基于生態足跡法的河北省生態承載力動態研究

文/張占平

一、序言

從1987年世界環境與發展委員會（WCED）發表的報告《我們共同的未來》提出可持續發展概念以來，人們開始對生態—資源—經濟—社會系統進行了重新審視，努力去解決人類生存和發展對地球系統造成的影響和壓力。目前，可持續發展問題已成為全球共同關注的領域。在可持續發展中存在的一個重要難題就是如何定量評價可持續發展水平，即定量分析和評估人類的生產生活對資源和環境造成的壓力，從而采取一定的應對措施以減輕對自然系統的負面影響。生態足跡法由威廉·瑞斯（William Ress）在1996年提出，是用于定量衡量可持續發展的較準確和科學的一種方法。

該方法在1999年開始在我國運用，并且很快作為一種新的理論方法被用于定量分析我國各類區域的可持續發展問題。（例如：劉厚仙、湯海燕、簡敏菲、倪才英，2006；張彥宇、韓曉卓、李自珍、蘇敏，2007；趙先貴、肖玲、蘭葉霞、王書轉、馬彩虹，2005；劉曉燕，2006；翁伯琦、王義祥、黃毅斌、應朝陽、黃勤樓，2006；張麗峰,2009；鄭暉、石培基、何娟娟，2013；周丹、蔡宇、劉偉、劉贏男，2008；等等）本研究也是采用這種方法來對河北省2006～2011年的生態足跡、生態承載力和生態赤字等問題進行分析，以期找出其中的規律，為制定河北省可持續發展相關政策提供支持和參考。

二、研究區域概況

河北省地處東經113°27′～119°50′，北緯 36°05′～42°40′之間。河北省作為京畿重地，東臨渤海灣，環繞北京和天津兩個直轄市，西倚太行山地，北接燕山山脈，區域內有高原、山地、丘陵、盆地、平原，總面積為18.88萬平方千米。河北省內的土地類型有耕地、林地、牧草地、園地、工礦用地、水域和未利用土地等。2011年，全省GDP總量為2.45萬億元，比2010年增長11.3%，總量居全國第六位。地區總人口7241萬，居全國第六位。隨著經濟的不斷發展和人口的增長，對自然生態系統的壓力也越來越大。

三、計算方法和結果

（一）研究方法

1.生態足跡。生態足跡法是一種直觀簡單的比較種群間資源可持續利用的方法。生態足跡是將一個國家或地區擁有的資源與自己的生態功能進行比較，找出諸如生物多樣性的喪失、土壤侵蝕、水資源短缺、CO2集聚等對自然環境的壓力。（J.Rosenberg，1997）因此，生態足跡既能反映個人或區域資源消耗的強度，也能反映資源供給的強度，揭示人類生存的壓力態勢和閾值。（盧遠、華璀，2002）

該方法的假設前提，一是人類可以確定消費的資源以及產生的廢棄物數量；二是這些資源和廢棄物能夠轉化成生物生產土地面積。在此假設下，我們給出其計算公式：

其中，EF（ecological footprint）表示生態足跡，N表示人口總量；ef表示人均生態足跡（hm2/人）；i表示人類消費和投入的類型；γi表示均衡因子；Ai表示第i種消費轉化的土地面積；Ci表示該區域i種消費的人均消費量；Pi表示i種生產性土地的全球平均生產力（平均產量）。

在計算時，需要考慮兩類資源消耗。一是生物資源，二是化石能源消費。我們根據聯合國糧農組織的有關計算標準，將生物資源消費項目和化石能源消費項目折算為耕地、草地、林地、水域、建筑用地和化石能源用地6大類。由于這幾類土地的產出能力相差較大，在計算時不能直接相加，需要對每種生產土地乘以其均衡因子才能夠轉為統一的可計算的生物生產土地。均衡因子的取值來源于2006年4月22日世界自然基金會（WWF）公布的《亞太區2005生態足跡與自然財富報告》。目前，采用以下均衡因子值：耕地和建筑用地為2.8，草地0.5，林地和化石能源地為1.1，水域為0.2。（岳東霞、李自珍、惠蒼，2004）本研究也采用此因子值來計算各類生物生產土地面積（見表1）。

