資源型城市邢臺(tái)市生態(tài)足跡核算與預(yù)測(cè)研究

李玉平，朱 琛，朱金亮，閆偉樂(lè)

（1.邢臺(tái)學(xué)院 地理系，河北 邢臺(tái)054001；2.河北師范大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，河北 石家莊050016；3.西北大學(xué) 城市與環(huán)境學(xué)院，西安710000）

資源型城市是指以當(dāng)?shù)夭豢稍偕匀毁Y源的開(kāi)采和加工為主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)的工業(yè)城市。資源型城市可持續(xù)發(fā)展問(wèn)題一直備受各界的廣泛關(guān)注［1－2］。邢臺(tái)市是全國(guó)重要的煤炭基地和以裝備制造、煤鹽化工、新能源、汽車工業(yè)、新型建材為主的新型工業(yè)基地，屬于典型的資源型城市。生態(tài)足跡模型［3］作為一種衡量自然資源可持續(xù)利用的生物物理定量評(píng)價(jià)工具，以其理論思想的新穎性、概念的形象性、內(nèi)涵的豐富性、可操作性、易接受性、全球可比性、計(jì)算項(xiàng)目的綜合性和教育性等優(yōu)點(diǎn)，很快得到國(guó)際學(xué)術(shù)界、政府組織和非政府組織的廣泛關(guān)注和積極響應(yīng)，并在眾多研究者的質(zhì)疑和爭(zhēng)論中不斷改進(jìn)、發(fā)展和完善［4－19］。本研究在對(duì)資源型城市——邢臺(tái)市生態(tài)足跡動(dòng)態(tài)研究的基礎(chǔ)上，進(jìn)行生態(tài)足跡的預(yù)測(cè)研究，通過(guò)縱向?qū)Ρ忍剿餍吓_(tái)市生態(tài)足跡發(fā)展規(guī)律，以期為邢臺(tái)市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、產(chǎn)業(yè)布局優(yōu)化和城鄉(xiāng)統(tǒng)籌發(fā)展策略制定、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)的決策依據(jù)。

1 研究區(qū)域概況與研究方法

1.1 研究區(qū)域概況

邢臺(tái)市位于河北省南部，處于北緯36°50′—37°47′，東經(jīng)113°52′—115°49′之間，總面積12 486 k m2。東以衛(wèi)運(yùn)河為界與山東省相望，西依太行山與山西省毗鄰，南與邯鄲市相連，北分別與石家莊市、衡水市接壤，轄區(qū)東西最長(zhǎng)處約185 k m，南北最寬處約80 k m，市政府所在地北距省會(huì)石家莊市106 k m，距首都北京396 k m。邢臺(tái)市是我國(guó)重要的煤炭基地和以裝備制造、煤鹽化工、新能源、汽車工業(yè)、新型建材為主的新型工業(yè)基地。邢臺(tái)市生態(tài)環(huán)境能否承載社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展是值得研究的問(wèn)題，因而迫切需要對(duì)該市經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展?fàn)顟B(tài)有清醒的認(rèn)識(shí)和定位。

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

研究數(shù)據(jù)主要來(lái)自河北年鑒（2003—2011年）［20］、河北經(jīng)濟(jì)年鑒（2003—2011年）［21］和中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒（2003—2011年）［22］。

1.3 研究方法

1.3.1 生態(tài)足跡模型 生態(tài)足跡是指為了滿足一定地區(qū)的人口消費(fèi)所需的生產(chǎn)性土地和水域的面積，以及吸納這些人口所產(chǎn)生的廢棄物的土地面積之和［23］。

本文采用世界自然基金會(huì)2002年公布的均衡因子，即：耕地為2.11，草地為0.47，林地為1.35，水域?yàn)?.35，能源用地為1.35，建筑用地為2.11。產(chǎn)量因子采用Wacker nagel等計(jì)算中國(guó)生態(tài)足跡時(shí)的取值：耕地為1.66，草地為0.19，林地為0.91，水域?yàn)?.00，能源用地為0［24－25］。

式中：EC——區(qū)域總生態(tài)承載力；N——區(qū)域人口總數(shù)；ec——區(qū)域人均生態(tài)承載力；j——區(qū)域生物生產(chǎn)性土地的類型；aj——區(qū)域人均生物生產(chǎn)性土地面積；rj——均衡因子；yj——產(chǎn)量因子。

最后，將生態(tài)足跡和生態(tài)承載力的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較：如果生態(tài)足跡大于生態(tài)承載力，形成生態(tài)赤字，是不利于可持續(xù)發(fā)展的；如果生態(tài)足跡小于生態(tài)承載力，則形成生態(tài)盈余，這是有利于可持續(xù)發(fā)展的。

