甘肃省2012年生态足迹与生态承载力研究

唐晶

(兰州大学经济学院，甘肃 兰州　730000)

甘肃省2012年生态足迹与生态承载力研究

唐晶

(兰州大学经济学院，甘肃 兰州730000)

摘要：为了定量测算甘肃省人类活动对自然资源的利用程度，运用生态足迹模型和生态承载力模型，对甘肃省2012年的生态足迹和生态承载力进行了计算和分析；并运用2000～2012年的数据和STIRPAT模型研究了人口增长、经济增长、能源效率和城镇化水平对生态足迹的定量影响.结果表明：2012年甘肃省人均生态足迹为3.41 hm2，并以年均4%～5%的速率增长；人口增长对生态足迹有正向作用，经济增长、能源效率对生态足迹有负向影响，并且支持经济增长和城镇化与生态足迹之间的环境Kuznets曲线，离城镇化的拐点还有一段距离.据此认为，甘肃省需要继续依靠科技进步和提高劳动者的素质等来推动集约型经济增长来降低生态足迹；同时甘肃省应制订和施行积极的能源政策，加强对清洁能源的开发和利用，加快以“绿色低碳”为核心的新型城镇化路径.

关键词：生态足迹；影响因素；STIRPAT模型；Kuznets曲线；

第一作者：唐晶(1991-)，女，硕士研究生，研究方向区域经济学.E-mail：tangj09@lzu.cn

A study on ecological footprint and ecological

capacity of Gansu Province in 2012

TANG Jing

(College of Economy,Lanzhou University,Lanzhou 730000,China)

Abstract：In order to quantitatively calculate the utilization degree of natural resources in Gansu Province,using ecological footprint model and ecological carrying capacity model,the ecological footprint and ecological capacity of Gansu Province in 2012 were calculated and analyzed.Using the data of 2000～2012 and STIRPAT model to explore the quantitative influence of population growth,economic growth,energy efficiency and urbanization level on the ecological footprint.The results showed that in 2012,the per capita ecological footprint was 3.41 hm2,and it kept an average growth rate of 4%～5%.The population growth had positive effect on the ecological footprint,while the economic growth,energy efficiency and ecological footprint had negative impacts.The evidences supported that economic growth and environmental Kuznets curve between urbanization and ecological footprint.Based on the results,it was suggested that Gansu Province government need to continue to rely on scientific and technological progress and improve the quality of the workers to promote the intensive economic growth in order to reduce human impact on the ecological environment.Meanwhile,Gansu Province government should formulate and implement positive energy policy,strengthen the development and utilization of clean energy,speed up the new path of urbanization,the core of which was green and low carbon.

Key words：ecological footprint;influence factor;STIRPAT model;Kuznets curve

生态足迹是测算人类活动对环境影响的一个生态指标，是可持续评价的一个重要指标[1].在一系列假定的基础上，运用生态足迹指标对消费土地面积进行了处理，建立了消费和土地面积之间简单的消费土地利用矩阵，定量测算人类活动对环境的影响程度，检验人类的活动是否在生态所能承载的范围内[2].以生态足迹为手段的实证研究主要集中在两个方面：对生态足迹自身核算和时空序列的研究，如张志强等[3]测算了1999年中国西部的生态足迹，总人口的生态足迹赤字达162.5万km2；岳东霞等[4]计算出甘肃省1991年～2001年的时间序列年的生态足迹由人均1.009 hm2增加到1.369 hm2,并预测甘肃省2010年的人均生态足迹为2.65 hm2；常斌等[5]基于空间维度对河西走廊的1995年和2000年的生态足迹和生态承载力进行了计算.生态足迹作为环境影响的一种测量指标，利用STIRPAT模型，测度其与人文因素(包括人口、富裕现代化等结构性指标)对环境影响的作用[6-7].基于以上研究，本文采用常用的综合法生态足迹计算方法和STIRPAT模型分解了影响生态足迹的因素，首次在STIRPAT模型中加入以单位GDP能耗为代表的能源效率的指标，引入城镇化二次项和经济增长变量的二次项来检验是否存在环境的Kuznets曲线，并以此为依据提供对策建议.

