基于時間序列的桂林城市生態足跡動態分析

鐘　泓　馬欽彥　李豐生　李生明

[摘要]運用生態足跡模型，以桂林市1998—2005年統計年鑒的數據為依據，對桂林市1998—2005年的生態足跡進行實證分析。研究結果顯示：桂林8年來人均生態足跡增長了近1.2倍，2005年人均生態足跡達到1.244hm²，而人均生態承載力僅為0.7719hm²，生態承載力與生態足跡的供需狀況從1998年發展到2005年超出生態承載力供給的61.24％。

[關鍵詞]旅游城市；生態足跡分析；桂林市

[作者簡介]鐘泓，北京林業大學博士研究生，北京100083；桂林旅游高等專科學校副教授；廣西桂林541004；馬欽彥，北京林業大學林學院博士生導師，教授，北京100083；李豐生，桂林旅游高等?？茖W校校長，教授，廣西桂林541004；李生明，北京師范大學資源與環境學院博士研究生，講師，北京1000875

[中圖分類號]F290[文獻標識碼]A[文章編號]1004-4434(2009)06-0154-05

一、研究進展與意義

生態足跡作為一種衡量自然資源利用程度的方法，在國內外已得到了廣泛的認可和應用。該方法通過估算維持人類的自然資源消費量和同化人類產生的廢棄物所需要的生態生產性空間面積大小，實現了對區域發展可持續性的定量測度，但對其動態變化的模擬和預測仍顯不足。時間序列對于考察一個指標的問題、局限和優勢，以直觀的方式分析隱含、復雜的假設具有較好的作用，對于生態足跡而言，時間序列更有助于分析隨時間的變化，地區人口的社會經濟變化、對資源消費的變化及各類變化對該地區人口占用的生態足跡的影響，近期國內外學者加強了生態足跡時間序列研究，以彌補模型靜態性的缺陷。Habed等分別采用恒定世界單產、可變世界單產和可變地方單產計算1926—1995年奧地利的生態足跡。

國內基于時間序列的生態足跡研究剛剛起步，從國家尺度上，陳敏等(2005)劉宇輝(2005)分別對中國1978～2003年和1961—2001年的中國生態足跡進行動態分析。從區域尺度上，盧遠、華璀(2004)竇貽儉、蘇慧(2004)檀滿枝、陳杰等(2005)史紀安等(2006)分別對廣西、青海、南京、江蘇、吉林等地進行生態足跡動態變化研究；從城市尺度上，唐金利、匡耀求(2004)等對市域生態足跡動態變化進行研究。從研究進展看，旅游城市的生態足跡動態變化情況特點的研究相對較少。而旅游城市與其他城市的生態足跡不同之處在于，旅游城市的生態足跡構成不僅僅是當地居民對生態的消費占用，還包括了外來旅游者的生態消費占用，因此，研究旅游城市的生態足跡的時間演變，有助于了解旅游業的發展對目的地城市的生態環境的影響程度。

桂林是我國著名的風景旅游城市和歷史文化名城。2008年桂林土地總面積27 623km²，山地和丘陵占76.56％，平原占17.45％，水面占4.04％，臺地占1.95％，森林覆蓋率達65％。主要經濟作物有甘蔗、花生、油菜、辣椒、大蒜、柑桔、葡萄等。全市總人口560萬人，其中市區人口60.35萬人。2008年桂林市生產總值(GDP)達到883.02億元，增長12.9％；旅游總收入達100.26億元，增長17.2％。第三產業實現增加值312.06億元，增長11.0％。隨著社會經濟的發展，桂林旅游業得到了較好的發展。但是，必須注意到，在日益提高經濟效益的背后，旅游活動對旅游景點(區)造成的破壞和環境污染越來越大，它們日益威脅到桂林旅游經濟、生態環境的可持續。本研究立足于桂林，尋找桂林生態環境現狀、生態承載力和旅游業最佳結合點，基于時間序列研究方法計算了桂林1998～2005年生態足跡動態，以期為桂林區域經濟可持續發展與生態環境保持提供決策依據。

二、研究方法與數據來源

生態足跡模型(Ecological Footprint Model)是區域可持續發展定量評價工具，提供了一套測算人類利用資源和影響環境程度的綜合性評價指標體系。該模型將區域的生物資源和能源的消費與供給，用“全球性公頃(Global hectare)”進行標準化處理后折算為一定的生物生產性面積需求(ecological footprint生態足跡)與自然供給(nature's supply，生態承載力)，其計算公式如下：

式中，EF為總的生態足跡；N為人口數；ef為人均生態足跡；i為消費商品的類別；aai為i種消費項目折算的人均生態足跡分量；ci為第i種商品的人均消費量；Pi為第i種消費項目的世界平均生產能力。然后通過比較分析這種供需狀況，定量判斷研究區域過去或者現在發展的可持續性。

