江苏省生态足迹时空变化分析研究

施　伟，查雨清，郭　翔，马唯竣，刘慧萍，姚　红

（南通大学 地理科学学院，江苏 南通 226007）

1992年加拿大生态经济学家William Rees最先提出了生态足迹概念，随后其博士生Wackemage将其计算方法与理论进一步完善，并于1996年逐渐形成了一种用来衡量人类对自然资源的利用程度以及自然界为人类的可持续发展提供的功能服务的方法. 通过该方法可以计算出特定区域内的生态足迹与生态承载力，从而判断出该区域的可持续发展状况. 近年来江苏经济飞速发展，同时伴随着对自然资源的巨大消耗以及对生态环境的严重破坏. 动态分析对江苏省生态足迹的时空变化对实现可持续发展目标具有十分重要的意义. 目前的文献主要从生态足迹模型的修正与改进、建立生态足迹的社会经济驱动模型等角度出发研究江苏省生态足迹[1－4]，尚缺乏梳理江苏省近年来生态足迹时空变化的相关研究.

1　研究方法

1.1　生态足迹计算方法

生态足迹包括生物资源的消费和能源资源的消费两大部分. 将消费转化成相应类型的土地面积，再乘以均衡因子，使不同类型土地的使用面积具有可比性[5]. 具体计算公式如下：

式中：Ci为研究区域内第i种消费项目的人均消费量（kg）；Yi为研究区域内第i种消费项目的全球单位面积平均产量（kg/hm2）；Ai为研究区域内第i种消费项目折算的人均占有的生物生产性土地面积（hm2）.利用全球单位面积平均产量数据，将各人均消费量折算为具有可比性的生物生产性土地面积，并按照耕地、林地、草地、化石燃料用地、建成地、水域6种土地类型将其进行归类.EF为研究区域内的总生态足迹；N为研究区域内的总人口数；ef为研究区域内的人均生态足迹（hm2）.ri为研究区域内消费项目的均衡因子，本研究所采用的均衡因子分别为：耕地2.8，林地1.1，草地0.5，化石燃料用地1.1，建成地2.8，水域0.2. 均衡因子来自于GFN[6]2010年公布的数据.

1.2　生态承载力计算方法

生态承载力计算公式为：ec＝∑ai*ri*yi，EC＝（1－0.12）*ec*N

式中：本文所采用的产量因子分别为：耕地1.66，林地0.91，草地0.5，水域0.2，建成地1.66[5].EC为研究区域内的总生态承载力；ec为人均生态承载力（hm2）；ai为研究区域内第i种类型土地的人均生物生产面积（hm2）；ri为均衡因子；yi为研究区域内第i种土地的产量因子. 由于同类土地的生产力在不同地区之间存在差异，产量因子yi研究区域内第i种土地的平均生产力与世界同类土地的平均生产力的比率. 在计算生态承载力时，根据世界环境与发展委员会报告建议，须扣除12%的生物多样性保护面积.

2　江苏省生态足迹和生态承载力现状

本文采用2014年江苏省各地级市统计年鉴中提供的各类数据[7－19]，结合其他土地利用现状数据，计算出江苏省生态足迹需求和生态足迹供给. 因为数据来源的限制，本文的数据分析研究选取年限为2000—2013年.

运用生态足迹计算方法，根据公式进行生态足迹计算，建立各地级市生物资源消费账户和能源资源消费账户，汇总出人均生态需求，同时计算出江苏省2013年人均生态足迹供给. 需要说明的是，以下所有关于人均指标的计算值皆基于各地级市2013年的常住人口数得出（见表1）.

表1　江苏省2013年生态足迹与生态赤字

2013年江苏省13市的人均生态足迹为3.438 3 hm2，而实际人均生态足迹供给即人均生态承载能力仅为0.259 0 hm2，人均生态赤字3.179 3 hm2，生态承压度高达18，即人均生态足迹约为可利用的人均生态承载力的18倍. 生态赤字的存在反映出江苏省的人均消费需求远远超过其自身自然系统的承受能力. 生态供给不足，主要是依赖从外部输入生态足迹而满足其自身当前发展的需求，这和Wackmage等引用此模型对世界上52个国家和地区1993年的生态足迹测算的结果是一致的，即经济较发达的国家或地区均存在较大的生态赤字.

