北京市2001～2010年能值生態足跡分析

劉洋

(吉林省環境監測中心站，吉林長春130011)

“生態足跡(ecological footprint)是由Rees于1992年提出的”①,“經過Wackernagel和Rees發展為生態足跡分析法(eco-footprintAnalysis)”②,“并得到廣泛應用。Wackernagel等采用世界平均產量分析了意大利1993年的生態足跡。Vuuren在2000年應用生態足跡的時間序列分析，對貝寧、不丹、哥斯達尼加和荷蘭的生態承載力進行了比較研究③”，Erb以當地的平均生產力為標準對奧地利的生態足跡進行了縱向分析，之后還有WWF組織對世界150多個國家的生態足跡計算③④⑤。生態足跡的概念自2000年徐中民、楊開中等學者將其引入國內以來，得到了很多相關學者的重視，應用于各種尺度各種時段的研究。如徐中民等對1999年生態足跡的分析⑥，“Kimber ley War ren-Rhodes等對香港地區的研究，馮君君對臺灣地區的研究（1991）⑦⑧，等等”，“劉宇輝等⑨和陳東景等⑩對中國歷年生態足跡的研究”。

生態足跡是一種非常簡單易用的自然資本的統計工具，而且缺陷也很明顯，近些年很多學者對生態足跡模型的改進不斷，其中最具代表性的是能值理論與生態足跡理論結合,改進和完善了生態足跡模型。20世紀80年代美國著名生態學家Odum在能量系統分析的基礎上，創立了能值分析理論，能值理論為生態經濟系統過程及格局的定量研究開拓了一條新的途徑，“趙晟⑾等通過結合能值分析和傳統生態足跡計算形式建立了修正的生態足跡計算方法，并以甘肅省為例進行了傳統方法與改進方法的分析比較”，“陳斌和陳國謙⑿運用傳統生態足跡法和基于生態熱力學的修正方法提出了休現傭的概念，張芳怡⒀、王建源⒁、王明全⒂等人曾利用能值改進的生態足跡方法計算了江蘇省、山東省、黑龍江省和云南省的生態足跡、生態承載力和生態赤字，以此為基礎評價了各省的可持續發展狀況和潛力。”

1 基于能值的生態足跡模型

“生態足跡法由Wi l l iam Rees于1992年提出并由Wackernagel進一步完善的生態資本的核算方法⒃。”該方法通過計算特定區域內消費及廢棄物排放所需要的生物或生態產性面積(biological or ecological productive area)來表征發展造成的生態負荷(即生態足跡需求),用該區域能夠提供的生態生產性土地面積表征其生態承載力。“生態足跡的計算基于以下基本事實⒄:①人類消費的絕大多數資源、能源及其所產生的廢棄物的數量可確定；②這些資源和廢棄物大多能折算成生產和吸收這些資源和廢棄物的生態生產面積。生態足跡分析的一個基本假設是：各類土地在空間上互斥。如一塊土地被用來修建樓房,就不可能同時用作耕地或其它用地。任何已知人口(一個地區或一個國家)所能獲得的自然資源(可更新資源)與消費的各種資源及消費這些資源時產生的廢棄物所對應的能值面積.它包括兩方面的含義，一方面是人類所能獲得的自然資源對應的能值面積,稱為能值承載力；另一方面是人類消費的自然資源及消費這些資源產生的廢棄物所對應的能值面積，稱為能值生態足跡⒅。”

(1)能值生態足跡

式中,Ef為人均能值足跡(hm2或m2)；i為消費資源類型；ai為人均第i種資源消費對應的能值面積(hm2或m2)；ci為人均第i種資源消費的能值數量,單位為太陽能焦耳(Solar emjoules；縮寫為Sej)；p1為區域能值密度,即單位時間(1年)單位面積(m2)上的能值數量,單位為Sej·m-2·a-1。在計算區域總能值時，主要考慮N種可更新資源的能值：太陽輻射能、風能、雨水化學潛能、雨水勢能及地球旋轉能，為避免重復計算，以其中最大能值作為區域總能值。

(2)能值生態承載力

研究自然資本的變化是測量可持續發展的重要方法之一，當自然的資本輸入輸出處于平衡狀態的時候說明已達到可持續發展，所以我們能消耗的能源不能超過可更新能源的產出量，此時的能值量為生態承載力。因此，計算能值生態承載力的公式是：

式中，Ec表示人均能值生態承載力；e表示可更新資源的人均太陽能值；Pc表示全球平均能值密度。

(3)生態赤字

將計算的各消費項目的人均生態足跡匯總，與人均生態承載力進行比較，計算得到生態赤字或盈余，從而衡量研究區域的可持續發展狀況。

2 北京市2001～2010年能值生態足跡與能值生態承載力

(1)研究區域概況

北京地處北緯39°56’，東經116°20’，西北毗鄰山西，內蒙古高原，南與華北大平原銜接，東近渤海，平均海拔44.4米。北京的氣候為典型的暖溫帶半濕潤大陸性季風氣候，夏季高溫多雨，冬季寒冷干燥，春、秋短促。北京太陽輻射量全年平均為112-136千卡/厘米。年平均降雨量483.9毫米，為華北地區降雨最多的地區之一。