1.3.2 灰色預(yù)測(cè)模型 灰色預(yù)測(cè)模型就是對(duì)某一指標(biāo)的發(fā)展變化情況所作的預(yù)測(cè)，其預(yù)測(cè)的結(jié)果是該指標(biāo)在未來(lái)各個(gè)時(shí)刻的具體數(shù)值。如果所要預(yù)測(cè)的某項(xiàng)指標(biāo)的原始數(shù)據(jù)波動(dòng)性太大，其發(fā)展趨勢(shì)無(wú)規(guī)律可循時(shí)，則無(wú)法用回歸預(yù)測(cè)法對(duì)其進(jìn)行預(yù)測(cè)，鑒于此，邢臺(tái)市生態(tài)足跡更適合用灰色預(yù)測(cè)法［26－27］進(jìn)行預(yù)測(cè)。

式中：EF——區(qū)域總的生態(tài)足跡；N——區(qū)域人口總數(shù)；ef——區(qū)域人均生態(tài)足跡；i——消費(fèi)商品和投入的類型；ri——均衡因子；ci——第i類商品的人均消費(fèi)量；pi——第i類消費(fèi)商品的世界平均生產(chǎn)能力。

生態(tài)承載力是指區(qū)域內(nèi)部的生物生產(chǎn)性土地?cái)?shù)量。

其計(jì)算公式為：

2 結(jié)果與分析

2.1 2003—2011年邢臺(tái)市人均生態(tài)足跡

表1顯示，邢臺(tái)市2003—2011年間，人均生態(tài)足跡需求總體呈波動(dòng)上升趨勢(shì)；從生態(tài)足跡各組份結(jié)構(gòu)比例來(lái)看，能源用地、耕地、草地三者所占比例達(dá)95%以上，林地、水域、建筑用地所占的比例較小。

2.2 2003－2011年邢臺(tái)市人均生態(tài)承載力

同類生物生產(chǎn)性土地的生產(chǎn)力，在不同區(qū)域之間存在一定差異，因而不同區(qū)域同類生物生產(chǎn)性土地的實(shí)際面積不能直接進(jìn)行比較。因此，在測(cè)算任何區(qū)域的生態(tài)承載力時(shí)，需要引入產(chǎn)量因子，將各區(qū)域同類生物生產(chǎn)性土地轉(zhuǎn)化為可比面積的參數(shù)，同時(shí)，按照世界環(huán)境與發(fā)展委員會(huì)的建議，還要留出12%的生物生產(chǎn)性土地面積來(lái)保護(hù)生物多樣性，所以實(shí)際可以利用的生態(tài)承載力應(yīng)該是扣除生物多樣性保護(hù)面積之后的生態(tài)承載力［24－25］，經(jīng)計(jì)算得出邢臺(tái)市2003—2011年的人均生態(tài)承載力（表2）。

表1 邢臺(tái)市2003－2011年人均生態(tài)足跡及各組份結(jié)構(gòu)比例

表2 邢臺(tái)市2003－2011年人均生態(tài)承載力及結(jié)構(gòu)比例

表2顯示，邢臺(tái)市2003—2011人均生態(tài)承載力總體呈下降趨勢(shì)，年均下降幅度為0.002 2 h m2／人。從組成結(jié)構(gòu)來(lái)看，耕地的人均生態(tài)承載力所占的比例最大，占79%左右，其它組分所占比例較小。所以保護(hù)耕地就是保障生態(tài)承載力，在今后的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中要將保護(hù)耕地放在首位。

2.3 生態(tài)赤字匯總

比較表1，2可得出生態(tài)赤字狀況（圖1）。圖1顯示，2003—2011年，邢臺(tái)市人均生態(tài)足跡從1.866 h m2／人增至2.133 h m2／人，增加了0.267 h m2／人；而生態(tài)承載力卻由0.376 5 h m2／人降至0.356 8 h m2／人，下降了0.019 7 h m2／人，從而產(chǎn)生了生態(tài)赤字；生態(tài)赤字由2003年的－1.489 5 h m2／人降至2005年的－1.951 2 h m2／人，出現(xiàn)了極值，然后又升至2011年的－1.776 2 h m2／人，呈“V”字形。此期間，生態(tài)赤字的極值和生態(tài)足跡的極值是一致的。從生態(tài)足跡各組份結(jié)構(gòu)比例來(lái)看，2005年能源用地、耕地、草地增加顯著。這說(shuō)明邢臺(tái)市的消費(fèi)結(jié)構(gòu)主要集中在能源、糧食、蔬菜及肉蛋奶類，這與邢臺(tái)資源型城市的實(shí)際情況是吻合的，也和先破壞后治理的狀況相一致。總之，2003—2011年邢臺(tái)市一直處于生態(tài)赤字狀態(tài)，說(shuō)明此期間邢臺(tái)市的可持續(xù)發(fā)展水平不容樂(lè)觀，形勢(shì)嚴(yán)峻。

