基于生态足迹理论的成都都市圈生态承载力研究*

刘斯达 冉清红

1.成都师范学院史地与旅游学院西部人文研究所，四川成都

2.成都市成飞中学，四川成都

随着生产技术不断发展，社会生产力持续提升，城市在发展的过程中不再仅仅追求速度，“舍弃环境，追求发展”的老旧思路已逐渐被抛弃。随着可持续发展观的深入人心，如何在保护环境与资源的同时追求适当的发展成为了亟待解决的问题。这其中的重点就是城市或区域要在发展与保护中把握好平衡，合理地规划发展速度。

生态足迹理论[1,2]目前在国际上被广泛用来度量和评价区域的可持续发展状态，以相同的单位比较人类的需求和自然界的供给，使衡量可持续发展真正具有了区域可比性，并因其直观且综合的优点被广泛应用于各级范围、各种尺度、多个领域的生态承载力和可持续发展定量评价中[3]。

成都都市圈位于东部地区与西部地区的承上启下之地，综合的资源环境承载力较强，交通体系也十分完善。在成渝城市群中，成都都市圈起到了联通西南和西北的重要作用，与“一带一路”战略和长江经济带战略相辅相成，可以带动中西部地区崛起，为我国新时期的经济发展注入鲜活动力。

本文基于生态足迹理论对成都都市圈的生态承载力进行了评价，该研究方法既能够显示出资源消耗程度、资源供给能力、资源消耗总量和人类良性发展的生态临界值，也能计算出区域范围内人类良性发展的生态临界值[4]，研究成都都市圈的资源消耗程度。同时，本文还结合生态效率指标分析了成都都市圈对于资源的利用效率，通过生态协调度模型分析了成都、德阳、眉山和资阳四个城市的生态需求与供给情况。

1 研究区域概况

成都都市圈包含城市：成都市、德阳市、眉山市、资阳市，以成都市为核心，位于四川省的中心地带、四川盆地的西部，成都市和资阳市地形以平原为主，德阳市、眉山市地形呈平原与山地相间分布。成都都市圈区域总面积为33 399 km2（如图1所示）。成都都市圈的区域范围在东经102°49′～105°27′之间、北纬29°15′～31°42′之间，位于四川盆地的西部，地形以平原、低山丘陵为主，被誉为“世界屋脊”的青藏高原与该区域相邻，整体地势西北部较高，东南部较低。

图1 成都都市圈区域概况

成都都市圈整体以亚热带季风气候为主，部分海拔地势较高的区域为山地气候。春夏秋冬四个季节的阶段性显著，气温差异较大，雨热同期；植被类型以亚热带常绿阔叶林为主，生物种群密度较大，植物的种类也颇多，西部地区由于垂直地势差异大，有典型的植被垂直分异带；该区域范围内2019年的平均气温为16.8℃；2019年，成德眉资四市的总降水量分别为1 166.38 mm、944.66 mm、1 427.00 mm、915.27 mm，年平均相对湿度分别为81%、78%、82%、79%；成都都市圈的水资源持有总量比较丰富，2019年，地表水资源总量为217.54亿m3，人均水资源持有量为857.4 m3，但在资源的分布上并不均匀，由于该区域内的人口分布不均——更多的人口集中于成都市，所以成都地区的人均水资源持有量相对较低。

成都都市圈的土地资源比较丰富，种类繁多，有水稻土、紫色土、棕紫泥土等数十种土壤，丰富优质的土壤资源为成都都市圈的农业发展提供了良好的基础条件。成都都市圈的林地资源也较为丰富，四个城市的林地面积在106.700 0万hm2以上，眉山市和资阳市境内有野生植物2 000余种以上，树木600余种以上，保护区内有珍稀濒危植物30种以上。成都都市圈的水系比较密集，分布也十分广泛，境内的河流包括岷江、沱江、涪江和青衣江，水能资源也比较丰富。

2 数据来源与研究方法

2.1 数据来源

为计算成都都市圈的生态足迹、生态承载力和生态赤字/盈余，分别使用了2009～2018年成都、德阳、眉山和资阳四个城市市统计局或市人民政府发布的统计年鉴中各种生物的种植面积与产量、能源资源的消费量。

