基于生態足跡模型的福建省可持續發展能力分析

孫燕霖

(福建農林大學公共管理學院，福建 福州 350000)

隨著中國經濟快速發展和居民消費水平迅速提升，生態環境與經濟建設之間的矛盾也日益顯現，促進區域經濟與生態環境可持續發展已成為社會關注的問題。生態足跡模型最早由Rees[1]等學者提出，是一種可以對生態可持續發展問題進行定量研究的有效測度工具，可以通過測算人類活動對生態系統的壓力來用定量的方式衡量區域生態系統的可持續發展能力。目前，生態足跡模型的使用越來越廣泛，研究地域范圍從全球、國家、地區、城市等大范圍區域演進為學校、家庭等小范圍區域，測量的對象從土地資源拓展到能源消費、水資源、旅游、建筑等各個領域，王儉、張朝星[2]等構建了4類水資源賬戶的生態足跡模型來分析區域的水資源生態足跡與生態承載力；也有部分學者對生態足跡和可持續發展的關系進行分析，韋曉宏[3]將生態承載力和可持續經濟發展問題相結合，從理論基礎、時間動態模型和定量模式方面進行了生態足跡的綜合研究。

目前關于區域生態足跡各年份動態變化以及構建地區可持續發展能力的評價體系的研究較少，因此本文選取福建省2010—2019年的居民消費數據，運用生態足跡模型對福建省2010—2019年的生物與能源的生態足跡變化進行測算，并引入生態足跡強度、生態足跡多樣性指數和生態系統發展能力指數等多個維度對福建省生態系統的可持續發展能力進行分析，旨在為福建省發展生態經濟提供理論支撐。

1 研究區域概況

福建省位于中國東南沿海地區，該省土地總面積為12.4萬km2。2019年，全省總人口3973萬人，地區生產總值42395億元，人均可支配收入35616元。

2 數據來源與研究方法

2.1 數據來源

本文選取《福建省統計年鑒(2010—2019)》中的生物資源消費、能源資源消費和經濟增長的數據，計算福建省近10a的生態足跡、生態承載力和生態赤字，采用的均衡因子和產量因子的取值均參照《國家生態足跡賬戶計算基本方法與框架(2011)》[4]中的參數，見表1。

表1 各土地類型的均衡因子和產量因子

2.2 研究方法

2.2.1 生態足跡模型

生態足跡模型的運用主要基于2點：人類能對自身消費的大多數資源、能源和其所產生的廢棄物數量進行有效測度[5]；消費的資源和產生的廢棄物能折算成與之相對應的耕地、林地、草地、水域、建筑用地、化石燃料用地6種土地類型的生物生產性面積。并且，由于不同地類的生產力存在差異，在計算過程中，需要運用均衡因子將各類生物生產性土地的面積轉化為等價生產力的生物生產面積[6]，再通過加和的方式匯總出總的生態足跡。生態足跡計算公式：

EF=N×ef

式中,EF為總生態足跡，hm2；ef為人均生態足跡，hm2/人；N為總人口數，人；rj為均衡因子；Ai為第i種消費地類折算出的人均生物生產性土地面積，hm2；Ci為第i種生物資源的消費量，kg；Yi為第i種生物資源的世界平均產量，kg·hm-2；i為消費項目的類型；j為生物生產性土地類型。另外，在計算能源消費項目的生態足跡時，需將不同的能源消費項目折算成化石能源用地面積，不同能源的折算系數如表2所示。

表2 各類能源類型折算系數表

生態承載力即地區能夠提供給人類所需的生物生產性土地面積，計算公式：

ec=∑ai×rj×yi(j=1,2,3,4,5…)

EC=N×ec

式中，ec為人均生態承載力，hm2/人；rj為均衡因子；yi為產量因子；ai為人均生物生產性土地面積；N為總人口數；EC為總的生態承載力，hm2/人。同時，根據世界環境與發展委員會的建議，本文最終計算出的生態承載力結果將扣除12%的生物多樣性保護面積。

