中国粮食生产消耗的生态足迹研究

赵晓玉

（陕西铁路工程职业技术学院马克思主义学院，陕西 渭南 714000）

人需要从自然环境中获取物质，同时也需要进行一系列生理上的新陈代谢来产生能量进行各种生理活动。在此意义上，人类的生存和活动都依赖自然环境条件，包括阳光、空气、水、土壤以及食物等。当前，世界范围内面临着较大的粮食安全风险，根据联合国粮食及农业组织（FAO）的报告预测，到2050年，随着城市化进程的持续扩张，城市地区将面临水及食物的高度需求［1］。随着全球化的发展、科技的进步，加上人类的负荷将通过新陈代谢扩大，粮食生产所占的比重将逐年下降。以中国为例，耕地面积持续缩小，但是农业生产备受重视［2］。面对环境问题与资源匮乏的现状，需要将环境问题内部化到经济系统当中，从生态经济学的角度出发，整合经济系统与环境生态系统，以此检视人类经济系统与自然环境生态系统的关系［3］。

生态足迹的概念最早由学者Wackernagel等［4］和Rees［5］提出来，在此之后生态足迹分析逐渐演变成一个可测度的衡量工具［6］。生态足迹涵盖的层面非常广，它说明了各种经济体要产生功能所需要的能源与物质的流通，并且将其转化成自然界在维持这些流通上相对提供的陆地/水域面积，这个同时具有分析性及教育性的技术不仅可以用来评估目前人类活动的可持续性，在建立共识及协助决策上也很有效［7］。生态足迹越大，证明其对生态的破坏越严重，生态足迹既反映了个人或地区的资源消耗强度，又反映了某个区域的资源供给能力和资源消耗总量。生态足迹更重要的是指导实践，服务于相关政策的制定，促使人类生产与消费向可持续状态转变。生态足迹理论与实践被广泛应用于资源可持续利用评价、生态安全评价、资源环境承载力、生态足迹与经济发展关系等领域。

生态足迹是一个受到广泛应用的可持续性指标，2020年以来受到疫情的影响，全球范围内的防疫管制措施使得某些制造业停顿、传统化石燃料的使用量大幅减少以及粮食作物增长缓慢，人类的活动产生的生态足迹出现了短暂下降。在可持续发展的思潮下，Wackernagel等［4］和Rees［5］将生态经济学为基础的容受力分析转换成较容易理解的生态足迹概念。生态足迹是以生物生产力土地估算特定人口或经济体的资源消费与废弃物吸收的面积；即只要有任何物质或资源被消耗，就必须要从另外一个或数个生态系中提供一些土地，这些土地负责提供与这些消费有关的资源或废弃物分解的功能，意味着生态足迹的大小与环境冲击成正比，足迹越大，环境冲击也越大；而足迹的大小与每人可使用的生物生产力土地面积成反比，足迹越大，每人可使用的生物生产力土地面积也就越小。

1 数据来源与研究方法

1.1 数据来源

该研究粮食作物相关数据主要来自布瑞克农产品数据库（http：//www.agdata.cn/），其包含农业生产量、耕地面积、进出口量等，依年度及类别整理水稻、小麦、玉米和大豆的数据［8，9］。

1.2 研究方法

1.2.1 生态足迹的分析目前，关于生态足迹的计算方法，历经数次发展，由最开始的综合法，逐步发展为成分法和投入产出法。其中，成分法改变了综合法从上到下利用整体数据分析的方式，改为加总个人资源消费和废物产生的所有相关条目的生态足迹，这在个人家庭层次得到广泛引用，其计算实质与综合法一致［10-12］。

生态足迹的分析计算内容主要分为两部分，分别为将人类消费和废弃物排放量转化成对应的土地面积；采用共同的标准比较生态足迹和生态承载力［13］。第一部分主要是通过建立消费项目与供应土地的关系矩阵，为进行分析步骤前必须先确立的基础，其中生物资源的消费转化为对应的土地面积相对比较简单，仅需考虑对应的土地面积的迁入情况，即针对给定消费数量计算需要多少土地面积来作为生产的供应，此部分需引入全球产量转换因子的分析系数方法。第二部分采用与均衡因子和产量因子转换关系的比例乘数做法，将生态足迹和生态承载力都转化成可以共同比较的全球公顷单位［14］。

在能源的消费足迹计算部分则稍为复杂，仍需通过全球产量因子的分析，但评估系统则会分成直接消费能源地需求影响与间接排放森林地吸收影响两部分，而为保证实证分析进行的流畅性，会针对实际的分析对象，考虑其中消费直接影响与吸收间接影响之间各项目表现在全球对应转换因子的层次关系，进行全球转换因子综合可行性的分析调整，以萃取出符合特定分析标的、在环境系统和社会活动之间实际状况关系条件下的适合因子［15］。将生态足迹分析模式的整体架构与流程进行整理，如图1所示，能更为清楚地对实证操作系统有所了解与掌握。