生物资源账户上选取了10个最典型的项目种类，分别为：谷物（稻谷、小麦、玉米等）、豆类、薯类、油料、糖类、烟草、蔬菜、肉类、水产品、木材。能源资源账户上选取了5个在能源消费结构中占比较大的项目种类，分别为：原煤、汽油、柴油、天然气、电力[5]。

用地类型中耕地包含的项目有谷物（稻谷、小麦、玉米等）、豆类、薯类、油料、糖类、烟草、蔬菜共7种，草地包含肉类（猪、牛、羊、禽类）项目，水域对应水产品项目，林地包含木材项目，化石能源用地包含原煤、汽油、柴油、天然气共4种，建设用地主要对应电力。在生物资源账户的计算中，肉类项目的生产面积没有直接的统计数据，因此，用成都、德阳、眉山和资阳四个城市的统计年鉴中肉类账户（猪、牛、羊、禽类）畜种的养殖数量进行换算，参考原国土资源部和农业部发布的畜牧业养殖用地政策并结合相关资料，确定单只猪的养殖面积为2.50 m2，单只牛羊的养殖面积为7.50 m2，单只禽类的养殖面积为0.15 m2。

产量因子和均衡因子，能源折算系数等选择近年来学者们共同认可并且经常选用的数据。均衡因子的选取上，耕地为1.13，草地为0.59，水域为0.47，林地为0.88，化石能源用地为0.88，建设用地为1.13；产量因子的选取上，耕地为1.04，草地为2.15，水域为2.15，林地为1.00，化石能源用地为0.60，建设用地为1.04[6-10]。能源折算系数的选取上，原煤为20.934，汽油为43.124，柴油为42.705，天然气为38.978，电力为11.840[5,11,12]。

2.2 生态足迹模型

2.2.1 生态足迹指标

其中，EF为该研究区域总的生态足迹，N为该研究区域的人口总数，ef为该区域的人均生态足迹，i为该区域确立的消费项目类型，ri为i类型的消费品所适用的土地类型的均衡因子，aai为i类型的消费品对应所需的人均生物生产性土地面积，ci为i类型的消费品的人均生产量，pi为所对应的生态生产性土地上i类型的消费品的年平均生产能力[13]。

2.2.2 生态承载力指标

其中，EC为该研究区域总的生态承载力，ec为该研究区域的人均生态承载力，N为该研究区域的总人口数，aj为人均实际占有的j类型的生物生产性土地面积，rj为均衡因子，yj为产量因子[13]。

2.2.3 生态盈余/赤字指标

其中，ED为该研究区域的生态盈余/赤字，EF为该研究区域总的生态足迹，EC为该区域总的生态承载力，ed为人均生态盈余或赤字，N为该研究区域的总人口数[13]。

3 结果分析

为保障生产性土地的可持续发展，在生态赤字/盈余的计算过程中，生态承载力按照原本面积的88%进行计算，剩余的12%土地将用于保护该区域的生态多样性。

3.1 时间分析

3.1.1 生态足迹时间分析

在表1中，2009～2018年，成都都市圈生物资源账户的总生态足迹总体趋势是下降的，从2009年的561.599 4万hm2减少到2018年的216.191 3万hm2，其中，2009～2012年呈现不断下降趋势，在2013年出现了转折，从2012年的283.222 5万hm2回升到375.500 6万hm2，之后一直到2018年成都都市圈的总生态足迹都不断下降，但下降的速度不断减缓。成都都市圈2018年生物资源账户的总生态足迹面积约为2009年的38%，这充分说明十年间成都都市圈的生物资源消耗程度显著下降。在表2中，2009～2018年，成都都市圈能源资源账户的总生态足迹总体趋势也是下降的，从2009年的32 871.939 9万hm2减少到2018年的13 800.500 1万hm2，其中，2009～2010年、2011～2018年都呈现不断下降趋势，但在2011年出现1次转折，从2010年的32 123.432 8万hm2回升到34 899.463 4万hm2。成都都市圈2018年能源资源账户的总生态足迹面积约为2009年的42%，这说明能源消费结构正不断改善，人们正在逐渐减少对煤炭资源的依赖，转而更多地使用清洁能源。