中国人均生态足迹和人均生态承载力分别为1.848 hm2和0.65 hm2. 江苏省和全国相比，人均生态足迹是全国的1.77倍，而人均生态承载能力仅为全国的0.39倍. 这与江苏省较为发达的经济现状是一致的. 同时巨大的生态赤字也进一步表明江苏省对自然生态资源的消耗远远超出了其生态承载力供给的范围，自然生态资源已不能满足江苏省经济发展的需要，消费需求远远超过了自然系统的再生能力。

3　近年来江苏省生态足迹的时空变化分析

3.1　生态足迹、生态赤字现状的区域差异分析

2013年苏州市的总生态足迹最高，为4 562 万hm2，其次为南京市，总生态足迹为4 073 万hm2，徐州市排在第3位，总生态足迹为3 202 万hm2. 其余10个市的总生态足迹均低于3 000 万hm2，其中无锡、南通总生态足迹为2 000～3 000 万hm2，常州、镇江、扬州、泰州、盐城、淮安的总生态足迹均为1 000～2 000 万hm2. 连云港、宿迁两市的总生态足迹低于1 000 万hm2，宿迁市最低，总生态足迹为673 万hm2，仅占总生态足迹最高的苏州市的13%. 13市总生态足迹的排序为苏州＞南京＞徐州＞无锡＞南通＞常州＞镇江＞泰州＞盐城＞淮安＞扬州＞连云港＞宿迁.

13市的总生态赤字与总生态足迹排序类似，基本保持一致. 由大到小顺序为苏州＞南京＞徐州＞无锡＞南通＞常州＞镇江＞泰州＞淮安＞扬州＞盐城＞连云港＞宿迁.

由图1可看出，江苏省的人均生态足迹分布大致从南到北逐级递减. 苏南地区人均生态足迹大于3 hm2，苏州和南京更是高于6 hm2；苏中人均生态足迹基本都在2～3 hm2；苏北的盐城、宿迁、连云港的人均生态足迹最低，大致在1～2 hm2，淮安人均生态足迹为2～3 hm2，徐州的人均生态足迹仅次于苏南，达到3～4 hm2.

图1　2013年江苏省各市人均生态足迹对比

综上，江苏省的生态足迹分布基本与地区经济发展水平保持一致，即经济越发达的地区生态足迹越大.

3.2　生态足迹的变化趋势分析

采用上述的生态足迹计算方法，以各市统计年鉴的数据为基础，计算江苏省近年来的生态足迹，以此来分析江苏省的生态足迹变化趋势. 由于各市的基础数据可得性不一致，因此用于分析生态足迹的变化趋势的时间序列也有差异. 南京市、无锡市、苏州市、常州市、徐州市、南通市均为2000—2013年，镇江市为2002—2013年，盐城市为2006—2013年，连云港市为2005—2013年，其他4个市的数据为2012—2013年.

由图2可看出，从2000—2013年，江苏省人口总数从6 812.49万人增长到7 353.09万人，人口总量基数逐年增加. 总人口的增长幅度为7.94%，年均增幅0.57%. 总生态足迹也呈现增长趋势，对环境影响规模日益扩大. 总生态足迹由2000年的10 365.32 万hm2增加到2013年的24 664.80 万hm2，总生态足迹的增长幅度为137.96%，年均增幅为9.85%.

图2　2000—2013年江苏省人口及总生态足迹变化

由图3可看出，生态承压度数据表明江苏省近年来生态赤字一直相当显著，生态环境压力高，且有逐年增长的趋势，可持续性较弱，且经济发展是以耗竭其他区域的自然资产为基础的. 以苏州为例，2000年的生态承压度为16，2013年的生态承压力为54，增幅为237.5%，年增幅为16.9%. 苏州市2013年的生态承压度为54，表明要保持苏州市人口现有的生物与能源消费水平，至少还需要相当于53个苏州市的全球平均空间的生物生产面积，才能基本维持苏州市的生态平衡，基本实现苏州市的可持续发展. 南京、苏州、无锡3市经济水平远远超过其他地区，但对资源的消耗更大.

图3　2000—2013年江苏省生态承压度变化

3.3　耕地生态足迹的时空变化趋势分析

以2013年江苏省人均耕地生态足迹需求面积与人均耕地生态足迹供给面积对比可以更加直观地发现，江苏省固有的耕地面积远远不能满足人们的耕地需求，存在人多地少的矛盾，江苏省对农副产品的需求大大超过了本省现有耕地面积所能给予的最大产出. 13市地区的人均耕地生态足迹均处于赤字状态.为解决这一问题，江苏省采取的最主要的办法是从外省进口农副产品，以弥补本省的供给不足.符合上面提到的江苏省自然生态资源已不能满足江苏省经济发展的需求，消费需求已远远超过了自然系统的再生能力。

同时，从图4中还可以发现江苏省的不同区域的人均耕地生态足迹需求面积与人均耕地生态足迹供给面积以及耕地生态赤字波动很大，但是波动趋势基本保持一致. 其中南通市人均耕地生态赤字最大（人均耕地生态足迹需求面积减去人均耕地生态足迹供给面积），为1.089 4 hm2. 说明了南通市对耕地资源的消耗比较大，在生态足迹中所占比例较大. 徐州市人均耕地生态赤字最小，仅为0.117 8 hm2. 说明徐州的生态足迹贡献主要来源于能源资源的消耗.

