基于生态足迹的城市化进程中土地安全评估——以安徽省为例

杨冰清，马俊丽

（1.阜阳师范学院信息工程学院，安徽 阜阳 236041；2.四川大学经济学院，四川 成都 610065）

城市化进程有力推动区域经济增长和社会进步，但同时对自然环境、生态系统也产生负面影响。土地是人类赖以生存的基本条件，随着城市化的快速发展，人口大量涌入，带来一系列耕地面积锐减，土地利用浪费严重，生态失调、环境恶化加剧土地质量降低等问题。以影响自然环境、破坏生态系统为代价的城市化发展模式难以为继，土地安全是生态安全的重要组成部分，直接关系到区域经济与环境的可持续发展。如何正确评估城市化进程中的土地安全，已成为城市化研究中的重要课题。

一、研究背景

（一）生态足迹、土地安全与城市化概念

1、生态足迹理论。加拿大生态经济学家Rees WE在1992年首先构建生态足迹概念，生态足迹又称生态占用，指生产一定区域内人口活动所消费的资源和吸纳这些人口活动产生的废弃物所需要的生态生产性土地的总面积[1]。生态足迹分析方法以生产维持人类基本生活需求和吸收人类所产生废弃物的土地（或水域）面积来估量人类对环境产生的影响，并进行定量分析，采取统一数值标示为具有全球可比性的单位——全球公顷（Global hectare，简称 Gha）。

2、土地安全概念。土地安全（Land Security）是生态安全的重要组成部分，被归结为一个国家或者地区内土地资源的持续状态和能力。土地安全主要包含三方面内容：一是按照人类生产、生活需要持续提供土地资源；二是土地存在状况健康，能够保证生物群体长久续存；三是人类可充分利用土地完成高效能生产和高质量生活。1995年，世界银行、联合国粮农组织、联合国环境规划署及联合国开发计划署共同发起《土地质量指标》，作为评价土地安全的标准。

3、城市化概念。城市化（urbanization）一词由西班牙工程师A.Serda(1987)首先使用[1]，不同学者对城市化的界定各有差异，罗西在《社会科学辞典》中的城市化定义更为普遍接受：

其一，人口由农村向城市转移，城市人口占比逐渐提高；其二，主导产业由第一产业向二、三产业转变，以及相应经济关系转变；其三，居民的生活、工作、思维方式及相应文化逐步转变为城市的方式和文化；最后，地理风貌由农村地区转变为城市地区[1]。

（二）生态足迹、土地安全与城市化内在联系

1、生态足迹与城市化相关性。生态足迹指标为定量测算城市化进程中人类活动对资源环境的影响，提供了一个区域尺度的简明框架。因而提倡生态城市化，就需要引入对生态足迹的考量。

2、生态足迹与土地安全相关性。生态足迹承载了人类活动消耗，与对地球环境影响之间的关系，土地安全源于近年国际上所兴起的 “生态安全”研究。土地安全内涵包括土地总量和人均占有量的充裕、土地资源产出质量的持续稳定及供给渠道的多样，最终是为了实现区域供给均衡。基于生态足迹理论，通过各类土地类型的生态足迹供需状况，结合生态安全评价指标，可对区域土地安全状态进行时序动态分析，深化了土地安全测度的研究层次。

二、基于生态足迹理论的土地安全评价

生态足迹计算基于6点假设：人类社会消费的大部分资源和生产的废弃物是可能被跟踪记录的；大多数资源和废弃物流量，可根据其生物生产性土地面积进行度量；各类生物生产性土地，可折算成标准化的全球公顷；这些土地用途互斥，因此它们可以叠加组合成人类消费需求；生态服务供应亦可用生物生产性土地表示，其度量单位同为全球公顷；生态足迹可以大于生态承载力[1]。

