重庆市万州区经济社会可持续发展的生态足迹分析

陈仕军，谢 辉，梁 川，何 涛，李明忠，朱繁茂

（四川大学水利水电工程学院，成都 610065）

重庆市万州区经济社会可持续发展的生态足迹分析

陈仕军，谢 辉，梁 川，何 涛，李明忠，朱繁茂

（四川大学水利水电工程学院，成都 610065）

运用生态足迹模型的时间序列分析方法，对位于三峡库区腹心的重庆市万州区1990－2008年的生态足迹、生态承载力和生态赤字进行了分析。研究结果表明：万州区人均生态足迹从1990年的0.698 hm2／人上升到2008年的1.584 hm2／人，年均增长率达4.65%，呈日趋增大的趋势；但是生态承载力却逐步减小，整个万州区均出现生态赤字。万州区生态足迹贡献较大的是人均耕地、草地、水域、建筑用地和化石燃料用地，所占比例分别为30.63%，25.56%，2.80%，8.99%和30.44%。针对万州区经济社会的可持续发展态势提出了相应的对策与措施建议。

重庆市万州区；经济社会；可持续发展；生态足迹；生态承载力

自1987年世界环境与发展委员会（WCED）主席布伦特兰夫人（Brundtland）在《我们共同的未来》的报告中提出“可持续发展”的概念以来，如何定量确定人类目前所处的状态，衡量发展的可持续性，一直是理论界的一个难题［1，2］。围绕如何定量描述可持续发展的状态，国内外已取得了大量研究成果。目前定量评价可持续发展状态的方法大致可分为3大类：一是系统理论和方法指导构建的指标体系［3］，如“可持续性的晴雨表”模型；二是基于环境货币化估值的指标体系，如“可持续经济福利指数”［4］；三是生物物理量衡量指标，以“生态足迹模型”为代表。生态足迹分析法较好地弥补了其他2种指标体系过于庞大、定量评价难度较大等缺陷，因其形象的概念框架，精简统一的指标体系、简便的计算方法、科学完善的理论，以及可操作性强，在可持续发展研究中日益受到重视，得到了广泛的应用［5］。

本文运用生态足迹模型的时间序列分析方法对重庆市万州区1990－2008年的经济社会可持续发展状况展开了分析与评价，并提出相应的对策与措施，可为促进研究区的经济社会可持续发展提供科学参考。

1 研究区概况

万州区位于长江中上游的三峡库区腹心，重庆市东部边缘，是三峡库区中部的经济中心。三峡工程建成后，是长江上游最大的深水良港，成为长江十大港口之一［6］。万州主城区所在地上距重庆市区327 km，下距宜昌321 km，距长江三峡三斗坪大坝283 km。幅员地跨东经107°52′22″至108°53′25″，北纬30°23′32″至31°0′20″，东邻云阳，南接湖北省，西连梁平、忠县，北临开县和四川省开江县（图1）。全区总面积为3 457 km2，区内矿产资源丰富，种类多且分布广。属亚热带湿润季风气候，年平均气温13.8～18.8℃，年降水量1 000～1 300 mm，降水主要集中在每年的5－9月份。

图1 万州区地图Fig.1 M ap of W anzhou District

2 生态足迹的概念与计算方法

2.1 基本概念及内涵

为了衡量一个国家或地区的发展是否处于可持续发展状态，加拿大英属哥伦比亚大学的雷斯教授（William Rees）在1992年提出了生态足迹模型［7］，首次将生态足迹形象的表述为“一只负载着人类所创造的城市、工厂、……等的巨足踏在地球上留下的脚印”［8］。生态足迹，也称为生态占有，它是指在现有技术条件下，任何已知的人口（个人、城市、国家或全人类）需要多少生物生产性土地（包括土地和水域）来生产这些人口所消费的所有资源以及吸纳这些人口所产生的所有废弃物［9］。地球表面的生态生产性土地面积分为6类：耕地、草地、林地、化石能源用地、建筑用地和水域［10］。1996年，其博士生魏克内（Mathis Wackernagel）对该模型进行了发展和完善。他明确提出了计算全球生态足迹的6个基本假设［11］：①人类可以确定自身消费的绝大多数资源及其产生废弃物的数量；②这些资源和废弃物流量的大部分可以转换成相应的生物生产性土地面积；③各类生物生产能力不同的土地可以折算成标准公顷——全球公顷；④各类土地，在空间上是互斥的；⑤自然的生态服务的供应可以用全球公顷表示的生物生产空间表达；⑥生态足迹可以超越生态承载力。

