基于时间序列的桂林城市生态足迹动态分析

钟　泓　马钦彦　李丰生　李生明

[摘要]运用生态足迹模型，以桂林市1998—2005年统计年鉴的数据为依据，对桂林市1998—2005年的生态足迹进行实证分析。研究结果显示：桂林8年来人均生态足迹增长了近1.2倍，2005年人均生态足迹达到1.244hm²，而人均生态承载力仅为0.7719hm²，生态承载力与生态足迹的供需状况从1998年发展到2005年超出生态承载力供给的61.24％。

[关键词]旅游城市；生态足迹分析；桂林市

[作者简介]钟泓，北京林业大学博士研究生，北京100083；桂林旅游高等专科学校副教授；广西桂林541004；马钦彦，北京林业大学林学院博士生导师，教授，北京100083；李丰生，桂林旅游高等专科学校校长，教授，广西桂林541004；李生明，北京师范大学资源与环境学院博士研究生，讲师，北京1000875

[中图分类号]F290[文献标识码]A[文章编号]1004-4434(2009)06-0154-05

一、研究进展与意义

生态足迹作为一种衡量自然资源利用程度的方法，在国内外已得到了广泛的认可和应用。该方法通过估算维持人类的自然资源消费量和同化人类产生的废弃物所需要的生态生产性空间面积大小，实现了对区域发展可持续性的定量测度，但对其动态变化的模拟和预测仍显不足。时间序列对于考察一个指标的问题、局限和优势，以直观的方式分析隐含、复杂的假设具有较好的作用，对于生态足迹而言，时间序列更有助于分析随时间的变化，地区人口的社会经济变化、对资源消费的变化及各类变化对该地区人口占用的生态足迹的影响，近期国内外学者加强了生态足迹时间序列研究，以弥补模型静态性的缺陷。Habed等分别采用恒定世界单产、可变世界单产和可变地方单产计算1926—1995年奥地利的生态足迹。

国内基于时间序列的生态足迹研究刚刚起步，从国家尺度上，陈敏等(2005)刘宇辉(2005)分别对中国1978～2003年和1961—2001年的中国生态足迹进行动态分析。从区域尺度上，卢远、华璀(2004)窦贻俭、苏慧(2004)檀满枝、陈杰等(2005)史纪安等(2006)分别对广西、青海、南京、江苏、吉林等地进行生态足迹动态变化研究；从城市尺度上，唐金利、匡耀求(2004)等对市域生态足迹动态变化进行研究。从研究进展看，旅游城市的生态足迹动态变化情况特点的研究相对较少。而旅游城市与其他城市的生态足迹不同之处在于，旅游城市的生态足迹构成不仅仅是当地居民对生态的消费占用，还包括了外来旅游者的生态消费占用，因此，研究旅游城市的生态足迹的时间演变，有助于了解旅游业的发展对目的地城市的生态环境的影响程度。

桂林是我国著名的风景旅游城市和历史文化名城。2008年桂林土地总面积27 623km²，山地和丘陵占76.56％，平原占17.45％，水面占4.04％，台地占1.95％，森林覆盖率达65％。主要经济作物有甘蔗、花生、油菜、辣椒、大蒜、柑桔、葡萄等。全市总人口560万人，其中市区人口60.35万人。2008年桂林市生产总值(GDP)达到883.02亿元，增长12.9％；旅游总收入达100.26亿元，增长17.2％。第三产业实现增加值312.06亿元，增长11.0％。随着社会经济的发展，桂林旅游业得到了较好的发展。但是，必须注意到，在日益提高经济效益的背后，旅游活动对旅游景点(区)造成的破坏和环境污染越来越大，它们日益威胁到桂林旅游经济、生态环境的可持续。本研究立足于桂林，寻找桂林生态环境现状、生态承载力和旅游业最佳结合点，基于时间序列研究方法计算了桂林1998～2005年生态足迹动态，以期为桂林区域经济可持续发展与生态环境保持提供决策依据。

二、研究方法与数据来源

生态足迹模型(Ecological Footprint Model)是区域可持续发展定量评价工具，提供了一套测算人类利用资源和影响环境程度的综合性评价指标体系。该模型将区域的生物资源和能源的消费与供给，用“全球性公顷(Global hectare)”进行标准化处理后折算为一定的生物生产性面积需求(ecological footprint生态足迹)与自然供给(nature's supply，生态承载力)，其计算公式如下：

式中，EF为总的生态足迹；N为人口数；ef为人均生态足迹；i为消费商品的类别；aai为i种消费项目折算的人均生态足迹分量；ci为第i种商品的人均消费量；Pi为第i种消费项目的世界平均生产能力。然后通过比较分析这种供需状况，定量判断研究区域过去或者现在发展的可持续性。