(2)結果與分析

根據能值生態足跡、能值生態承載力的概念與計算方法，對北京市2001～2010年的年能值生態足跡與能值生態承載力進行了計算與分析。

對人均生態足跡進行結構性分析發現，5類生物生產性土地對生態足跡貢獻的大小順序為：化石能源用地﹥耕地﹥草地﹥水域﹥林地。隨著北京市的社會經濟的發展人均能值生態足跡呈上升趨勢，尤其是能源消費量上升速度驚人，到2004年化石能源用地已超過人均承載力，而且化石能源用地占有量達到了全部能值生態足跡的83%，年均增長率達到了15.16%。人均赤字一直處于高速增長階段，年均增長率達到18.98%。

表1 北京市2001～2010年能值生態足跡與能值生態承載力Table 1 Calculations for emergy footprint and emergy carrying capacity in Beij ing(2001～2010)

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由圖1可看出北京市2001～2010年資源利用效率不斷在提高。但2009年開始有些反彈趨勢。

3 結論

(1)節約能源，調整產業結構，逐步減緩生態足跡的增加并優化生態足跡結構，是北京面臨的一項艱巨任務。目前浙江省生態足跡仍在快速增長，并且化石燃料和電力是其主要貢獻者，亟待關注生態足跡結構失調現象。今后應通過開展節能措施，開發利用新能源，控制化石能源和電力的消耗量，將遏制生態足跡的快速增長作為一項長期戰略。

(2)繼續保持高效的資源能源利用效率。萬元G D P生態足跡逐年減小的趨勢表明北京市資源能源利用效率在不斷提高，體現了經濟與環境的協調共贏，應該繼續保持這種良好的發展態勢。

注 釋：

①陶在樸.生態包袱與生態足跡.北京：經濟科學出版社.2003.3～10.

②Chen DJ, Cheng GD, Xu ZM, Zhang ZQ, Ecological footprint of the Chinese population, environment and development. Environmental Conservation, 31 (1)： MAR 2004.63～68.

③WWF,1999. Living Planet Report 1999. World Wide Fund for Nature,Gland,Switzerland.

④WWF,2000. Living Planet Report 2000. World Wide Fund for Nature,Gland,Switzerland.

⑤WWF,2002. Living Planet Report 2002. World Wide Fund for Nature,Gland,Switzerland.

⑥徐中民,張志強,程國棟.甘肅省 1998 年生態足跡計算與分析.北京.地理學報.Vol.55,No 5, 2000.607 ～616.

⑦Kimberley Warren-Rhodes, Albert Koenig, 2001. Ecosystem appropriation by Hong Kong and its implications for sustainable development. Ecological Economics, 39：347～359.

⑧Jiun-Jiun Ferng, Using composition of land multiplier to estimate ecological footprints associated with production activity. Ecological Economics, 37： 2001. 159～172.

⑨劉宇輝, 彭希哲.中國歷年生態足跡計算與發展可持續性評估.北京.生態學報.Vol.24, No.10,2004. 2257～2262.

⑩C. Monfreda,1, M. Wackernagel, D. Deumling, 2004.Establishing national natural capital accounts based on detailed Ecological Footprint and biological capacity assessments. Land Use Policy, 21：231～246.

⑾趙晟,吳常文.中國、韓國 1980～2006 年能值足跡與能值承載力.北京.環境科學學報,2009,10.2231～2240.

⑿Mathis Wackernagel, Larry Onisto, Patricia Bello, Alejandro Callejas Linares, Ina Susana Lo?pez Falfa?n, Jesus Me?ndez Garca, Ana Isabel Sua?rez Guerrero, Ma. Guadalupe Sua?rez Guerrero. 1999. National natural capital accounting with the ecological footprint concept. Ecological Economics, 29： 375～390.

⒀徐中民,張志強,程國棟,陳東景.中國 1999 年生態足跡計算與發展能力分析.用生態學報 .Vol.14, No.2,2003.280～285.

⒁王書華，毛漢英, 王忠靜.生態足跡研究的國內外近期進展.自然資源學報.2002, 17 (6) ： 776～ 782.

⒂張芳怡，濮勵杰，張 健. 基于能值分析理論的生態足跡模型及應用[J]. 自然資源學報,2006,7.653～660.

⒃Mathis Wackernagel, Chad Monfreda,Karl-Heinz Erb,Helmut Haberl, Niels B. Schulz, 2004. Ecological footprint time series of Austria, the Philippines, and South Korea for 1961–1999： comparing the conventional approach to an ‘actual land area’approach. Land Use Policy, 21：261～269.

⒄ Helmut Haberl,Karl-Heinz Erb, Fridolin Krausmann,2001. How to calculate and interpret ecological footprints for long periods of time： the case of Austria 1926–1995. Ecological Economics, 38：25～45.

⒅(加)馬希斯·威克那格(Mathis Wackernagel)，(加)威廉·雷斯(William E.Rees)著?;?李永展,李欽漢譯.生態足跡?：?減低人類對地球的沖擊.臺北：創興出版社,?2000：53～88.

⒆北京市統計局. 北京統計年鑒 2001～2010. 北京： 中國統計出版社.2002～2011.