修正后的生態足跡分析內陸山地城市土地生態經濟系統以貴陽市為例

石悅樾，銀正彤，趙楊茜，彭文君

（貴州大學資源與環境工程學院，貴州·貴陽 550025）

修正后的生態足跡分析內陸山地城市土地生態經濟系統以貴陽市為例

石悅樾，銀正彤*，趙楊茜，彭文君

（貴州大學資源與環境工程學院，貴州·貴陽 550025）

使用修正后的生態足跡研究方法，結合萬元GDP的生態足跡對貴陽市土地生態經濟系統進行研究。在對生態足跡模型進行能源和電力的貿易修正后分析貴陽市土地生態經濟系統，得出修正前后對比結果，顯示修正后的生態足跡更貼近實際情況，貴陽市土地承載力主要貢獻為耕地和林地，電力主要是靠外部輸入供給。2007到2011年貴陽市生態赤字上升，其中化石能源用地和牧草地生態赤字中占主要貢獻地位，而萬元GDP的生態足跡逐年下降，說明貴陽作為內陸山地城市，在其豐富的生態資源基礎上人們不斷發展生產力，提高資源利用率。

土地生態；土地承載力；生態足跡；模型修正

人類開發利用自然資源以滿足物質文化需要，在此過程中不斷形成以自然為索取對象的經濟系統，人類在一系列經濟活動中不斷開發利用土地，造成人地關系緊張。我國使用生態足跡概念始于1999年，很多學者對其進行了討論并運用。郭秀銳基于生態足跡分析廣州城市發展對生態造成的壓力[1]；陳敏研究了中國1948年至2003年長達26年的生態足跡動態[2]；周靜以生態足跡結合灰度關聯分析法綜合研究南京市可持續發展[3]；楊艷等人將土地承載力與生態足跡結合分析干旱草原的可持續發展[4]；符海月等人基于生態足跡方法研究土地利用規劃期中的土地承載力，為規劃環境影響評價提供參考[5]；高成康等人對生態足跡進行修正后計算[6]；顧康康等人基于能值對生態足跡進行修正，得出適宜礦業城市的生態足跡評價結果[7]。國內對生態足跡研究主要以可持續發展、對環境影響、為土地利用規劃提供依據及生態足跡修正后的應用等方面為主。

1 研究區概況

貴陽市地處東經106°07′～107°17′、北緯26°11′～27°22′，為以山地、丘陵為主的丘原盆地地區。根據2012年貴陽市統計年鑒，全市土地總面積8043.366km2，丘陵面積占35.33%，山地占52.44%。城鎮村及工礦用地545.4861km2，耕地2691.5427km2，園地117.75km2，林地3393.4905km2，水域及水利設施用地185.689k m2，交通運輸用地127.8588km2，其他土地981.5488km2。貴陽市2012年末常住人口445.17萬，人口自然增長率5.97%，城鎮人口313.97萬人，農村人口131.20萬人，人口密度為554.11人/km2。

2 數據來源及研究方法

2.1 數據來源

本文數據主要依據2008年至2012年《貴陽市統計年鑒》，結合生態足跡法和萬元GDP的生態足跡，選取2007年到2011年數據進行分析。根據研究需求選取用地地類并歸整，以生態足跡模型計算能源與生物資源的消費，得出研究期內貴陽市的生態赤字情況，結合萬元GDP的生態足跡情況分析基于統計年鑒原始數據所得出的結果的誘發原因。

2.2 研究方法

本文在以生態足跡算法為基礎前提下結合萬元GDP對貴陽市土地生態經濟系統進行分析。根據貴陽地方特色選取6類地類：耕地、化石能源地、林地、建筑用地、牧草地和水域并進行修正。

（1）生態足跡計算

生態足跡的計算公式如下：

式中，EF是研究區總生態足跡；N是其人口數；ef是人均生態足跡；i是消費商品和投入的類型；aai為i種消費商品折算的生產土地面積；rj為均衡因子；Pi為i種消費商品的年平均生物生產單位面積產量；ci為i種商品的年人均消費量。

（2）生態承載力計算

生態承載力的計算公式如下：式中，EC是研究區總生態承載力，N是其人口數；ec是人均生態承載力；j是生物生產性土地類型；aj是各類人均生物生產性土地面積；rj是均衡因子；yj是產量因子；ec1為人均生態系統生態足跡供給（公頃/人）；ec2是人均可用生態足跡供給（公頃/人）。