1研究方法和数据来源

1.1生态足迹计算方法

生态足迹模型的计算如下：

(1)

(2)

式中：i为人类消费的商品和投入的类型;Pi为i种消费商品的平均生产能力;Ci为i种商品的人均消费量;aai为人均i种交易商品折算的生物生产面积;N为人口数;ef为人均生态足迹;EF为区域总的生态足迹.

1.2生态承载力计算方法

生态承载力模型的计算如下：

(3)

EC=N×ec

(4)

式中，ec为人均生态承载力，单位为hm2/人，aj为实际人均占有的第j类生物生产土地面积，rj为均衡因子，yj为产量因子，N为区域总人口数，EC为区域总的生态承载力.出于谨慎性考虑,在计算生态承载力时从总面积中扣除12%的用于保护地球上3 000万物种的生物多样性保护面积[8].

1.3STIRPAT模型及数据来源

Ehrlich和Holdrens提出了IPAT恒等式[9]，但是IPAT等式由于成比例变化，不能很好地体现一些非单调和不成比例的变化，因此提出了STIRPAT模型.Waggoner等[10]提出了ImPACT等式，在此基础上，徐中民等[11]将社会因素加入提出了可持续性评价的ImPACTs等式，形成了一个新框架.如下为STIRPAT模型的指数形式：

(5)

对(5)式两边同时取对数得到：

lnIi=∂0+βln(Pi)+γln(Ai)+δln(Ti)+ui

(6)

式中：I代表环境影响，∂0为常数项，Pi为人口，Ai为富裕指标，Ti为技术指标，ui为误差项.基于STIRPAT模型，为了探究影响生态足迹的人文因素，建立了如下的模型：

模型1：lefi=∂i+β1lpopi+β2lgdpperci+β3lurbani+β3lpgdp_eusei+εi；

模型2：lefi=∂i+β1lpopi+β2lgdpperci+β3lpgdp_eusei+εi；

模型3：lefi=∂i+β1lopopi+β2lurbani+β3lurbani^2+εi

模型4：lefi=∂i+β1lgdpperci+β2lgdpperci^2+εi

在模型中，lef代表甘肃省的总的生态足迹；lpop代表总人口指标，单位为：万；lgdpperc为富裕指标，为人均GDP，单位为元.为了消除物价水平的影响，本文采用1978年的名义GDP、2000～2012年的GDP指数进行了折算，对历年人均GDP均以1978不变价格进行表示；lurban为现代化指标，用城镇人口与年末常住人口的比例计算得出，单位为：%；lpgdp_euse为单位GDP能耗，单位为:吨标准煤/万元；此外对人均GDP变量和城镇化变量采取了标准化处理.标准化处理指的是对人均GDP和城镇化变量求平均值，然后用人均GDP减去平均值，再对其结果进行二次方，以此来减少平方项与人均GDP的共线性[12].产业结构指标(工业增加值占GDP的比重)由于其系数不显著，因而被模型剔除，特此说明.本文所有数据均来源于《2013年甘肃省统计年鉴》，生态足迹指标直接采用本文计算结果，对其他年份的通过文献[13]和[14]获得，因2011年生态足迹数据通过文献难以获得，因此在分析中剔除了2011年.

2甘肃省生态足迹实证分析

2.1甘肃省2012年生态足迹和生态承载力的计算结果

2012年甘肃省总面积为42.58 万km2,总人口为25 775 500人,人口密度为60人/km2,人口密度较低，有广阔的发展空间，但是甘肃省经济落后，2012年国内生产总值为5 650.20亿元，仅占全国的1.02%，经济发展严重滞后.本文在Wakernagel等人提出的综合法的基础上，采用了国际通用的生态足迹指标核算表对甘肃省2012的生态足迹进行了核算，甘肃省能供给的生物生产面积见表1.

