基于生态足迹法的河北省生态承载力动态研究

文/张占平

一、序言

从1987年世界环境与发展委员会（WCED）发表的报告《我们共同的未来》提出可持续发展概念以来，人们开始对生态—资源—经济—社会系统进行了重新审视，努力去解决人类生存和发展对地球系统造成的影响和压力。目前，可持续发展问题已成为全球共同关注的领域。在可持续发展中存在的一个重要难题就是如何定量评价可持续发展水平，即定量分析和评估人类的生产生活对资源和环境造成的压力，从而采取一定的应对措施以减轻对自然系统的负面影响。生态足迹法由威廉·瑞斯（William Ress）在1996年提出，是用于定量衡量可持续发展的较准确和科学的一种方法。

该方法在1999年开始在我国运用，并且很快作为一种新的理论方法被用于定量分析我国各类区域的可持续发展问题。（例如：刘厚仙、汤海燕、简敏菲、倪才英，2006；张彦宇、韩晓卓、李自珍、苏敏，2007；赵先贵、肖玲、兰叶霞、王书转、马彩虹，2005；刘晓燕，2006；翁伯琦、王义祥、黄毅斌、应朝阳、黄勤楼，2006；张丽峰,2009；郑晖、石培基、何娟娟，2013；周丹、蔡宇、刘伟、刘赢男，2008；等等）本研究也是采用这种方法来对河北省2006～2011年的生态足迹、生态承载力和生态赤字等问题进行分析，以期找出其中的规律，为制定河北省可持续发展相关政策提供支持和参考。

二、研究区域概况

河北省地处东经113°27′～119°50′，北纬 36°05′～42°40′之间。河北省作为京畿重地，东临渤海湾，环绕北京和天津两个直辖市，西倚太行山地，北接燕山山脉，区域内有高原、山地、丘陵、盆地、平原，总面积为18.88万平方千米。河北省内的土地类型有耕地、林地、牧草地、园地、工矿用地、水域和未利用土地等。2011年，全省GDP总量为2.45万亿元，比2010年增长11.3%，总量居全国第六位。地区总人口7241万，居全国第六位。随着经济的不断发展和人口的增长，对自然生态系统的压力也越来越大。

三、计算方法和结果

（一）研究方法

1.生态足迹。生态足迹法是一种直观简单的比较种群间资源可持续利用的方法。生态足迹是将一个国家或地区拥有的资源与自己的生态功能进行比较，找出诸如生物多样性的丧失、土壤侵蚀、水资源短缺、CO2集聚等对自然环境的压力。（J.Rosenberg，1997）因此，生态足迹既能反映个人或区域资源消耗的强度，也能反映资源供给的强度，揭示人类生存的压力态势和阈值。（卢远、华璀，2002）

该方法的假设前提，一是人类可以确定消费的资源以及产生的废弃物数量；二是这些资源和废弃物能够转化成生物生产土地面积。在此假设下，我们给出其计算公式：

其中，EF（ecological footprint）表示生态足迹，N表示人口总量；ef表示人均生态足迹（hm2/人）；i表示人类消费和投入的类型；γi表示均衡因子；Ai表示第i种消费转化的土地面积；Ci表示该区域i种消费的人均消费量；Pi表示i种生产性土地的全球平均生产力（平均产量）。

在计算时，需要考虑两类资源消耗。一是生物资源，二是化石能源消费。我们根据联合国粮农组织的有关计算标准，将生物资源消费项目和化石能源消费项目折算为耕地、草地、林地、水域、建筑用地和化石能源用地6大类。由于这几类土地的产出能力相差较大，在计算时不能直接相加，需要对每种生产土地乘以其均衡因子才能够转为统一的可计算的生物生产土地。均衡因子的取值来源于2006年4月22日世界自然基金会（WWF）公布的《亚太区2005生态足迹与自然财富报告》。目前，采用以下均衡因子值：耕地和建筑用地为2.8，草地0.5，林地和化石能源地为1.1，水域为0.2。（岳东霞、李自珍、惠苍，2004）本研究也采用此因子值来计算各类生物生产土地面积（见表1）。

2.生态承载力。生态承载力是指在不长期伤害生态系统的基础上，某个区域资源所能供养的最大人口数量。（Kathryn B.Bicknell、Richard J.Ball、Ross Cullen、Hugh R.Bigsby，1998）正如生态足迹方法中的解释一样，由于不同类型的生产土地的产出能力不同，不同地区的生产型土地不能进行简单加总和对比，需要采取产量因子来进行调整，将该地区某种类型的生态用地转换成世界平均生产力水平下的该类型土地面积，这样才可以进行对比评价研究。（徐中民、陈东景、张志强等，2002）本文参考其他学者的因子值，（郝东恒、丁欣，2006）将各种类型的土地产量因子取值为：耕地1.82；草地0.19；林地0.91；化石能源用地0；建筑用地1.8；水域为1（见表1）。而且，根据世界环境和发展委员会报告《我们共同的未来》中的建议，扣除了12%的保护生物多样性的折算面积。

生态承载力公式为：

其中，EC（ecological carrying capacity）为人均生态承载力。aj是第j类生产型土地面积；γj为生产型土地的均衡因子；yj代表第j类生产型土地产量因子。

3.生态赤字或盈余。有了生态足迹的需求和生态足迹的供给（生态承载力），我们就可以通过两者的比较来判断某地区的资源消费是否在该地区生态系统承受范围之内。这样我们给出生态赤字和生态盈余公式：

此处，ED（ecological deficit）和ES（ecological surplus）分别代表生态赤字和生态盈余。EF和EC分别为生态足迹和生态承载力。如果生态足迹大于生态承载力，那么该地区就形成了生态赤字，生态系统处于不可持续状态；相反，如果生态承载力大于生态足迹，就表明该地区形成了生态盈余，生态系统是可持续的。