（一）生物生产性土地类型及均衡化处理

1、生物生产性土地

生物生产性土地。根据生产力大小，生物生产性土地分为耕地、草地、水域、林地、化石燃料用地和建筑用地六种类型[2]。首先，耕地是所有生物生产性土地中生产力水平最高的一类，它能广泛聚集大量生物，生产人类赖以生存的必须资源。但由于工业化水平迅猛发展及人口不断增多，耕地的数量和质量呈持续下降趋势，全球人均耕地仅为0.37hm2。草地是指以生长草本植物为主，未经改良开发的放牧地，是最适合畜牧的土地类型，目前全球人均草地面积约为0.6 hm2。但植物能量积累能力远低于动物能量积累，再转化为人类能使用的能量还要损失约10%，所以草地的生产力水平远不及耕地。水域通常包括淡水和非淡水两类，比如江河、湖泊、运河、水库、海洋等，全球人均6hm2左右。人们通常从淡水水域获取的资源较多，但由于技术有限，人类对于海洋等水域还处于探索阶段，能获取的生物产品总量很有限。林地包括天然林、次生林和人工林三类，除了可以提供各种林产品外，还能提供如防风固沙、防治水土流失、改善气候、保护生物多样性等生态功能。在生态足迹计算中，由于条件限制，只选取林地的生物产量，不考虑其防治功能。化石燃料用地的主要作用是吸收人类释放的CO2，理论上这部分土地面积可以理解为储备面积，用来补偿由于化石燃料消耗而导致的自然资源损失。但实际情况是并未预留CO2的补偿用地，因此人类并没有储备补偿能源消耗的土地资源，而是直接消耗自然资源。此外，建筑用地是人类利用土地自身承载能力建造住宅、道路、通信等公共设施的基础用地，还包括旅游用地、军事用地等。按使用土地性质的不同，可划分为农业建设用地和非农业建设用地两种。

生态足迹计算包括生物资源账户和能源账户两部分，根据安徽省统计年鉴分类和实际核算需要，本研究将生物资源账户分为：粮食、大豆、蔬菜、食糖、卷烟、茶叶、水果、植物油、动物油、猪肉、禽类、禽蛋、奶类、水产品和原木[3]。这些资源是由相应的耕地、草地、水域和林地这[4]类生物生产性土地[4]生产出来，可计算得到对应的耕地、草地、水域和林地生态足迹。能源账户大体分为：煤炭、焦炭、原油、汽油、煤油、柴油、燃料油、液化石油气和电力[5]，这些资源是由相应的化石燃料用地、建设用地产生的，由此计算得到化石燃料用地、建设用地生态足迹。根据能源折算系数，将不同类型能源的消耗量转化为统一单位，并以对应的世界平均能源足迹为标准[6]，计算化石燃料用地和建筑用地面积。

表1 生态足迹计算能源折算系数[6]

2、均衡因子和产量因子

产量因子指一个国家或地区的某一种类型土地的生产力与同期该类土地的世界平均生产力的比率，用以矫正区域生产力差异[5]。由于不同类型土地的生物生产能力差异很大，为了可比较，需要在每种生物生产性土地面积前乘以均衡因子[7]。

表2 生态足迹计算中的土地类型产量因子和均衡因子[8]

（二）生态足迹分析模型

1、生态足迹模型

生态足迹模型综合测算资源利用对环境影响程度，可定量评价国家或区域的可持续发展能力。其公式为：

（1）式中EF为区域总生态足迹，N为区域常驻人口总数，ef为人均生态足迹，aai为人均i种消费商品折算的生物生产性土地面积，i为消费商品和投入的类型，ci表示第i种商品的人均消费量，pi为i种商品的全球平均产量，rj为均衡因子[9]。

2、生态承载力模型

生态承载力是指国家或区域能提供给人类的生物生产性土地面积总和[9]，它表示在物质能量持续流动下，该区域内生物生产性土地所能承受的最大生态足迹量。其公式为：

（2）式中EC为区域生态承载力，N为区域常驻人口总数，ec为人均生态承载力，ai为i种商品的人均生产面积 （hm2/人），i为消费商品和投入的类型，rj为均衡因子，yj为产量因子。

3、生态赤字或生态盈余模型

通过生态承载力与生态足迹的差值，可判定该区域对人类活动的负荷程度。若小于零，即体现为生态赤字，该区域发展模式不可持续，须从区域外进口匮乏资源；若大于零，则体现为生态盈余，该区域发展模式可持续，自然资源总量有可能增加。根据WCED发布的《我们共同的未来》，生态承载力计算时，应扣除12%的生物生产面积用于生物多样性保护[10]。其公式为：

（3）式中ED为区域生态赤字，N为区域常驻人口总数，ed为人均生态赤字，ec为人均生态承载力，ef为人均生态足迹。

（三）土地安全评价指标

1、生态压力指数

生态压力指数是指一个国家或区域可更新资源的人均生态足迹与生态承载力的比率，它表示了该国家或区域生态环境的承压程度[11]。其公式为：

（4）式中，ETI为生态压力指数，ef`为人均生物资源生态足迹，ec为人均生态足迹。

2、生态占用指数

生态占用指数是指一个国家或地区的人均生态足迹与全球人均生态足迹的比率，它代表该国家或地区的生态足迹占全球同类资源的比重[12]，反映该地区经济发展程度和人均消费水平[11]。其公式为：