根据以上假设，人类对生态系统的影响就可以用提供消费所需的资源和吸纳废弃物的生物生产性土地的面积定量计算。由于各类生物生产性土地之间在生产力方面的差异，引入“均衡因子”的概念，将具有不同生态生产力的生物生产性面积换算为具有相同生态生产力的面积，从而使各类土地之间具有可比性。自然界所能提供的为人类所利用的生物生产性土地面积则为生态足迹的供给，即生态承载力［12］。在生态承载力的计算中，由于不同国家或地区的资源禀赋的差异，单位面积相同类型生物生产面积的生产力差异也很大，因此不同国家或地区的某类生物生产面积所代表的局地产量与世界平均产量的差异可以用“产量因子”表示。由于生物生产性面积的12%用于生物多样性保护，因此，计算生态承载力时应扣除用于生物多样性保护的土地面积［13］。

2.2 分析计算方法

生态足迹模型分析的基本思路主要有以下3个方面：一是从区域需求计算生态足迹需求的大小；二是从区域供给计算生态承载力的大小；最后将两者的大小加以比较。如果需求大于供给，则为生态赤字，表明该区域的人类负荷超过了其生态容量，区域发展处于相对不可持续状态；相反，如果需求小于供给，则表现为生态盈余，表明该区域的生态容量足以支持人类负荷，该区域的发展模式具有相对的可持续性［14］。生态足迹模型的计算主要分为生态足迹、生态承载力以及生态赤字（或生态盈余）3个部分，其具体流程如图2所示。

图2 生态足迹模型分析计算流程图Fig.2 Flow chart of the analysis and calculation of ecological footprintmodel

2.2.1 生态足迹

生态足迹是指研究区域在当前技术条件下，生产该地区人口所需的资源和吸纳这些人口所产生的废弃物而需要的生物生产性面积（包括土地和水域）。由于各类生物生产性土地之间在生产力方面的差异，引入“均衡因子”的概念，将具有不同生态生产力的生物生产性面积换算为具有相同生态生产力的面积，使各类土地之间可以进行比较。由于生物消费和能量消费的相关数据均是消费量，因此需要利用平均产量（土地生产能力）数据，将各消费量折算成生物生产性土地面积。需要注意的是，衣物和生活用品折算时，需要将其还原为所需的原材料计算［15］，如棉花、皮革、木材等。生活用能源消费折算过程中，需要将能源的具体消耗量折算为统一的能量单位［16］，从而计算求解出所需化石能源用地的大小。

总生态足迹计算公式为

人均生态足迹计算公式为

式中：EF为总生态足迹（hm2）；N为人口数（人）；ef为人均生态足迹（hm2／人）；i为消费品的种类；j为生物生产性土地类型；Ai为人均第i种消费品折算的生物生产面积（hm2／人）；ci为第i种消费品的人均消费量（kg）；pi为第i种消费品的平均生产能力（kg／hm2）；rj为均衡因子。

2.2.2 生态承载力

生态承载力是指一个国家或地区所能提供为人类所使用的生物生产性土地面积的总和。在计算生态承载力时，由于不同国家或地区的资源禀赋差异，为使不同国家或地区同类生物生产性土地的实际面积可直接比较，用产量因子对其进行调整。将现有的耕地、草地、林地、水域、建筑用地、化石能源用地的物理空间面积乘以相应的均衡因子和产量因子，即可得到生态承载力［17，18］。

总生态承载力计算公式为

人均生态承载力计算公式为

式中：EC为总生态承载力（hm2）；N为人口数（人）；ec为人均生态承载力（hm2／人）；aj为人均生物生产面积（hm2／人）；rj为均衡因子；yj为产量因子；j为生物生产性土地类型。

