基于生态足迹理论的北京市生态盈亏平衡分析

赵文洋，程会强

（北京工业大学循环经济研究院，北京100124）

基于生态足迹理论的北京市生态盈亏平衡分析

赵文洋，程会强

（北京工业大学循环经济研究院，北京100124）

利用生态足迹计算方法对北京市生态安全状况进行定量分析评价。以生态足迹计算模型为方法指导，计算出2005及2010年北京市生态足迹值、生态承载力值及生态赤字盈余值，进而对北京市生态盈亏状况进行全面分析，对北京市可持续发展生态能力作出评价。总结“十一五”期间北京市实施的可持续发展政策所取得的显著成效，着重分析优化其能源消费结构及提高能源利用效率方面的成效，以及对弥补能源生态赤字所作的贡献。最后分析北京市生态赤字形成的主要原因，并针对各因素提出弥补北京市生态赤字的对策建议。

北京；生态足迹；生态承载力；生态赤字

随着全球经济的高速发展，资源能源过度消耗，环境污染问题日益突出，可持续发展愈益成为紧迫任务。随之，一系列衡量和评价全球、国家和地区资源能源消耗程度及可持续发展能力的分析方法和计算模型被纷纷创建。其中，生态足迹作为定量测度人类对自然资本利用程度和可持续性发展的综合指标，已被广泛应用到世界各国、地区或城市、个人及各种活动的生态评价和可持续性评价中。

1 国内外学者研究综述

Wackernagel等[1]在《国家生态足迹》中提出生态足迹的概念、指标及计算方法，同时对世界上52个国家和地区1997年的生态足迹进行了实证计算。结果表明，涵盖世界80%人口的52个国家和地区的生态足迹需求超过其生态承载力1/3以上。而根据WWF（世界自然基金会）最新发布的《地球生命力报告2010》[2]，2007年，人类生态足迹达到180亿ghm2，人均为2.7ghm2，而地球的生物承载力是119亿ghm2，人均生物承载力是1.8 ghm2，这意味着全球生态系统已超载50%。

我国生态足迹的实证分析应用研究起步较晚，徐中民等[3]计算了1999年中国各省份的人均生态足迹，结果表明中国大部分省区都处于不可持续的状态。王亚非等[4]将投入产出表引入生态足迹模型，计算得到北京市2005年生态足迹总需求为35 853.8×104hm2，是北京市土地面积的23倍，人均生态足迹2.51 hm2，超出人均生态容量1.30 hm2，此部分为依赖贸易输入及跨区占用周边欠发达地区生物承载力来弥补。高君等[5]计算了2002—2007年间北京市生态足迹状况，得出结果，此5年间北京市生态足迹和生态赤字数值呈逐年递增的状态，且人均生态足迹几乎都是人均生态容量的10倍以上。

根据上述文献对生态足迹及生态承载力的研究，各种触目惊心的数字让人们揪心于城市经济以生态破坏为代价的高速发展，更担忧人类现在及未来的生存环境。事实上，随着经济的高速发展，人口的不断增多，城市生态、环境问题，特别是资源能源的过度消耗已从隐性蔓延发展到切实地影响到人类生活的衣食住行，对于生态环境问题的谴责声不绝于耳，对于环境保护和资源利用的关切度已不容怠慢。

2 北京市生态足迹、生态承载力核算及生态盈亏平衡分析

2.1 生态足迹的核算

生态足迹与生物承载力核算包括6类生物生产性土地利用类型：

耕地：指支持粮食、牲畜饲料、油料作物与橡胶等农产品生产的土地利用。

草地：指支持畜牧业产品生产的土地利用（不包括牲畜饲料种植用地）。

林地：包括天然林地与人工林地。

建设用地：指支持交通、住房、工厂与水电站等基础设施的土地利用。

化石能源用地：也称碳吸收用地、碳足迹，指吸收化石燃料燃烧产生的废物（主要指CO2）所需的林地面积。由于在城市规划中没有规定专门的土地作为CO2吸收地，因此在计算生态承载力时，此部分面积为零。