（3）生態足跡修正

以往的研究表明：某些面積大而人口少的地區，往往因人少資源多而表現為生態盈余，相反人多地少則表現為生態赤字，由此得出的結論不全。所以本文提出基于本地區物質和能源的輸入和輸出對生態足跡修正。輸入的物質及能源所產生的生物生產性土地（ASR）由外部地區提供，在計算時應當從總的生態足跡中除去；輸出的物質及能源所產生的生物生產性土地（ASC）由本地區提供，在計算時應當計入總的生態足跡中。本地消費的物質及能源（ABD）所產生的生物生產性土地直接計入總的生態足跡。修正后的公式如下：

（4）生態赤字或盈余計算

生態赤字或盈余的計算公式如下：

ED = EC - EF

式中，當ED為正時為生態盈余，表明該區域資源可供當地可持續發展；當ED為負時為生態赤字，表明該區域資源難以使當地可持續發展，需要從外部輸入調節。

（5）萬元GDP的生態足跡

人類生產勞動都與資源利用息息相關，資源利用效率與區域可持續發展緊密相連，萬元GDP的生態足跡可反映一個地區的資源使用效能高低。萬元GDP的生態足跡的值與資源使用效率成負相關關系，其值低表明資源使用銷量高，相反則低。計算公式如下：

式中，R是萬元GDP的生態足跡，EF是總的生態足跡，GDP是一個國家或地區所有常住單位在一定時期內生產活動的最終成果，是國民經濟核算的核心。

3 貴陽市實證研究

3.1 2007～2011年生態足跡

（1）消費量計算

本文先計算能源消費和生物消費，再計算土地承載力。

根據資料計算了貴陽市2011年煤炭、焦炭、石油、氣類和電力等5種能源消費的生態足跡。參考國際標準，將貴陽市能源消耗所耗熱量折算成相對應的化石能源地面積和建筑用地面積。而在能源消耗中大部分能源是入口到貴陽，本土供給能源只占小部分，因貴陽市統計年鑒中缺乏焦炭、石油、氣類的輸入和輸出量，這里只對煤炭和電力進行修正。修正前與修正后的貴陽市生態足跡能源賬戶對比見表1。從中得出，貴陽絕大部分電力是由輸入供給。

表1 2011年貴陽市生態足跡能源賬戶修正前后對比Table1 A comparison of the non-updated and updated energy ecological footprint of Guiyang city in 2011

生物資源消費部分主要是蔬菜、油料、糧食、水產品、核桃、油桐和油茶、核桃、豬肉、牛羊肉、奶類等12種生物資源消費的生態足跡。在生物資源生產土地面積的計算時，以聯合國糧食和農業組織的1993個世界平均產出數據為參考，用于計算生物資源消費時所需的生物生產性土地面積，以便于不同區域、不同時期間的比較分析（表2）。

表2 2011年貴陽市生物資源賬戶Table2 The biological resources ecological footprint of Guiyang city in 2011

（2）各消費項目的人均生態足跡

因各類土地生產力之間存在差異，本文采用國內劉某承等研究的貴州6類土地均衡因子，分別給耕地、化石能源地、牧草地、林地、水域和建筑用地取值為0.56、0.88、0.62、0.88、0.49和0.56[12]。

將2011年能源消費和生物消費所產生的生態足跡匯總分析，同時以各類生態足跡所對應的生物生產性土地面積乘以對應的均衡因子做修正后，得到貴陽市2011年貿易修正前后的生態足跡對比（表3）。

在2011年貴陽市生態足跡需求分析中，各生物生產性土地以化石能源地、牧草地和耕地為主，修正前化石能源地的生態足跡最多占73.3171%、農產品的生態足跡占25.6545%，修正后化石能源地的生態足跡最多占67.0036%、農產品的生態足跡占31.7247%。總體上貴陽市對能源需求最大，原因可能是貴陽在發展經濟過程中以能源消耗發展第一產業、第二產業及第三產業為主要支撐，但修正后化石能源地的生態足跡下降6個百分點，農產品的生態足跡上升6個百分點，這更接近內陸山地城市貴陽的實際情況。

表3 2011年貴陽市生態足跡修正前后對比Table 3 A comparison of the non-updated and updated ecological footprint of Guiyang city in 2011

（3）人均生態足跡匯總

按上述算法分別計算2007年到2011年的貴陽市生態足跡分別為0.9081hm2/cap、0.8678hm2/cap、0.8880hm2/cap、0.9754hm2/cap、1.0951hm2/cap（表4），貴陽市人均生態足跡總體呈上升趨勢。