图1 生态足迹分析模型的发展确立过程

生态足迹就是在现有技术条件下，满足于一定数量的人口的资源消费量，以及吸纳排除废弃物所需要的土地和水域的数量。例如一个城市或者一个国家的粮食消费量，可以转化为生产这些粮食所需要的耕地面积，所排放的二氧化碳总量，可以转化为吸收这些二氧化碳所需要的森林、草地或农田的面积。完整的生态足迹分析应包含直接使用的土地面积与所有物质与能源消费的间接使用的土地面积，因足迹的计算方式采取列举式，每增加1个评估项目就有可能增加足迹的总值。生态足迹法的分析与计算分为2个过程：首先，追踪并分析人们所消费的所有资源及产生的废弃物；其次，将消费的资源及废弃物转换为供应与维持其功能所需的生物生产力土地面积。

理论上生态足迹法计算所有消费及废弃物的处理需要的土地及水域面积，但如此的计算过程复杂且困难，因此采用以下简化计算方式：①假设提供产业收获的土地是可持续的，但实际上土地衰竭速度常大于再生速度。②仅纳入人类直接与间接活动对自然功能的挪用。③同一块土地若同时提供2种以上的服务，只估算占用面积较大者的生态足迹。④简化生物生产力的土地分类方法以便计算与分析。

1.2.2 生态足迹的计算

1）计算各主要消费项目的每人平均消费量（ci）。首先针对某个持定项目，将1个区域或全国的消费总值除以人口数来计算每人平均年消费量（ci），此方法比直接衡量每人或家庭平均消费量更容易。

式中，ci表示平均每人消费量，P表示生产量，I表示进口量，E表示出口量。

2）将各项主要消费项目转成土地面积（aai）。计算方式是将每人对上述计算所得项目的年平均消费（ci：以t/人为计算单位），除以土地每年平均生产力（p：以t/hm2为计算单位）：

由此式得到每人每年所有消费物品及服务（共n项）的总生态面积，即为每人平均总生态足迹（ef）。

3）计算总生态足迹。将每人平均总生态足迹（ef）乘以人口数（N），可以得到某个特定地区人口的生态足迹（EF）：

综上所述，大多数的生态足迹计算，是建构在全国平均消费及世界平均土地收获量上，通过上述简单的标准化，可以使不同区域或国家进行一般情况的比较。

1.3 中国的生态足迹分析

随着国民环保意识的不断增强，政府及相关组织开始关注对环境问题的保护与改善。中国山多地少，人口密度高，资源与环境承载力有限，在追求经济发展的当下，资源的耗用早已超出环境承载力。中国近20年的经济发展成就，虽然提高了居民的生活水平，但也导致自然资源与环境的不断恶化，居民的生活质量不断下降。中国的生态承载力低，而人均自然资源贫乏，资源多依赖进口，不仅挪用了其他国家的生态资源，甚至挪用了下一代的生态资源。随着经济的持续发展，人们对自然资源的需求也在不断上升，如果要实现可持续发展，就必须和世界上其他国家一样，对正在消耗的自然资源有清晰准确的了解。

2 结果与分析

2.1 中国粮食作物产销分析

水稻是中国人民的主食，其耕作面积在1998年为312.14万hm2，1999年 达 到312.84万hm2，为 最高，而后2000年到2009年都维持在265.08万˜ 299.62万hm2，期间虽有增减变动，不过仍处于平稳状态。2010年以来则一直保持在300万hm2左右。随着工业化的迅速发展、生活环境以及饮食习惯的改变，中国的耕地面积处于下降状态。从总体上来看，小麦的收获面积呈下降趋势，2004年达到最低值，为216.26万hm2，其后从2009—2017年间，始终维持在244.00万˜245.08万hm2（图2）。从产量来看，从2003年以来，因为生产技术的进步与改进，小麦产量逐年增加。从总体上来看，玉米的收获面积与产量都呈现增加的趋势（图3）。而豆类的收获面积和产量则都呈现下降的趋势。这与中国对大豆和玉米的政策有关，中国近年来对大豆的价格已经完全放开，导致大量的进口大豆占领了国内市场；而对玉米价格依然采取价格支持政策，并对玉米采取补贴措施。