采用的生态足迹计算公式如下：

式中：Aj——生产各产品折算的生物生产性土地面积，hm2；

Ci——各产品产量，t；

Pi——各产品的全球平均生产力，t/hm2；

rj——均衡因子，j=1，2，3，4，5，6分别为六类生物生产性土地类型；

EF——总的生态足迹，hm2；

EFj——各类生物生产性土地的生态足迹，hm2；

ef——人均生态足迹；

N——总人口数。

其中：能源产品部分的生态足迹，需将均衡因子变为各产品的能源折算系数进行核算；文中采用的各类土地均衡因子引自世界自然基金会（WWF）《地球生命力报告2008》[6]；全球平均生产力（生物资源）利用联合国粮农组织[7]1993年生物资源的世界平均产量；全球平均能源足迹取自世界自然基金会（WWF）《中国生态足迹报告1999》[8]，各能源折算系数利用我国能源统计使用的发热量折算系数。

文中选取北京市各资源和能源的消费量数据进行核算，数据来源均为《北京市统计年鉴2010》，对北京市2010年的生态足迹核算结果见表1和表2。

2.2 生态承载力的核算

生态承载力计算公式如下：

式中：ecj——各类型土地的人均生态承载力；

Bj——人均实际占有的生物生产性土地面积；

yj——产量因子；

EC——总的生态承载力；

N与rj意义同上。

文中产量因子利用1993年Waekemagel对中国生态足迹计算时的取值，采用《北京市统计年鉴2011》中有关土地面积的数据，对2010年北京市的生态承载力做计算，结果见表3。

2.3 生态盈亏状态的计算

比较生态足迹和生态承载力的计算结果，若区域的生态足迹如果超过了区域所能提供的生态承载力，就出现生态赤字；如果小于区域的生态承载力，则表现为生态盈余。区域的生态赤字或生态盈余，反映了区域人口对自然资源的利用状况，具体计算公式为：

表1 2010年北京市生态足迹账户（生物资源）

式中：当ED>0时，产生生态盈余，有利于可持续发展；当ED<0时，出现生态赤字，不利于可持续发展。

生态赤字表明该地区人类对环境资源的消耗超过了生态承载力,环境负荷超过了其环境容量,生态安全受到胁迫。该地区处于不可持续发展的状态，要么通过输入欠缺资源以平衡人类的需求,要么过度消耗自身的资源以降低需求的强度。生态盈余表明该地区资源可以满足人类的需求,区域内的资源在一定的保护下可以得到增加,使得生态承载力供给扩大,发展具有相对可持续性。对2010年北京市的生态盈亏状态的计算结果见表3。

表2 2010年北京市生态足迹账户（能源部分）

2.4 生态盈亏平衡的分析

表3 2010年北京市生态盈亏总账户

由表3可以看出，2010年北京市人均生态承载力为0.14 ghm2，而人均生态足迹却高达2.63 ghm2，造成的人均生态赤字为2.49 ghm2，约为人均承载力的18倍。也就是说，北京的生态赤字是18个北京所能提供的生态资源，一个北京需要18个北京大小且生产力水平相当的地方才能供养得起它的消费。可见，北京市的生态平衡状态不利于可持续发展。

从生态足迹需求来看，2010年北京市的人均生态足迹为2.63 ghm2，其中能源部分的人均生态足迹需求为1.21 ghm2，生物资源的生态足迹需求为1.42 ghm2，能源部分的生态足迹所占比重为46%。生物资源消耗的生态足迹最主要部分来自肉类和奶类的消费，合计达到1.26 ghm2，占总人均生态足迹的48%，这和北京市人民的生活水平和饮食习惯有很大关系。从生态承载力供给来看，北京市建筑用地承载力最大，占整个生态承载力供给的43%，这说明北京市辖区内的建筑用地对生态承载力的贡献最大。

从土地利用类型分析，如图1所示，只有林地的生态需求在其承载力范围之内，表现为生态盈余，其余5种土地类型均呈现不同程度的生态赤字。其中，除CO2吸收地外，草地以最小的生态承载力承担着最大的生态足迹需求，人均生态赤字高达1.28 ghm2，占总人均生态赤字的一半以上。造成这种现象的主要原因是北京作为中国的政治文化中心，其第一产业并不作为主要的发展产业，大部分食物来源为其他第一产业发达的地区，因此，这部分生态压力又被转移到内蒙古、河北等主要供给北京市肉类及奶类食物的地区。此外，能源消费所转化成的CO2吸收用地和建筑用地生态足迹仅次于草地，是北京市生态赤字的主要贡献者。整体上看，北京市的生态足迹在各种土地类型之间出现了极不均衡的状态，仅碳足迹和草地两项就占据了94%的资源消耗量。

