趙志新 李天宏

(北京大學環(huán)境工程系水沙科學教育部重點實驗室,北京100871)

臺州市“沿江發(fā)展軸”生態(tài)足跡計算與分析

趙志新 李天宏

(北京大學環(huán)境工程系水沙科學教育部重點實驗室,北京100871)

定量評價可持續(xù)發(fā)展的狀態(tài)和程度是當前可持續(xù)發(fā)展研究的前沿問題之一。生態(tài)足跡方法作為一種衡量可持續(xù)發(fā)展的手段,可定量地反映人類活動對自然生態(tài)環(huán)境產生的壓力和影響程度。本文介紹了生態(tài)足跡方法的理論基礎和計算模型,并依據(jù)統(tǒng)計和遙感資料,利用該方法計算了2007年浙江省臺州市“沿江發(fā)展軸”規(guī)劃區(qū)的生態(tài)足跡。結果表明:2007年規(guī)劃區(qū)人均生態(tài)足跡為2.364 3 hm2,可利用的人均生態(tài)承載力為0.358 2 hm2,人均生態(tài)赤字為2.006 1 hm2,說明人類對自然的影響程度已超出了安全生態(tài)承載能力的范圍,該區(qū)域處于不可持續(xù)發(fā)展狀態(tài);規(guī)劃區(qū)生態(tài)效率接近浙江省平均水平,但是與國內高度發(fā)達城市相比還有較大差距,其在產業(yè)結構調整等方面還有很大的提升空間;從規(guī)劃區(qū)椒江流域的上游至下游,各縣區(qū)的生態(tài)赤字呈明顯的遞增趨勢。生態(tài)足跡的計算結果可為當?shù)乜沙掷m(xù)發(fā)展的政策制定提供參考,應針對流域上下游各縣區(qū)不同的生態(tài)現(xiàn)狀和生態(tài)要求,做出科學的規(guī)劃和提出相應的可持續(xù)發(fā)展措施。

生態(tài)足跡;生態(tài)承載力;臺州市;可持續(xù)發(fā)展

自1987年世界環(huán)境與發(fā)展委員會(WCED)提出“可持續(xù)發(fā)展”的概念以來,可持續(xù)發(fā)展正式成為全球共同的責任。定量評價和預測可持續(xù)發(fā)展狀態(tài)和可持續(xù)發(fā)展程度是當前可持續(xù)發(fā)展研究的前沿和熱點[1]。生態(tài)足跡作為一種可持續(xù)發(fā)展的衡量手段,以其科學、完善的理論基礎和較強的可操作性,為區(qū)域生態(tài)可持續(xù)發(fā)展定量評估提供了一個有效的平臺,其計算方法和一些修正模型得到廣泛應用[2-6]。本文結合統(tǒng)計年鑒資料和有關文獻,對臺州市“沿江發(fā)展軸”規(guī)劃區(qū)進行生態(tài)足跡分析,找出規(guī)劃區(qū)在未來發(fā)展中的生態(tài)限制因子,為規(guī)劃區(qū)以及整個城市的可持續(xù)發(fā)展提供科學依據(jù)。為便于提出針對性的可持續(xù)發(fā)展對策措施,本研究還對規(guī)劃區(qū)包括的各縣區(qū)的生態(tài)足跡進行了對比分析。

1 研究區(qū)域概況和研究方法

1.1 研究區(qū)域概況

臺州市位于浙江省沿海中部,是浙江中部沿海重要的中心城市。改革開放以來,臺州市的發(fā)展呈現(xiàn)出明顯的沿路、沿江特點,產業(yè)和城鎮(zhèn)在沿路、沿江形成帶狀發(fā)展軸。為進一步優(yōu)化空間布局,謀劃城市化和工業(yè)化拓展空間,臺州市提出了“沿江發(fā)展軸”戰(zhàn)略,沿江發(fā)展軸主要涉及臺州沿永安溪、始豐溪、靈江、永寧江、椒江的仙居縣、天臺縣、臨海市、黃巖區(qū)、椒江區(qū)等5個縣市區(qū)。該區(qū)域東瀕東海,東西長161.7 km,南北寬99.2 km,陸域面積6 851 km2。規(guī)劃區(qū)內總人口約328.24萬人,其中城鎮(zhèn)人口約54.47萬人,農村人口273.77萬人。境內地形大致由西向東傾斜,以山地丘陵為主,西部、北部丘陵綿延,大小盆地錯落,南部平原沃野,水網(wǎng)相連,東部濱海大地開闊,港灣丘陵曲折委婉,形成三面環(huán)山,一面向海,山地、丘陵、平原、淺海灘涂梯度遞降的地貌。該區(qū)域漁業(yè)資源豐富,擁有多個養(yǎng)殖和捕撈漁場,盛產多種經濟魚類及對蝦、梭子蟹和大量的貝殼類海產品。2008年區(qū)域國內生產總值達881.45億元,其中椒江區(qū)257.19億元,黃巖區(qū)187.36億元,臨海市259.69億元,天臺縣97.99億元,仙居縣79.22億元;流域人均生產總值達26 850元,其中椒江區(qū)51 702元,黃巖區(qū)31 781元,臨海市22 732元,天臺縣17 285元,仙居縣16 292元。