桂林生态足迹计算从两方面进行，即生物资源的消费(主要包括农产品和木材)和能源的消费。生物资源消费部分，主要包括农产品、动物产品、林产品、水果和木材等12项消费项目。能源消费部分，根据资料计算了原煤、焦炭、汽油、柴油和电力等10种能源的足迹。

在参数选择上，计算桂林生态足迹所涉及的数据资料，如无特别说明均来源于以下三个方面：①直接来源于桂林相关年份的《桂林市社会经济统计年鉴》《桂林市年鉴》以及部分相关年份的《广西壮族自治区统计年鉴》等公开的统计资料；②来源于桂林有关政府职能部门和其他单位的调查数据，如有关桂林土地利用现状和部分统计数据等资料来自于桂林市统计局、国土局等职能部门；③来源于根据有关数据的合理计算、汇总，如根据桂林居民年消费品抽样调查数据，测算桂林居民消费品年消费总量等。在计算桂林生态足迹时，为了便于进行国际或国内不同区域间的比较分析，采用Nicky Chambers等前人研究中普遍使用的生物生产性土地对应的均衡因子和中国的产量因子值进行测算。

三、桂林生态足迹动态供需与动态变化

(一)研究期桂林人均生态足迹动态

根据对桂林1998～2005年各种生物资源和能源的消费情况计算得到的各种生物生产面积，乘以相应的均衡因子，计算出桂林1998—2005年各类生物生产面积生态足迹的人均需求(表1)。

1998年到2005年，人们对水产、蛋类产品的需求呈逐渐减少，对果蔬、肉禽等农产品呈增加趋势，这与桂林社会经济的发展的轨迹紧密相关。一方面，人民的生活水平有了一定的提高，人们的生活消费需求结构和对食物的喜好发生了变化，在基本粮食需求得到保证后，对动物性食品的需求不断上升，另一方面，本研究区域的人口中，农业人口占区域人口的76.9％，农业人口比例相对较大，也发映出本研究区域对生物资源消费中鲜奶、水产等产品的需求趋小的状态。

(二)研究期桂林人均生态承载力动态

桂林1998～2005年人均生态承载力的计算是将人均拥有的各类生物生产面积乘以均衡因子和

产量因子，转化为按世界平均生态空间计算(表2)，出于谨慎性考虑，在生态承载力计算时扣除12％的生物多样性保护面积。

1998—2005年桂林经济发展水平逐年提高，伴随着经济发展而来的桂林土地利用结构也在发生较大的变化。表2数据显示，伴随着城市化、工业化进程的加快，建设用地的规模也在逐渐扩张，同时耕地、水域和未利用地的面积却在不断减小，土地利用结构的变化势必会影响桂林总生态承载力的大小。另一方面，桂林人口数量的不断增长，尤其是近年来，旅游经济发展较快，来桂旅游人次逐年递增，到2005年，达到100.09万人次，比上年增长23.9％。常住居民人口数量的增加和年游客量增大，对桂林人均生态承载力变化起到关键的作用。

(三)研究期桂林生态足迹供需平衡动态

从桂林1998～2005年的人均生态足迹与人均生态承载力足迹对比(表3)分析可知，1998年桂林人均生态足迹为1.0430hm²，人均生态承载力为0.7937hm²，到2005年，桂林人均生态足迹达到1.2444 hm²，而人均生态足迹却为0.7719 hm²。8年间，桂林人均生态足迹需求增加了19.31％。而人均生态承载力却不断减少，至2005年减少了2.75％；桂林历年人均生态足迹均出现赤字，并且呈逐年增长的趋势，至2005年增加了89.53％。1998～2005年桂林生态经济环境运营状况都呈现了生态赤字，并呈逐年增长的态势。2005年，桂林生态赤字总量达到23.39万hm²，是目前桂林幅员面积的1.634倍，超出了其可承载的能力范围。桂林的经济发展模式给自然环境带来了较大的压力。目前，桂林发展所占用的生态服务超出了区域本身所提供的生态服务，已经占用着其他区域的生态服务。随着经济的进一步发展，对环境的压力还将越来越大。

