1995
—2013年承德市生態足跡變化分析

金佳莉　王　成

1　國家林業局城市森林研究中心　北京　10009112　中國林業科學研究院林業研究所　林木遺傳育種國家重點實驗室　北京　100091

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研究論文

1995
—2013年承德市生態足跡變化分析

金佳莉1,2王成1,2

1國家林業局城市森林研究中心北京10009112中國林業科學研究院林業研究所林木遺傳育種國家重點實驗室北京100091

摘要：生態足跡可用于測定與度量區域可持續發展程度。文章通過對承德市1995—2013年的生態足跡進行計算，分析了城市生態足跡的動態變化，為制定地區生態足跡消減政策提供依據。結果表明：1995—2013年承德市總的人均生態足跡呈遞增狀態，由1995年的1.1740 ghm2/人增至2013年的2.4939 ghm2/人，增幅為112.44%；化石能源用地是承德市人均生態足跡增大的主要原因；可利用人均生態承載力呈現先減后增的趨勢，由1995年的0.2888 ghm2/人下降至2007年的0.2471 ghm2/人，降幅為16.88%，而后增加至2013年的0.3758 ghm2/人，增幅為34.25%。承德市一直處于生態赤字狀態，且呈增加趨勢，1995—2013年的人均生態赤字分別是全球及全國2008年水平的1.8倍和1.3倍，分別是北京市、天津市以及河北省1996—2011年平均水平的53.65%、65.20%和98.66%，對減小京津冀地區生態赤字的貢獻率不大。

關鍵詞：生態足跡，生態承載力，生態赤字，承德

生態足跡最早是由加拿大生態經濟學家William Rees在1992年提出，并由Mathis Wackernagel 推廣應用的一種基于生物物理量的度量可持續發展程度的定量測度方法[1-2]。該方法通過核算人類所需的真實生物生產土地面積與地區所提供的生態承載力的土地面積來衡量人類對自然生態服務的需求與自然所能提供的生態服務之間的差距，以此來判斷該地區的可持續發展狀況[3]。承德是首都經濟圈中帶動京津冀一體化的重要城市，是本地區的生態屏障，承擔著重要的水源涵養功能。雖然已有學者對承德市的生態足跡進行過分析[4]，但論文數據較早，不能反映當前承德的發展態勢。本文運用生態足跡理論和計算方法，采用1996年、2008年和2014年承德市統計年鑒等相關數據，對近18年來承德市生態足跡進行動態分析，定量評價其城市可持續發展狀態，以期為京津冀協同發展背景下的承德市可持續發展提供有針對性的對策措施。

1 研究區概況及研究方法

承德市位于河北省的東北部，介于E115°54′～119°15′，N40°11′～42°40′，處于華北和東北兩個地區的連接過渡地帶。屬溫帶大陸性季風氣候，年均降水量542 m。全市地勢由西北向東南階梯下降，平均海拔約350 m，全市市域面積39 489.53 km2，建成區面積110.78 km2。

1.1 數據來源

本次生態足跡計算數據均來源于1996—2014年的《承德市統計年鑒》《承德市農業統計年鑒》，生態承載力計算數據來源于承德市統計局、承德市國土資源局，全球平均產量數據來源于聯合國農糧組織1993年計算的有關生物資源的世界平均產量資料[5]。

1.2 生態足跡模型及計算方法

生態足跡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[6]。在生態足跡核算時，生物生產性土地面積被劃分為耕地、林地、草場、建設用地、水域和化石能源地6種類型，并通過引入河北省的均衡因子[7]和產量因子實現其對應區域各類生物生產性土地的可加性和可比性，以此來計算生態足跡和生態承載力[7-8]。主要計算步驟如下：

1) 將資源劃分為生物項目和能源項目，追蹤資源消耗和廢棄物消納，計算人均值。

2) 將各項消費資源或產品的消費折算為具有生態生產力的6列生物生產性土地面積，計算原煤、焦炭、汽油和電力等能源消費項目的足跡時，以全球平均能源生態足跡為標準，將消耗量通過一個折算系數折合成熱量，再利用得到的熱量值換算成化石能源土地面積。

3) 計算生態足跡EF。

(1)

