dāng)于人均0.6公頃的面積。

⑤建筑用地：包括各類人居設(shè)施及道路所占用的土地，這類土地的世界人均擁有量已接近0.03公頃。

⑥水域：海洋覆蓋了地球上366億公頃的面積，相當(dāng)于人均6公頃。

2.生態(tài)承載力的計算模型

在計算生態(tài)足跡的供給（生態(tài)承載力）時，由于不同國家或地區(qū)的資源稟賦不同，不僅單位面積不同類型的土地生物生產(chǎn)能力差異很大，而且單位面積同類型生物生產(chǎn)土地的生產(chǎn)力也有很大差異。因此，不同國家或地區(qū)同類生物生產(chǎn)土地的實際面積是不能直接對比的，需要對不同類型的土地面積進行調(diào)整。這可以通過引進產(chǎn)量因子（yield factor）來實現(xiàn)，它是指某個國家或地區(qū)某種類型土地的平均生產(chǎn)力與世界同類土地的平均生產(chǎn)力的比率。將現(xiàn)有的耕地、草地、林地、建筑用地、水域等物理空間的面積乘以相應(yīng)的均衡因子和產(chǎn)量因子，就可以得到世界平均生態(tài)空間面積——生態(tài)承載力，其計算公式為：

EC＝N×（ec）＝N×a_i×r_i×y_i

其中，EC為總生態(tài)承載力（公頃）；N為人口數(shù)；ec為人均生態(tài)承載力（公頃/人）；a_i為人均生物生產(chǎn)面積；r_i為均衡因子；y_i為產(chǎn)量因子。

四、案例分析

本文選擇江蘇省高郵市為案例城市，將生態(tài)足跡方法運用到小型城市的生態(tài)系統(tǒng)中，分別計算了在1996年和2004年的消費水平下，維持城市人群的生存和發(fā)展所必需的生物生產(chǎn)面積，為高郵市生態(tài)建設(shè)及實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展提供研究基礎(chǔ)和建議。

1.高郵市生態(tài)足跡計算

高郵市的生態(tài)足跡主要由生物資源消費與能源的消費兩部分組成。

（1）生物資源消費

生物資源消費的計算，采用聯(lián)合國糧農(nóng)組織1993年計算的有關(guān)生物資源的世界平均產(chǎn)量資料(采用這一公共標準主要是使計算結(jié)果可以進行國與國、地區(qū)和地區(qū)之間的比較)。

生物資源消費部分，主要包括農(nóng)產(chǎn)品、動物產(chǎn)品、林產(chǎn)品、水果和木材等14項消費項目。將高郵市1996年和2004年的消費轉(zhuǎn)化為提供這些消費需要的生物生產(chǎn)面積，其結(jié)果見表1。

表1 1996年和2004年高郵市生態(tài)足跡中生物生態(tài)足跡

資料來源：《1996年高郵市統(tǒng)計年鑒》、《2004年高郵市統(tǒng)計年鑒》

從生物資源消費部分的生態(tài)足跡來看，人們對糧食、蔬菜、水果、糕點的需求呈減少趨勢，而對鮮乳品、家禽、糖酒、蛋類等的需求呈增加趨勢，這說明了由于人們隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，人民的生活水平的提高，人們對飲食結(jié)構(gòu)的需求和對食物的喜好也發(fā)生了變化。

（2）能源消費

能源消費的計算，采用世界上單位化石能源土地面積的平均發(fā)熱量為標準，將當(dāng)?shù)啬茉聪M所消耗的熱量折算成一定的化石能源土地面積。

能源消費部分，主要包括原煤、焦炭、汽油、柴油和電力等8項消費項目。將高郵市1996年和2004年的消費轉(zhuǎn)化為提供這些消費需要的能源消費用地，其結(jié)果見表2。

表2 1996年和2004年高郵市生態(tài)足跡中能源生態(tài)足跡

資料來源：《1996年高郵市統(tǒng)計年鑒》、《2004年高郵市統(tǒng)計年鑒》

高郵市的能源主要都是通過進出口和國內(nèi)貿(mào)易而來。也就是說，高郵市的發(fā)展除了消耗了本地區(qū)自然生態(tài)系統(tǒng)提供的生態(tài)產(chǎn)品及服務(wù)，還依賴于該區(qū)域外自然生態(tài)系統(tǒng)提供的生態(tài)產(chǎn)品及服務(wù)。隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，城市化和工業(yè)化進程的加快，高郵市對能源的需求也越來越大，尤其是對液化石油氣和柴油的消耗，這也必然加大該區(qū)域外的生態(tài)系統(tǒng)壓力。