表1 成都都市圈2009～2018年生物资源账户计算结果

表2 成都都市圈2009～2018年能源资源账户计算结果

3.1.2 生态赤字/盈余时间分析

从表1、图2可知，2009～2018年，成都都市圈生物资源账户的人均生态赤字/盈余从2009年的-0.141 0 hm2/人增加到2018年的-0.031 2 hm2/人，其中，2009～2012年，2013～2018年不断上升，但在2013年出现转折，从2012年的-0.046 9 hm2/人下降到-0.066 5 hm2/人。从表2、图3可知，2009～2018年，成都都市圈能源资源账户的人均生态赤字/盈余从2009年的-25.401 4 hm2/人增加到2018年的-3.195 1 hm2/人，其中，2009～2010年、2011～2018年不断上升，在2011年出现了转折，从2010年的-22.157 6 hm2/人下降到-22.441 7 hm2/人。

图2 成都都市圈2009～2018年生物资源账户人均值

图3 成都都市圈2009～2018年能源资源账户人均值

3.1.3 时间分析

虽然10年间成都都市圈的生物资源账户人均生态赤字/盈余和能源资源人均生态赤字/盈余都处于赤字状态，但赤字逐渐改善的趋势十分明显。在生物资源方面，成都都市圈范围内对于林地资源的开发使用大幅减少，在能源资源方面，成都都市圈各个城市的能源消费结构均在持续优化——降低了煤炭资源在能源资源总消耗中的占比，这些都与国家、省份和城市的发展战略规划息息相关。预计在未来5年内，成都都市圈的生态赤字将会转变为生态盈余。

3.2 空间分析

3.2.1 生态足迹空间分析

从表3可知，2009～2018年成都市生物资源账户的人均生态足迹总体趋势是下降的，从2009年的0.073 2 hm2/人减少到2018年的0.054 5 hm2/人，其中，2009～2015年，足迹呈现出不断下降的趋势，而2016年出现转折，增加至0.068 8 hm2/人，之后又不断下降至2018年的0.054 5 hm2/人。2009～2018年，成都市能源资源账户的人均生态足迹总体趋势也是下降的，从2009年的10.760 1 hm2/人减少到2018年的5.096 9 hm2/人，其中，2009～2011年持续上升，2011年后出现转折，2011～2018年又持续下降。

从表3可知，2009～2018年，德阳市生物资源账户的人均生态足迹总体趋势是缓慢上升的，从2009年的0.131 4 hm2/人增加到2018年的0.137 3 hm2/人，其中，部分年份有小幅的浮动，从2017年开始上涨速度增加，为十年间最快。2009～2018年，德阳市能源资源账户的人均生态足迹大体走势是不断下降的，从2009年的10.216 0 hm2/人减少到2018年的7.946 0 hm2/人，其中，2019～2010年增加，2010年为十年间最高值——11.599 9 hm2/人，2010～2018年呈现出不断下降趋势，但下降速度逐渐放缓。

从表3可知，2009～2018年，眉山市生物资源账户的人均生态足迹总体趋势上是下降的，从2009年的0.988 1 hm2/人减少到2018年的0.075 8 hm2/人，其中，2009～2012年不断下降，2013年出现转折，2012～2013年上升，之后，2013～2018年不断下降，并且下降的速度不断放缓，十年间，眉山市生物资源账户的人均生态足迹下降幅度极大。2009～2018年，眉山市能源资源账户的人均生态足迹大体走势是不断下降的，从2009年的38.823 3 hm2/人减少到2018年的8.143 4 hm2/人，十年间呈现不断下降趋势，下降速度基本保持稳定。

从表3可知，2009～2018年，资阳市生物资源账户的人均生态足迹总体趋势是略有下降的，从2009年的0.162 5 hm2/人减少到2018年的0.161 9 hm2/人，其中，2014年出现短暂上升，达到0.197 8 hm2/人，之后便回归到以往的水平。2009～2018年，资阳市能源资源账户的人均生态足迹大体走向是不断下降的，从2009年的6.101 5 hm2/人减少到2018年的1.132 1 hm2/人，其中，2009～2012年不断上升，2012年达到十年间的最高值——8.024 9 hm2/人，之后从2012～2018年逐渐下降到1.132 1 hm2/人，十年间，资阳市能源资源账户的人均生态足迹下降较多，变化比较显著。

