基于物質流和生態足跡的環境承載力評價研究
——以南京市為例

秦海旭，姚利鵬，于忠華，陳華陽，黃逸敏

（1.南京市生態環境保護科學研究院，江蘇南京210013；2.福建師范大學地理科學學院，福建福州350007）

《關于開展市縣“多規合一”試點工作的通知》中明確提出，“多規合一”的一個重要任務就是“按照環境承載能力，合理規劃引導人口、產業、城鎮、公共服務、基礎設施、生態環境、社會管理等方面的發展方向與布局重點”。黨的十八屆三中全會通過的《中共中央關于全面深化改革若干重大問題的決定》提出“建立資源環境承載能力監測預警機制，對水土資源、環境容量和海洋資源超載區域實行限制性措施”。可見承載力計算是框總量、定上線的重要基礎性工作，是確定城市建設用地規模、人口規模等內容的重要依據，必須明確基于人口、資源、環境承載力的城市發展閾值，為開發強度控制和產業結構調整提供指引。同時在大部制改革之后，目前“雙評價”（“資源環境承載力評價”和“國土空間開發適宜性評價”）已成為國土空間規劃編制的重要基礎性工作，可見資源環境承載力評價不僅作為生態環境部門的重要工作內容，也是規劃部門開展規劃編制的重要工作基礎。

1 環境承載力評價方法比較

目前涉及資源環境承載力評價的方法很多，國家也有相關指南，實際的應用狀況也有很大的差別，其中矢量模法運算簡單，分析較全面，結果易于比較，但在指數權重的選取上，具有一定的主觀性[1,2]；模糊綜合評價法分析較全面，結果清晰，系統性強，但在指數權重的選取上，具有一定的主觀性[3,4]；主成分分析法簡化了評級指標系統，權重的確定較為客觀，但降維后的主成分的含義解釋比較模糊，不像原始變量那么清晰明確[5-7]。以上三種方法適用范圍較廣，但在需要具體指導意見的場合效果較差。多目標優化模型法可以計算出一定環境、社會條件下，所能承載人類活動強度的閾值，但要求的數據量大，模型求解也較為困難，適用于系統規模較小的環境承載力評價[8-11]。

生態足跡法基于土地面積的量化指標，因而更為直觀，便于規劃參考，但側重從資源因素的環境承載力，從功能性土地為人類提供資源的角度評估環境承載力，對環境容量、人口、經濟、技術等方面缺乏考慮，不適用于要求對環境承載力評價進行全面評價的場合，在需要對區域發展提供詳細意見的場合效果較好。生態足跡法能根據各類土地的生態赤字，從土地利用的角度為人口、產業、城鎮、基礎設施等方面提供一定的建議，也能根據各類物質消費的生態足跡，判斷是哪些物質占用了較多的環境承載力。但是生態足跡法對消費物質是來自本地開采還是進口缺乏考慮，也不能判斷本地開采的物質最終是在區域內被消費、還是被出口到區域外，因而對產業的發展、布局沒有充分具體的指導意見。[12-14]

物質流分析法對區域的資源供給、消費、需求分析全面，但側重對環境承載現狀的評價，不能對承載能力做出判斷，不能單獨進行環境承載力評價。物質流分析主要是對區域經濟系統物質投入和產出進行全面的核算分析，其中不僅涵蓋了提供的水、電、氣等公共服務資源，也包括了三大產業之下更為具體的產業的所生產或消費的資源，因此物質流分析法可以直接指導城市產業、公共服務的發展方向和布局重點。此外，還可以根據人口、城鎮、基礎設施、生態環境、環境管理與各種物質的輸入、輸出關系，來從這些方面提供規劃建議。但是單獨的物質流分析僅是對物質的實際輸入、輸出的統計分析，并不能判斷這些輸入、輸出是否超過了環境承載力，也不能判斷哪些物質的輸入、輸出是占用環境承載力的主要因素。[14-16]

通過結合物質流分析法和生態足跡法，彌補了兩種方法各自的不足，可以較為全面簡單地完成環境承載力評估提出的任務。因此，本文對于南京市環境承載力研究評估采取物質流分析法和生態足跡法相結合的方法進行評價研究。

2 物質流分析法評價

2.1 數據收集與處理

研究的時間尺度為2010-2014年，所需的原始數據主要來自《南京統計年鑒》等，根據南京市的實際情況，對數據收集統計過程中出現的問題與其解決辦法進行說明如下：

（1）由于南京統計年鑒上只有規模以上工業企業的化石能源相關數據，所以本次計算使用規模以上工業企業的化石能源數據代替對應的南京市化石能源數據；（2）由于缺乏南京城鎮居民人均生物質消費的數據，所以這部分用長沙市同年的數據來進行計算；（3）由于部分生物質只有開采量而沒有消費量的數據，這部分不加入到生物質的物質流分析中；（4）由于南京統計年鑒上，金屬礦物、非金屬礦物及其產品、建筑材料的原礦及產品的相關數據缺失太多，無法進行計算，所以不將納入本次物質流分析的考量中；（5）平衡項缺乏必要的原始數據，同樣不考慮在內；（6）由于水的輸入量通常比其他物質高出很多，所以不將其列入計算，與之對應的水的輸出量也同樣不計在內；

2.2 結果分析

研究對2010-2014年南京市物質流分析的結果如圖1所示。

雖然由于統計時缺少許多數據，導致一些計算結果沒有可比性，但還是可以從中得到一些結論。從圖1（a）可以看出南京市的直接物質輸入逐年上升，從2010年的5025萬t提高到2014年的5975萬t，說明南京市經濟發展對資源的需求也在逐漸提高。另外，雖然進口物質在計算時忽略了成品、半成品、非規模以上工業企業進口物質等多方面數據，但進口物質所占比例仍遠大于本地開采的物質的比例，說明南京市對外界的資源依賴較大。