表4 貴陽市2007～2011年的人均生態足跡（hm2/人）Table4 The per capital ecological footprint of Guiyang city in 2007～2011 (hm2/cap)

3.2 生態承載力

（1）產量因子的確定

耕地產量因子的確定是以研究區每年的糧食平均產出比上全球平均產出得出。貴陽市建設用地大多是從耕地轉變用途而來，故建設用地的產量因子和耕地一致，2007到2011年的產量因子分別為1.67、1.96、1.98、1.66和1.25；牧草地是用肉類產出比上全球平均產出得出，從2007年到2011年的產量因子依次分別是0.93、0.95、0.98、0.97和0.97；林地的產量因子一樣也是用研究區林產品產出比上全球平均產出得出，本文中林地的產量因子取值為0.91，本文中水域的產量因子取值為1，是以中國生態足跡的計算取值。

（2）貴陽市土地生態承載力

將6類土地面積乘以對應的產量因子和均衡因子，得到貴陽市2007年到2011年扣除12%的生物多樣性保護地后的六種類型土地的生態足跡供給（見表5）。2007年到2011年貴陽市土地承載力分別是0.1200hm2/cap、0.1297hm2/ cap、0.1278hm2/cap、0.1126hm2/cap和0.0956hm2/cap。在貴陽市土地承載力中，耕地和林地占主要部分。

（3）生態盈虧

生態盈虧反映一個區域的人口、資源供給能力和社會發展的相適應程度。通過計算得到貴陽市2007年到2011年生態盈虧（見表6）。貴陽市2007年到2011年都是處于生態赤字狀態。這5年時間內貴陽市生態足跡一直呈上升趨勢，而土地生態承載力變化微弱，生態赤字呈上升趨勢。化石能源地的生態足跡起伏變化與貴陽市人均生態足跡接近，表明在貴陽市第二產業比重高。貴陽以化石能源為經濟支撐來源，在消耗能源的基礎上發展其他行業。而牧草地的生態足跡對生態赤字做的貢獻位于第二，反映人們對食品需求已不僅僅是填飽肚子，更注重生活品質（見表7）。

表5 貴陽市土地承載力匯總（hm2/人）Table 5 Land capacity summary of Guiyang city (hm2/cap)

表6 貴陽市2007-2011年生態盈虧（hm2/人）Table6 The ecological surplus and defcit of Guiyang city in 2007-2011 (hm2/cap)

表7 貴陽市2007-2011年6類生物生產性土地的生態赤字(hm2/人) Table7 The ecological defcit of bio-productive land of Guiyang city in 2007-2011(hm2/cap)

（4）萬元GDP的生態足跡

萬元GDP的生態足跡反映一個區域資財使用效率，他們之間是負相關關系，從表8中反映貴陽市萬元GDP的生態足跡總體呈下降趨勢，說明貴陽市資源利用在這5年內整體在朝著相對高效方向發展，社會生產由粗放向集約型轉換，由能耗型向節約型轉變。

表8 貴陽市2007-2011年萬元GDP的生態足跡匯總Table8 The ecological footprint per ten thousands yuan GDP summary of Guiyang city in 2007-2011

從表9中可以看出貴陽市這5年中萬元GDP的能源足跡也是整體呈遞減趨勢，從2007年的0.5472hm2/萬元下降到2011年0.3479hm2/萬元。從側面反映了貴陽市的在工業中運用了科學技術使得生產力的效率提高，表明科學技術的運用降低了貴陽市對不可再生資源的依賴度，在市場競爭中靈活性與以前相比有提高。本文中建筑用地是通過電力消耗折算過來，貴陽電力經過修正后結果對比得出電力消耗主要靠外部貿易輸入為主，說明貴陽在引進能源的過程中，發展三大產業的技術能力在逐年提高。

表9 貴陽市2007-2011年化石能源地萬元GDP生態足跡Table9 Fossil energy land of the ecological footprint per ten thousands yuan GDP of Guiyang city in 2007-2011

4 結語與討論

本文運用生態足跡法對貴陽市2007年到2011年的土地生態經濟系統進行分析，影響貴陽市土地生態經濟系統的因素大致分為以下幾方面：

（1）貴陽市耕地由赤字轉變為盈余，貴陽市的耕地平均生產力比世界平均生產力高，居民食品消費結構發生變化。貴陽市耕地的生態盈余這5年內趨于穩定，雖然人口在增加，耕地面積在減少，但側面反映了在耕地生產中投入大量科學技術，耕地灌排設施在不斷完善，旱澇保收度在提高，人們耕作技術也提高。