表3 成都都市圈各市2009～2018年生物、能源资源账户人均足迹

3.2.2 生态承载力空间分析

从表4可知，2009～2018年，成都市生物资源账户的人均生态承载力的变化范围在0.055 6～0.076 8 hm2/人之间，呈现下降趋势，其中，2016年与2018年出现一定的回升，可以看出与成都市积极落实退耕还林政策相关，十年间，成都市生物资源账户的人均生态承载力下降速度比较缓慢。2009～2018年，成都市能源资源账户的人均生态承载力的变化范围在10.206 1～4.998 1 hm2/人之间，总体呈现下降趋势，其中，2009～2011年呈现出不断上升趋势，2011～2018年又不断下降，但下降的速度越来越缓慢，有望在未来几年内实现反转，转降为升。

从表4可知，2009～2018年，德阳市生物资源账户的人均生态承载力变化范围在0.134 5～0.143 9 hm2/人之间，总体呈现缓慢上升趋势，其中，从2017年开始，上升速度开始增加，有望在未来几年内继续升高。2009～2018年，德阳市能源资源账户的人均生态承载力变化范围在7.233 7～9.931 0 hm2/人之间，总体呈现下降趋势，其中，2009～2010年上升直至十年间最高值，2010～2017年呈现出不断下降的趋势，但从2017年开始又有回升的趋势，这与德阳市落实发展清洁能源，改善能源消费结构密切相关。

从表4可知，2009～2018年，眉山市生物资源账户的人均生态承载力变化范围在0.081 4～0.994 2 hm2/人之间，总体呈现下降趋势，其中，2009～2012年呈现不断下降的趋势，2013年出现上升，之后2013～2018年人均生态承载力又持续不断地下降，但下降速度不断放缓，在未来几年有望实现转降为升。2009～2018年，眉山市能源资源账户的人均生态承载力的变化范围在7.774 0～25.229 7 hm2/人之间，总体呈现下降趋势，十年间，眉山市能源资源账户的人均生态承载力保持稳定下降趋势，下降速度几乎没有减缓趋势。

从表4可知，2009～2018年，资阳市生物资源账户的人均生态承载力变化范围在0.164 0～0.207 7 hm2/人之间，总体呈现略微下降趋势，其中，2014年出现转折，达到了十年间最高值——0.207 7 hm2/人。2009～2018年，资阳市能源资源账户的人均生态承载力变化范围在1.725 0～5.523 6 hm2/人之间，总体呈下降趋势，2009～2012年呈不断上升趋势，2012～2018年呈不断下降趋势，并且下降速度不断加快。

表4 成都都市圈各市2009～2018年生物、能源资源账户人均承载力

3.2.3 空间分析总结

成都都市圈的人均生态足迹面积总体上呈现出逐渐减少趋势，其中，眉山市与资阳市的减少幅度较大。眉山市生物资源账户的人均生态足迹由0.988 1 hm2/人减少至0.075 8 hm2/人，能源资源账户的人均生态足迹由38.823 3 hm2/人减少至8.143 4 hm2/人；资阳市生物资源账户的人均生态足迹由0.162 5 hm2/人减少至0.161 9 hm2/人，能源资源账户的人均生态足迹由6.101 5 hm2/人减少至1.132 1 hm2/人。成都市的减少幅度较小，生物资源账户的人均生态足迹由0.073 2 hm2/人减少至0.054 5 hm2/人，能源资源账户的人均生态足迹由10.7601 hm2/人减少至5.096 9 hm2/人。德阳市基本保持不变，生物资源账户的人均生态足迹在0.128 2～0.137 3 hm2/人之间，能源资源账户的人均生态足迹在7.776 5～11.599 9 hm2/人之间。