1.2 研究方法

1.2.1 生態(tài)足跡理論

1992年William E.Rees提出了生態(tài)足跡(ecological footprint)的概念,1996年Mathis Wackernagel完善了生態(tài)足跡的計算分析方法[7-8]。生態(tài)足跡是用生產性土地面積度量一個確定人口或經濟規(guī)模的資源消費和廢物吸收水平的工具[9]?；蛘哒f,生態(tài)足跡是指在一定的技術條件下,能夠持續(xù)地提供資源或消納廢物的、具有生物生產力的地域空間,它從具體的生物物理量角度研究自然資本消費的空間測度問題[10]?？傊?生態(tài)足跡是一種計算人類生態(tài)消費、衡量生態(tài)可持續(xù)性的測量工具,是測量可持續(xù)性的生態(tài)底線的衡量標準,是國家、地區(qū)自然資產核算的一種廉價而快速的計算框架。

生態(tài)足跡理論基于一個基本理論假設和兩個基本事實。一個基本理論假設是:各類生物生產性土地的用途是互相排斥的,一塊土地只能作為一種土地類型。例如,一塊土地當它被用來作為草地時,就不能同時是林地、耕地及水域等其他類型的土地。兩個基本事實:人類可以確定自身消費的絕大多數(shù)資源及其產生廢物的數(shù)量;這些資源和廢物能夠轉換成產生等量資源并能消解這些廢物的生物生產性土地面積。

1.2.2 生態(tài)足跡分析

生態(tài)足跡分析是在計算生態(tài)足跡和生態(tài)容量的基礎上,以二者之差(大于0為生態(tài)赤字;小于0為生態(tài)盈余)表征人類活動對環(huán)境所造成的影響(公式(1))。

式中 ED為生態(tài)赤字(盈余);EF為總的生態(tài)足跡;EC為區(qū)域總生態(tài)容量。

生態(tài)足跡是指能夠持續(xù)地滿足一定規(guī)模人口需求的、具有生物生產力的地域空間,根據(jù)居民的消費項目,將其轉化為相應的生物生產性土地。計算方法為:

式中:N為人口數(shù);ef為人均生態(tài)足跡;i為消費商品和投入的類型;aai為人均i種交易商品折算的生物生產面積;rj為均衡因子;ci為i種商品的人均消費量;pi為i種消費商品的全球平均產量。

生態(tài)容量是區(qū)域內部所能提供的各種類型的生產性土地的數(shù)量,計算方法為

式中:N為人口數(shù);ec為人均生態(tài)容量(hm2/人);aj為人均生物生產面積;rj為均衡因子;yj為產量因子;yj=ylj/ywj,ylj指某國家或區(qū)域的j類土地的平均生產力;ywj為j類土地的世界平均生產力。

臺州市的消費,總體上可以分為生物資源消費和能源消費兩大類。其中生物資源消費可分為糧食、蔬菜、油脂、肉禽及制品、蛋類、水產品類、酒及飲料類、瓜果類和奶及奶制品九類。能源消費分為煤炭類、石油類、氣體、熱力、電力等五大類。根據(jù)生產力大小差異,生物生產性土地可分為六大類:耕地、林地、草地、水域、化石能源地和建筑用地。本文計算采用William和Wackernagel提出的均衡因子和產量因子,均衡因子分別為:耕地和建筑用地2.8,林地和化石能源地1.1,草地0.5,水域0.2;產量因子分別為:耕地和建筑用地1.66,林地0.91,草地0.19,水域1.00,化石能源地0。

2 結果與分析

2.1 生態(tài)足跡計算

利用公式2計算臺州市沿江發(fā)展軸規(guī)劃區(qū)的生態(tài)足跡(毛足跡,未均衡化),結果見表1和表2。主要數(shù)據(jù)來源為:椒江區(qū)、黃巖區(qū)、臨海市、仙居縣及天臺縣2008年統(tǒng)計年鑒;2007年各種生活消費品的價格參考《中國統(tǒng)計年鑒》和《浙江價格》,采取的為浙江省平均價格;生物資源生產面積折算的具體計算中采用聯(lián)合國糧農組織(FAO)1993年計算的有關生物資源的世界平均產量資料;計算能源消費足跡時采用世界上單位化石燃料生產土地面積的平均發(fā)熱量為標準,將當?shù)氐哪茉聪M所消耗的熱量折算成一定的化石燃料生產土地面積;在計算中,采用世界森林平均溫室氣體吸收能力;在計算中沒有考慮熱力消費,因為熱力由火電轉化而來,原煤的消費已經包含在內。2.2 生態(tài)足跡分析