式中，EF為總的生態足跡(全球公頃，ghm2)；N為人口數；ef為人均生態足跡(全球公頃/人，ghm2/人)；ci為第i種物品的人均消費量(t)；pi為第i種物品的全球平均生產能力(kg/hm2)。fj為均衡因子，j=1，2，3，4，5，6分別代表耕地、林地、草地、水域、化石能源地和建筑用地。

4) 計算生態承載力EC。

(2)

式中，EC為生態承載力(hm2)；N為人口數；eC為人均生態承載力(hm2/人)；aj為人均生物生產性土地面積；γj為產量因子，fj為均衡因子(見表1)。

表1　均衡因子和產量因子

5) 計算人均生態足跡與人均生態承載力之差，得出生態赤字或盈余。

ED=EC-EF

(3)

式中，ED為生態赤字或盈余；EF為生態足跡；EC為生態承載力。

2 結果與分析

2.1 承德市人均生態足跡動態分析

根據承德市統計年鑒，承德市的生態足跡主要分為生物資源消費的生態足跡和能源資源消耗的生態足跡。生物產品消費包括農產品、林產品、牧產品、水產品4大類；能源消費主要涉及原煤、洗精煤、其他洗煤等14類。承德市總的人均生態足跡見表2。

表2　承德市人均生態足跡與總人均生態足跡　(ghm2/人)

由表2可得，1995—2013年，承德市總的人均生態足跡呈遞增狀態，18年間增幅為112.44%。具體到每類生物生產性土地，1995—2013年，草地、水域土地類型的生態足跡有小幅波動，但總趨勢增加；而耕地、林地、化石能原地以及建筑用地土地類型的生態足跡一直呈上升狀態，其中，1995—2013年化石能源用地、耕地和草地在承德市的占用

面積較大。人均生態足跡增長量最大的為建筑用地，增幅為1 425%；其次為化石能源用地增幅為386.05%。耕地的人均生態足跡呈現先減后增的趨勢，但草地和水域的生態足跡卻呈現先增后減的趨勢。以上數據說明，1995—2013年承德市城市建設用地擴張迅速，第二產業的發展對化石能源消耗較高，造成生態足跡的大幅增加；另一方面也說明了承德市居民的食物來源發生變化，居民對干果、水果、蔬菜等林產品和農產品的消費量不斷增加。

從生態足跡的構成上分析，五類土地所占比例極不平衡(見圖1)。化石能源用地、建筑用地和林地一直呈增加趨勢，草地所占比例一直在減小。具體來看，1995年和2007年草地比例最大，占57.11%～43.40%；2013年化石能源用地所占比例最大為53.78%；建設用地雖有增加，但所占比例最小，為0.01%～0.06%。這說明1995年以來承德市第一產業所占比重較高，在城市經濟發展中高度依賴化石能源消耗的產業結構形式，轉變經濟發展方式、控制高能資源的消耗將是承德市未來可持續發展所面臨的最嚴峻形勢。

圖1　承德市生態足跡構成

2.2 承德市生態承載力動態變化

根據承德市土地利用數據，計算得到三個時段不同生物生產性土地的人均生態承載力。由于在區域發展中，承德市并未預留專門用于吸收CO2的化石能源用地，故在計算中取值為0。根據世界環境與發展委員會(WCED)的建議，需扣除12%的生物多樣性保護面積[2]，最終得出承德市1995年、2007年和2013年可利用的人均生態承載力(表3)。

根據計算結果，1995—2013年承德市生態承載力總體呈現先減后增的趨勢，其中1996—2007年有所減少， 2007—2013年呈上升狀態。總體來看，承德市生態承載力由1995年的0.288 8ghm2/人增加至2013年的0.375 8ghm2/人，增幅30.12%。需要指出的是，1995—2007年承德社會經濟迅猛發展，對耕地、林地等生產性土地需求量大，由于受到生產技術、生產方式等方面的制約，對各類土地的開發不盡合理，因此1995—2007年承德市總生態承載力降幅9.08%。2007年以后承德市不斷優化經濟發展促進產業轉型升級，對生產性土地不再是無限制的索取與利用，而是更有序合理地去適度開發，因此，2007—2013年承德市生態承載力增幅55.68%。

表3　承德市人均生態承載力　(ghm2/人)