3 北京市为弥补生态赤字所作的努力及成果

3.1 “十一五”期间北京市的节能减排成效

近年来，按照党中央、国务院建设“资源节约型与环境友好型社会”的战略部署，北京市积极推进循环经济发展，为促进城市经济社会可持续发展、提高生态文明水平、改善生态环境恶化、缓解资源能源供应紧张等问题作了大量工作，下大力气调整产业结构，加强技术推广力度，加大重点工程投入，加快机制体制创新，健全完善保障体系，节能减排工作取得好成效。

在能源的利用效率方面，万元GDP能耗由2005年的0.792 t标准煤下降到2010年的0.582 t标准煤（按2005年可比价格），年均下降5.99%，累计下降26.59%，下降幅度位居全国首位。在能源消费结构方面，煤炭消费比重大幅降低，占一次能源的比重由2005年的42.7%下降到2010年的30%左右；电力、油品、天然气等优质能源消费比重2010年达到70%，比2005年提高了12.7个百分点；太阳能、风能等可再生能源利用开发利用总量占能源消费总量的比重达到3.2%。同时低能耗服务业得到快速发展，2010年，北京全市第三产业增加值占GDP比重由2005年的69.6%提高到75%，第三产业万元增加值能耗0.35 t标准煤左右，约为全市能耗水平的60%。工业万元增加值能耗由2005年的1.52 t标准煤下降为2010年的0.93 t标准煤左右，累计下降38.7%，产业结构调整对北京市节能工作的贡献率达80%左右。

3.2 节能措施对弥补北京市生态赤字的贡献

在提高能源利用率、优化能源消费结构等方面所取得的成效，使“十一五”期间北京市人均能源生态足迹由2005年的1.27 ghm2下降到2010年的1.21 ghm2，降幅为2.4%，其占总人均生态足迹比重由71%直降为46%。虽然目前能源消费仍是造成北京市生态赤字的主要因素，但同食物消费的刚性需求相比，其比重的下降意味着能源部分的生态赤字可通过合理的政策措施以及对消费者进行绿色消费的宣传引导等方法加以改善弥补。

4 研究结论与发展建议

4.1 北京市生态足迹、生态承载力及生态盈亏状态

2010年北京生态足迹的人均水平为2.63 ghm2，其中草地占用的生态足迹为1.28 ghm2，建筑用地是0.87 ghm2，碳吸收用地为 0.35 ghm2，耕地是 0.075 ghm2，水域是 0.046 ghm2，林地是 0.016 ghm2。

同时，计算得到北京市人均生物承载力仅为0.14 ghm2。北京的生态赤字是18个北京所能提供的生态资源，北京市的生态处于不可持续发展的状态。

4.2 北京市生态赤字的影响因素

综上分析，造成北京市生态赤字的主要原因是食物与能源两部分的过度需求。食物消费对应于居民的生活消费需求，能源消费主要来源于产业发展需求，另外，来源于居民日常生活的能源需求也不容小视。

其中，影响居民生活消费的主要因素有以下3个。

（1）北京庞大的人口基数。北京的城市发展成就有目共睹，其社会经济的发展程度己经远远高于全国各地的平均水平，大量的工作机会、发展机会吸引来大量外来人口的聚集，其中也包括很多北京周边各省市的务工人员。庞大的人口基数将北京市生态资源消耗的数量推到极高的水平，又将生物承载力的人均水平拉低到极低的水准，使本来就不足以支撑过快城市发展的生态环境更加恶化。

（2）增长较快的消费需求。随着城市的高速发展，人民的生活水平日渐提高。近年来居民消费对资源消耗的增长速度要远高于三次产业的增长速度，而居民消费在北京市生态足迹核算中占有着较高的比例，因此增长较快的消费需求对北京市的生态占用有很大威胁。