3、生态经济协调指数

生态经济协调指数是指生态占用指数与生态压力指数比率，它代表区域社会经济发展与生态环境的协调程度[4]。其公式为：

为保证评价指标的合理性，野生动物基金会（WWF）根据全球数据，制定了生态安全可持续发展指标和等级划分标准：

表3 生态压力指数、生态占用指数和生态经济协调指数的等级划分标准[11]

三、安徽省城市化进程中土地安全应用分析

安徽省位于中国大陆东部，隶属华东地区，地处长江、淮河中下游，长三角腹地。下辖宿州、淮北、阜阳、蚌埠、芜湖、铜陵等16个地级市，东西宽约450公里，南北长约570公里，面积14.01万平方公里，2017年常住人口6254.8万人。

自2014年被列为国家新型城镇化试点以来，安徽省不断加快提高户籍人口城镇化率，增强转移农业人口进城落户的意愿和能力，完善新型城镇化保障机制，取得积极成效。截至2017年，全省常住人口城镇化率、户籍人口城镇化率分别由2014年的 49.2%、22.7%提升到 53.5%、31%，生产总值27518.7亿元，比上年同比增长8.5%[13]。

（一）安徽省土地资源利用现状

安徽省地貌复杂多样，包括淮北平原、江淮丘陵、皖西大别山区、沿江平原和皖南山区等区域。2017年末，全省耕地590.71万公顷，水资源总量585.59亿立方米。矿产资源种类齐全，其中煤炭占绝对比重。2004年后，安徽省人均耕地面积由降而升，2010年达到顶峰后又逐年下降。随着城市化推进，耕地复垦速度难以跟上耕地资源的不断需求以及城市人口的持续攀升。平原面积大，土地利用程度高，农产品产量大而生产力水平不均。同时，耕地面积持续减少，人地矛盾突出，复垦数量高但质量低，后备土地资源不足。

（二）基于生态足迹理论的土地安全计算

1、生态足迹与生态承载力计算。以2017年数据为例 （2017年末，安徽省常住人口数6254.8万人，城镇居民3345.7万人，乡村居民2909.1万人），安徽省生态足迹与生态承载力计算结果如下：

表4 安徽省2013-2017年人均生态足迹 单位：hm2/人

表5 安徽省2013-2017年人均生态承载力 单位：hm2/人

表6 安徽省2017年生态足迹与生态承载力需求计算结果

2、土地安全计算。从可持续性角度，时间序列数据比单一时段能提供更多参考信息，通过比较安徽省2013～2017年生态足迹和生态承载力相关结果，可分析土地安全评价指标。