從生態承載力的構成來看(圖2)，1995-2013年耕地均是承德市生態承載力的最大組成部分，總體呈現減少的趨勢，由1995年的54.22%減至45.37%。從各土地類型來看，1995-2013年的林地人均生態承載力變化先增后減，1995-2007年，林地人均生態承載力不斷增加，所占比重位居第二，但2007年以后林地的人均生態承載力減少，而草地增加了190.88%，人均生態足跡超過了林地。這表明1995年以來承德市的耕地以及林地的保護有一定的成效，但近年來，城市經濟的快速發展與城市建設用地的不斷擴張對林地與耕地的保護造成了一定的負面影響。此外，水域對承德市人均生態承載力的貢獻微乎其微，不足34%，且呈現下降趨勢；建設用地出現小幅波動，但總體減少，這主要與近年來承德市社會經濟不斷發展，城市不斷擴張有關。

圖2　承德市生態承載力構成

2.3 承德市資源利用效率分析

萬元GDP生態足跡一定程度上反映了區域資源的利用效率，萬元GDP生態足跡與資源的利用效率成反比。從表4可見，承德市1995—2013年總的萬元GDP生態足跡明顯下降，降幅達77.77%，說明1995年以來承德市的科技、能源、資本、人才、技術等資源的利用效率明顯提高，資源利用方式逐漸向高度集約型轉變。

從各類生物生產性土地來看，承德市耕地、林地、草地、化石能源用地的萬元GDP生態足跡呈現逐年下降的趨勢，資源利用效率增加；其中，耕地降幅最大，達到87.69%；其次為草地，減少87.10%。水域的萬元GDP生態足跡呈現先增后減的趨勢，建設用地的萬元GDP生態足跡略有增加。

表4　1995年—2013年承德市萬元GDP生態足跡　 (hm2·萬元-1)

注：2001年數據來源于參考文獻[4]。

2.4 生態可持續狀況分析

生態赤字表明其人口對自然生態系統的產品與服務需求超過生態承載力的范圍，生態系統不安全，生態環境處于不可持續狀態；生態盈余表明該地區的人口生產生活消費處于該地區所提供的生態承載力范圍之內，生態系統是安全的，生態環境處于可持續狀態[9]。

2.4.1 生態盈余/赤字狀態分析

從生物生產性土地生態赤字與盈余以及供需結構來看，承德市土地供給以林地和建設用地為主，但是從消費結構來看，以建設用地為主。根據承德市生態赤字/盈余(表5)可知，1995—2013年承德市一直處于生態赤字狀態，且生態赤字逐年增大。從各類生物生產性土地類型來看，除建設用地和林地供給大于需求，處于生態盈余外，其他均為供給小于需求，且草地和化石能源用地生態赤字較大。這說明承德市林地和建設用地的可持續狀況較好，這與承德市實施京津風沙源治理、退耕還林、京冀水源林等重點生態建設項目有很大的關系，在今后應加大林地保護，合理進行城市建設。由于承德市以發展重工業為主，能源消費較大，其消耗過程中排放CO2和其他廢氣也隨之增大，而目前并無專門的地域來吸收這些廢氣；另一方面，也說明了承德市對原煤、洗精煤、燃料油等能源的消耗較大，對環境產生了較大的負荷；對于草地而言，承德市草地面積有限，草原生態系統不穩定，生態效率低。隨著經濟發展，人們對牧產品、草原旅游業等的消費與需求都在增加，這導致草地的人均生態赤字較大。此外，由于承德市水域面積小，單位生產量低，加之承德市居民對水產品需求量的變化，導致其生態赤字在1995—2013年有波動。

表5　承德市各類生物生產性土地生態赤字/盈余　 (ghm2/人)

對照中國生態足跡報告[9]，對中國各省的生態赤字進行等級分類分析，結果表明，1995—2013年承德市林地、耕地、水域和建設用地處于生態基本持平狀態；草地處于中度生態赤字狀態；化石能源用地由1995年的輕度生態赤字逐漸變為2007年的中度生態赤字，而2013年處于較嚴重生態赤字狀態。以上數據說明，在現有人口和消費水平情況下，承德市的生態需求程度已超出了其自然生態系統生態承載力的閾值，其發展是通過消耗自然資本存量或是依賴從外部輸入生態資產來彌補當前生態供給的不足。按此趨勢發展，隨著工業化進程的不斷加快，人們對資源的消費和占用將會進一步增大，生態赤字將逐步增大。因此，承德市亟需采取相應的減赤對策以緩解當前問題。