（3）粗放浪费的消费习惯。虽然北京市近年来一直在倡导“低碳生活”的生活态度，但要想彻底改变根深蒂固的粗放浪费式的消费习惯，要做的努力还有很多。

影响产业能源消费的主要因素有两个：不合理的能源结构和不平衡的产业结构。

长期以来，以煤炭为主要能源的不合理能源结构使得北京二氧化碳排放量居高不下，碳吸收用地的占用也随之扩大;以能源消耗水平最高且能源利用效率最低的第二产业，在三次产业中仍然占据很大的比例，导致北京市经济发展对能源的依赖度仍然很高。

如前文所述，“十一五”期间北京市不断出台政策和措施，调整产业结构，大力发展低耗能的第三产业，改善能源消费结构，努力提高能源的利用效率，对弥补生态赤字已初见成效。由此可见，不合理的能源结构与不平衡的产业结构是造成北京市生态赤字的重要因素。

4.3 对策与建议

（1）控制城市人口数量。北京市政府应采取有效措施将人口总量维持在一个适度水平，在保证自身经济充分发展的前提下，并在经济发展能力允许的范围内，将北京市里的劳动密集型产业转移到其他不发达地区，一方面可以限制当地劳动人口大量涌入北京，另一方面甚至还可以分担北京市外来务工人口的就业压力。

（2）倡导绿色生活方式。教育市民努力改变现有的消费模式，建立可持续消费的理念，提倡科学合理、高效地使用各类资源，从节电、节气和回收3个环节来改变生活细节。提倡公共交通和地铁，减少小汽车、私家车的用量，鼓励自行车和步行等，这样可以减少化石能源的消费，从而减少生态足迹。

（3）优化能源消费结构。减少一次性能源的使用；研究和开发创新技术，提高电力、油品、天然气等优质能源的使用效率；充分利用北京市自然地理环境，大力发展自身蕴藏的地热资源和风能、太阳能等新型清洁能源。

（4）适度调整产业结构。当下北京市已经进入城市化发展的后期阶段，也是高耗能的第二产业发展势头逐渐回落的阶段，此时通过制定和执行积极的能源政策，加速扩大低能耗的第三产业规模，对于减少生态赤字可以得到更为明显的效果。

[1] Wackernagel M，Rees W.Perceptual and structural barriers to investing in natural capital economics from an ecological footprint perspective[J].Ecological economics，1997，20(1)：3-24.

[2]WWF(世界自然基金会).地球生命力报告2010(下)[J].世界环境，2011(02)：50-53.

[3] 徐中民，张志强.中国1999年生态足迹计算与发展能力分析[J].应用生态学报，2003(02)：280-285.

[4] 王亚菲，陈长.北京市生态足迹的投入产出分析[J].城市发展研究，2009(04)：129-134.

[5] 高君，程会强.基于生态足迹方法的北京市可持续发展分析[J].资源与产业，2010(01)：101-108.

[6]WWF(世界自然基金会).地球生命力报告2008[R].WWF，2009.

[7] 联合国粮农组织(FAO)统计数据库[Z/OL].http：//www.fao.org.

[8]WWF(世界自然基金会).中国生态足迹报告1999[R].WWF，2000.

Analysis on ecological balance in Beijing based on ecological footprint theories

ZHAO Wenyang,CHENG Huiqiang
（Beijing Institute of Recycling Economy,Beijing University of Technology,Beijing 100124,China）

The ecological security situation was analyzed and evaluated with ecological footprint method.It calculated the value of ecological footprint,ecological carry capability,ecological surpluses and deficits in Beijing in 2005 and 2010,and made a comprehensive analysis on ecological balance in Beijing,in order that provided an evaluation on ecological capability for sustainable development.It also summarized the significant achievement of sustainable development policies implemented in Beijing during the Fifteenth Five-year Period,especially focusing on the measures to optimize the energy consumption structure and improve energy utilization efficiency,as well as the contribution for covering ecological and energy deficit.Finally,the cause of ecological deficit in Beijing was analyzed,and some suggestions were put forward.

Beijing;ecological footprint;ecological carry capability;ecological deficit

F124.5；X826

A

1674-0912（2012）06-0018-05

2012－04－10）

北京市重点学科：资源、环境及循环经济项目资助（033000541212002）；北京工业大学第九届研究生科技基金项目：基于生态足迹理论的北京市生态盈亏平衡分析（ykj-2011-6088）

赵文洋（1987-），女，吉林白山人，硕士研究生，研究方向：循环经济理论、再生资源理论与实践。