成都都市圈的人均生态承载力总体上同样呈现出逐渐减少趋势，其中，眉山市的减少幅度较大。眉山市生物资源账户的人均生态承载力由0.994 2 hm2/人减少至0.081 4 hm2/人，能源资源账户的人均生态承载力由25.229 7 hm2/人减少至7.774 0 hm2/人。成都市与资阳市减少幅度较小，其中，成都市生物资源账户的人均生态承载力由0.076 8 hm2/人减少至0.057 2 hm2/人，能源资源账户的人均生态承载力由8.153 0 hm2/人减少至4.998 1 hm2/人；资阳市生物资源账户的人均生态承载力由0.170 9 hm2/人减少至0.169 9 hm2/人，能源资源账户的人均生态承载力由4.258 8 hm2/人减少至1.725 0 hm2/人。德阳市基本保持不变，生物资源账户的人均生态承载力变化范围在0.134 5～0.143 9 hm2/人之间，能源资源账户的人均生态承载力变化范围在7.233 7～8.380 5 hm2/人之间。

成都都市圈的四个城市在2009～2018年几乎都处于生态赤字状态，同时，生态赤字均处于不断减小的变化趋势中，其中，德阳市的生态赤字变化幅度较小，资阳市的生态赤字的减小幅度最大，并且已于2018年在能源资源方面出现0.373 5 hm2/人的生态盈余。

图4中，成都是成都都市圈中的高生态风险区，成都地区的生态赤字明显高于其余三个城市，成都的人口数量几乎是其余三个城市人口总数之和，人们的生活质量不断提升，消费能力大幅增长，随着成都市城市化进程的不断加深，经济高速腾飞，强有力的消费能力从需求端刺激供给端不断增长，对于生物资源的使用和对能源资源的开采程度越来越高，生产性土地的负载越来越严重。德阳、眉山是成都都市圈中的中生态风险区，此区域的生态赤字介于成都与资阳之间，德阳与眉山两个城市人口总数接近，人口对于资源的需求与使用量也比较接近，而能源资源的规模约为成都的1/3，加之两个城市的人口数也约为成都的1/3，使得此区域的生态赤字处于中等水平。早期，德阳与眉山在能源消费结构上比较依赖煤炭，但2009～2018年逐渐改善了能源消费结构，能源消费结构趋于更加健康的模式。资阳是成都都市圈中的低生态风险区，此区域的生态赤字在十年的时间里逐步变为生态盈余（如图5），在人口数量上资阳与德阳、眉山无太大差异，均在390～410万人左右，但资阳的能源消费结构在十年里的变化更加明显，到2018年时，资阳市电力在能源消费结构中的占比已经超过了煤炭，这也是资阳在2018年由生态赤字转变为生态盈余的主要原因之一。截至2018年，资阳是成都都市圈中唯一一个有生态盈余的城市，成都、眉山的生态赤字在逐渐降低，生态足迹也在不断减小，德阳在2017～2018年生态足迹稍有上升的趋势。

图4 2018年成都都市圈生态赤字

图5 2018年成都都市圈的人均指标

4 结论与建议

4.1 结论

成都市区域的生态赤字在651.000～1 050.000万hm2之间，为高生态风险区；德阳市和眉山市区域的生态赤字在251.000～650.000万hm2之间，为中生态风险区；资阳市区域的生态赤字在-150.000～250.000万hm2之间，为低生态风险区。

成都都市圈的人均生态足迹和人均生态承载力总体上都表现出逐渐减少趋势，在2009～2018年的十年间成都都市圈每年都处于生态赤字的状态，但生态赤字的状态都处于不断改善的变化趋势中。

4.2 建议

通过生态足迹模型的三项基本指标对成都都市圈的生态承载力、该区域的可持续发展情况进行了分析评价，结合计算本研究区域2009～2018年的数据，认为成都都市圈的生态压力集中于成都市、眉山市、德阳市，其中，成都市为主重心区，眉山市、德阳市为次重心区，在未来的城市发展规划中，若成都市与德阳市的社会经济发展速度过快，超过生态承载力的增加速度则会加剧人地矛盾，不利于城市的可持续发展。

但就目前的趋势来看，成都都市圈的四个城市多处在小幅生态赤字的状态，尚在可接受的范围内，但在将来的城市发展规划中需要特别注意改善能源资源的消费结构，特别是对于煤炭资源的利用应该适当减少，政府应加大对使用清洁能源的支持力度；另一方面则是进一步扩大每年的造林面积，保障各类生产性土地的留存与质量。