福州市生態足跡與承載力分析

福州市環境科學研究院 湯麗娟

?

福州市生態足跡與承載力分析

福州市環境科學研究院 湯麗娟

生態足跡方法作為一種度量可持續發展程度的生物物理評價方法，被廣泛應用于全球、國家、地區、城市、旅游業甚至是家庭消費等各個層面。該方法可定量地判斷區域的發展是否處于生態承載力的范圍之內，為評價區域的可持續發展提供科學依據。該文基于生態足跡的方法對福州市2007年生態足跡和生態承載力進行研究。結果表明，福州市人均生態足跡為1.8314 hm2，而人均生態承載力僅為0.4346 hm2，生態赤字為1.3968 hm2，其生態足跡是生態承載力的4.2倍。六大土地類型中，耕地、草地、水域和化石燃料均為生態赤字，只有林地和建筑用地是生態盈余。根據計算分析結果，有針對性地提出福州市可持續發展過程中應采取的措施和未來生態足跡規劃的建議，為生態城市建設提供新思想和科學依據。

生態足跡 生態承載力 可持續發展 生態赤字 生態盈余 福州市

生態足跡法是加拿大教授和他的學生博士首先提出并于1996年完善的，它主要用于計算在一定的人口和經濟規模條件下，維持資源消費和廢棄物消納所必需的生物生產面積。生態足跡測量了人類維持一定消費水平所必需的生物生產面積，將其同國家或區域范圍所能提供的生物生產面積（即生態空間）進行比較，作為判斷一個國家或區域的生產消費活動是否處于當地生態系統承載范圍內提供定量的依據[1-2]。本文基于生態足跡模型對福州市2007年的生態足跡和生態承載力進行計算分析，有針對性地提出福州市可持續發展過程中應采取的措施和未來生態足跡規劃的建議，為生態城市建設提供新思想和科學依據。

1 生態足跡計算

1.1 生態足跡概念

生態足跡（Ecological Footprint）也稱“生態占用”。是指特定數量人群按照某一種生活方式所消費的，自然生態系統提供的，各種商品和服務功能，以及在這一過程中所產生的廢棄物需要環境(生態系統)吸納，并以生物生產性土地(或水域) 面積來表示的一種可操作的定量方法。它的應用意義是：通過生態足跡需求與自然生態系統的承載力（亦稱生態足跡供給）進行比較，即可定量地判斷某一國家或地區目前可持續發展的狀態，以便對未來人類生存和社會經濟發展做出科學規劃和建議。

1.2 生態足跡計算模型

生態足跡的計算基于以下兩個基本事實：人類可以確定自身消費的絕大多數資源及其所產生的廢棄物的數量；這些資源和廢棄物能轉換成相應的生物生產面積。任何已知人口的生態足跡是生產這些人口所消費的所有資源和吸納這些人口所產生的所有廢棄物所需要的生物生產總面積（包括陸地和水域）。

1.2.1生態足跡消費模型[3]

ef=∑r×A=∑r×(C/Y) = ∑r×(p+I-E)/(Y×N) j=(1,2

式中，為消費項目的類型，Y為生物生產土地生產第種消費項目的年平均產量(kg/hm2)，C為第種消費項目人均消費量，A為第種消費項目折算的人均占有的生物生產面積（hm2/cap），P為第種消費項目年生產量，I為第種消費項目年進口量，E為第種消費項目年出口量，為參與消費人口數，為人均生態足跡（hm2/cap），r為均衡因子，用以將不同類型土地生產能力轉化為統一的可比較的生物生產土地面積，目前采用耕地和建筑用地取值2.8、林地和化石能源取值1.1、草地取值0.5、水域取值0.2，為總人口的生態足跡。

計算煤、焦炭、燃料油、原油、柴油、電力等能源消費項目生態足跡，將這些能源消費轉化為化石能源土地面積，將化石能源的利用轉化為相應的土地面積，也就是估計以化石能源消費同樣的速率來構建自然資源所需要的土地面積。等所確定的煤、石油、天然氣和水電全球平均土地產出率分別為55GJ/hm2·a、71GJ/hm2·a、93GJ/hm2·a、1000GJ/hm2·a。據此可將能源消費所消耗的熱量折算為為一定化石能源土地面積。

1.2.2生態承載力模型[4]

