1995—2013年承德市生态足迹变化分析

金佳莉　王　成

1　国家林业局城市森林研究中心　北京　10009112　中国林业科学研究院林业研究所　林木遗传育种国家重点实验室　北京　100091



研究论文

1995
—2013年承德市生态足迹变化分析

金佳莉1,2王成1,2

1国家林业局城市森林研究中心北京10009112中国林业科学研究院林业研究所林木遗传育种国家重点实验室北京100091

摘要：生态足迹可用于测定与度量区域可持续发展程度。文章通过对承德市1995—2013年的生态足迹进行计算，分析了城市生态足迹的动态变化，为制定地区生态足迹消减政策提供依据。结果表明：1995—2013年承德市总的人均生态足迹呈递增状态，由1995年的1.1740 ghm2/人增至2013年的2.4939 ghm2/人，增幅为112.44%；化石能源用地是承德市人均生态足迹增大的主要原因；可利用人均生态承载力呈现先减后增的趋势，由1995年的0.2888 ghm2/人下降至2007年的0.2471 ghm2/人，降幅为16.88%，而后增加至2013年的0.3758 ghm2/人，增幅为34.25%。承德市一直处于生态赤字状态，且呈增加趋势，1995—2013年的人均生态赤字分别是全球及全国2008年水平的1.8倍和1.3倍，分别是北京市、天津市以及河北省1996—2011年平均水平的53.65%、65.20%和98.66%，对减小京津冀地区生态赤字的贡献率不大。

关键词：生态足迹，生态承载力，生态赤字，承德

生态足迹最早是由加拿大生态经济学家William Rees在1992年提出，并由Mathis Wackernagel 推广应用的一种基于生物物理量的度量可持续发展程度的定量测度方法[1-2]。该方法通过核算人类所需的真实生物生产土地面积与地区所提供的生态承载力的土地面积来衡量人类对自然生态服务的需求与自然所能提供的生态服务之间的差距，以此来判断该地区的可持续发展状况[3]。承德是首都经济圈中带动京津冀一体化的重要城市，是本地区的生态屏障，承担着重要的水源涵养功能。虽然已有学者对承德市的生态足迹进行过分析[4]，但论文数据较早，不能反映当前承德的发展态势。本文运用生态足迹理论和计算方法，采用1996年、2008年和2014年承德市统计年鉴等相关数据，对近18年来承德市生态足迹进行动态分析，定量评价其城市可持续发展状态，以期为京津冀协同发展背景下的承德市可持续发展提供有针对性的对策措施。

1 研究区概况及研究方法

承德市位于河北省的东北部，介于E115°54′～119°15′，N40°11′～42°40′，处于华北和东北两个地区的连接过渡地带。属温带大陆性季风气候，年均降水量542 m。全市地势由西北向东南阶梯下降，平均海拔约350 m，全市市域面积39 489.53 km2，建成区面积110.78 km2。

1.1 数据来源

本次生态足迹计算数据均来源于1996—2014年的《承德市统计年鉴》《承德市农业统计年鉴》，生态承载力计算数据来源于承德市统计局、承德市国土资源局，全球平均产量数据来源于联合国农粮组织1993年计算的有关生物资源的世界平均产量资料[5]。

1.2 生态足迹模型及计算方法

生态足迹计算基于以下两个基本事实：人类可以确定自身消费的绝大多数资源及其产生的废弃物的数量；这些资源和废弃物能转换成相应的生物生

产面积[6]。在生态足迹核算时，生物生产性土地面积被划分为耕地、林地、草场、建设用地、水域和化石能源地6种类型，并通过引入河北省的均衡因子[7]和产量因子实现其对应区域各类生物生产性土地的可加性和可比性，以此来计算生态足迹和生态承载力[7-8]。主要计算步骤如下：

1) 将资源划分为生物项目和能源项目，追踪资源消耗和废弃物消纳，计算人均值。

2) 将各项消费资源或产品的消费折算为具有生态生产力的6列生物生产性土地面积，计算原煤、焦炭、汽油和电力等能源消费项目的足迹时，以全球平均能源生态足迹为标准，将消耗量通过一个折算系数折合成热量，再利用得到的热量值换算成化石能源土地面积。

3) 计算生态足迹EF。

(1)

式中，EF为总的生态足迹(全球公顷，ghm2)；N为人口数；ef为人均生态足迹(全球公顷/人，ghm2/人)；ci为第i种物品的人均消费量(t)；pi为第i种物品的全球平均生产能力(kg/hm2)。fj为均衡因子，j=1，2，3，4，5，6分别代表耕地、林地、草地、水域、化石能源地和建筑用地。

4) 计算生态承载力EC。

(2)