2.高郵市生態(tài)承載力計算

生態(tài)承載力反映本地的資源的實際供給能力，其中產(chǎn)量因子采用了Wackernagel對中國因子選取的算法。通過計算匯總便可得到高郵市1996年與2004年人均生態(tài)承載力的最終結(jié)果，見表3。

表3 1996年與2004年高郵市生態(tài)承載力計算

注：EC為可利用的人均生態(tài)承載力、BD為生物多樣性保護面積，按照世界環(huán)境與發(fā)展委員會（WCED）的報告《我們共同的未來》所建議的，留出12%的生物生產(chǎn)土地面積以保護生物多樣性即其它幾千萬物種。

高郵市的生態(tài)承載力變化較為微弱，只有水域面積略有增加。

3.生態(tài)足跡與生態(tài)承載力分析

通過計算匯總，分別得出高郵市1996年和2004年生態(tài)足跡的需求和供給的最終結(jié)果，見表4、表5。其中，生態(tài)足跡的需求部分是前面計算的匯總。均衡因子的選取來自世界各國生態(tài)足跡計量研究報告，而產(chǎn)量因子是Wackernagel文獻中計算中國生態(tài)足跡時所采用的產(chǎn)出因子。

表4 1996年高郵市生態(tài)足跡計算匯總

表5 2004年高郵市生態(tài)足跡計算匯總

（1）高郵市生態(tài)足跡的分析

2004年高郵市的生態(tài)足跡較1996年相比有所增加，而且生態(tài)足跡也大于生態(tài)承載力。這與加拿大的Williams Rees課題組對世界上其它城市的生態(tài)足跡計算結(jié)果相一致，幾乎所有城市都占有比其自身生態(tài)承載力大得多的生態(tài)足跡，發(fā)達國家的生態(tài)足跡更是數(shù)倍乃至數(shù)十倍于自身的面積。但是與其它地區(qū)尤其是發(fā)達地區(qū)相比較，高郵市的生態(tài)足跡還是較低的。這說明高郵市的城市化和工業(yè)化發(fā)展以及人均消耗資源量都處于一個相對較低的水平。

（2）高郵市生態(tài)承載力的分析

高郵市生態(tài)空間供給基本上由耕地、水域和建筑用地三者供給，其它類型的生態(tài)供給較小。高郵市地處長江三角洲的江蘇省，與我國東部地區(qū)其他沿海城市一樣都存在地少人多的現(xiàn)象，人均生態(tài)承載力很小?！鞍l(fā)展重定義組織”于2004年測算出世界人均生態(tài)承載力為2.20公頃，我國人均生態(tài)承載力為1.50公頃。而2004年高郵市的人均生態(tài)承載力只有0.549公頃，低于全國水平和世界平均水平。這說明高郵市的人均國土資源、耕地、林地等遠低于世界水平，與全國的平均水平也有較大的差距。

（3）高郵市生態(tài)赤字分析

將計算所得到的高郵市生態(tài)足跡與生態(tài)承載力進行比較，就可以確定人類生產(chǎn)活動對自然的占用與自然所能提供的生態(tài)服務(wù)狀況之間的關(guān)系。從生態(tài)足跡模型測試結(jié)果看，高郵市2004年人均生態(tài)赤字為0.32公頃，雖高于1996年人均生態(tài)赤字水平，但是低于全國平均水平的0.8公頃。這說明高郵市的生態(tài)赤字較低，基本可以滿足其人口在現(xiàn)有生活水平下的消費需求。但是就未來高郵市的發(fā)展狀況來看，如果要加快經(jīng)濟發(fā)展與工業(yè)化發(fā)展的步伐，滿足未來人口不斷增長的消費需求，高郵市只能從地區(qū)之外進口欠缺的資源以平衡生態(tài)足跡或是通過消耗自然資本來彌補供給流量的不足。這種狀況會導(dǎo)致高郵市的生態(tài)環(huán)境不僅不能為經(jīng)濟、社會的可持續(xù)發(fā)展提供可靠支持和必要的良好環(huán)境，而且還會成為社會、經(jīng)濟和實現(xiàn)現(xiàn)代化的主要制約因素之一。這也從一方面說明了高郵市只有在保證生態(tài)資源合理利用與加大生態(tài)環(huán)境建設(shè)的前提下，才能夠使社會和經(jīng)濟持續(xù)、穩(wěn)定、協(xié)調(diào)的發(fā)展。

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