将一个国家或区域内的人类维持一定的消费水平所必需的生物生产面积（生态足迹）同该国家或区域范围所能提供的生物生产面积（生物承载力）进行比较，可以用于判断该国家或区域的生产消费活动是否处于当地生态系统承载力范围内［19］。

2.2.3 生态赤字（或生态盈余）

生态赤字是指生态足迹大于生态承载力，表示该地区人均占用资源量超过了生态承载力，反映地区的发展模式处于相对不可持续状态，其不可持续的程度可用生态赤字的大小来衡量。生态盈余是指生态足迹小于生态承载力，表示该地区人均占用资源量在生态承载力顺序的范围内，反映该地区的生态容量足以支持其人类负荷，发展模式具有相对的可持续性，其可持续程度可用生态盈余的大小来衡量。具体的计算公式如下：

2.3 生态足迹模型的参数

生态足迹模型中的主要参数有：消费品的土地生产能力、均衡因子和产量因子3个参数。消费品的土地生产能力采用1993年联合国粮农组织（FAO）关于生物资源的世界平均产量资料（表1），将生物资源的消费转换为提供这些消费所需要的生物生产性面积；在能源的消费转化为化石燃料生产土地面积时，以世界上单位化石燃料生产土地面积的平均发热量为准，将当地能源消耗的热量折算成标准煤，即统一按标准煤的折算系数计算其能源总量，折算系数为20.934 GJ／t和全球平均能源足迹55 GJ／hm2。均衡因子和产量因子采用国际常用的数值（表2）［20］，但出于谨慎考虑，在生态承载力计算时扣除12%的生物多样性保护面积［21］。

表1 生物资源世界平均产量Table 1 W orld average yield of biological resources kg／hm2

表2 均衡因子和产量因子数值Table 2 Values of equilibrium factor and yield factor

3 重庆市万州区生态足迹分析

经济社会可持续发展生态足迹分析包括生物资源消费计算、能源消费计算、生态承载能力计算和生态赤字（或生态盈余）计算等内容。文中对重庆市万州区2008年的生态足迹进行分析计算，计算数据主要来自重庆统计局历年的《重庆市统计年鉴》和《万州区统计年鉴》。计算时，结合万州区农产品进出口贸易不太发达的现实，以万州区土地生产总量作为其生物消费总量，即不考虑进出口贸易部分的调整。同理，其余各个年份均可采用相同方法计算得到。

3.1 生物和能源资源消费

根据2008年万州区生物资源的生产量、人口和能源消费等数据，并结合表1中的参数，采用式（1）可得到万州区生态足迹的生物资源和能源资源消费情况，计算结果分别见表3和表4。注：万州区人口总数172.45万人。

表3 万州区生态足迹生物资源消费情况Table 3 Consumptions of ecological footprint biological resources in W anzhou District

表4 万州区的能源消费情况Table 4 Energy consumptions in W anzhou District

由表3和表4中各种类型土地所需求的面积和表2中各种类型土地的均衡因子，根据式（3）可得到万州区2008年所需求的生态足迹，计算结果列于表5。

表5 万州区2008年的生态足迹Table 5 The ecological footprint of W anzhou District in 2008

3.2 生态承载能力和生态赤字（或生态盈余）

根据2008年万州区各种类型生物生产性土地面积变量，同时利用表2中均衡因子和产量因子等参数，采用公式（5）可计算出万州区生态承载力，见表6。

表6 万州区2008年的生态承载力Table 6 Ecological carrying capacity of W anzhou District in 2008

再利用表5和表6，按照式（6）可以计算得到万州区2008年的生态赤字（或生态盈余）为－1.137。

4 计算结果的分析

根据万州区1991年到2009年统计年鉴的数据与表1和表2所给模型参数，运用上述生态足迹模型进行计算，可求得万州区1990－2008年生态足迹、生态承载力和生态赤字（或生态盈余）及其构成（表7、表8和表9），生态足迹变化趋势图示见图3。