式中，EC为生态承载力(hm2)；N为人口数；eC为人均生态承载力(hm2/人)；aj为人均生物生产性土地面积；γj为产量因子，fj为均衡因子(见表1)。

表1　均衡因子和产量因子

5) 计算人均生态足迹与人均生态承载力之差，得出生态赤字或盈余。

ED=EC-EF

(3)

式中，ED为生态赤字或盈余；EF为生态足迹；EC为生态承载力。

2 结果与分析

2.1 承德市人均生态足迹动态分析

根据承德市统计年鉴，承德市的生态足迹主要分为生物资源消费的生态足迹和能源资源消耗的生态足迹。生物产品消费包括农产品、林产品、牧产品、水产品4大类；能源消费主要涉及原煤、洗精煤、其他洗煤等14类。承德市总的人均生态足迹见表2。

表2　承德市人均生态足迹与总人均生态足迹　(ghm2/人)

由表2可得，1995—2013年，承德市总的人均生态足迹呈递增状态，18年间增幅为112.44%。具体到每类生物生产性土地，1995—2013年，草地、水域土地类型的生态足迹有小幅波动，但总趋势增加；而耕地、林地、化石能原地以及建筑用地土地类型的生态足迹一直呈上升状态，其中，1995—2013年化石能源用地、耕地和草地在承德市的占用

面积较大。人均生态足迹增长量最大的为建筑用地，增幅为1 425%；其次为化石能源用地增幅为386.05%。耕地的人均生态足迹呈现先减后增的趋势，但草地和水域的生态足迹却呈现先增后减的趋势。以上数据说明，1995—2013年承德市城市建设用地扩张迅速，第二产业的发展对化石能源消耗较高，造成生态足迹的大幅增加；另一方面也说明了承德市居民的食物来源发生变化，居民对干果、水果、蔬菜等林产品和农产品的消费量不断增加。

从生态足迹的构成上分析，五类土地所占比例极不平衡(见图1)。化石能源用地、建筑用地和林地一直呈增加趋势，草地所占比例一直在减小。具体来看，1995年和2007年草地比例最大，占57.11%～43.40%；2013年化石能源用地所占比例最大为53.78%；建设用地虽有增加，但所占比例最小，为0.01%～0.06%。这说明1995年以来承德市第一产业所占比重较高，在城市经济发展中高度依赖化石能源消耗的产业结构形式，转变经济发展方式、控制高能资源的消耗将是承德市未来可持续发展所面临的最严峻形势。

图1　承德市生态足迹构成

2.2 承德市生态承载力动态变化

根据承德市土地利用数据，计算得到三个时段不同生物生产性土地的人均生态承载力。由于在区域发展中，承德市并未预留专门用于吸收CO2的化石能源用地，故在计算中取值为0。根据世界环境与发展委员会(WCED)的建议，需扣除12%的生物多样性保护面积[2]，最终得出承德市1995年、2007年和2013年可利用的人均生态承载力(表3)。

根据计算结果，1995—2013年承德市生态承载力总体呈现先减后增的趋势，其中1996—2007年有所减少， 2007—2013年呈上升状态。总体来看，承德市生态承载力由1995年的0.288 8ghm2/人增加至2013年的0.375 8ghm2/人，增幅30.12%。需要指出的是，1995—2007年承德社会经济迅猛发展，对耕地、林地等生产性土地需求量大，由于受到生产技术、生产方式等方面的制约，对各类土地的开发不尽合理，因此1995—2007年承德市总生态承载力降幅9.08%。2007年以后承德市不断优化经济发展促进产业转型升级，对生产性土地不再是无限制的索取与利用，而是更有序合理地去适度开发，因此，2007—2013年承德市生态承载力增幅55.68%。

表3　承德市人均生态承载力　(ghm2/人)

从生态承载力的构成来看(图2)，1995-2013年耕地均是承德市生态承载力的最大组成部分，总体呈现减少的趋势，由1995年的54.22%减至45.37%。从各土地类型来看，1995-2013年的林地人均生态承载力变化先增后减，1995-2007年，林地人均生态承载力不断增加，所占比重位居第二，但2007年以后林地的人均生态承载力减少，而草地增加了190.88%，人均生态足迹超过了林地。这表明1995年以来承德市的耕地以及林地的保护有一定的成效，但近年来，城市经济的快速发展与城市建设用地的不断扩张对林地与耕地的保护造成了一定的负面影响。此外，水域对承德市人均生态承载力的贡献微乎其微，不足34%，且呈现下降趋势；建设用地出现小幅波动，但总体减少，这主要与近年来承德市社会经济不断发展，城市不断扩张有关。

