修正后的生态足迹分析内陆山地城市土地生态经济系统以贵阳市为例

石悦樾，银正彤，赵杨茜，彭文君

（贵州大学资源与环境工程学院，贵州·贵阳 550025）

修正后的生态足迹分析内陆山地城市土地生态经济系统以贵阳市为例

石悦樾，银正彤*，赵杨茜，彭文君

（贵州大学资源与环境工程学院，贵州·贵阳 550025）

使用修正后的生态足迹研究方法，结合万元GDP的生态足迹对贵阳市土地生态经济系统进行研究。在对生态足迹模型进行能源和电力的贸易修正后分析贵阳市土地生态经济系统，得出修正前后对比结果，显示修正后的生态足迹更贴近实际情况，贵阳市土地承载力主要贡献为耕地和林地，电力主要是靠外部输入供给。2007到2011年贵阳市生态赤字上升，其中化石能源用地和牧草地生态赤字中占主要贡献地位，而万元GDP的生态足迹逐年下降，说明贵阳作为内陆山地城市，在其丰富的生态资源基础上人们不断发展生产力，提高资源利用率。

土地生态；土地承载力；生态足迹；模型修正

人类开发利用自然资源以满足物质文化需要，在此过程中不断形成以自然为索取对象的经济系统，人类在一系列经济活动中不断开发利用土地，造成人地关系紧张。我国使用生态足迹概念始于1999年，很多学者对其进行了讨论并运用。郭秀锐基于生态足迹分析广州城市发展对生态造成的压力[1]；陈敏研究了中国1948年至2003年长达26年的生态足迹动态[2]；周静以生态足迹结合灰度关联分析法综合研究南京市可持续发展[3]；杨艳等人将土地承载力与生态足迹结合分析干旱草原的可持续发展[4]；符海月等人基于生态足迹方法研究土地利用规划期中的土地承载力，为规划环境影响评价提供参考[5]；高成康等人对生态足迹进行修正后计算[6]；顾康康等人基于能值对生态足迹进行修正，得出适宜矿业城市的生态足迹评价结果[7]。国内对生态足迹研究主要以可持续发展、对环境影响、为土地利用规划提供依据及生态足迹修正后的应用等方面为主。

1 研究区概况

贵阳市地处东经106°07′～107°17′、北纬26°11′～27°22′，为以山地、丘陵为主的丘原盆地地区。根据2012年贵阳市统计年鉴，全市土地总面积8043.366km2，丘陵面积占35.33%，山地占52.44%。城镇村及工矿用地545.4861km2，耕地2691.5427km2，园地117.75km2，林地3393.4905km2，水域及水利设施用地185.689k m2，交通运输用地127.8588km2，其他土地981.5488km2。贵阳市2012年末常住人口445.17万，人口自然增长率5.97%，城镇人口313.97万人，农村人口131.20万人，人口密度为554.11人/km2。

2 数据来源及研究方法

2.1 数据来源

本文数据主要依据2008年至2012年《贵阳市统计年鉴》，结合生态足迹法和万元GDP的生态足迹，选取2007年到2011年数据进行分析。根据研究需求选取用地地类并归整，以生态足迹模型计算能源与生物资源的消费，得出研究期内贵阳市的生态赤字情况，结合万元GDP的生态足迹情况分析基于统计年鉴原始数据所得出的结果的诱发原因。

2.2 研究方法

本文在以生态足迹算法为基础前提下结合万元GDP对贵阳市土地生态经济系统进行分析。根据贵阳地方特色选取6类地类：耕地、化石能源地、林地、建筑用地、牧草地和水域并进行修正。

（1）生态足迹计算

生态足迹的计算公式如下：

式中，EF是研究区总生态足迹；N是其人口数；ef是人均生态足迹；i是消费商品和投入的类型；aai为i种消费商品折算的生产土地面积；rj为均衡因子；Pi为i种消费商品的年平均生物生产单位面积产量；ci为i种商品的年人均消费量。

（2）生态承载力计算

生态承载力的计算公式如下：式中，EC是研究区总生态承载力，N是其人口数；ec是人均生态承载力；j是生物生产性土地类型；aj是各类人均生物生产性土地面积；rj是均衡因子；yj是产量因子；ec1为人均生态系统生态足迹供给（公顷/人）；ec2是人均可用生态足迹供给（公顷/人）。