=a× r× y=1,2,3…6）

=(1-0.12) ××

式中，為人均生態承載力（人均生態供給），hm2/cap；a為人均生物生產面積；r為均衡因子；y為產出因子；為區域總人口的生態承載力(區域生態足跡供給)；為區域人口數，根據世界環境發展委員會（WCED）的相關報告，生態承載力計算時應扣除生態系統中12%生物多樣性的保護面積。

1.2.3生態盈余(赤字)

式中，為生態盈余和生態赤字, 區域的生態足跡超過區域所能提供的生態承載力，就會出現生態赤字，反之則表現為盈余，生態赤字表明該區域的人類負荷超過其生態容量，區域發展模式處于相對不可持續狀態，是一種不安全的狀態；而生態盈余表明該區生態容量能夠滿足人類負荷，該區域發展處于相對可持續狀態。

2 福州市生態足跡計算分析與評價

2.1 數據來源

本文對福州市2007年生態足跡和生態承載力進行研究分析，對福州市2020年生態足跡提出規劃建議，其中生物資源、能源資源的消費量、耕地、林地、草地、建設用地和水域的統計數據參考文獻[5]、[6]。

2.2 研究區概況

福州是福建省省會，位于福建省中部東端。介于北緯25°15′～26°39′，東經118°08′～120°31′之間。東臨臺灣海峽，西靠三明市、南平市，南鄰莆田市，北接寧德市。東西最大橫距128km，南北最大縱距145km，總面積11968 km2，其中市區面積1043km2，城市建成區面積177.19 km2。地形：南部為福州盆地的大部分；北部為山地，從西南向東傾斜；西部為中低山地；東部丘陵平原相間。鷲峰、戴云兩山脈斜切南北，閩江橫貫市區東流入海。海岸線曲折迂回，長1148．8 km，海岸直線距離146 km。大小島嶼316個，其中平潭島245 km2，為全國第五大島。截至2007年末，全市常住人口676萬人，其中市區常住人口273萬人。全市戶籍人口630.30萬人，其中市區戶籍人口185.92萬人。全市人口出生率11.3‰，人口自然增長率5.7‰。居民以漢族為主，畬、滿、苗、蒙古、回等12個少數民族聚居或雜居其間[5]。

2.3 福州市生態足跡消費

福州市生態足跡消費由兩部分組成：一是生物資源消費部分，主要包括農產品、動物產品、水產品、水果和木材等11項消費項目。將生物資源消費轉化為提供這些消費需要的生物生產面積，其計算結果見表1。二是能源消費部分，采用世界上單位化石能源土地面積的平均發熱量為標準，將能源消費所消耗的熱量折算成一定的化石能源土地面積，其計算結果見表2。

通過計算匯總，得出福州市生態足跡的需求，見表3。從表3可以看出，資源的消費與居民的生活水準與飲食結構有關，福州市民對生物資源的消費主要集中在水產品、肉類等方面，提供這些生物資源的土地類型包括耕地、草地、林地、水域等。其中，耕地的生態占用最大，占總生態足跡的45%。同時，生產生活還要耗費大量的能源，化石燃料大約占36%的生態需求。由于近海的地理位置，福州水產品消費也比較大，水域生態占用達到10%。

2.4 福州市生態足跡承載力

根據統計資料中福州市各種土地利用類型的面積，計算得出福州市生態供給能力，見表4。

表1 福州市生物資源消費生態足跡

表2 福州市能源消費生態足跡

表3 福州市的生態需求

表4 福州市生態供給能力

從表4中可以看出，在生態供給的構成方面，耕地、林地以及建筑用地提供的生態產品及服務占了整個生態系統的絕大部分，是生態承載力的主要組成部分，可見耕地、林地對生態系統的重要性。從供給能力來看，大部分的生物資源和能源還要靠貿易來調整。

2.5 結果與分析

2007年福州市人均生態足跡為1.8314 hm2，而人均生態承載力僅0.4346 hm2，生態赤字為1.3968 hm2，其生態足跡是當地生態承載力的4.2倍；六大土地類型中，耕地、草地、水域和化石燃料均為生態赤字，只有林地和建筑用地是生態盈余。福州市生態足跡遠高于生態承載力，處于不可持續發展狀態。其主要原因包括以下幾個方面：