图2　承德市生态承载力构成

2.3 承德市资源利用效率分析

万元GDP生态足迹一定程度上反映了区域资源的利用效率，万元GDP生态足迹与资源的利用效率成反比。从表4可见，承德市1995—2013年总的万元GDP生态足迹明显下降，降幅达77.77%，说明1995年以来承德市的科技、能源、资本、人才、技术等资源的利用效率明显提高，资源利用方式逐渐向高度集约型转变。

从各类生物生产性土地来看，承德市耕地、林地、草地、化石能源用地的万元GDP生态足迹呈现逐年下降的趋势，资源利用效率增加；其中，耕地降幅最大，达到87.69%；其次为草地，减少87.10%。水域的万元GDP生态足迹呈现先增后减的趋势，建设用地的万元GDP生态足迹略有增加。

表4　1995年—2013年承德市万元GDP生态足迹　 (hm2·万元-1)

注：2001年数据来源于参考文献[4]。

2.4 生态可持续状况分析

生态赤字表明其人口对自然生态系统的产品与服务需求超过生态承载力的范围，生态系统不安全，生态环境处于不可持续状态；生态盈余表明该地区的人口生产生活消费处于该地区所提供的生态承载力范围之内，生态系统是安全的，生态环境处于可持续状态[9]。

2.4.1 生态盈余/赤字状态分析

从生物生产性土地生态赤字与盈余以及供需结构来看，承德市土地供给以林地和建设用地为主，但是从消费结构来看，以建设用地为主。根据承德市生态赤字/盈余(表5)可知，1995—2013年承德市一直处于生态赤字状态，且生态赤字逐年增大。从各类生物生产性土地类型来看，除建设用地和林地供给大于需求，处于生态盈余外，其他均为供给小于需求，且草地和化石能源用地生态赤字较大。这说明承德市林地和建设用地的可持续状况较好，这与承德市实施京津风沙源治理、退耕还林、京冀水源林等重点生态建设项目有很大的关系，在今后应加大林地保护，合理进行城市建设。由于承德市以发展重工业为主，能源消费较大，其消耗过程中排放CO2和其他废气也随之增大，而目前并无专门的地域来吸收这些废气；另一方面，也说明了承德市对原煤、洗精煤、燃料油等能源的消耗较大，对环境产生了较大的负荷；对于草地而言，承德市草地面积有限，草原生态系统不稳定，生态效率低。随着经济发展，人们对牧产品、草原旅游业等的消费与需求都在增加，这导致草地的人均生态赤字较大。此外，由于承德市水域面积小，单位生产量低，加之承德市居民对水产品需求量的变化，导致其生态赤字在1995—2013年有波动。

表5　承德市各类生物生产性土地生态赤字/盈余　 (ghm2/人)

对照中国生态足迹报告[9]，对中国各省的生态赤字进行等级分类分析，结果表明，1995—2013年承德市林地、耕地、水域和建设用地处于生态基本持平状态；草地处于中度生态赤字状态；化石能源用地由1995年的轻度生态赤字逐渐变为2007年的中度生态赤字，而2013年处于较严重生态赤字状态。以上数据说明，在现有人口和消费水平情况下，承德市的生态需求程度已超出了其自然生态系统生态承载力的阈值，其发展是通过消耗自然资本存量或是依赖从外部输入生态资产来弥补当前生态供给的不足。按此趋势发展，随着工业化进程的不断加快，人们对资源的消费和占用将会进一步增大，生态赤字将逐步增大。因此，承德市亟需采取相应的减赤对策以缓解当前问题。

2.4.2 承德市与京津冀地区横向对比分析

将承德市1995—2013年的人均生态足迹、人均生态承载力与生态盈余/赤字分别与全球、全国2008年的水平以及1996—2011年京津地区的生态足迹平均值进行比较，情况如图3所示。从人均生态足迹上看，承德市1995—2013年的人均生态足迹分别是全球和全国2008年水平的71.61%、92.07%[9-12]，其在京津冀地区的人均生态足迹也处于较低水平，分别为北京市、河北省以及天津市1996—2011年平均水平的62.29%、94.53%、74.01%[11-17]，与北京、天津相比较小，但基本接近河北省的平均水平。从人均生态承载力来看，最新数据显示2008年全球和全国的人均生态承载力分别为1.80 ghm2/人、0.87 ghm2/人，承德市1995—2013年的人均生态承载力仅达到全球、全国水平的19.18%、39.69%；在京津冀地区，承德市1995—2013年的平均生态承载力高于北京、天津市的平均水平，而略低于河北省的平均水平，分别是北京市、天津市1996—2011年平均水平的2.4倍、2.0倍，是河北省1996—2011年平均水平的79.27%[9-17]，这与承德、北京、天津之间的社会、自然、经济等发展不平衡有一定的关系。从生态盈余/赤字上来看，承德市1995—2013年的人均生态赤字高于全球与全国水平，分别是全球及全国2008年水平的1.8倍和1.3倍；在京津冀地区，承德市1995—2013年的平均生态赤字最低，分别是北京市、天津市以及河北省1996—2011年平均水平的53.65%、65.20%和98.66%[9-17]。因此，从全球以及全国尺度来看，承德市发展相对不可持续，而从京津冀地区来看，承德市1995—2013年的人均生态足迹最小，与其对应年份的人均生态承载力虽然比北京市、天津市大，但仍低于河北省的平均水平，对减少京津冀地区生态赤字的贡献率不大。在保持现有生态环境的基础上，仍需要大力推进城市生态建设，扩大生态承载力，除了要缩小本市的生态赤字以外，还应履行好其推动京津冀地区城市群可持续发展的生态职能，这也是承德市建设京津冀都市圈生态屏障面临的一个严峻挑战。

