什邡市生态足迹和生态承载力动态变化研究

郭 悦，陈文德，潘元琪

(成都理工大学旅游与城乡规划学院, 四川 成都 610059)

什邡市生态足迹和生态承载力动态变化研究

郭 悦，陈文德*，潘元琪

(成都理工大学旅游与城乡规划学院, 四川 成都 610059)

生态足迹法是用于评价区域是否可持续发展的重要方法。本文以四川省什邡市为例，计算了2009年～2014年生态足迹和生态承载力。结果表明，该地区人均生态足迹总体呈波动增长趋势，人均生态承载力总体呈下降趋势，生态赤字由 -1.499 9 hm2下降到 -1.586 8 hm2。近年来，随着什邡市能源消耗的增长，逐渐显示出不可持续的发展状态，社会经济发展与生态环境的协调性越来越差。为实现生态城市建设规划目标和可持续发展战略，建议应适当控制人口数量，保护耕地资源，调整农业产业结构，转变人们的生产和生活方式。

生态足迹；生态承载力；生态赤字；可持续发展

1 引言

“生态足迹”最早是1996年由加拿大生态经济学家雷斯(William Rees)教授和他的学生魏克内格(Wackernagel)提出的一种生态承载力核算的方法[1]。该方法估算了人类生产生活所需要的自然资源消费量和人类产生的废弃物所需要的生态生产性空间面积与所给定人口区域的生态承载力进行比较，来衡量一个区域的可持续发展状况[2～3]。生态承载力是指在某一特定环境条件下的某种个体存在数量的最高极限[4]。通过计算该区域生态足迹(总供给)与生态承载力(总需求)之间的差值，得出生态赤字或生态盈余[5]，可以衡量出不同层次的区域可持续发展状况，对未来社会经济发展做出科学规划和建议。

2014年世界自然基金会(WWF)发布《地球生的命力报告》，报告指出人类对地球资源的需求早已超过了自然可再生能力的50%，大概要1.5个地球才能承载人类现在的生态足迹[6]。尽管人均生态足迹低于全世界平均水平，但由于中国人口基数大，现在以30亿全球公顷的生态足迹总量位居全世界第一。在1999 年，生态足迹的概念引入我国，许多学者分别从理论、方法、计算模型及研究进展等方面对生态足迹进行研究，主要集中在: (1)对生态足迹方法的研究和评价；(2)对某个行业的生态足迹分析；(3)对某个城市生态足迹的研究[7]。虽然对生态足迹的研究很丰富，但对于小区域生态足迹和生态承载力的研究并不多见。

2 研究区概况与数据来源

四川省什邡市(东经104°16′，北纬31°13′)地处四川腹地成都平原，属德阳市代管省辖县级市，幅员面积864平方公里，辖14镇2街道，总人口43万。什邡内山区、丘陵、平原兼而有之。山区约占全市总面积60%；耕地约占总面积30%；“一江四河”纵横全境，有“六山、一水、三分田”之称。什邡市自然资源丰富，磷矿、原煤、石灰矿储量极丰，并且是重要的磷矿生产基地[8]。

为了客观的反映什邡市生态盈亏特征及演变趋势，依据资料的实时性与可获得性等条件，本文对什邡市生态足迹和承载力变化分析的时间区间是2009年～2014年。基础数据主要来源于《德阳统计年鉴》以及德阳市统计局官方网站。

3 计算模型与方法

本文运用国际通用的计算公式计算生态足迹，利用均衡因子将消费量转化成生产性土地。一般计算公式为：

EF=N·ef=N

式中：EF为总的生态足迹；N为人口数量；ef为人均生态足迹；i为消费商品的类别；j为土地类型；ai为第i种商品的人均生物生产性土地面积；rj为各类型土地均衡因子；ci为第i种商品的人均消费量；pi为第种商品的全球平均生产力。

区域生态承载力计算公式如下：

式中：EC为总的生态承载力；ec为人均生态承载力；aj为实际人均占有的j类生物生产性土地面积；rj为各类型土地均衡因子；yj为各类型土地产量因子，将各国各地区同类型生物生产性土地转化为可比面积的系数，即一个国家或地区某类土地的平均生产力与世界该类型土地生产力的比率。