（1）人口的持續增加，福州市經濟社會各方面條件相對比較發達，有一定吸引力，總體人口增長快。人口的增長加重了資源、環境的壓力。

（2）近年來，福州耕地資源減少較多，耕地質量有所下降，雖有一定耕地后備資源，但宜耕荒草地分布零散，圍墾灘涂為耕地需要大量投資。園地尚未充分開發利用，林地利用率較低。經濟建設與發展對土地資源的索取，使用地緊張的情況更加突出。全市耕地人均占有量僅0.44畝，低于全省和全國的平均水平（分別為0.495畝和1.5畝），遠低于聯合國糧農組織確定的人均0.053公頃（0.8畝/人）的耕地警戒線，這也是耕地赤字的重要原因。

（3）居民生活消費水平提高，對高營養級別產品需求不斷增加。如海鮮、肉食品、牛奶等消費量明顯增加，導致水域、耕地和草地的生態足跡擴大。此外經濟的快速發展和科技的不斷進步，加快了能源消費速度，造成CO2排放量增多，因而增加了林地負擔。

總之，城市生態系統具有開放性，城市與外界存在物質、能量和信息等方面的交換，城市需要不斷從其他地方攝入大量的物質、能量，惟有如此才能維持城市人口的現有生活水平和生活質量。也就是說，城市發展所需的生態生產性土地供給絕不僅僅是城市內部，對外部供給的依賴性也很強。因此，城市生態足跡的需求一般都會大于城市所供給的生態生產性土地面積。

要實現福州市的可持續發展，減少生態足跡，必須采取以下措施：一方面在城市發展過程中應充分考慮自然生態系統的保護和未利用地的土地類型轉化，提高生態承載水平，維護系統內部的生態平衡；另一方面從城市和區域的角度進行統籌協調，從其它地區進口欠缺的資源以平衡生態足跡，來彌補自身所存在的生態赤字。其次，在不降低人們生活水平的前提下減少生態足跡的需求。如采用高新技術，提高自然資源單位面積的生產產量；高效利用現有資源存量；改變人們的生產和生活消費方式，建立資源節約型社會生產和消費體[2]。

3 福州市生態足跡規劃建議

隨著經濟的發展，人們消費能力、消費水平在不斷增長，物質資源和能源消耗的增加直接導致生態需求的增加。同時城市化進程的加快意味著越來越多的土地轉變成建設用地，直接導致城市的生態供給能力下降，結果是生態赤字在逐步加劇。盡管在城市尺度上，城市生態系統的生態足跡赤字比較普遍，但在經濟社會發展的同時應重視如何合理規劃城市的定位和發展規模、有效利用土地資源的問題，維持城市生態系統的平衡，盡量避免出現更大的生態赤字。在此基礎上，經預測的2020年福州市生態需求與供給計算結果見表5和表6。結果表明，隨著城市擴張和土地生態服務功能改變，導致福州市的總生態足跡提高到1.9068 hm2，增加了4%；而總生態承載能力下降到0.3289 hm2，下降了24%；生態赤字增加到1.5779 hm2。

表5 2020年福州市的生態需求

表6 2020年福州市生態供給能力

4 結論

生態足跡反映了生態消費狀況，生態足跡越大對生態環境的影響越大，也就越容易造成生態環境的破壞；反之生態足跡越小，說明人類與環境之間的矛盾越小。本文研究結果表明，2007年福州市生態足跡呈生態赤字狀態，經預測，2020年福州市生態赤字呈上升趨勢，表明福州市在發展經濟的同時，應加強耕地、草地建設和保護，努力營建一個良好的生態環境。由于福州市生態足跡的增大很大部分源于人民生活消費水平提高，因此只有高效利用現有資源或改變人們的生產和生活消費方式，建立資源節約型社會生產和消費體系，才能既有效減小生態足跡而又不降低生活水平，實現經濟、社會、環境協調、全面和可持續發展的生態城市目標。

[1] Hardi P,Barg S,Hodage T,Measuring sustainable development:Review of current practices. USD: Occasional paper number 17.November 1997: 49-51.

[2] Wackernagel M, Onisto L,Bello P, etal. Ecological Footprints of Nations[C]. Commissioned by the Earth Council for the rio Forum.International Council for Local Environmental Initiatives, Toronto, 1997.

[3] Rees W E. Ecological footprints and appropriated carrying capacity: What urban economics leaves out [J]., 1992, 4(2):121-130.

[4] Tilman D, Wedln D, Knops J. Productivity and sustainability influenced by biodiversity in grassland ecosystems [J]. Nature, 1996(379):718-720.

[5] 《福州年鑒》編纂委員會.福州年鑒2008[M].北京：中國統計出版社，2008.

[6] 福州統計局.福州統計年鑒2008[M].北京：中國統計出版社，2008.