（3）生态足迹修正

以往的研究表明：某些面积大而人口少的地区，往往因人少资源多而表现为生态盈余，相反人多地少则表现为生态赤字，由此得出的结论不全。所以本文提出基于本地区物质和能源的输入和输出对生态足迹修正。输入的物质及能源所产生的生物生产性土地（ASR）由外部地区提供，在计算时应当从总的生态足迹中除去；输出的物质及能源所产生的生物生产性土地（ASC）由本地区提供，在计算时应当计入总的生态足迹中。本地消费的物质及能源（ABD）所产生的生物生产性土地直接计入总的生态足迹。修正后的公式如下：

（4）生态赤字或盈余计算

生态赤字或盈余的计算公式如下：

ED = EC - EF

式中，当ED为正时为生态盈余，表明该区域资源可供当地可持续发展；当ED为负时为生态赤字，表明该区域资源难以使当地可持续发展，需要从外部输入调节。

（5）万元GDP的生态足迹

人类生产劳动都与资源利用息息相关，资源利用效率与区域可持续发展紧密相连，万元GDP的生态足迹可反映一个地区的资源使用效能高低。万元GDP的生态足迹的值与资源使用效率成负相关关系，其值低表明资源使用销量高，相反则低。计算公式如下：

式中，R是万元GDP的生态足迹，EF是总的生态足迹，GDP是一个国家或地区所有常住单位在一定时期内生产活动的最终成果，是国民经济核算的核心。

3 贵阳市实证研究

3.1 2007～2011年生态足迹

（1）消费量计算

本文先计算能源消费和生物消费，再计算土地承载力。

根据资料计算了贵阳市2011年煤炭、焦炭、石油、气类和电力等5种能源消费的生态足迹。参考国际标准，将贵阳市能源消耗所耗热量折算成相对应的化石能源地面积和建筑用地面积。而在能源消耗中大部分能源是入口到贵阳，本土供给能源只占小部分，因贵阳市统计年鉴中缺乏焦炭、石油、气类的输入和输出量，这里只对煤炭和电力进行修正。修正前与修正后的贵阳市生态足迹能源账户对比见表1。从中得出，贵阳绝大部分电力是由输入供给。

表1 2011年贵阳市生态足迹能源账户修正前后对比Table1 A comparison of the non-updated and updated energy ecological footprint of Guiyang city in 2011

生物资源消费部分主要是蔬菜、油料、粮食、水产品、核桃、油桐和油茶、核桃、猪肉、牛羊肉、奶类等12种生物资源消费的生态足迹。在生物资源生产土地面积的计算时，以联合国粮食和农业组织的1993个世界平均产出数据为参考，用于计算生物资源消费时所需的生物生产性土地面积，以便于不同区域、不同时期间的比较分析（表2）。

表2 2011年贵阳市生物资源账户Table2 The biological resources ecological footprint of Guiyang city in 2011

（2）各消费项目的人均生态足迹

因各类土地生产力之间存在差异，本文采用国内刘某承等研究的贵州6类土地均衡因子，分别给耕地、化石能源地、牧草地、林地、水域和建筑用地取值为0.56、0.88、0.62、0.88、0.49和0.56[12]。

将2011年能源消费和生物消费所产生的生态足迹汇总分析，同时以各类生态足迹所对应的生物生产性土地面积乘以对应的均衡因子做修正后，得到贵阳市2011年贸易修正前后的生态足迹对比（表3）。

在2011年贵阳市生态足迹需求分析中，各生物生产性土地以化石能源地、牧草地和耕地为主，修正前化石能源地的生态足迹最多占73.3171%、农产品的生态足迹占25.6545%，修正后化石能源地的生态足迹最多占67.0036%、农产品的生态足迹占31.7247%。总体上贵阳市对能源需求最大，原因可能是贵阳在发展经济过程中以能源消耗发展第一产业、第二产业及第三产业为主要支撑，但修正后化石能源地的生态足迹下降6个百分点，农产品的生态足迹上升6个百分点，这更接近内陆山地城市贵阳的实际情况。

表3 2011年贵阳市生态足迹修正前后对比Table 3 A comparison of the non-updated and updated ecological footprint of Guiyang city in 2011

（3）人均生态足迹汇总

按上述算法分别计算2007年到2011年的贵阳市生态足迹分别为0.9081hm2/cap、0.8678hm2/cap、0.8880hm2/cap、0.9754hm2/cap、1.0951hm2/cap（表4），贵阳市人均生态足迹总体呈上升趋势。