2.4.2 承德市與京津冀地區橫向對比分析

將承德市1995—2013年的人均生態足跡、人均生態承載力與生態盈余/赤字分別與全球、全國2008年的水平以及1996—2011年京津地區的生態足跡平均值進行比較，情況如圖3所示。從人均生態足跡上看，承德市1995—2013年的人均生態足跡分別是全球和全國2008年水平的71.61%、92.07%[9-12]，其在京津冀地區的人均生態足跡也處于較低水平，分別為北京市、河北省以及天津市1996—2011年平均水平的62.29%、94.53%、74.01%[11-17]，與北京、天津相比較小，但基本接近河北省的平均水平。從人均生態承載力來看，最新數據顯示2008年全球和全國的人均生態承載力分別為1.80 ghm2/人、0.87 ghm2/人，承德市1995—2013年的人均生態承載力僅達到全球、全國水平的19.18%、39.69%；在京津冀地區，承德市1995—2013年的平均生態承載力高于北京、天津市的平均水平，而略低于河北省的平均水平，分別是北京市、天津市1996—2011年平均水平的2.4倍、2.0倍，是河北省1996—2011年平均水平的79.27%[9-17]，這與承德、北京、天津之間的社會、自然、經濟等發展不平衡有一定的關系。從生態盈余/赤字上來看，承德市1995—2013年的人均生態赤字高于全球與全國水平，分別是全球及全國2008年水平的1.8倍和1.3倍；在京津冀地區，承德市1995—2013年的平均生態赤字最低，分別是北京市、天津市以及河北省1996—2011年平均水平的53.65%、65.20%和98.66%[9-17]。因此，從全球以及全國尺度來看，承德市發展相對不可持續，而從京津冀地區來看，承德市1995—2013年的人均生態足跡最小，與其對應年份的人均生態承載力雖然比北京市、天津市大，但仍低于河北省的平均水平，對減少京津冀地區生態赤字的貢獻率不大。在保持現有生態環境的基礎上，仍需要大力推進城市生態建設，擴大生態承載力，除了要縮小本市的生態赤字以外，還應履行好其推動京津冀地區城市群可持續發展的生態職能，這也是承德市建設京津冀都市圈生態屏障面臨的一個嚴峻挑戰。

圖3　承德市與其他地區生態足跡比較

3 結論與建議

1) 承德市1995—2013年生態足跡分析表明，承德市總的人均生態足跡呈遞增狀態。5類土地所占比例極不平衡，化石能源用地是導致承德市生態足跡增加的主要原因。總的人均生態承載力呈現下降趨勢，耕地和草地對生態承載力的貢獻率最大，兩者累計超過90%。

2) 承德市1995—2013年以來萬元GDP生態足跡逐年減少，說明承德市資源利用效率不斷提高。從各類生物生產性土地來看，耕地、林地、草地、化石能源用地資源利用效率增加，建筑用地基本不變，水域的資源利用效率減少。

3) 承德市1995—2013年生態赤字不斷增大，2013年是1995年的2.44倍。承德市林地、耕地、水域和建設用地處于生態基本持平狀態；草地處于中度生態赤字狀態；隨著城市發展，化石能源用地從中度生態赤字逐漸變為較嚴重生態赤字狀態。

4) 承德市1995—2013年的人均生態足跡處于較低水平。承德市的人均生態承載力略低于河北省的平均水平，其生態赤字均高于全球及全國水平。承德市發展相對不可持續，承德市亟須轉變發展方式。

基于以上分析，承德市亟需采取切實可行的對策來促進城市社會經濟的可持續發展，改善城市生態現狀，使其成為京津冀都市圈中生態發展的推動城市。首先，要通過科技創新、技術升級等手段，轉變承德市的經濟發展方式，發展綠色產業，走新型工業化道路，大力發展循環經濟，逐步建立循環型、資源節約型的社會經濟體系。其次，要加強區域生態建設，提高生態承載力；最后，要加強居民環境教育，依托一系列生態文化載體，加強生態文化科普教育和政策宣傳，培養公眾低碳消費理念，引導居民參與共建低碳社會建設。

參考文獻

[1]REES W E.Ecological footprints and appropriated carrying capacity:What urban economies leaves out [J].Environment and urbanization,1992,2(4):121-130.