(四)桂林万元GDP生态足迹动态分析

国内学者徐中民等将GDP和生态足迹这两个指标结合，通过计算“万元GDP”所占用的生态足迹来评价区域发展过程中的资源利用效益，即用区域生态足迹总量除以该区域GDP总值，得到每万元GDP对应的生态足迹量，结果表明万元GDP所占用的生态足迹量越小，资源的利用效益就越高；反之，则资源利用效益越低。经研究1998—2005年间桂林每万元GDP所消耗的生态足迹呈逐年下降趋势，从1998年的1.91hm²／万元下降为2005年的1.16hm²／万元。生态足迹的理论分析表明，生产和生活消费模式是影响城市生态足迹大小的关键因素，生态足迹面积大小与人们生活模式和消费方式呈正比关系。高消费的生活模式实际上是在浪费土地、森林、能源和矿产资源，直接导致了人均生态足迹的扩大。桂林万元GDP生态足迹的下降，反映了桂林总体上资源利用方式逐步由粗放型、消耗型转为集约型、节约型方式发展。这与桂林近年来积极开展生态环境保护，大力发展高新技术产业，改进资源利用方式等政策有较大的关系。

(五)桂林生态足迹结构分析

在对桂林历年生态足迹的结构分析表明，耕地和化石能源用地占整个生态足迹的比重很大。1998年，耕地占整个足迹的94.5153％，化石能源用地占了0.0055％；2005年，耕地的比重有所下降，而化石能源的比重则有所上升，分别达到95.7032％和0.0082％。各类用地面积均有增长的势头，尤其是耕地，这也反映了人们对自然的利用程度是在逐步加大的。耕地、草地出现赤字，这说明其附属的产品不能满足当前桂林的需求。由于城市化进程的推进，相当一部分优质耕地、草地被开发出来作为建设用地，而重新开垦的耕地、草地质量却又不比从前，加上人口的不断增多，使得耕地、草地的供给量远远不能满足其需求量。另外，研究发现除林地和建筑用地外，其他几种生物生产性土地的需求量均超过了可供应量，生态足迹表现为赤字。8年来桂林林地类型的人均生态承载力供给一直呈较平缓的变化趋势，虽然每年木材的采伐量都在不断增加，但仍能保持盈余；这与桂林重视生态环境保护和长期坚持植树造林的结果；近几年来，桂林加大了退耕还林工作力度，使林地面积增加，从而出现盈余。一方面，由于桂林属于一个重要的国际旅游城市，对城市建设的规模有着严格的控制；另一方面桂林是典型的岩溶地区，特殊的地貌结构与形态对城市建设产生了一定的限制。因此，桂林的城市化率一直较低，从总的建筑用地上看，桂林的建筑用地指标出现盈余。

桂林虽然有较为丰富的水资源，但同时也看出，由于人们饮食结构的变化，对水产品的需求越来越多，水域的生态足迹赤字也逐年加大。

四、桂林生态足迹动态研究启示

通过以桂林作为研究对象，运用生态足迹模型对桂林1998—2005年来的发展情况进行计量分析，研究的结果表明：

第一，以旅游产业为主导的旅游城市的可持续测量必须注意到游客数量短时间的增长会挑战旅游城市的生态承载力。桂林8年来人均生态足迹增长了近1.2倍，生态承载力与生态足迹的供需状况由1998年的人均生态盈余0.249hm²，发展到2005年的人均生态赤字0.473hm²，超出生态承载力供给的61.24％。桂林市的生产、生活等人类活动已经超出了生态承载力供给能力，旅游热的持续发展，一波一波的外来游客的涌入，对桂林市生态承载力产生挑战，人与自然的关系日趋紧张，是桂林市发展面临的严峻现实。

其次，以旅游产业为主导的旅游城市能源消费的生态足迹需求比重较低。能源消费的生态足迹需求比重较低，一方面说明旅游城市对消费性能源依赖性不强；另一方面也说明旅游城市的工业生产不发达，符合桂林市旅游城市的城市性质和发展现状。旅游城市应科学合理地利用土地资源，遏止水土流失，防止耕地质量退化。加快建设林地资源并合理使用，高质量地利用能源，大力提倡技术革新，发展高新技术，发展高附加值的产品，形成以高新技术产业和旅游产业共同发展的态势。

通过采用生态足迹的模型对桂林市可持续发展态势进行时间序列的动态分析，为桂林市可持续发展决策提供了丰富的科学信息，但是在研究中也发现，生态足迹方法中的一些不足。在对生态足迹的应用上，一方面可将空间结构与时间序列结合分析区域生态足迹的空间结构及其演化特征与态势将为长期和微观层次的决策提供更好的依据；另一方面对旅游城市进行生态足迹的分析，必须充分考虑到旅游者在区域生态环境中发挥的作用。如何较好地将旅游者的活动与区域生态足迹动态变化结合进行分析，是今后生态足迹应用的另一个研究方向。