2.2.2 可持續發展評價指標

由于生態足跡模型具有生態偏向性，僅僅是衡量區域可持續發展的一種生物定量測度方法，無法全面反映經濟發展與資源環境的關系，因此本文還運用了生態足跡強度、生態足跡多樣性指數和生態系統發展能力指數來對福建省生態系統的可持續發展能力進行多維度評價。其中，生態足跡強度主要用來反映經濟發展與資源利用之間的關系，也被稱作萬元GDP生態足跡，表示每產生1萬元GDP需要占用的生態足跡；生態足跡多樣性指數主要用來反映各類生物生產性土地面積的均衡程度[7]，通常來說，生態足跡多樣性指數越大，區域生態系統的可持續發展能力就越強[8]；生態系統發展能力指數能夠反映出生態經濟系統發展狀況[9]，通常采用Ulanowicz發展能力公式進行計算。上述3種指標均可以用來衡量區域可持續發展水平，綜合運用可以更加科學地評價區域生態系統可持續發展能力。

生態足跡強度計算公式：

生態足跡強度=區域人均生態足跡/區域人均GDP

生態足跡多樣性指數(H)一般通過Shannon-Weaver公式來進行計算，公式：

H=-∑(QiLnQi)

式中，i為生物生產性土地類型；Qi表示第i種土地類型在總生態足跡中占的比例；H為生態足跡多樣性指數。

生態系統發展能力指數(DC)一般通過人均生態足跡與生態足跡多樣性指數相乘得出結果,計算公式：

DC=ef×H=ef×(-∑QiLnQi)

式中，ef為人均生態足跡；H為生態足跡多樣性指數；DC為生態系統發展能力指數。

3 結果與分析

3.1 各地類人均生態足跡

由表3可知，2010—2019年，福建省耕地和林地人均生態足跡總體呈下降趨勢。以耕地為例，2016年為節點，在這之前增長幅度較平穩，2016年以后則出現明顯下降，且耕地是福建省人均生態足跡的主要貢獻者，其中2013年的耕地人均生態足跡占總足跡的70%；草地和水域的人均生態足跡變化幅度較小，隨時間推移基本保持穩定趨勢；化石燃料用地的人均生態足跡變化呈逐年上升趨勢，但占總生態足跡的比例較小，從2010年的0.0655hm2增長到2019年的0.1702hm2；建設用地的人均生態足跡增長幅度較大，且為波動上升趨勢，從2010年的0.3006hm2增長到2019年的0.7381hm2。

表3 2010—2019年福建省人均生態足跡

3.2 各地類人均生態承載力

由表4可知，耕地的人均生態承載力呈先上升后下降的趨勢，從2010年的0.352hm2上升到2014年的0.355hm2，后又下降至0.244ghm2，目前耕地依舊是保障福建省區域可持續發展的關鍵因素，因此要持續加強對耕地資源的保護。相比之下，草地和水域的人均生態承載力變化幅度較小，林地的人均生態承載力從2010年的0.025hm2下降到2019年的0.018hm2，呈波動下降趨勢；而建筑用地的人均生態承載力從2010年的0.049hm2上升到2019年的1.225hm2，上升趨勢較大。

表4 2010—2019年福建省各地類人均生態承載力

3.3 各地類人均生態赤字

由表5可知，10a間，耕地、林地、水域和化石能源4類用地始終處于生態赤字狀態，但赤字水平呈波動下降趨勢。具體分析，耕地的人均生態赤字從2010年的1.2193hm2下降到2019年的0.8552hm2,但是從結構上看，耕地的人均生態赤字占總生態赤字的比重較大；林地的人均生態赤字從2010年的0.2016hm2下降到2019年的0.1435hm2;相比之下，化石燃料用地的人均生態赤字則有所上升，從2010年的0.0655hm2上升到2019年的0.1702hm2；建筑用地的人均生態赤字變化幅度較大，從2014年開始，始終保持生態盈余狀態，且盈余水平呈上升趨勢，而草地近10a來也基本保持在0.02hm2的生態盈余狀態，由此可見這2種土地類型可以滿足目前福建省區域經濟發展的需求。