表7 安徽省生态足迹与生态承载力比较及土地安全指标计算结果

3、数据分析结果。第一，人均生态足迹持续增加，生态承载力缓慢递减，生态赤字逐年扩大

表4、表5结果显示，安徽省人均生态足迹由2013年的 1.5502 hm2增至2017年的 1.9862 hm2，上涨44.3%,资源和能源消耗增加趋势明显，环境负荷持续加重。而人均生态承载力自2013年至2017年，小幅下降0.0087hm2，资源供给能力虽逐渐下降，仍相对稳定，但若不加以合理调控，其经济与环境的可持续发展程度将受到制约。2013～2017年安徽省生态赤字从1.1895 hm2增至1.6342 hm2，平均每年增加0.0889hm2。由此可预见安徽省生态赤字状态将进一步延续，对生态安全造成沉重压力。第二，土地资源入不敷出，能源、水域、草地供需矛盾突出。表4、表6显示，化石燃料用地、耕地和草地对安徽省生态足迹贡献最大，说明该区域这三种类型土地消耗强度大，面临需求压力。从构成看，各种类型土地的生态足迹多呈上升趋势，其中建设用地从2013年的0.0328hm2增至 2017年的 0.0562hm2，涨幅71.4%，说明安徽省在城市化发展过程中，居民住宅、工厂、交通用地等基础设施占地面积高速增长。而耕地、水域、草地的人均生态承载力与生态足迹相比，明显入不敷出。由此可见安徽省土地资源供给能力不断萎缩，而城市化和工业化的急速发展，阻碍了土地资源的恢复与补偿，进入恶性循环。第三，生态压力指数上升，生态承压能力下降。由表3可知，安徽省从2013～2017年的生态压力指数ETI持续处于第6级——极不安全，说明近年来城市化发展所带来的生态环境破坏程度加剧。同时生态赤字逐年增加，其中化石燃料用地的生态赤字尤为严重，2017年生态赤字为2013年的近1.44倍，土地资源安全性差，甚至有恶化趋势。如果极不安全的状态一直延续，那么土地安全会成为阻碍安徽省可持续发展的巨大障碍。第四，生态占用指数上升，生态占用程度下降，由表7计算结果显示，安徽省的生态占用指数EOI呈上升趋势，从2013年的0.81589上涨到2017年的1.32413，增加1.6倍。而2013～2014年，生态占用指数为第二等级——较贫穷；2015～2017年，生态占用指数为第三等级——稍富裕，说明安徽省的经济发展程度和人均消费水平有所提高，而同期人均生态足迹平均每年增加0.0872 hm2，相较于全球人均生态足迹以每年约0.1 hm2的速度递减，安徽省对各类生物生产性土地的需求不仅大于全球平均水平，也不符合全球递减趋势，进一步说明该区域土地资源贫瘠，安全状况堪忧。第五，生态经济协调指数上升，生态协调性差。由表7可知，近年安徽省生态经济协调指数EECI由 2013年的 0.18983增至 2017年的 0.23465，但上升趋势缓慢，平均每年仅增加0.00896，而且生态经济协调指数五年间均处于第1阶段——协调性很差。化石燃料用地、水域、耕地等对安徽省的生态足迹贡献很大，但其供给情况不甚理想，尤其是能源用地，供需差距极大，且赤字状态约每年增长9.6%。土地利用的极不协调，严重影响了该区域的土地安全状态。

四、安徽省城市化发展中土地安全管理对策

（一）加大教育投入，提高人口质量

安徽省人口总数大，密度高。人口增长速度远超耕地补偿幅度，始终是造成土地资源供需矛盾的主要因素，一旦对自然资源的索取超过其再生能力，难免出现“竭泽而渔”。同时全省15岁及以上常住人口中，大学文化程度人口占15.3%，高中文化程度人口占16.6%，人口总体教育水平不乐观。而人口质量是制约城市化发展水平的重要因素，劳动力文化素质直接影响生产率水平，并对资源利用率有间接作用。政府应加大教育投入，尤其是对农村地区的扶持力度，改善办学条件，鼓励人才流动，带动教育水平提升。

（二）用地养地结合，加强环境保护

在人均土地资源匮乏，人地矛盾激化的严峻情况下，如何合理规划、利用土地成为迫在眉睫的难题。政府部门应控制建设用地总量，严格审批用地计划，根据不同类型土地特质，充分挖掘潜能，提高土地使用质量。高产地，可通过改良品种、提高技术来增加单产，改善经济效益；中低产地，合理调整作物布局，通过作物自身相互作用，提高土壤肥力，同时注意用养结合，缓冲恢复土地肥力。最重要的是进行土地生态功能区划，保证各种类型土地利用的合理比例，必须要留有足够的生态保护用地，明确生产用地、生活用地、生态用地或混合用地区域，合理规划经济布局。

（三）建立科学有效的土地补偿机制

全面落实耕地补偿制度，严格执行占补平衡原则，尽可能保证耕地面积不小于建筑用地开发占用面积，适度推行退耕还林政策，加大补偿力度。提高科技投入，重视被污染土地的恢复工作；拓宽资金来源渠道，不妨向占用耕地、林地较大面积建厂的企业，进行生态补偿金募集。环保、农林部门应联手规范畜禽业，对省内现存不符合环保要求的14低、小、散等畜禽养殖场开展专项整治，以全面实现生态、环保、循环为目标，发展绿色养殖。同时引导水域上游区开展生态保护和防治工作，严格限制高能耗、重污染企业进驻数量，控制工业园区扩张速度，加大对企业排污的监管力度；并充分发挥市场调节，提高排污成本。推行节能减排，补偿化石燃料用地，政府应优化能源结构和产业布局，引导和发展绿色经济，尤其是引领热电企业加快以煤改气的步伐，尽快完成脱硫脱硝改造。拓宽各类建筑用地补偿方式，首先是货币补偿，对占用土地承包者收取一次性或协议多次的货币补贴；其次是土地置换，对被占用承包耕地的群众，从政府预留田中划分相同土地进行对换；最后是共同租赁，由政府统一租用公共土地给被征地群众，弥补损失。