2.生態承載力。生態承載力是指在不長期傷害生態系統的基礎上，某個區域資源所能供養的最大人口數量。（Kathryn B.Bicknell、Richard J.Ball、Ross Cullen、Hugh R.Bigsby，1998）正如生態足跡方法中的解釋一樣，由于不同類型的生產土地的產出能力不同，不同地區的生產型土地不能進行簡單加總和對比，需要采取產量因子來進行調整，將該地區某種類型的生態用地轉換成世界平均生產力水平下的該類型土地面積，這樣才可以進行對比評價研究。（徐中民、陳東景、張志強等，2002）本文參考其他學者的因子值，（郝東恒、丁欣，2006）將各種類型的土地產量因子取值為：耕地1.82；草地0.19；林地0.91；化石能源用地0；建筑用地1.8；水域為1（見表1）。而且，根據世界環境和發展委員會報告《我們共同的未來》中的建議，扣除了12%的保護生物多樣性的折算面積。

生態承載力公式為：

其中，EC（ecological carrying capacity）為人均生態承載力。aj是第j類生產型土地面積；γj為生產型土地的均衡因子；yj代表第j類生產型土地產量因子。

3.生態赤字或盈余。有了生態足跡的需求和生態足跡的供給（生態承載力），我們就可以通過兩者的比較來判斷某地區的資源消費是否在該地區生態系統承受范圍之內。這樣我們給出生態赤字和生態盈余公式：

此處，ED（ecological deficit）和ES（ecological surplus）分別代表生態赤字和生態盈余。EF和EC分別為生態足跡和生態承載力。如果生態足跡大于生態承載力，那么該地區就形成了生態赤字，生態系統處于不可持續狀態；相反，如果生態承載力大于生態足跡，就表明該地區形成了生態盈余，生態系統是可持續的。

（二）研究數據

為了計算的科學性和準確性，本文在計算河北省2006～2011年生態足跡、生態承載力和生態赤字（或盈余）時采用的基礎數據全部來源于相關年份的統計年鑒。相關的因子取值也都在前文進行了說明。

表1 各類型土地因子值

表2 河北省2006～2011年人均生態足跡

表3 河北省2006～2011年人均生態承載力

（三）計算結果

1.河北省生態足跡、生態承載力和生態赤字。根據相關年份的數據和公式（1）和（2），我們計算了河北省相關年份的生態足跡、生態承載力。在計算生物類消費項目時，將農產品、動物產品、林產品和水產品等總計19種分類列為生物資源賬戶；能源賬戶包括煤炭、石油、天然氣和電力。計算結果見表2和表3。

由表2可見，河北省人均生態足跡從2006年的2.8173hm2增加到了2011年的3.3233hm2，增長了17.96%，年均遞增3.36%。其中，耕地、林地、水域、建筑和化石燃料用地都呈現了逐年增加的趨勢，只有草地是降低的趨勢。在增長的土地類型中，林地是增長幅度最大的，但所占的比重較低，僅為0.3%左右，對生態足跡產生的影響較小。在這些類型中，所占比重較大的是化石燃料用地和耕地，說明這些年河北省開采和消耗了大量的化石類能源，這也與河北省作為“資源消耗大省”和“高消耗主導產業”的特點是一致的，折算成化石燃料用地會造成化石燃料土地的大量增加，造成能源生態足跡逐漸增大。另外，人口的增長也使得對農產品需求增加，對耕地的生態足跡在加大。

在表3中，人均生態承載力在0.5664hm2和0.5759hm2之間變動，基本上呈小幅增長趨勢。耕地在所有類型中處于絕對地位，所占比重在68%左右；其次是建筑用地、林地、草地和水域面積。化石燃料用地的貢獻率為0。由于沒有儲備一定的土地來彌補化石能源的消耗，所以其生態供給為0。（郝東恒、丁欣，2006）

