三明市生态足迹计算与分析

戚晓芳

（福建三明林业学校，福建三明 365001）

城市的生存和发展依赖巨大而分散的生态系统，城市居民需要从城市外的生态系统获取所需的各类物质，如水资源、粮食、水产品、矿产等，同时又将生活中的废弃物排放到生态系统当中。国外许多学者的研究结果表明，维持城市可持续发展，需要从外界不断获取资源和能量，而城市本身往往不能满足自身要求，就需要从城市以外获取资源和能量，生态足迹大于其生态承载力，生态系统压力剧增[1-2]。Willian Ress教授首先提出生态足迹的概念以及计算方法，对世界52个国家和地区的生态足迹进行估算，此后生态足迹被国内外学者大量研究[3]，国内外学者对生态足迹的研究既有静态研究也有动态研究。笔者借鉴前人研究方法，对三明市2020年生态足迹进行静态研究，以期为相关决策部门提供参考依据。

一、研究区概况

三明市是福建省下辖地级市，位于福建省中部连接西北隅，25°30′～27°07′N、116°22′～118°39′E之间，全市面积22 965km2，2020年全市地区生产总值2 702.19亿元。三明市常住人口为2 878 600人，2016年9月被国家林业和草原局授予“国家森林城市”的称号。本文利用生态足迹计算模型，估算三明市2020年消费水平下人均生态足迹与人均生态承载力，分析三明市生态足迹的状况。

二、生态足迹概念及相关计算方法

（一）生态足迹概念

生态足迹的概念是由加拿大Willian Ress教授于1991年首先提出的，又称生态占用或生态足迹[1]。人类维持生存必然会消耗各类物质，每一种消耗最终都可换算为提供各种消耗的生态生产性土地面积[1]。在一定技术条件下，要维持某一物质消费水平下人口可持续生存的生态生产性土地面积即为生态足迹[1]。

（二）生态足迹的计算方法

Willian Ress教授提出生态足迹具体的计算方法，在计算过程中涉及人均消费量、总消费量、各类土地供给总面积，因此生态足迹可反映人口规模与人均消费对环境的需求，以及环境所能提供的最大生态承载力[2]。

1.生态足迹需求的计算模型

其计算公式为：

式中：EF为总的生态足迹，N为人口数，ef为人均生态足迹，ci为第i种商品的人均消费量，pi为人均i种商品折算的生物生产面积（i为消费商品和投入的类型），aai为人均i种商品折算的生物生产面积（i为消费品和投入的类型），rj为均衡因子。

在本文的生态足迹计算中，主要考虑化石燃料、可耕地、林地、草地、建筑用地和水域共6种类型[2]。

（1）化石燃料。用于吸收人类排CO2的土地[1]。CO2排放量的多少对气候变化有着重要影响，影响人类生存发展。城市人口众多，是人口密集区，也是CO2集中排放区，因此城市用于吸收CO2的土地面积较大[4]。

（2）可耕地。用于耕作的土地。城市的快速发展，必然会占据大量的可耕地，可耕地面积的减少致使可耕地提供的物质和能量减少，就需要从外地输入粮食等产品。

（3）草地。适合发展畜牧养殖及生产的土地。中国的草地面积占国土面积的40%，主要集中在北方，而城市中的草地多为观赏性绿地，生产力比较低，由于城市需要大量的畜牧产品，缺口较大，则需要从城市外大量输入畜牧产品。

（4）林地。用于发展林业的土地，包括天然林和人工林。森林具有涵养水源、保持水土、调节气候、净化空气、增加生物多样性等功能。城市中的森林覆盖率不高，现在很多城市提出生态城市的概念，并大力推广生态城市建设。

（5）建筑用地。用于建设的土地，包括人居设施和道路。城市人口密集，建筑用地需求较大，建筑用地的扩大，必然意味着其他类型土地面积减少，可提供的生物产量下降。

（6）水域。水域中生物产量较大，特别是海洋当中的生物产量。而在干旱地区的城市当中，水域较少，可提供的生物产量不高。

2.生态足迹供给的计算模型

生态承载力计算公式：

（1）生态赤字的计算方法

计算公式为：

ED=EF-EC

式中，ED为生态赤字，EF为生态足迹，EC为生态承载力，如果ED＞0，表明为生态盈利，如果ED＜0，表明为生态赤字。

三、三明市生态足迹计算

（一）数据获取

表1 三明市土地利用现状（2020 年）

消费量的数据获取有两个方法，一是“消费量=产出量+进口量-出口量”，二是根据统计年鉴获取数据[1]。本文消费量数据获取来自2021年三明市统计年鉴。

（二）计算结果与分析

获得生物资源与能源消费量的准确数据后，依据生态足迹计算公式，将生物资源与能源消费量转化为提供这些消费的生物生产性土地面积[1]，结果见表2和表3。

表2 三明市生物资源消费生态足迹（2020 年）

表3 三明市能源消费生态足迹（2020 年）

三明市2020年生态足迹的需求与供给总结果见表4。其中生态足迹的需求部分是生物资源与能源消费生态足迹的汇总。笔者查阅资料获得中国生态足迹数值及产量因子，通过三明市统计年鉴数据估算，认为三明市土地生产力约为全国的2.2倍，因此产量因子取值是中国生态足迹产出因子取值的2.2倍。同时出于谨慎考虑，在计算三明市生态承载力扣除12%的生物多样性保护土地。

表4 三明市生态足迹的需求与供给（2020 年）

三明市2020年的人均生态足迹是2.53hm2/人，生态承载力是1.09hm2/人，其中化石燃料的需求均衡面积是1.73hm2/人，占比68%，所占比重较大；其次是耕地，需求均衡面积0.43hm2/人，占比17%；草地、林地、建筑用地、水域需求均衡面积总和为0.37hm2/人，占比15%；人均生态承载力是1.09hm2/人，生态赤字为1.44hm2/人。

四、结论与建议

上述研究表明，三明市的生态需求大于生态承载力，生态压力增加，生态系统处于不安全的状态，这与国外学者Willian Resss对世界部分城市足迹的研究结果一致，几乎所有城市的生态足迹比生态承载力大得多，城市级别越高其生态足迹就越大，是生态承载力（城市面积）的数倍乃至几十倍[1]。

这与三明市城市的发展现状相符合，三明市属于福建省下辖地级市，位于福建省西北部，是一座新型的工业城市，具有“国家森林城市”的称号，林业资源丰富，林地生态足迹供给均衡面积是0.99hm2/人。福建省最大的钢铁生产基地和化肥生产基地——福建省三钢（集团）有限责任公司坐落于三明城区，煤炭资源消耗量巨大，化石燃料生态足迹需求的均衡面积为1.73hm2/人。

减少生态赤字，实现三明市的可持续发展，可采取以下几个措施：一是采用高新技术，提高化石能源的利用率，三明市生态赤字存在的主要原因是化石能源的大量使用，提高化石能源利用率可大幅度减少生态赤字；二是开发新能源代替化石能源，可开发的新能源有风能、太阳能、水能等；三是采用生物高新技术，提高单位面积产量；四是发展循环经济，减少中间废弃物产生，实现废弃物循环利用。