表4 贵阳市2007～2011年的人均生态足迹（hm2/人）Table4 The per capital ecological footprint of Guiyang city in 2007～2011 (hm2/cap)

3.2 生态承载力

（1）产量因子的确定

耕地产量因子的确定是以研究区每年的粮食平均产出比上全球平均产出得出。贵阳市建设用地大多是从耕地转变用途而来，故建设用地的产量因子和耕地一致，2007到2011年的产量因子分别为1.67、1.96、1.98、1.66和1.25；牧草地是用肉类产出比上全球平均产出得出，从2007年到2011年的产量因子依次分别是0.93、0.95、0.98、0.97和0.97；林地的产量因子一样也是用研究区林产品产出比上全球平均产出得出，本文中林地的产量因子取值为0.91，本文中水域的产量因子取值为1，是以中国生态足迹的计算取值。

（2）贵阳市土地生态承载力

将6类土地面积乘以对应的产量因子和均衡因子，得到贵阳市2007年到2011年扣除12%的生物多样性保护地后的六种类型土地的生态足迹供给（见表5）。2007年到2011年贵阳市土地承载力分别是0.1200hm2/cap、0.1297hm2/ cap、0.1278hm2/cap、0.1126hm2/cap和0.0956hm2/cap。在贵阳市土地承载力中，耕地和林地占主要部分。

（3）生态盈亏

生态盈亏反映一个区域的人口、资源供给能力和社会发展的相适应程度。通过计算得到贵阳市2007年到2011年生态盈亏（见表6）。贵阳市2007年到2011年都是处于生态赤字状态。这5年时间内贵阳市生态足迹一直呈上升趋势，而土地生态承载力变化微弱，生态赤字呈上升趋势。化石能源地的生态足迹起伏变化与贵阳市人均生态足迹接近，表明在贵阳市第二产业比重高。贵阳以化石能源为经济支撑来源，在消耗能源的基础上发展其他行业。而牧草地的生态足迹对生态赤字做的贡献位于第二，反映人们对食品需求已不仅仅是填饱肚子，更注重生活品质（见表7）。

表5 贵阳市土地承载力汇总（hm2/人）Table 5 Land capacity summary of Guiyang city (hm2/cap)

表6 贵阳市2007-2011年生态盈亏（hm2/人）Table6 The ecological surplus and defcit of Guiyang city in 2007-2011 (hm2/cap)

表7 贵阳市2007-2011年6类生物生产性土地的生态赤字(hm2/人) Table7 The ecological defcit of bio-productive land of Guiyang city in 2007-2011(hm2/cap)

（4）万元GDP的生态足迹

万元GDP的生态足迹反映一个区域资财使用效率，他们之间是负相关关系，从表8中反映贵阳市万元GDP的生态足迹总体呈下降趋势，说明贵阳市资源利用在这5年内整体在朝着相对高效方向发展，社会生产由粗放向集约型转换，由能耗型向节约型转变。

表8 贵阳市2007-2011年万元GDP的生态足迹汇总Table8 The ecological footprint per ten thousands yuan GDP summary of Guiyang city in 2007-2011

从表9中可以看出贵阳市这5年中万元GDP的能源足迹也是整体呈递减趋势，从2007年的0.5472hm2/万元下降到2011年0.3479hm2/万元。从侧面反映了贵阳市的在工业中运用了科学技术使得生产力的效率提高，表明科学技术的运用降低了贵阳市对不可再生资源的依赖度，在市场竞争中灵活性与以前相比有提高。本文中建筑用地是通过电力消耗折算过来，贵阳电力经过修正后结果对比得出电力消耗主要靠外部贸易输入为主，说明贵阳在引进能源的过程中，发展三大产业的技术能力在逐年提高。

表9 贵阳市2007-2011年化石能源地万元GDP生态足迹Table9 Fossil energy land of the ecological footprint per ten thousands yuan GDP of Guiyang city in 2007-2011

4 结语与讨论

本文运用生态足迹法对贵阳市2007年到2011年的土地生态经济系统进行分析，影响贵阳市土地生态经济系统的因素大致分为以下几方面：

（1）贵阳市耕地由赤字转变为盈余，贵阳市的耕地平均生产力比世界平均生产力高，居民食品消费结构发生变化。贵阳市耕地的生态盈余这5年内趋于稳定，虽然人口在增加，耕地面积在减少，但侧面反映了在耕地生产中投入大量科学技术，耕地灌排设施在不断完善，旱涝保收度在提高，人们耕作技术也提高。