生态承载力与生态足迹之差称为生态盈亏，可以表示出该区域的可持续发展状况。如果生态足迹小于生态承载力时为生态盈余，如果生态足迹大于生态承载力时则为生态赤字[9]。

生态赤字(盈余)计算公式：

ED(ES)=EC-EF

该式中：ED生态赤字，ES为生态盈余；EF为研究区总的生态足迹；EC为研究区总的生态承载力。

一个区域的生态足迹和生态承载力进行比较，当生态承载力小于生态足迹，就会出现生态赤字，表明该区域社会、经济处于不可持续发展状态；当生态承载力大于生态足迹，就会出现生态盈余，表明该区域人口与自然资源利用合理，社会经济处于可持续发展状态[10]。

在什邡市生态足迹计算过程中，将各种资源和能源消费项目折算为耕地、草地、林地、建筑用地、化石能源用地、水域6种生物生产性面积，但由于耕地、草地、林地、建筑用地、化石能源用地和水域的单位面积的生物生产能力差异较大，在生态足迹计算时，为了使计算结果和这几类不同的土地面积进行比较，在这土地面积计算结果前分别乘上一个均衡因子，将其转化成可比较的生产土地均衡面积。采用的均衡因子为：耕地2.8，草地0.5，林地1.1，建筑用地2.8，化石燃料用地1.1，水域0.2[11-13]。将物理空间的面积分别乘以相应类型的产量因子和均衡因子，得到了平均生态承载力；本文根据世界环境与发展委员会(WCED)的建议，扣除了12%的生物多样性保护面积，得到了2009年～2014年各类型土地的人均生态承载力[14]。按照公式计算得到总的人均生态足迹、生态承载力和生态赤字(盈余)。

4 结果与分析

4.1 结果测算

根据计算模型得出什邡市2009-2014年的生态足迹、生态承载力以及生态盈亏，具体结果详见表1、表2和表3。

表1 2009年～2014年什邡市人均生态足迹

Tab． 1 Per capita ecological footprint of Shifang city in 2009～2014

表2 2009年～2014年什邡市人均生态承载力

Tab． 2 Per capita ecological carrying capacity of Shifang city in 2009～2014

年份耕地草地林地水域建筑用地人均生态承载力20090．524590．000230．100810．000800．110660．6486420100．527740．000380．102130．001070．161470．6976520110．523800．000380．101650．001060．160710．6930820120．499560．000380．101320．001060．109090．6260420130．489570．000380．101860．001060．109180．6178020140．495560．000490．103190．001550．109220．62481

表3 2009年～2014年什邡市生态赤字(盈余)

Tab． 3 Ecological deficit of Shifang in 2009～2014 (ecological remainder)

年份200920102011201220132014生态赤字/盈余-1．49995-1．48890-1．56673-1．65877-1．53492-1．58681

4.2 生态足迹与生态承载力的构成及分析

4.2.1 人均生态足迹

按照2009年～2014年时间序列对各类型土地的人均生态足迹变化进行分析，由图1可以得出结论：耕地、林地的人均生态足迹呈波动式增长，而水域则呈较大波动方式增长，草地、建筑用地和化石能源用地则呈递减趋势。在人均生态足迹的构成要素中，各类型土地的人均生态足迹比重排序为：耕地(56%)>化石能源用地(37%)>水域(3%)>草场(2%)>建筑用地(2%)>林地(0%)。2014年排序未变，耕地比重上升到60%，足迹为1.319 2 hm2；水域比重上升到4%，足迹为0.076 4 hm2；草地比重下降到1%，足迹为0.030 0 hm2。

图1 研究区各类型土地人均生态足迹Fig. 1 Per capita ecological footprint of each type of land in the study area

耕地和化石能源用地的生态足迹构成比重及其相对变化，表明什邡市民消费水平的提高和消费结构的多元化。由此可见，什邡市的发展主要是通过消耗能源来弥补生态承载力的不足，生物资源的消费主要以农产品为主，能源消费主要是以原煤为主。

4.2.2 人均生态承载力

按照2009年～2014年时间序列来分析各类型土地的人均生态承载力变化趋势，由图2可以得出结论：耕地、建筑用地的人均生态承载力处于不断下降趋势，而林地、草地、水域则呈现波动上升的趋势。在人均生态承载力的构成要素中，各类型土地的人均生态承载力比重排序为：耕地(71%)>建筑用地(15%)>林地(14%)，草场、水域只占很少一部分，化石能源用地对生态承载力没有贡献。2014年排列并未发生改变，耕地(70%)>建筑用地(15%)>林地(15%)，草场、水域仍然只占很小一部分。建筑用地一直处于比较平稳的增长态势，耕地和林地所占比例发生变化反映出近六年什邡市退耕还林的政策落实较好。但是，伴随着耕地的比重下降，生态承载力也随之下降。要提高什邡市的生态承载力，要发展好农业，提高耕地的利用率。