在计算生态足迹的过程中，建立了3个子账户：生物资源的消费账户、能源的消费账户和通过进出口转嫁生态足迹的贸易调整账户.有学者认为，甘肃省进出口差额较小，贸易调整对生态足迹的影响可以忽略[15]，出于谨慎性的考虑，本文将贸易调整情况纳入考虑范围内.通过采用联合国粮农组织的全球平均产量的标准，将2012年甘肃省的生物资源消费量转化成为提供这种消费资料所需要的生物生产面积；在能源消耗账户中，采用单位化石燃料生产土地面积的平均发热量为标准，将消耗的化石燃料的热量转换成一定的化石燃料土地面积，结果见表1和表2.

表1　2012年甘肃省可利用的生物生产面积

数据来源于《2013年甘肃省统计年鉴》.

通过利用《甘肃省2013年统计年鉴》的数据，将进出口贸易的价值量转换为相对应的生物生产面积，将进口的价值量产生的生态足迹视为本区域的生态足迹，将出口的价值量上的生态足迹视为本区域生态足迹的减少，进出口只能减少生态足迹的份额，而不能在全球范围内进行调整.表4是汇总甘肃省的生态足迹贸易调整的部分.

表2　甘肃省2012年生物资源消费账户

*：单位为m3·km-2

表3　甘肃省2012年生态足迹部分能源账户

*单位为千瓦时，计算时按能源转化系数折算为千焦.

2.2生态足迹和生态承载力的综合分析

2.2.1生态足迹计算结果表5是甘肃省2012年生态足迹和生态承载力计算结果.生态足迹的需求和甘肃省能够供给的生物生产面积，由于不同类型间的土地生产能力不一，因此需要对计算出的生物生产面积乘以相应的均衡因子转化成同一的标准来加总生态足迹的需求；由于同一类型的土地的生产能力存在差异，因此在计算生态足迹的供给时不仅要乘以均衡因子，还要乘以产量因子来转化成标准的土地面积.同时，在计算时扣除了用以生态多样性保护的12%的土地面积.

表4　汇总的生态足迹贸易调整账户

2.2.2生态足迹供需分析从表5中可以看出，2012年甘肃省的人均生态足迹为3.41 hm2,而人均生态承载力1.5 hm2,人均生态赤字为1.91 hm2.2001年人均生态足迹为1.36 hm2[16]，2006年人均生态足迹为2.32 hm2[17]，2012年人类对自然资源的利用程度较2001增长了60.1%，年均生态足迹增长率约为5%，较2006年增长了31.96%，年均生态足迹增长率约为4%，近12 a来，甘肃省的生态足迹以年均4%～5%的速率增长，而人均生态承载力则维持在1.4～1.5 hm2的水平之间，说明甘肃省对生态系统的利用程度已经超过了其承载能力，人地矛盾突出.

表5　甘肃省生态足迹计算汇总表

*建筑用地采用的是国际统一标准；对水域面积类型的生态足迹需求为0.003 5，水域面积的供给仅为0.001 7，对整体生态足迹影响小做忽略处理.

2.2.3生态足迹的需求结构分析由表5可知，从生态足迹的需求结构看，草地、林地和建筑用地分别产生了0.31,0.14 hm2和0.03 hm2的生态盈余，而在表4中通过进口贸易增加的草地人均生态足迹为0.015 hm2，通过出口贸易转嫁的草地人均生态足迹面积为0.24 hm2,在进出口贸易中获得了0.225 hm2草地生态盈余.在总的草地生态盈余中扣除贸易调整的之外，还有人均0.085 hm2生态盈余，这说明甘肃省对草场的利用和开发畜牧产业等方面具有一定的发展潜力，为了充分利用草地生产盈余，大力倡导发展以种草养畜、肉类产品为主的畜牧产业是一种可持续的生产方式.生态赤字主要来源于耕地和化石燃料用地，耕地人均赤字为0.5 hm2，化石燃料用地人均赤字为1.96 hm2，可以看出人类对化石燃料用地的需求是最大的，除了没有留出吸收CO2的林地的原因外，最主要的原因是甘肃省近几年对能源的需求量增大所致.