圖1 邢臺(tái)市2003－2011年生態(tài)赤字的動(dòng)態(tài)變化

2.4 生態(tài)赤字預(yù)測(cè)

根據(jù)2003—2011年邢臺(tái)市的生態(tài)赤字，利用灰色預(yù)測(cè)理論建立 GM（1，1）預(yù)測(cè)模型［26－27］，得到公式（1）—（2）。

由此得到模型的平均相對(duì)誤差為2.368%，相對(duì)精度為97.632%＞90%，模型可信，預(yù)測(cè)值可用。根據(jù)公式（1）—（2）預(yù)測(cè)得到2012—2025年的生態(tài)赤字（圖2）。圖2顯示：2012—2025年邢臺(tái)市生態(tài)赤字逐年增大，從2012年的－1.746 6 h m2／人，增加到2025年的－1.685 6 h m2／人。說(shuō)明邢臺(tái)市未來(lái)資源消費(fèi)仍將大大超過(guò)生態(tài)承載力，該地區(qū)生態(tài)環(huán)境仍很嚴(yán)峻，屬于不可持續(xù)的發(fā)展類型，生態(tài)環(huán)境處于不安全狀態(tài)。

圖2 邢臺(tái)市2012－2025年生態(tài)赤字預(yù)測(cè)

3 討論與結(jié)論

生態(tài)足跡模型是一個(gè)很好的測(cè)度可持續(xù)發(fā)展能力的工具，能夠很直觀地表現(xiàn)一個(gè)地區(qū)的可持續(xù)發(fā)展?fàn)顩r。運(yùn)用生態(tài)足跡模型對(duì)邢臺(tái)市2003年—2011年的生態(tài)足跡進(jìn)行定量計(jì)算，并對(duì)2012—2025年的生態(tài)赤字進(jìn)行了預(yù)測(cè)，結(jié)果顯示：（1）2003—2011年邢臺(tái)市處于生態(tài)赤字，并有逐年減小的趨勢(shì)。其主要驅(qū)動(dòng)因素為能源用地遞增幅度明顯，耕地生態(tài)承載力下降。此期間邢臺(tái)市的經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展是以對(duì)資源的過(guò)度開(kāi)發(fā)為代價(jià)的，特別是對(duì)耕地和能源的過(guò)度開(kāi)發(fā)程度已相當(dāng)嚴(yán)重，邢臺(tái)市的可持續(xù)性需引起高度關(guān)注。（2）生態(tài)赤字預(yù)測(cè)結(jié)果呈逐年增加的趨勢(shì)，生態(tài)環(huán)境有所改善，但邢臺(tái)市未來(lái)資源消費(fèi)仍將大大超過(guò)生態(tài)承載力，該地區(qū)生態(tài)環(huán)境狀況仍很嚴(yán)峻，處于不安全狀態(tài)。

針對(duì)以上分析結(jié)果，要實(shí)現(xiàn)邢臺(tái)市生態(tài)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，提出如下建議：（1）大力推進(jìn)土地開(kāi)發(fā)整理復(fù)墾，保持耕地動(dòng)態(tài)平衡。加大對(duì)礦坑、廢棄磚瓦窯、空心村等的整理力度。（2）開(kāi)展城市土地收益分配制度創(chuàng)新，健全城鎮(zhèn)土地市場(chǎng)機(jī)制，促進(jìn)城鎮(zhèn)土地的合理利用，避免對(duì)耕地的過(guò)度開(kāi)發(fā)。（3）優(yōu)化能源利用結(jié)構(gòu)，利用新技術(shù)提高煤炭的利用效率。（4）完善資源管理體制，建立資源節(jié)約型社會(huì)。對(duì)資源消耗大的企業(yè)應(yīng)該采用經(jīng)濟(jì)、法律等有效的管理手段，提高資源高效利用率，維持良好的生態(tài)環(huán)境。針對(duì)廣大群眾進(jìn)行大力宣傳，引導(dǎo)人們合理消費(fèi)，提高資源利用率。

由于數(shù)據(jù)收集上存在一定的困難，在生態(tài)足跡計(jì)算分析過(guò)程中，只計(jì)算和分析了部分生物和能源消費(fèi)項(xiàng)目，人均生態(tài)足跡的計(jì)算結(jié)果難免有偏差，但通過(guò)縱向?qū)Ρ龋匀豢梢缘玫脚c實(shí)際情況相符的評(píng)價(jià)結(jié)果，因此本研究具有一定的意義。本文以2003—2011年邢臺(tái)市為研究對(duì)象，在不同空間尺度和時(shí)間尺度上，生態(tài)足跡如何變化，將有待于進(jìn)一步地深入研究。

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