（二）研究数据

为了计算的科学性和准确性，本文在计算河北省2006～2011年生态足迹、生态承载力和生态赤字（或盈余）时采用的基础数据全部来源于相关年份的统计年鉴。相关的因子取值也都在前文进行了说明。

表1 各类型土地因子值

表2 河北省2006～2011年人均生态足迹

表3 河北省2006～2011年人均生态承载力

（三）计算结果

1.河北省生态足迹、生态承载力和生态赤字。根据相关年份的数据和公式（1）和（2），我们计算了河北省相关年份的生态足迹、生态承载力。在计算生物类消费项目时，将农产品、动物产品、林产品和水产品等总计19种分类列为生物资源账户；能源账户包括煤炭、石油、天然气和电力。计算结果见表2和表3。

由表2可见，河北省人均生态足迹从2006年的2.8173hm2增加到了2011年的3.3233hm2，增长了17.96%，年均递增3.36%。其中，耕地、林地、水域、建筑和化石燃料用地都呈现了逐年增加的趋势，只有草地是降低的趋势。在增长的土地类型中，林地是增长幅度最大的，但所占的比重较低，仅为0.3%左右，对生态足迹产生的影响较小。在这些类型中，所占比重较大的是化石燃料用地和耕地，说明这些年河北省开采和消耗了大量的化石类能源，这也与河北省作为“资源消耗大省”和“高消耗主导产业”的特点是一致的，折算成化石燃料用地会造成化石燃料土地的大量增加，造成能源生态足迹逐渐增大。另外，人口的增长也使得对农产品需求增加，对耕地的生态足迹在加大。

在表3中，人均生态承载力在0.5664hm2和0.5759hm2之间变动，基本上呈小幅增长趋势。耕地在所有类型中处于绝对地位，所占比重在68%左右；其次是建筑用地、林地、草地和水域面积。化石燃料用地的贡献率为0。由于没有储备一定的土地来弥补化石能源的消耗，所以其生态供给为0。（郝东恒、丁欣，2006）

表4 河北省相关年份人均生态足迹、生态承载力和生态赤字汇总表

图1 河北省2006～2011年万元GDP生态足迹

由于生态足迹值都大于生态承载力，因此我们计算二者的差值得出了河北省相关年份的生态赤字（见表4）。

由表4可见，河北省2006～2011年生态承载力变化较小，生态足迹呈递增趋势，生态足迹的需求大于生态供给，所以造成生态赤字逐年递增的趋势。人均生态赤字由2006年的2.2509 hm2增加到了2011年的2.7548hm2，平均年增长率4.1%。因此，总体来看，河北省生态承载力和生态足迹间存在较大差异，生态赤字增长明显，也说明这几年河北省在发展方面的不可持续性在增加，需要引起足够的重视。

2.万元GDP生态足迹。GDP生态足迹值越大，代表单位生产型土地的产出水平越低，资源的利用效率就越低；相反，如果生态足迹值越小，则说明资源利用率就越高，经济效益就越好。为了掌握河北省的资源利用效率，本文计算了河北省2006～2011年万元GDP生态足迹（见图1）。

由图1可见，河北省万元GDP生态足迹呈现明显的下降趋势，从2006年的0.97 hm2下降到了2011年的0.46 hm2，大约降低了0.5 hm2左右，降幅明显。这表明，随着经济的不断发展，河北省这6年人均资源消耗量在增加，造成生态足迹也在不断增加。同时，随着产业结构的不断调整和资源的集约化利用以及节能减排工作的开展，都使得河北省万元GDP生态足迹在降低，资源产出效率逐年增加。

四、结论和探讨

本文运用生态足迹法对河北省2006～2011年生态足迹的供给和需求进行了分析。结果发现，该地区的生产生活对资源和环境的压力超过了其承载的范围，而且呈逐年扩大的趋势。说明在这6年间，河北省的生态承载能力尚不能支持其需求，其发展处于不可持续状态。同时，由于人口的不断增长和传统高耗能产业的存在，这种依靠资源的消耗和开发形成的经济增长方式会对后期的发展造成一定的影响，需要改变这种资源消耗的增长模式。另外，河北省资源利用效率正在不断提高。从计算的万元GDP生态足迹来看，河北省6年来资源利用效率在不断提高，也说明技术的不断改进和产业结构的不断优化起到了积极的作用。同时，也表明河北省人民的生产生活向着集约化的方向发展。

但是，我们必须清醒地看到，这种发展的不可持续性必须要改变，需要不断提高生产型土地的产出效率，提高资源的产出水平。为了降低生态赤字和提高生态承载能力，我们要尽可能地减少化石能源的消耗和提高其利用效率，大力发展相关科学技术，不断调整和优化产业结构。应不断转变人们的消费观念和改变不健康的消费方式，建立节约型社会的生产和消费体系。同时，要加强各种用地的管理和规划，有序推进城镇建设，避免无序的用地方式和资源开发方式，做到科学合理地开发和使用。同时，还要控制好人口的增长，减轻生态系统的人口压力，利用相关政策，合理引导人口分布和出生率，并大力提高人口素质。

我们在计算中运用的是生态足迹法，这种方法尚存在许多的不足，（顾康康，2012）比如没有体现环境质量、只注重对资源的直接消耗而没有考虑间接消耗等等。但是，其作为一种初步研究和探讨河北省可持续发展的定量评价方法，我们找到生态足迹和生态赤字的发展规律，对该地区可持续发展基本状况得出了有用的结论，而且对制定本地区宏观经济政策和产业结构调整提供了依据。而对于该方法中存在的不足，则需要进一步研究完善。

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