基于能值生态足迹的江苏省可持续发展分析

吴瑾

0 引言

进入21世纪以来江苏省的经济依然保持较快的增长，从2001—2015年地区生产总值增加了6.4倍，长期位列全国第二。经济长期高速增长的同时对环境的破坏和资源的消耗较大，人们的经济活动和资源环境之间的矛盾与日俱增。如何在保证经济发展的前提下，不破坏资源环境，实现江苏省的可持续发展问题亟待解决。本文采用能值生态足迹法，将人们对自然资源及其生态系统服务的消耗程度与生态系统的承受能力之间相联系，计算并分析江苏省人均能值生态足迹、可再生资源的能值生态承载力和生态协调能力的动态变化情况，以此来监测可持续发展进程，让决策者、学者和公众准确地了解人们对自然资本利用的状况，从而更科学地制定未来可持续发展的相关政策措施。

1 能值生态足迹模型的计算过程

将能值理论与传统生态足迹模型相结合，分析研究区域的生态承载力与生态需求之间的盈亏及协调性情况，以此判断江苏省的可持续发展状况。

1.1 人均能值生态承载力的计算过程

首先，计算出太阳光、风、雨等可再生资源的能量，这些能量主要是太阳辐射能、风能、雨水势能、雨水化学能和地球旋转能。其计算公式如下：

太阳辐射能=土地面积*太阳光平均辐射量

风能=高度*密度*涡流扩散系数*风速梯度*面积

雨水势能=土地面积*某区域平均海拔高度*年降水量*密度*重力加速度

雨水化学能=某区域土地面积*年降水量*吉布斯自由能

地球旋转能=土地面积*热通量

第二，将这五种能量通过能量转换率统一转换成太阳能值，以便于比较并计算五种可再生资源的总太阳能值。太阳辐射能、风能、雨水势能、雨水化学能和地球旋转能的太 阳 能 值 转 换 率 分 别 为 1sej/J、623sej/J、8888sej/J、15444sej/J和29000sej/J。

第三，计算研究区可再生资源的总太阳能值。由于自然界中的资源包含的能量主要来自太阳辐射，故为了避免重复计算，一般把五种能量的太阳能值中数值最大的一项作为研究区域的总太阳能值。用总太阳能值除以研究区域的总人口数便可得到人均太阳能值。

最后，计算人均能值生态承载力。其计算公式如下：人均能值生态承载力=人均太阳能值/全球平均能值密度

1.2 人均能值生态足迹的计算过程

首先，将人类主要消费的各项资源通过能量折算系数转换成各自所包含的能量，再利用太阳能值转换率将各项资源包含的能量统一转换成太阳能值。利用对应的太阳能值除以总人数，便得到人均能值。

其次，计算区域能值密度。计算公式为：

区域能值密度=区域总太阳能值/区域土地面积

最后，计算人均能值生态足迹。其计算公式如下：

人均能值生态足迹=人均能值/区域平均能值密度

1.3 能值生态协调系数的计算过程

能值生态协调系数是用来判断生态需求和生态供给之间是否达到协调状态。该系数的取值范围为1～1.414之间，该系数等于1时，表明生态需求与生态供给的协调性最差，生态处于严重失衡状态；该系数等于1.414时，说明该区域的生态需求与生态供给的协调性最好，生态系统处于供需均衡状态。即生态协调系数越接近1.414，则生态协调性越好。若用rec代表人均能值生态承载力，ref代表人均能值生态足迹，则能值生态协调系数的计算公式如下：

2 江苏省人均能值生态承载力动态分析

能值生态承载力是计算研究区域可再生资源能够提供给居民的生态生产性土地面积，反映研究区域的生态供给能力。根据上述人均能值生态承载力的计算方法，计算2001—2015年间的江苏省人均能值生态承载力。所需数据来自于《江苏省统计年鉴》和《生态系统能值分析》。由于短期内江苏省的大环境没有发生变化，故2001—2015年的太阳辐射能、风能、地球旋转能值均没有变化；另外，由于江苏省属于东部沿海省份，雨水较多，且雨水化学能的太阳能值是五大能值里面最大的，故将其作为江苏省的总太阳能值。计算结果见表1。

从表1可知，生态承载力由太阳辐射能、风能、雨水势能、雨水化学能和地球旋转能构成，其中对江苏省生态承载力贡献最大的是雨水化学能，其次是地球旋转能。2001—2015年江苏省的人均能值生态承载力在这15年间变化都不大，均在0.35hm2/人左右波动，但总体呈现缓慢下降趋势，这表明江苏省的生态承载力较小，且生态供给能力逐渐下降，生态系统的调节和恢复功能减弱，可再生资源出现异常变化。在2003年、2009年和2015年江苏省的人均能值生态承载力一反常态呈现较大涨幅，这主要是由于这3个年份的降雨量较其他年份丰沛，从而使得能值生态承载力增加。生态承载力与人类的经济活动密切相关，其下降将制约人类的经济活动，不利于江苏省的可持续发展。性土地类型主要有耕地、林地、牧草地、水域、化石燃料用地和建筑用地。属于耕地类型的消费资源主要有麦子、稻谷、玉米、薯类、大豆、蚕豌豆、棉花、花生、油菜籽、麻类、甘薯、蔬菜和茶叶等；属于林地的主要有水果和林产品；属于牧草地的主要有猪肉、牛肉、羊肉、禽肉、奶产品和禽蛋；属于水域的主要是水产品；属于化石燃料用地的主要是煤炭和原油；属于建筑用地的主要是电力。按照人均能值生态足迹的计算方法，计算2001—2015年这15年间的江苏省人均能值生态足迹。所需的江苏省土地面积、总人口数、消费资源的产量数据、能量折算系数和太阳能值转换率来自于《江苏省统计年鉴》《生态系统能值分析》《农业技术经济手册》。计算结果见表2。