表7 万州区1990－2008年生态足迹及其构成Table 7 Ecological footprint of Wanzhou District and its composition from 1990－2008 hm2／人

表8 万州区1990－2008年生态承载力及其构成Table 8 Ecological carrying capacity of W anzhou District and its composition from 1990－2008 hm2／人

表9 万州区1990－2008年生态赤字（或生态盈余）及其构成Table 9 Ecological deficit（or ecological surplus）of W anzhou District and its composition from 1990－2008 hm2／人

图3 万州区生态足迹变化趋势图Fig.3 Tendency of ecological footprint change in W anzhou District

从表7和图3可以看出，1990－2008年万州区生态足迹总体呈明显增长趋势，期间在2001和2006这2年有所降低，随后又迅速增长。从1990年的0.698 hm2／人上升到2008年的1.584 hm2／人，年均增长率4.65%，表明万州区经济和社会发展对自然资源的需求提高很快，期间，人均生态足迹的平均构成比例为：人均耕地、林地、草地、水域、建筑用地、化石燃料用地分别各占30.63%，1.58%，25.56%，2.80%，8.99%和30.44%。由此可见，万州区对资源的消耗是以耕地和草地为主，林地和水域对生态足迹的贡献不大。此外，一方面，万州区对化石燃料需求快速增长，从1990年的0.203 hm2／人增长到2008年的0.680 hm2／人，导致生态足迹快速增长；另一方面，建筑用地需求从1990年的0.037 hm2／人增长到2008年的0.195 hm2／人，增长约4.27倍，也使得城市建设的土地供给压力加大。

从表8可以看出，2008年万州区整体的人均承载力仅为0.446 hm2／人，远小于当年的生态足迹1.584 hm2／人，这说明人类对自然的影响远远超出了生态承载力的范围，单靠自身的自然资源已经无法支撑经济和社会的发展；从人均生态承载力构成来看，耕地、林地、草地、水域和建筑用地分别各占69.64%，15.33%，0.11%，0.35%和14.57%，据此可知，提供万州区生态承载力的主要部分是耕地、林地和建筑用地；从生态足迹与生态承载力的比值来看，1990－2008年生态足迹与生态承载力的平均比值为3.13，即平均每年消耗了自身所能提供的3.13倍的自然资源，因此经济社会可持续发展的环境压力非常大。

从表9中可知，万州区1990－2008年的生态足迹均超过了生态承载力，并出现了生态赤字。从1990年的0.488 hm2／人，增长到2008年的1.137 hm2／人，平均年增长率为4.82%，说明万州区居民对物质能量的消耗与废弃物的产生已超出生态系统承载能力的阈值范围，对环境形成一定的压力。另外，耕地、林地、草地、水域、建筑用地和化石燃料用地对生态赤字的平均贡献比例分别为6.9%，－6.79%，41.04%，4.29%，5.6%和48.96%，造成生态赤字的主要部分是草地和化石燃料用地，其中林地在研究的时间序列内整体处于生态盈余。虽然万州区林地资源比较丰富，基本能够满足发展需求，但是草地短缺严重，另一方面化石燃料的需求越来越大，给环境带来的压力亦逐渐增大。

5 对策与措施的建议

通过表7和表8的对比可知，在整个研究的时间序列中万州区的生态足迹均超过生态承载力，生态赤字呈逐年增大的趋势，生态系统已不能支持人类对它的压力。徐中民等［20］计算中国1999年31个省市的生态足迹时，将中国的生态赤字（或生态盈余）划分为5个等级，具体划分标准见表10。根据中国可持续发展的等级，万州区在整个研究的时间序列内的平均生态赤字为－0.692，大于－0.995，呈现出弱不可持续性。

表10 中国可持续发展等级（生态赤字／盈余）Table 10 Sustainable development levels in China（ecological deficit／surplus）