表4 河北省相關年份人均生態足跡、生態承載力和生態赤字匯總表

圖1 河北省2006～2011年萬元GDP生態足跡

由于生態足跡值都大于生態承載力，因此我們計算二者的差值得出了河北省相關年份的生態赤字（見表4）。

由表4可見，河北省2006～2011年生態承載力變化較小，生態足跡呈遞增趨勢，生態足跡的需求大于生態供給，所以造成生態赤字逐年遞增的趨勢。人均生態赤字由2006年的2.2509 hm2增加到了2011年的2.7548hm2，平均年增長率4.1%。因此，總體來看，河北省生態承載力和生態足跡間存在較大差異，生態赤字增長明顯，也說明這幾年河北省在發展方面的不可持續性在增加，需要引起足夠的重視。

2.萬元GDP生態足跡。GDP生態足跡值越大，代表單位生產型土地的產出水平越低，資源的利用效率就越低；相反，如果生態足跡值越小，則說明資源利用率就越高，經濟效益就越好。為了掌握河北省的資源利用效率，本文計算了河北省2006～2011年萬元GDP生態足跡（見圖1）。

由圖1可見，河北省萬元GDP生態足跡呈現明顯的下降趨勢，從2006年的0.97 hm2下降到了2011年的0.46 hm2，大約降低了0.5 hm2左右，降幅明顯。這表明，隨著經濟的不斷發展，河北省這6年人均資源消耗量在增加，造成生態足跡也在不斷增加。同時，隨著產業結構的不斷調整和資源的集約化利用以及節能減排工作的開展，都使得河北省萬元GDP生態足跡在降低，資源產出效率逐年增加。

四、結論和探討

本文運用生態足跡法對河北省2006～2011年生態足跡的供給和需求進行了分析。結果發現，該地區的生產生活對資源和環境的壓力超過了其承載的范圍，而且呈逐年擴大的趨勢。說明在這6年間，河北省的生態承載能力尚不能支持其需求，其發展處于不可持續狀態。同時，由于人口的不斷增長和傳統高耗能產業的存在，這種依靠資源的消耗和開發形成的經濟增長方式會對后期的發展造成一定的影響，需要改變這種資源消耗的增長模式。另外，河北省資源利用效率正在不斷提高。從計算的萬元GDP生態足跡來看，河北省6年來資源利用效率在不斷提高，也說明技術的不斷改進和產業結構的不斷優化起到了積極的作用。同時，也表明河北省人民的生產生活向著集約化的方向發展。

但是，我們必須清醒地看到，這種發展的不可持續性必須要改變，需要不斷提高生產型土地的產出效率，提高資源的產出水平。為了降低生態赤字和提高生態承載能力，我們要盡可能地減少化石能源的消耗和提高其利用效率，大力發展相關科學技術，不斷調整和優化產業結構。應不斷轉變人們的消費觀念和改變不健康的消費方式，建立節約型社會的生產和消費體系。同時，要加強各種用地的管理和規劃，有序推進城鎮建設，避免無序的用地方式和資源開發方式，做到科學合理地開發和使用。同時，還要控制好人口的增長，減輕生態系統的人口壓力，利用相關政策，合理引導人口分布和出生率，并大力提高人口素質。

我們在計算中運用的是生態足跡法，這種方法尚存在許多的不足，（顧康康，2012）比如沒有體現環境質量、只注重對資源的直接消耗而沒有考慮間接消耗等等。但是，其作為一種初步研究和探討河北省可持續發展的定量評價方法，我們找到生態足跡和生態赤字的發展規律，對該地區可持續發展基本狀況得出了有用的結論，而且對制定本地區宏觀經濟政策和產業結構調整提供了依據。而對于該方法中存在的不足，則需要進一步研究完善。

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