表22001 —2015年江苏省人均能值生态足迹（单位：hm2/人）

3 江苏省人均能值生态足迹动态分析

能值生态足迹是用来计算研究区域居民消费过程中的生态需求面积，即资源消费和废弃物排放所需要的生物生产性土地面积，反映该区域的生态需求情况。生物生产

表12001 —2015年江苏省人均能值生态承载力

由表2中的数据可知：进入21世纪以来，江苏省人均能值生态足迹一直呈现不断上升的态势，从2001年的6.54123 hm2/人一路上升到2015年的11.63206hm2/人，短短十五年的时间，江苏省人均能值生态足迹就上升了77.82%。这说明江苏省居民消费过程中的生态需求越来越大，经济活动对生态环境的压力与日俱增，这将制约江苏省经济的可持续发展能力。

从能值生态足迹的构成来看，21世纪伊始，即2001—

2002年江苏省不同类型生物生产性土地的人均能值生态足迹在总人均能值生态足迹中所占比例最高的3类依次为牧草地、化石燃料用地和耕地，这说明在这段时间江苏省居民对农产品和畜产品的消耗较多，且在经济生产活动中对煤炭和原油等能源消耗较大，经济属于快速发展阶段。2003—2009年间，不同类型生物生产性土地的人均能值生态足迹在总人均能值生态足迹中所占比重的大小较前一阶段有所不同，对江苏省人均能值生态足迹影响最大的3类生物生产性土地依次是牧草地、化石燃料用地和建筑用地。2010—2011年江苏省生物生产性土地的人均能值生态足迹对总人均能值生态足迹贡献最大的前三位依次是化石燃料用地、牧草地和建筑用地。随着江苏省经济的进一步发展，能源需求进一步增加，致使2012—2015年生物生产性土地对总人均能值生态足迹影响最大的前三位排名发生较大变化，依次是建筑用地、化石燃料用地和牧草地。可见，2001—2015年江苏省的耕地、林地、牧草地、水域的人均能值生态足迹占总人均能值生态足迹的比重均呈现下降趋势，而化石燃料用地和建筑用地的人均能值生态足迹却呈现不断上升的态势。即江苏省能值生态足迹的上升主要来自于化石燃料用地和建筑用地的能值生态足迹的增加，这说明江苏省能源消耗速度较快，且经济活动对生态的需求主要是为了满足经济发展和人类生活所需的能源需求。

4 江苏省生态协调性与生态盈亏动态分析

按照世界环境与发展委员会的建议，出于保护生物多样性的需要，生态承载力中要扣除12%以研究区域的实际生态承载力，据此得到江苏省2001—2015年的实际人均能值生态承载力；能值生态协调系数是用来反映生态需求和生态供给是否平衡的重要指标；能值生态盈亏是由人均能值生态足迹与实际人均能值生态承载力之差得到的，用来反映人们的经济活动是否在生态环境的可承受范围之内。具体计算结果见表3。

表32001 —2015年江苏省生态协调性及生态盈亏情况

由表3可知：2001—2015年江苏省的能值生态系数略大于1且不断接近于1，表明江苏省这15年来生态需求与生态供给的协调性极差，生态环境处于严重失衡状态，并且这种失衡状态不但没有好转反而愈发的严重。而能值生态盈亏可用来进一步判断具体的失衡情况，若能值生态盈亏为负数，则为生态赤字，表明该区域的生态失衡状态属于生态供给小于生态需求；若能值生态盈亏为正数，则为生态盈余，表明该区域的生态失衡属于生态供给大于生态需求的状况。根据表3中生态盈亏的数值为负数，说明这一时期江苏省生态环境是处于生态承载力远小于生态需求的一种严重失衡状态。并且通过数据不难发现这种生态失衡的状态越来越严重，生态赤字逐年扩大，从2001年的人均能值生态赤字-6.2185 hm2/人，扩大到2015年的-11.2335 hm2/人，15年的时间里江苏省的生态赤字增加了80.65%，人们的生产和消费活动远远超过了大自然的承受范围，处于经济不可持续状态。这与江苏省的快速发展，对资源尤其是能源资源的大量消耗密不可分。

5 结论与建议

2001—2015年江苏省的人均能值生态承载力不断下降，而人均能值生态足迹连年上升，导致生态赤字呈现不断扩大的态势，生态系统处于生态环境的供给能力远远小于人们生产和消费需求的一种严重失衡状态。这使得江苏省的可持续发展面临巨大挑战，生态足迹和生态承载力之间的矛盾亟待解决。生态承载力是有限的，重点在如何减少生态足迹。而江苏省能值生态足迹的上升主要来自于化石燃料用地和建筑用地的能值生态足迹的增加，即煤炭、原油和电力等能源消耗较大。可见，减少江苏省能值生态足迹的关键在如何减少煤炭、原油等能源资源的消耗。针对此，需做到：继续坚定不移的治理和保护耕地、林地、牧草地和水域；不断转变经济增长方式，发展低碳经济，加快服务业的发展；进一步提高研发能力，探寻煤炭、原油的替代能源，开发利用绿色环保的新能源；加大可再生资源的利用，增加风能和太阳能等清洁能源的使用范围，综合利用海洋、河流、湖泊等水域资源。

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