[2]WACKERNAGEL M,REES W E.Our ecological footprint:reducing human impact on the earth [M].Gabriola Island:New Society publishers,1996.

[3]王曉磊,王成,賈寶全,等.2000-2010年鶴壁市生態足跡動態分析[J].中國城市林業,2013,11(5):14-19.

[4]張月叢,孟憲鋒,趙志強,等.承德市1999～2004年生態足跡與土地承載力分析[J].干旱區資源與環境,2008,22(7):37-40.

[5]WACKERNAGEL M,ONISTO L,BELLO P,et al.National natural capacity accounting with the ecological footprint concept[J].Ecological Economics,1999,29(3):375-390.

[6]徐中民,程國棟,張志強.生態足跡方法:可持續性定量研究的新方法:以張掖地區1995年的生態足跡計算為例[J].生態學報,2001,21(9):1484-1493.

[7]劉某承,李文華.基于凈初級生產力的中國各地生態足跡均衡因子測算[J].生態與農村環境學報,2010,26(5):401-406.

[8]翁伯琦,王義祥,黃毅斌,等.福建省生態足跡和生態承載力的動態變化[J].應用生態學報,2006,17(11):2153-2157.

[9]世界自然基金會,中國科學院地理科學與資源研究所,全球足跡網絡,等.中國生態足跡報告2012:消費生產與可持續[R].北京：世界自然基金會,2012.

[10]王銀潔.北京市生態足跡研究[D].北京：首都經濟貿易大學,2011.

[11]成淑敏,高陽,黃姣,等.京津冀及江浙滬經濟圈生態足跡比較分析[J].長江流域資源與環境,2012,21(4):433-441.

[12]張麗峰.環渤海經濟圈生態足跡實證分析[J].干旱區資源與環境,2009,23(11):19-24.

[13]張占平.基于生態足跡法的河北省生態承載力動態研究[J].經濟論壇,2014,523(02):4-18.

[14]李健,潘哲.基于生態足跡的天津市資源生產率研究[J].綠色經濟,2013(01):76-79.

[15]劉芳.基于生態足跡模型的天津市可持續發展綜合評價研究[D].天津：天津師范大學,2008.

[16]王銀潔.北京市生態足跡研究[D].北京：首都經濟貿易大學,2011.

[17]李月.北京市生態足跡演變及影響因素研究[D].北京：首都經濟貿易大學,2013.

Dynamics Analysis of Ecological Footprint of Chengde City in 1995-2013

Jin Jiali1,2Wang Cheng1,2

(1.Research Center of Urban Forest, State Forestry Administration, Beijing 100091, China;2.Research Institute of Forestry, Chinese Academy of Forestry, State Key Laboratory of Tree Genetics and Breeding, Beijing 100091, China)

Abstract:Ecological footprint can be used to measure the regional sustainable development level. This paper calculated the ecological footprints of Chengde City in 1995-2003 to analyze the dynamic change of ecological footprint in there, so as to provide the basis for regional ecological footprint reduction policy. The result showed that the per capita ecological footprint had rapidly increased in 1995-2013from 1.1740 ghm2/person in 1995 to 2.4939 ghm2/person, up 112.44%. Fossil energy use is the main reason for the growth of per capita ecological footprint. The available per capita ecological carrying capacity presented a trend of first decrease from 0.2888 ghm2/person in 1995 to 0.2471 ghm2/person in 2007, down 16.88%, and then increase up to 0.3758 ghm2/person, up 34.25%. Chengde has been in a state of ecological deficit and the deficit moreover presented agrowing trend. The average per capita ecological deficit was 1.8 times of the global level and 1.3 times of the national level in 2008,respectively took up 53.65%, 65.20% and 98.66%.of the levels of Beijing, Tianjin and Hebei, respectively, during 1996-2011. This indicates that the current ecological footprint in Chengde makes little contribution to the reduction of ecological deficit in reducing Beijing-Tianjin-Hebei region.

Key words:ecological footprint, ecological carrying capacity, ecological deficit, Chengde

收稿日期：2015-10-19

作者簡介：金佳莉(1990-)，女，博士研究生，主要研究方向為城市森林，E-mail：380729594@qq.com 通信作者：王成(1967-)，男，研究員，博士生導師，研究方向為城市森林與城市生態。E-mail：wch8361@163.com

DOI：10.3969/j.issn.1672-4925.2016.03.002