图2 研究区各类型土地人均生态承载力Fig. 2 Per capita ecological carrying capacity of each type of land in the study area

4.2.3 人均生态赤字(盈余)

按照2009年～2014年时间序列分析各类型土地的人均生态赤字(盈余)变化，变化由图3可以得出结论：草地和建筑用地的生态赤字均呈现波动上升，耕地的生态赤字呈现不断扩大趋势。林地为生态盈余并呈现缓慢增长趋势。在人均生态赤字(盈余)的构成要素中，各类型土地的人均生态赤字(盈余)比重排序为：化石能源用地(45%)>耕地(39%)>林地(5%)>建筑用地(5%)>水域(4%)>草场(2%)。2014年排序发生变化，各类型土地的人均生态赤字(盈余)比重排序为：耕地(44%)>化石能源用地(41%)>林地(5%)>水域(4%)>建筑用地(4%)>草场(2%)。化石能源用地、建筑用地的赤字比重下降，耕地的赤字比重呈现波动上升趋势。要解决什邡市人均生态赤字所产生的问题，必须大力发展好农业，提高耕地的利用率，合理利用土地。

图3 研究区各类型土地人均生态赤字(盈余)Fig. 3 Per capita ecological deficit of land types in the study area (ecological remainder)

5 结论与讨论

本文从时间和空间上研究各土地类型的生态足迹与生态承载力总量、人均水平及构成特点，得出了以下结论：(1)什邡市生态足迹总体呈增长趋势，大部分土地类型处于生态赤字状态。什邡市整体处于不可持续发展状态，且有逐渐恶化的趋势；(2)6种生态生产性土地的生态足迹均呈现上升趋势，耕地、水域、化石能源用地主要影响该地区生态足迹的变化趋势，其中建筑用地的生态足迹影响作用十分明显；(3)能源高消费。什邡市化石能源用地的生态足迹占总生态足迹的35%以上，经济发展属于资源依赖型，工业生产在经济结构所占比例较高。所以，什邡市出现高生态赤字的主要原因是高能耗生产和高能源消费。

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DynamicsofEcologicalFootprintsandEcologicalCapacityinShifangCity

GUO Yue CHEN Wen-de PAN Yuan-qi

(Tourism Dept., College of Tourism and Urban-Rural Planning，Chengdu 610059,China)

Ecological footprint(EF)is one of the most important methods to evaluate the sustainability of region development. The ecological footprints and ecological capacity(EC) during 2009 to 2014 were calculated based on the ecological footprint theory and model for Shifang City.The results showed that within the study period, the ecological footprint per capita increased, the ecological deficit per capita decline sharply from -1.4999 hm2to -1.5868 hm2,and the ecological capacity per capita increased only slightly. With the increase of resource consumption in Shifang City in recent years, the mode of development was not sustainable. The coordination of social and economic development and ecological environment was getting poor.In order to achieve the goals of eco-city building plan and sustainable development strategy in Shifang City, recommendations were made based on the analysis of this study, including controlling the size of population, protecting the resources of cultivated land, adjusting the structure of agricultural industry, and optimizing life style and production mode of the people.

Ecological footprint，Ecological capacity，Ecological deficit，Sustainable development

2017-07-12

成都理工大学骨干教师培养计划、四川科技支撑计划(编号：2014SZ0068)、四川省教育厅自然科学重点项目(编号：14ZA0068)和成都理工大学传播科学与艺术学院大学生创新创业训练种子计划创新训练类重点项目(项目编号:CYZD20161105)共同支持。

郭悦(1994-),女,黑龙江尚志人，硕士研究生，主要研究方向：生态建设与景观修复，联系方式： 375891358@qq.com。

*通讯作者：陈文德，男，四川通江人，博士，副教授，主要从事环境评价与景观修复研究， Email：64282156@qq.com。

10.16779/j.cnki.1003-5508.2017.04.012

X826

:A

:1003-5508(2017)04-0058-04