圖1 2010-2014年南京市物質流分析評價

從直接物質輸入的組成上看（圖1（b）、1（c）），化石能源輸入量遠大于生物質，生物質的輸入量五年間一直在增長，而化石能源直接輸入量在前四年表現出增長趨勢，但在2014年略微下降。

從圖1（d）可以看出，南京的物質排放在2010年到2014年間呈現上升后下降的趨勢，其中區域內物質開采加工的隱藏流占了物質排放的絕大部分，可見區內隱藏流為南京市區域內環境壓力的主要來源。其中，建筑營建剩余土石方是這部分隱藏流的主要成分，隱藏流在2011年到2014年的下降就是由于期間南京市建筑竣工面積的減少。雖然隱藏流對環境的影響，不如污染物排放來得直接，但同樣會引起不可忽視的環境破壞，必須予以相當的重視。污染物的排放在這五年間呈波動趨勢，南京市的污染治理工作仍然不能松懈以保持環境污染排放處于穩定下降的趨勢。

3 生態足跡法評價

3.1 數據收集與處理

本次研究的時間尺度為2010-2014年，資料主要來自《南京統計年鑒》等，對這部分在數據收集統計過程中出現的問題與其解決辦法進行說明如下：

（1）由于缺乏南京城鎮居民人均生物質消費的數據，以同年產量或參考相關文獻中長沙市城鎮居民生物質消費代替；缺少2014年農村居民的生物質消費量數據，只有購買量數據，根據2013年的消費量、購買量按比例估算2014年的生物質；（2）除了液化石油氣、天然氣、電力為全市的消費量，其他能源數據均為規模以上工業企業的消費量；（3）由于部分原煤和原油被用于生產焦炭、汽油等二次能源，為了不重復計算，二次能源的消費量要減去南京二次能源的產量，若小于0，則該二次能源消費量取0；（4）由于部分土地沒有說明用途，本次計算將這部分面積計入草地面積中；（5）水域面積缺乏，用南京市總面積的11.4%表示；（6）在實際中，人們并沒有留出CO2用地，所以本次計算把它的面積記為0。

3.2 結果分析

本次南京市生態足跡法的計算結果如表1、圖2所示：

圖2 2010-2014年南京市生態足跡評價（hm2/人）

表1 南京2010-2014年人均生態赤字（hm2/人）

從表1可以看出，這5年間南京市的人均生態足跡均大于4.8 hm2，遠高于2010年全國人均生態足跡2.43 hm2，可以看出南京市發展高度的環境壓力。

從生態足跡的產生來源來看，能源資源消費產生的生態足跡要遠大于生物消費產生的生態足跡。說明南京市的經濟發展對于能源的依賴較高，而且這種依賴在這5年間呈上升的趨勢（圖2（a）），生物資源消費產生的生態足跡則表現為“下降-上升-下降”的狀態（圖2（b））。

從人均生態承載力的變化來看（表1），這5年間呈下降趨勢，由2010年的0.2730 hm2/人降低到0.2688 hm2/人，其中耕地、林地、草地、水域提供的人均生態承載力均呈下降趨勢，建設用地的呈上升趨勢。

總的來說，南京市的2010-2014年的生態赤字較大，并有繼續擴大的趨勢（圖2（c））。主要原因在于南京市發展對于能源尤其是化石能源的依賴性仍然很大，為了實現經濟的可持續發展，南京需繼續改變經濟增長方式，調整能源結構，減輕對資源環境的消耗力度。

4 結論

通過對2010-2014年南京市區域經濟系統物質輸入、輸出和消耗的物質流數據的全面核算，結合南京市社會經濟統計數據，綜合評估了南京市2010-2014年期間資源、環境、經濟狀況。結果表明南京市物質投入量持續增長，其中尤其以進口物質的增長較為顯著，反映了南京市對于進口資源的依賴性增強；全市范圍內污染排放逐年減少，體現了南京市在環境保護方面取得了一定成效。綜合分析南京經濟、資源、環境狀況的歷年變化，發現南京市正逐步走向高科技、低污染的發展道路，在此過程中如果能夠進一步處理好環境保護與經濟發展之間的關系，將能夠實現又好又快的發展目標。

生態足跡為我們提供了衡量地區資源環境生態承載力的方法，通過對南京市的生態足跡、生態承載力的計算，分析了南京市的生態足跡供給需求，對比江蘇省乃至全國、全球平均水平，可以看出南京市目前面臨的生態赤字較大，本地環境承載力不足以支持南京市社會經濟發展，整個城市的發展需要不斷地從外界輸入大量的物質和能量。這一結論與物質流分析結果相吻合。南京市的發展限制在于高強度的能源消耗導致資源供不應求，南京市的發展高度依賴高能耗企業，整個城市的發展需要不斷地從外界輸入大量的物質和能量，同時又不斷地向自然界排出大量廢棄物，否則無法維持下去。高強度的能源消耗將是限制南京市經濟進一步發展的制約因素。

通過上面的結論，可以分別從提高環境承載力和減小生態足跡兩個方面著手，以緩解生態赤字，促進南京市的可持續發展。從提高環境承載力的角度，可以采用的方法有依靠科技創新和資金投入，提高單位土地的產出率；實施嚴格的耕地保護措施，保護并擴大草地、林地、水域等生態面積，提高作物單產；合理規劃建筑用地的使用，保障土地的經濟服務與生態服務價值并存等。從減小生態足跡的角度，可以采用的方法有控制人口增長可以減少新增人口的資源消耗，從而減少區域內總的生態足跡；提倡綠色生產與消費等。