（2）貴陽市氣候較好，草地生產力接近世界平均生產力，希望能夠得到合理的開發利用，進一步提高產量，為減輕生態赤字做貢獻。貴陽市受自然條件影響是喀斯特石漠化城市，草地資源匱乏，應走高技術路線，提高資源的利用率，種植高產草料代替放養。還可以開發未利用地為草地，這樣不僅為吸收二氧化碳做貢獻，還能防止水土流失和石漠化。

（3）貴陽市是一個林城，根據其2011年統計年鑒，林地有2736.5285km2，占全市土地的34.01%，林地面積由2007年2662.58km2變為2011年2736.5285km2。林地和耕地的承載力分別占整個生態系統承載力的36.63%和44.17%。林地作為兩類生態盈余的土地之一，支撐著貴陽市的經濟發展，得益與近幾年的退耕還林措施的實行還有貴陽市先天自然條件林地資源比較豐富。

（4）貴陽市對化石能源的消費需求量一直都很高，2011年貴陽市人均化石能源地的需求高達0.7866hm2，與2007年相比貿易修正前上升47.9%，貿易修正后上升29.67%，修正后的數據說明貴陽基于本土產業特點，以其他產業產出所獲得的經濟效益填補對能源需求所必須的生物生產性土地。貴陽市這幾年私家車不斷增加，摩托車也在不斷增加，各種家用電器不斷更新，貴陽市能源供給壓力大。石油的生態足跡比重最大，2011年石油的人均生態足跡是0.5366hm2/人，為能源生態足跡的60.82%。對于不可再生資源來說，能源作為國民經濟基礎，對經濟的健康發展和人們生活的改善發揮重要作用，應使能源得到高效利用，改善開采技術，避免不必要的浪費。

（5）貴陽市在生態足跡模型計算中，建筑用地主要為水利設施、工礦用地、居民點和交通用地。貴陽市建筑用地由2007年的482.76km2上升到2011年的630.17km2，增加的土地面積往往用作城市發展中的基礎設施建設，建筑用地大多數是通過占用耕地而來，其供給量不能一味上升，因為這會影響其他土地的生態承載力。其面積增長，對生態盈余貢獻為正，是因為在本文中分析看出的貴陽電力主要靠外部輸入。城市用地不能在盲目擴大，應該提高空間利用效率，轉粗獷為集約利用。

（6）2011年貴陽市的水域面積為154.1839km2，占全市土地面積的1.74%，水資源較貧乏，水域在研究期內都處于生態赤字狀態，生態赤字變化小。雖然貴陽市對對水域展開各種保護，但是貴陽市對水產品的需求遠遠大于供給。貴陽市可以通過利用境外生態足跡來滿足需求，擴大進口量，同時通過科學技術提高水產品產量，增加水產品的供應量。

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Land eco-economics in an inland mountainous urban region:
Modifying the ecological footprint model to study the city of Guiyang

SHI Yue-Yue, YIN Zheng-Tong, ZHAO Yang-Xi, PENG Wen-Jun
(College of Resources and Environmental Engineering, Guizhou University, Guizhou Guiyang 550025, China)

This paper uses a revised version of the ecological footprint method, combining it with the 10,000 (RMB) yuan GDP ecological footprint study of Guiyang's land ecological and economic system. Comparing the results of ecological footprint model, both before and after correction, shows that the revised model provides a more exact ecological footprint of Guiyang. Most of Guiyang's land carrying capacity consists of farmland and forest, and the power supply depends on external input. From 2007 to 2011, fossil fuel energy land and grassland accounts for much of the ecological deficit in Guiyang, a city that is continually developing their economy through external energy input. Meanwhile the ecological footprint of 10,000 yuan GDP is decreasing annually. Guiyang is an inland mountainous city, and based on its abundant ecological resources people are constantly improving the utilization rate of resources.

land ecology; land load bearing capacity; ecological footprint; modifcation of model

F301.24

A

2095-1329(2016)04-047-05

10.3969/j.issn.2095-1329.2016.04.013

2016-03-28

2016-08-17

石悅樾(1993-),女,碩士生,土地資源管理專業.

電子郵箱: 1056716599@qq.com

聯系電話: 0851-3627126

*通訊作者: 銀正彤(博士/副教授): 312346079@qq.com