表5 2010—2019年福建省各地類人均生態赤字

3.4 總生態足跡、生態承載力、生態赤字

由表6可知，2010—2019年，福建省生態足跡整體呈先上升后下降的趨勢，生態承載力整體呈上升趨勢。具體分析，福建省生態足跡從2010年的2.1777hm2增長到2019年的2.1828hm2，其中2014年達到最高值2.5034hm2，呈波動上升趨勢，原因可能是隨著區域經濟快速發展，人均資源消耗量隨之增加，消費結構和產業結構也相應發生調整，使得人均生態足跡逐年遞增。2014年，福建省被批準為全國第1個生態文明先行示范區，省內生態建設也進入了示范帶動階段。可以發現，2014年后，福建省的生態足跡出現了明顯下降。而福建省的生態承載力近10a間基本保持平穩上升，從2010年的0.3783hm2上升到2019年的1.3224hm2，但在2017年前生態承載力的上升水平始終低于生態足跡與生態赤字的上升水平。相比于生態足跡和生態承載力的上升，近10a福建省生態赤字處于逐年下降趨勢，從2010年的1.7993hm2下降到2019年的0.8604hm2。

表6 2010—2019年福建省總生態足跡、生態承載力、生態赤字

3.5 可持續發展能力評價

從表7可知，福建省2010—2019年的生態強度總體呈逐年遞減的趨勢，從2010年0.5341減少到2019年的0.2037，這表明隨著社會生產水平的提高，福建省的資源利用效率在逐步提升，經濟增長方式朝良性轉變，降低了對自然資源的依賴，產業結構也由粗放型轉向集約型，資源密集型轉向技術密集型。從生態足跡多樣性指數來看，福建省2010—2019年的生態足跡多樣性指數整體呈逐年遞增趨勢，從2010年的0.8831增長為2019年的1.1137，生態足跡多樣性指數越大說明生態系統可持續發展能力越強，可見近10a福建生態經濟系統的穩定性也在有所提升。從生態系統發展能力指數來看，2010—2019年，福建省生態系統發展能力指數總體呈起伏增長趨勢，福建省的生態經濟可持續發展能力有所提升。

表7 2010—2019年福建省生態經濟可持續發展能力指數計算

4 結論與討論

2010—2019年，福建省生態足跡總體呈先上升后下降的趨勢，生態承載力呈平穩上升趨勢，生態赤字總體呈波動下降趨勢；不同的土地類型中，10a間耕地、林地的人均生態承載力整體呈下降趨勢，化石燃料用地、建筑用地總體呈上升趨勢，水域、草地呈波動趨勢變化，變化幅度較小；6種土地類型中耕地的人均生態足跡對總生態足跡增長貢獻率最大。

福建省生態強度總體呈逐年遞減趨勢，生態足跡多樣性指數10a來總體變化幅度較小，生態系統發展能力總體呈上升趨勢，福建省的生態系統可持續發展能力不斷增強

需要指出的是，本文在計算福建省人均生態足跡、生態承載力和生態赤字時會存在一些偏差，在計算生態足跡時，未覆蓋全部資源消費類型；由于數據來源限制，在計算時未包含生物資源和能源資源消費額中的進出口貿易數額。盡管如此，本文依舊可以對福建省可持續發展狀況進行宏觀分析，為福建省可持續發展方案的制定提供理論支持。

要想不斷提高區域可持續發展能力，就需在保證地區社會經濟水平穩定的前提下，對區域生態足跡、生態承載力和生態赤字進行合理控制。要將降低生態足跡這一目標納入各級政府的考核項目中，并持續加大對環境管理行業、信息技術行業等生態行業的支持，促進產業價值鏈的升級[10]；要持續提高生態承載力，構建生態產業體系[11]，積極開發新能源，推動節能環保技術發展；要提升生態足跡多樣性指數，有序增加土地利用類型，降低高占比土地類別的生態足跡。