2.2.4生态协调性分析通过对比生态足迹和生态承载力的数值，通过人均生态协调系数(DS)的公式计算，得出甘肃省人均生态协调系数为1.31，较2006年降低了0.07个单位.当1

2.3模型的估计结果

对原始数据取对数，根据所建立的4个模型分别进行回归，得到表6的估计结果：

表6　模型的估计结果

***、**、*分别代表在1%、5%、10%的水平下显著;模型3中的二次项系数由公式exp(-b/2a)计算所得.

从模型1与模型2的对比中可以看出，在其他条件不变的情况下，人口变动1%，生态足迹变动约为57%；2000～2012年间，在5%的显著性水平下，甘肃省人均GDP与生态足迹的关系为负向影响，即表明以经济增长为代表的发展和富裕能在一定程度上降低人类对生态活动的压力；lpgdp_euse的系数为负，说明能源效率的提升能够降低人均GDP,且在1%的水平下，单位GDP能耗每降低1%，生态足迹会降低27%～28%；虽然城镇化系数为3.17，是不显著的，但是可以看出，目前的城镇化对生态足迹的之间是存在正向影响着，这意味着随着城镇化率的提高，在其他因素不变的情况下，生态足迹是增加的(因其lurban系数为正).这表明目前甘肃省城镇化的步伐的加快，会在一定程度上给环境变化带来压力.因此，要制定和执行积极的能源政策，实现以绿色低碳为核心的新型城镇化过程.

模型3和模型4通过引入变量人均GDP和城市化率的平方项，来探究甘肃省经济增长和生态足迹之间、城镇化和生态足迹之间是否存在环境Kuznets曲线.估计结果表明：模型3中lurban的系数为正，lurban^2的系数为负，并且在1%的水平下显著，因此支持城镇化和生态足迹存在倒U型Kuznets曲线；模型4中lgdpperc的系数为正，lgdpperc^2的系数为负，同样支持经济增长和生态足迹之间的环境Kuznets曲线.通过计算，城镇化拐点为1.00，即为100%完全实现城镇化时，生态足迹才会随着城镇化的加快而降低，当然这与甘肃省目前城镇化、工业化交替演进的现状有关，从现实讲是不可能实现的，因为当城镇化率达到70%时会出现逆城市化现象，而2012年，甘肃省的实际城镇化率为38.7%，离拐点还有很长的一段距离.

4结论和建议

1)2012年甘肃省的人均生态足迹为3.41 hm2,而人均生态承载力1.5 hm2,人均生态赤字为1.91 hm2，通过与其他年份的横向比较，得出甘肃省的生态足迹以年均4%～5%的速率不断增长着，而人均生态承载力维持在1.4～1.5 hm2的水平上.通过分解人口的增长、经济增长水平、能源效率代表的技术进步、城镇化水平对生态足迹的影响，发现人口增长对生态足迹有正向作用，经济增长、能源效率与生态足迹有负向影响，并且支持经济增长和城镇化与生态足迹之间的环境Kuznets曲线.

2)甘肃省需要依靠科技进步和提高劳动者的素质等来增加产品的数量和提高产品的质量，推动经济增长，以此来降低人类对生态环境的影响；甘肃省应制订和施行积极的能源政策，加强对清洁的能源(风能、太阳能等)的开发和利用，以此为依托加快以“绿色低碳”为核心的新型城镇化路径.

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(责任编辑胡文忠)

收稿日期：2014-06-20；修回日期：2014-11-18

中图分类号：F 062.2,F 205

文献标志码：A

文章编号：1003-4315(2015)03-0143-07