图4　2013年江苏省人均耕地生态足迹需求面积与人均耕地生态足迹供给面积对比

从图5中可以看出，宿迁市的耕地占比最高. 说明相对于其他市，宿迁市在经济发展中更多依赖于对耕地资源的消耗，其中生物资源的消费主要以农产品为主. 而徐州的耕地占比最低，比较符合徐州重工业城市的设定. 一定程度上可以说明耕地生态足迹的百分比与农业在经济发展中贡献比例成正比.

图5　2013年江苏省耕地生态足迹百分比

4　结论与建议

综上所述，可以得出以下4个方面的研究结果：

（1）江苏省各地市2000—2013年不同土地类型对生态足迹贡献区域差异明显. 具体从耕地资源领域来说，经济总量相对较低，经济发展相对滞后的地区，耕地在生态足迹中所占的比重越大，能源消耗比重相对较低. 需合理调整土地使用结构，加强对现有耕地面积的保护，避免对耕地的非农业占用. 同时强化现有耕地的产出能力，合理分配耕地的作物种植，因地制宜.

（2）随着江苏城市化和工业化进程的稳步推进，城镇居民消费水平的逐步提升，导致了江苏人均生态需求的相应提高，已经远远超出了现有的生物与能源消费水平. 本地区的资源已经无法满足其自身发展所需，需要大量外来资源与能源的支持补充. 因此为实现江苏省的可持续发展，需要保护自然资源，转变消费观念，提高资源利用率，合理规划政府和社会资金扶持，建立公平公正的政策，倡导低碳发展，使用清洁能源以及加快可再生资源的开发利用，可有效缓解江苏省生态赤字过高的问题.

（3）由于本研究采用的是传统的生态足迹模型，首先划分出粮食、蔬菜、猪肉、油料、糖类、豆制品、茶叶等农产品消费项目，利用全球单位面积平均产量数据，将各人均消费量折算为具有可比性的生物生产性土地面积，再通过均衡因子将各类生物生产性土地面积转换为等价生产力的土地面积. 最后汇总计算出耕地生态足迹. 这种方法忽略了各种自然条件、生物以及土壤本身效能等对耕地产量与质量的影响. 因而与江苏省耕地生态足迹实际情况会有所偏差，有待进一步改进.

（4）从本文的实证分析来看，经济越发达，人均可支配收入越多的地区，资源消耗越多，人均生态足迹就越大. 说明了江苏省的经济增长与资源消耗符合库兹涅茨曲线的规律. 经济结构更加优化，居民消费更加合理，经济制度更加完善，可以有效缓解资源消耗的压力.

参考文献：

[1]周涛，王云鹏，龚健周，等.生态足迹的模型修正与方法改进[J].生态学报，2015，35（14）：4592－4603.

[2]赖力，黄贤金，刘伟良. 区域人均生态足迹的社会经济驱动模型：以1995年～2003年江苏人均足迹为例[J].资源科学，2006（1）：14－18.

[3]谈静华，汤茂林. 生态足迹理论与江苏生态省建设[J].南京师大学报（自然科学版），2006（1）：121－126.

[4]张佳琦，段玉山，伍燕南. 基于生态足迹的苏州市可持续发展动态研究[J].长江流域资源与环境，2015，24（2）：177－184.

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[8]苏州市统计局. 苏州统计年鉴[M].北京：中国统计出版社，2014.

[9]无锡市统计局. 无锡统计年鉴 [M].北京：中国统计出版社，2014.

[10]常州市统计局. 常州统计年鉴 [M].北京：中国统计出版社，2014.

[11]镇江市统计局. 镇江统计年鉴[M].北京：中国统计出版社，2014.

[12]扬州市统计局. 扬州统计年鉴 [M].北京：中国统计出版社，2014.

[13]南通市统计局. 南通统计年鉴 [M].北京：中国统计出版社，2014.

[14]泰州市统计局. 泰州统计年鉴[M].北京：中国统计出版社，2014.

[15]盐城市统计局. 盐城统计年鉴 [M].北京：中国统计出版社，2014.

[16]淮安市统计局. 淮安统计年鉴[M].北京：中国统计出版社，2014.

[17]徐州市统计局. 徐州统计年鉴 [M].北京：中国统计出版社，2014.

[18]连云港市统计局. 连云港统计年鉴[M].北京：中国统计出版社，2014.

[19]宿迁市统计局. 宿迁统计年鉴[M].北京：中国统计出版社，2014.