桂林生態足跡計算從兩方面進行，即生物資源的消費(主要包括農產品和木材)和能源的消費。生物資源消費部分，主要包括農產品、動物產品、林產品、水果和木材等12項消費項目。能源消費部分，根據資料計算了原煤、焦炭、汽油、柴油和電力等10種能源的足跡。

在參數選擇上，計算桂林生態足跡所涉及的數據資料，如無特別說明均來源于以下三個方面：①直接來源于桂林相關年份的《桂林市社會經濟統計年鑒》《桂林市年鑒》以及部分相關年份的《廣西壯族自治區統計年鑒》等公開的統計資料；②來源于桂林有關政府職能部門和其他單位的調查數據，如有關桂林土地利用現狀和部分統計數據等資料來自于桂林市統計局、國土局等職能部門；③來源于根據有關數據的合理計算、匯總，如根據桂林居民年消費品抽樣調查數據，測算桂林居民消費品年消費總量等。在計算桂林生態足跡時，為了便于進行國際或國內不同區域間的比較分析，采用Nicky Chambers等前人研究中普遍使用的生物生產性土地對應的均衡因子和中國的產量因子值進行測算。

三、桂林生態足跡動態供需與動態變化

(一)研究期桂林人均生態足跡動態

根據對桂林1998～2005年各種生物資源和能源的消費情況計算得到的各種生物生產面積，乘以相應的均衡因子，計算出桂林1998—2005年各類生物生產面積生態足跡的人均需求(表1)。

1998年到2005年，人們對水產、蛋類產品的需求呈逐漸減少，對果蔬、肉禽等農產品呈增加趨勢，這與桂林社會經濟的發展的軌跡緊密相關。一方面，人民的生活水平有了一定的提高，人們的生活消費需求結構和對食物的喜好發生了變化，在基本糧食需求得到保證后，對動物性食品的需求不斷上升，另一方面，本研究區域的人口中，農業人口占區域人口的76.9％，農業人口比例相對較大，也發映出本研究區域對生物資源消費中鮮奶、水產等產品的需求趨小的狀態。

(二)研究期桂林人均生態承載力動態

桂林1998～2005年人均生態承載力的計算是將人均擁有的各類生物生產面積乘以均衡因子和

產量因子，轉化為按世界平均生態空間計算(表2)，出于謹慎性考慮，在生態承載力計算時扣除12％的生物多樣性保護面積。

1998—2005年桂林經濟發展水平逐年提高，伴隨著經濟發展而來的桂林土地利用結構也在發生較大的變化。表2數據顯示，伴隨著城市化、工業化進程的加快，建設用地的規模也在逐漸擴張，同時耕地、水域和未利用地的面積卻在不斷減小，土地利用結構的變化勢必會影響桂林總生態承載力的大小。另一方面，桂林人口數量的不斷增長，尤其是近年來，旅游經濟發展較快，來桂旅游人次逐年遞增，到2005年，達到100.09萬人次，比上年增長23.9％。常住居民人口數量的增加和年游客量增大，對桂林人均生態承載力變化起到關鍵的作用。

(三)研究期桂林生態足跡供需平衡動態

從桂林1998～2005年的人均生態足跡與人均生態承載力足跡對比(表3)分析可知，1998年桂林人均生態足跡為1.0430hm²，人均生態承載力為0.7937hm²，到2005年，桂林人均生態足跡達到1.2444 hm²，而人均生態足跡卻為0.7719 hm²。8年間，桂林人均生態足跡需求增加了19.31％。而人均生態承載力卻不斷減少，至2005年減少了2.75％；桂林歷年人均生態足跡均出現赤字，并且呈逐年增長的趨勢，至2005年增加了89.53％。1998～2005年桂林生態經濟環境運營狀況都呈現了生態赤字，并呈逐年增長的態勢。2005年，桂林生態赤字總量達到23.39萬hm²，是目前桂林幅員面積的1.634倍，超出了其可承載的能力范圍。桂林的經濟發展模式給自然環境帶來了較大的壓力。目前，桂林發展所占用的生態服務超出了區域本身所提供的生態服務，已經占用著其他區域的生態服務。隨著經濟的進一步發展，對環境的壓力還將越來越大。