按照当前万州区经济发展的模式，其生态赤字还将持续增加，离可持续发展状态的差距会越来越大，因此有必要采取措施来缓解生态赤字，提高发展的可持续性。为了减轻这种压力，一是从万州区以外的区域输入欠缺的资源衡量生态足迹；二是依靠万州区的自然资源来弥补自身生态系统的不足。如果资源长期过度利用，必然会破坏生态系统的正常功能，降低生态系统的资源供给能力，从而加剧生态赤字，形成生态失衡和地区生态不可持续发展的恶性循环。因此，根据万州区生态足迹模型分析得到的生态足迹、生态承载力和生态赤字的构成，有针对性地提出以下几点建议，供当地社会经济发展参考。

（1）依靠科技创新和资金投入，提高资源的集约程度，即提高自然资源单位面积的生产产量，以达到直接提高生态承载力的目的。

（2）减少生态足迹的有效方式是提倡绿色生产和消费。绿色生产就是要推行循环经济和清洁生产，走新型工业化之路，大力发展生态工业、生态农业和现代服务业，实现区域经济的协调持续发展。

（3）控制人口，减少人均消费。控制人口增长可以减少新增人口的资源消耗，从而减少区域总生态足迹。人口规模是影响生态足迹和社会经济发展的重要因素。人口规模过大会增加资源环境的压力，影响社会经济发展。

（4）加强区域合作，对生态环境问题进行综合整治。针对万州区当地具体问题进行分析，加强区域合作，通过经验和技术共享对生态环境那个问题进行综合整治。

（5）建立资源节约型的社会生产和消费体系。实施资源节约的政策支持、技术服务以及相应的法规体系和奖惩制度等。在不降低生活水平的条件下，倡导理性消费，减少盲目攀比和追求奢侈的非理性消费行为，确保所有人都能获得最基本的资源，实现社会经济可持续发展。

6 结 论

随着改革开放以来，万州区的经济快速发展，人均收入和消费水平不断提高，但人均生态占用也相应地同步提高。根据重庆市万州区1990－2008年生态足迹模型的时间序列分析显示，其社会经济发展对生态占用超过生态系统的承载能力，整个生态系统处于人类的过度开发利用和压力之下。这从侧面反映出万州区当前的社会经济发展模式是不可持续的。只有以科学发展观为指导，改变传统的经济发展模式，才能促进万州区社会经济发展，驱动生态足迹消费向集约型发展，实现万州区的协调可持续发展。

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（编辑：赵卫兵）

Analysis of Sustainable Econom ic and Social Development in W anzhou District by Ecological Footprint M odel

CHEN Shi-jun，XIE Hui，LIANG Chuan，HE Tao，LIMing-zhong，ZHU Fan-mao
（School ofWater Resources and Hydropower，Sichuan University，Chengdu 610065，China）

The ecological footprint，ecological carrying capacity and ecological deficit from 1990-2008 ofWanzhou District of Chongqing Municipality are analyzed by the time series analysis of Ecological Footprint Model.The per capita ecological footprint ofWanzhou district，which is located in the center of the Three Gorges Reservoir region，increased from 0.698 hm2per person in 1990 to 1.584 hm2per person in 2008，up 4.65%annually；whereas the ecological carrying capacity dropped gradually，consequently with ecological deficit spreading all over the district.Cultivated land，grassland，water area，land for construction and land for fossil fuelsmade significant contributions to the ecological footprint of this district，respectively accounting for 30.63%，25.56%，2.80%，8.99%and 30.44%.Measures and suggestions are also proposed for the sustainable economic and social development of the district.

Wanzhou District of Chongqing Municipality；economy and society；sustainable development；ecological footprint；ecological carrying capacity

F062.2

：A

1001－5485（2011）09－0006－08

2011-05-03

中国长江三峡工程开发总公司“上游变化条件下的流域水文预报方案研究”项目（10H1201）

陈仕军（1989-），男，福建南平人，本科生，主要从事水文及水资源的研究，（电话）13458571018（电子信箱）fjnpcsj＠126.com。

梁 川（1957-），男，四川雅安人，教授，从事水文水资源及水环境教学与科研工作，（电话）13060056051（电子信箱）lchestr＠sohu.com。

文章编号：1001－5485（2011）09－0044－04