图2 中国历年主要作物收获面积

图3 中国历年主要作物产量

2.2 中国粮食消耗生态足迹计算结果

该试验依年度和类别将粮食作物可分为水稻、小麦、玉米及大豆，以布瑞克农产品数据库的资料为依据，主要分析年度以1998—2017年为主。

2.2.1 计算人均消耗量根据统计资料，可找到相关粮食作物的生产量、进口量、出口量，计算出总消耗量，再除以当年人口数，得到每人的平均年消耗量，其结果如图4所示。显然水稻的人均消耗量，2000年为最高是0.157 t/人，最低是2008年及2009年的0.137 t/人。小麦最高人均消费量为2011年的0.091 t/人，玉米是2017年的0.171 t/人，大豆 是在2017年的0.074 t/人，其中进口量最多的是大豆。

图4 中国历年主要粮食作物人均年消耗量

2.2.2 转化成土地面积在计算粮食作物单位面积生产量时，依据粮食作物历年的产量与耕作面积可求出其单位面积产量。将水稻、小麦、玉米、大豆等以总产量除以耕地面积，可以求出其单位面积产量（图5）。通常单位面积产量低的，其生态足迹会较大，单位面积产量高的则生态足迹会较小。

图5 中国历年粮食作物单位面积产量

2.2.3 人均生态足迹就人均生态足迹来说，平均以大豆的0.057 1 hm2/人最多，其次是玉米的0.034 6 hm2/人，后面依序是水稻（0.021 1 hm2/人）、小麦（0.018 1 hm2/人）。比较历年的人均生态足迹，可以发现水稻最多是2000年的0.025 0 hm2/人，小麦则以1998年的0.024 0 hm2/人为最多，以后逐年下降，玉米是2017年的0.034 6 hm2/人为最多，大豆以2015年的0.060 8 hm2/人为最多。从4项合计的生态足迹来看，2016年的0.136 8 hm2/人为最高，其次是2017年 的0.130 9 hm2/人，最 低 则 是1998年 的0.077 0 hm2/人，有逐年增加的趋势（图6）。

图6 中国历年主要粮食作物人均生态足迹

2.2.4 计算总生态足迹就总体生态足迹来说，总体生态足迹最高的是2016年的189 165 153 hm2，占全国总面积（96 340.6万hm2）的19.64%，为耕地面积1.4倍；最低的是1998年的96 017 169 hm2，占全国总面积的9.97%，占耕地面积的74.06%（表1）。综上所述，中国的粮食消耗已严重超额利用，不符合可持续利用与公平原则。

表1 中国主要作物消耗历年总生态足迹

3 小结

生态足迹是用来度量满足一定人口需要的具有生物生产力的土地和水域的面积。通过与生物承载力比较，可以判断一个国家或地区是否按照生态的方式去生活。总体而言，分析近20年粮食作物消耗的生态足迹结果显示，2016年生态足迹每人0.136 8 hm2为最高，其次为2017年每人0.130 9 hm2，平均为每人0.101 3 hm2。整体而言，中国近年来粮食作物消耗的生态足迹有上升趋势，其中水稻和小麦呈下降趋势，玉米和大豆呈上升趋势。

2017年中国耕地面积约为13 486.67万hm2，约占全国面积96 340.6万hm2的14.00%，在粮食消耗方面，平均总生态足迹占全国面积为18.88%，如果与耕地面积相比，则为1.35倍，最严重是2016年，达到1.4倍，也就是超额利用的情形相当严重。

4 讨论

一般生物消费的多局限在食物部分，而人类消费的除了粮食外，也包括许多人造的次级加工产物，这些都使环境承载力的问题变得更为复杂。生产食物的过程中需要耗用不同的自然资源，例如水、土地、谷物饲料，在生产过程中，也会排放一定的温室气体。一个区域的环境承载力有一定的限度，可承载多少人口，会因人对物质需求的习惯、期待、科技发展的不同而有所差异。

习近平总书记指出，“小康全面不全面，生态环境质量是关键”。现阶段，美好生活的标准正在由“生活殷实”向“生态富裕”转变。因此，要走出生态困境，实现可持续发展，需持续推进绿色发展，降低生态足迹。中国国土面积虽大，但多为山地与丘陵，且在土地过度耗用，生产效率也已经达到限值的情况下，未来环境负荷将更加沉重。该研究通过对中国近20年来的粮食消耗计算得到的平均生态足迹为每人0.101 3 hm2，平均每人可以承载的耕地面积为0.097 0 hm2，超负荷达到1.04倍。综上所述，在未来人口持续增加以及从人们饮食习惯趋势来看，粮食生态足迹将持续增大。因此，未来应持续改变国人的饮食习惯，多食用单位产量高、生态足迹较小的粮食作物，并珍惜粮食、爱护土地，降低个人生态足迹。