图3　承德市与其他地区生态足迹比较

3 结论与建议

1) 承德市1995—2013年生态足迹分析表明，承德市总的人均生态足迹呈递增状态。5类土地所占比例极不平衡，化石能源用地是导致承德市生态足迹增加的主要原因。总的人均生态承载力呈现下降趋势，耕地和草地对生态承载力的贡献率最大，两者累计超过90%。

2) 承德市1995—2013年以来万元GDP生态足迹逐年减少，说明承德市资源利用效率不断提高。从各类生物生产性土地来看，耕地、林地、草地、化石能源用地资源利用效率增加，建筑用地基本不变，水域的资源利用效率减少。

3) 承德市1995—2013年生态赤字不断增大，2013年是1995年的2.44倍。承德市林地、耕地、水域和建设用地处于生态基本持平状态；草地处于中度生态赤字状态；随着城市发展，化石能源用地从中度生态赤字逐渐变为较严重生态赤字状态。

4) 承德市1995—2013年的人均生态足迹处于较低水平。承德市的人均生态承载力略低于河北省的平均水平，其生态赤字均高于全球及全国水平。承德市发展相对不可持续，承德市亟须转变发展方式。

基于以上分析，承德市亟需采取切实可行的对策来促进城市社会经济的可持续发展，改善城市生态现状，使其成为京津冀都市圈中生态发展的推动城市。首先，要通过科技创新、技术升级等手段，转变承德市的经济发展方式，发展绿色产业，走新型工业化道路，大力发展循环经济，逐步建立循环型、资源节约型的社会经济体系。其次，要加强区域生态建设，提高生态承载力；最后，要加强居民环境教育，依托一系列生态文化载体，加强生态文化科普教育和政策宣传，培养公众低碳消费理念，引导居民参与共建低碳社会建设。

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Dynamics Analysis of Ecological Footprint of Chengde City in 1995-2013

Jin Jiali1,2Wang Cheng1,2

(1.Research Center of Urban Forest, State Forestry Administration, Beijing 100091, China;2.Research Institute of Forestry, Chinese Academy of Forestry, State Key Laboratory of Tree Genetics and Breeding, Beijing 100091, China)

Abstract:Ecological footprint can be used to measure the regional sustainable development level. This paper calculated the ecological footprints of Chengde City in 1995-2003 to analyze the dynamic change of ecological footprint in there, so as to provide the basis for regional ecological footprint reduction policy. The result showed that the per capita ecological footprint had rapidly increased in 1995-2013from 1.1740 ghm2/person in 1995 to 2.4939 ghm2/person, up 112.44%. Fossil energy use is the main reason for the growth of per capita ecological footprint. The available per capita ecological carrying capacity presented a trend of first decrease from 0.2888 ghm2/person in 1995 to 0.2471 ghm2/person in 2007, down 16.88%, and then increase up to 0.3758 ghm2/person, up 34.25%. Chengde has been in a state of ecological deficit and the deficit moreover presented agrowing trend. The average per capita ecological deficit was 1.8 times of the global level and 1.3 times of the national level in 2008,respectively took up 53.65%, 65.20% and 98.66%.of the levels of Beijing, Tianjin and Hebei, respectively, during 1996-2011. This indicates that the current ecological footprint in Chengde makes little contribution to the reduction of ecological deficit in reducing Beijing-Tianjin-Hebei region.

Key words:ecological footprint, ecological carrying capacity, ecological deficit, Chengde

收稿日期：2015-10-19

作者简介：金佳莉(1990-)，女，博士研究生，主要研究方向为城市森林，E-mail：380729594@qq.com 通信作者：王成(1967-)，男，研究员，博士生导师，研究方向为城市森林与城市生态。E-mail：wch8361@163.com

DOI：10.3969/j.issn.1672-4925.2016.03.002