（2）贵阳市气候较好，草地生产力接近世界平均生产力，希望能够得到合理的开发利用，进一步提高产量，为减轻生态赤字做贡献。贵阳市受自然条件影响是喀斯特石漠化城市，草地资源匮乏，应走高技术路线，提高资源的利用率，种植高产草料代替放养。还可以开发未利用地为草地，这样不仅为吸收二氧化碳做贡献，还能防止水土流失和石漠化。

（3）贵阳市是一个林城，根据其2011年统计年鉴，林地有2736.5285km2，占全市土地的34.01%，林地面积由2007年2662.58km2变为2011年2736.5285km2。林地和耕地的承载力分别占整个生态系统承载力的36.63%和44.17%。林地作为两类生态盈余的土地之一，支撑着贵阳市的经济发展，得益与近几年的退耕还林措施的实行还有贵阳市先天自然条件林地资源比较丰富。

（4）贵阳市对化石能源的消费需求量一直都很高，2011年贵阳市人均化石能源地的需求高达0.7866hm2，与2007年相比贸易修正前上升47.9%，贸易修正后上升29.67%，修正后的数据说明贵阳基于本土产业特点，以其他产业产出所获得的经济效益填补对能源需求所必须的生物生产性土地。贵阳市这几年私家车不断增加，摩托车也在不断增加，各种家用电器不断更新，贵阳市能源供给压力大。石油的生态足迹比重最大，2011年石油的人均生态足迹是0.5366hm2/人，为能源生态足迹的60.82%。对于不可再生资源来说，能源作为国民经济基础，对经济的健康发展和人们生活的改善发挥重要作用，应使能源得到高效利用，改善开采技术，避免不必要的浪费。

（5）贵阳市在生态足迹模型计算中，建筑用地主要为水利设施、工矿用地、居民点和交通用地。贵阳市建筑用地由2007年的482.76km2上升到2011年的630.17km2，增加的土地面积往往用作城市发展中的基础设施建设，建筑用地大多数是通过占用耕地而来，其供给量不能一味上升，因为这会影响其他土地的生态承载力。其面积增长，对生态盈余贡献为正，是因为在本文中分析看出的贵阳电力主要靠外部输入。城市用地不能在盲目扩大，应该提高空间利用效率，转粗犷为集约利用。

（6）2011年贵阳市的水域面积为154.1839km2，占全市土地面积的1.74%，水资源较贫乏，水域在研究期内都处于生态赤字状态，生态赤字变化小。虽然贵阳市对对水域展开各种保护，但是贵阳市对水产品的需求远远大于供给。贵阳市可以通过利用境外生态足迹来满足需求，扩大进口量，同时通过科学技术提高水产品产量，增加水产品的供应量。

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Land eco-economics in an inland mountainous urban region:
Modifying the ecological footprint model to study the city of Guiyang

SHI Yue-Yue, YIN Zheng-Tong, ZHAO Yang-Xi, PENG Wen-Jun
(College of Resources and Environmental Engineering, Guizhou University, Guizhou Guiyang 550025, China)

This paper uses a revised version of the ecological footprint method, combining it with the 10,000 (RMB) yuan GDP ecological footprint study of Guiyang's land ecological and economic system. Comparing the results of ecological footprint model, both before and after correction, shows that the revised model provides a more exact ecological footprint of Guiyang. Most of Guiyang's land carrying capacity consists of farmland and forest, and the power supply depends on external input. From 2007 to 2011, fossil fuel energy land and grassland accounts for much of the ecological deficit in Guiyang, a city that is continually developing their economy through external energy input. Meanwhile the ecological footprint of 10,000 yuan GDP is decreasing annually. Guiyang is an inland mountainous city, and based on its abundant ecological resources people are constantly improving the utilization rate of resources.

land ecology; land load bearing capacity; ecological footprint; modifcation of model

F301.24

A

2095-1329(2016)04-047-05

10.3969/j.issn.2095-1329.2016.04.013

2016-03-28

2016-08-17

石悦樾(1993-),女,硕士生,土地资源管理专业.

电子邮箱: 1056716599@qq.com

联系电话: 0851-3627126

*通讯作者: 银正彤(博士/副教授): 312346079@qq.com