(四)桂林萬元GDP生態足跡動態分析

國內學者徐中民等將GDP和生態足跡這兩個指標結合，通過計算“萬元GDP”所占用的生態足跡來評價區域發展過程中的資源利用效益，即用區域生態足跡總量除以該區域GDP總值，得到每萬元GDP對應的生態足跡量，結果表明萬元GDP所占用的生態足跡量越小，資源的利用效益就越高；反之，則資源利用效益越低。經研究1998—2005年間桂林每萬元GDP所消耗的生態足跡呈逐年下降趨勢，從1998年的1.91hm²／萬元下降為2005年的1.16hm²／萬元。生態足跡的理論分析表明，生產和生活消費模式是影響城市生態足跡大小的關鍵因素，生態足跡面積大小與人們生活模式和消費方式呈正比關系。高消費的生活模式實際上是在浪費土地、森林、能源和礦產資源，直接導致了人均生態足跡的擴大。桂林萬元GDP生態足跡的下降，反映了桂林總體上資源利用方式逐步由粗放型、消耗型轉為集約型、節約型方式發展。這與桂林近年來積極開展生態環境保護，大力發展高新技術產業，改進資源利用方式等政策有較大的關系。

(五)桂林生態足跡結構分析

在對桂林歷年生態足跡的結構分析表明，耕地和化石能源用地占整個生態足跡的比重很大。1998年，耕地占整個足跡的94.5153％，化石能源用地占了0.0055％；2005年，耕地的比重有所下降，而化石能源的比重則有所上升，分別達到95.7032％和0.0082％。各類用地面積均有增長的勢頭，尤其是耕地，這也反映了人們對自然的利用程度是在逐步加大的。耕地、草地出現赤字，這說明其附屬的產品不能滿足當前桂林的需求。由于城市化進程的推進，相當一部分優質耕地、草地被開發出來作為建設用地，而重新開墾的耕地、草地質量卻又不比從前，加上人口的不斷增多，使得耕地、草地的供給量遠遠不能滿足其需求量。另外，研究發現除林地和建筑用地外，其他幾種生物生產性土地的需求量均超過了可供應量，生態足跡表現為赤字。8年來桂林林地類型的人均生態承載力供給一直呈較平緩的變化趨勢，雖然每年木材的采伐量都在不斷增加，但仍能保持盈余；這與桂林重視生態環境保護和長期堅持植樹造林的結果；近幾年來，桂林加大了退耕還林工作力度，使林地面積增加，從而出現盈余。一方面，由于桂林屬于一個重要的國際旅游城市，對城市建設的規模有著嚴格的控制；另一方面桂林是典型的巖溶地區，特殊的地貌結構與形態對城市建設產生了一定的限制。因此，桂林的城市化率一直較低，從總的建筑用地上看，桂林的建筑用地指標出現盈余。

桂林雖然有較為豐富的水資源，但同時也看出，由于人們飲食結構的變化，對水產品的需求越來越多，水域的生態足跡赤字也逐年加大。

四、桂林生態足跡動態研究啟示

通過以桂林作為研究對象，運用生態足跡模型對桂林1998—2005年來的發展情況進行計量分析，研究的結果表明：

第一，以旅游產業為主導的旅游城市的可持續測量必須注意到游客數量短時間的增長會挑戰旅游城市的生態承載力。桂林8年來人均生態足跡增長了近1.2倍，生態承載力與生態足跡的供需狀況由1998年的人均生態盈余0.249hm²，發展到2005年的人均生態赤字0.473hm²，超出生態承載力供給的61.24％。桂林市的生產、生活等人類活動已經超出了生態承載力供給能力，旅游熱的持續發展，一波一波的外來游客的涌入，對桂林市生態承載力產生挑戰，人與自然的關系日趨緊張，是桂林市發展面臨的嚴峻現實。

其次，以旅游產業為主導的旅游城市能源消費的生態足跡需求比重較低。能源消費的生態足跡需求比重較低，一方面說明旅游城市對消費性能源依賴性不強；另一方面也說明旅游城市的工業生產不發達，符合桂林市旅游城市的城市性質和發展現狀。旅游城市應科學合理地利用土地資源，遏止水土流失，防止耕地質量退化。加快建設林地資源并合理使用，高質量地利用能源，大力提倡技術革新，發展高新技術，發展高附加值的產品，形成以高新技術產業和旅游產業共同發展的態勢。

通過采用生態足跡的模型對桂林市可持續發展態勢進行時間序列的動態分析，為桂林市可持續發展決策提供了豐富的科學信息，但是在研究中也發現，生態足跡方法中的一些不足。在對生態足跡的應用上，一方面可將空間結構與時間序列結合分析區域生態足跡的空間結構及其演化特征與態勢將為長期和微觀層次的決策提供更好的依據；另一方面對旅游城市進行生態足跡的分析，必須充分考慮到旅游者在區域生態環境中發揮的作用。如何較好地將旅游者的活動與區域生態足跡動態變化結合進行分析，是今后生態足跡應用的另一個研究方向。