表1 2007年臺州市沿江發(fā)展軸生物資源消費賬戶Tab.1 The ecological footprint’s ledger of the biotic resources of Taizhou planning area along rivers in 2007

表2 2007年臺州市沿江發(fā)展軸能源消費賬戶Tab.2 The ecological footprint’s ledger of energy of Taizhou planning area along rivers in 2007

生物生產性土地供給面積取自2008年臺州spot影像圖解譯數(shù)據(jù)。參考1984年制定的《土地利用現(xiàn)狀分類及含義》并根據(jù)遙感圖像進行了適當調整,按土地用途劃分為:耕地、園林地、居民點及工礦用地、水域、未利用地、灘涂6大類。因臺州市無大面積草地,解譯中將其忽略。按照公式3計算臺州市“沿江發(fā)展軸”生態(tài)承載力,并將生態(tài)足跡與生態(tài)承載力的計算結果匯總(見表3)。

表3 生態(tài)足跡和生態(tài)承載力計算結果匯總表Tab.3 Ecological footprint and ecological capacity of Taizhou planning area along rivers in 2007

從計算結果中看看出,2007年臺州市“沿江發(fā)展軸”規(guī)劃區(qū)人均生態(tài)足跡為2.364 3 hm2,可利用的人均生態(tài)承載力為0.358 2 hm2,根據(jù)公式1計算生態(tài)赤字為2.006 1 hm2。2008年6月中旬,世界自然基金會(WWF)和中國環(huán)境與發(fā)展國際合作委員會共同發(fā)布了《中國生態(tài)足跡報告》,報告中顯示:中國當前人均生態(tài)足跡為1.6 hm2,人均生態(tài)承載力為0.8 hm2。規(guī)劃區(qū)的人均生態(tài)承載力約為人均生態(tài)足跡的6倍,生態(tài)承載力約為全國平均水平的1/2,而且生態(tài)赤字為全國平均水平的2倍多,表明了該地區(qū)人類對自然的影響已大大超出了其安全生態(tài)承載能力的范圍。

根據(jù)表3結果可計算出各種類型的土地在生態(tài)足跡中的構成。耕地占有最大的比例63.4%,其次為化石能源地28.2%,二者的累積值大于90%。水域占6.6%,也具有一定的比例,臺州市東臨東海,海洋捕撈、海水養(yǎng)殖和淡水養(yǎng)殖水平較高,消費水平較高[11]。臺州市有“七山一水二分田”之稱,規(guī)劃區(qū)內的天臺縣、仙居縣和黃巖區(qū)山地較多,地形原因較大的制約了其土地利用,耕地生態(tài)承載力小,因此,耕地資源的生態(tài)赤字較大。

區(qū)域經濟的生態(tài)強度可用萬元 G DP生態(tài)足跡來表示。2004年北京、上海及深圳等地的生態(tài)足跡分別為3.068 0 hm2、3.423 6 hm2、2.015 7 hm2,生態(tài)赤字分別為2.729 9 hm2、3.210 5 hm2、1.912 2 hm2,萬元 G DP 生態(tài)足跡分別為 0.832 9 hm2、0.621 5 hm2、0.351 9 hm2;2006 年浙江省生態(tài)足跡為2.325 9 hm2,生態(tài)赤字為1.888 0 hm2,萬元G DP生態(tài)足跡為 0.734 1 hm2(數(shù)據(jù)來源于文獻資料[12-13]);2007年臺州市“沿江發(fā)展軸”規(guī)劃區(qū)人均生態(tài)足跡為2.364 3 hm2,生態(tài)赤字為2.006 1 hm2,萬元 G DP生態(tài)足跡為0.880 4 hm2。從中可以看出,人口密集、經濟發(fā)達的地區(qū)生態(tài)足跡大,生態(tài)赤字也相應地較高。深圳的萬元G DP生態(tài)足跡為0.351 9 hm2,大大低于其他地區(qū),說明其生態(tài)效率高,這與其完善的產業(yè)結構是分不開的。高科技產業(yè)密集和服務業(yè)發(fā)達的地區(qū)生態(tài)效率較高,重工業(yè)和服務業(yè)欠發(fā)達地區(qū)有低的生態(tài)效率。臺州市“沿江發(fā)展軸”規(guī)劃區(qū)生態(tài)效率接近浙江省平均水平,但是與國內高度發(fā)達的城市相比還有較大差距,其在產業(yè)結構調整等方面還有很大的提升空間。

2.3 各縣區(qū)生態(tài)足跡對比分析與可持續(xù)發(fā)展的對策

對比規(guī)劃區(qū)內各縣區(qū)生態(tài)足跡的計算結果(見表4)得出:在生態(tài)需求方面,除椒江區(qū)外,其他各縣區(qū)略高于全國平均水平,椒江區(qū)約為全國水平的4倍。不同縣區(qū)的生態(tài)足跡可分為兩類:第一類為臨海市、天臺縣、黃巖區(qū)和仙居縣,該類耕地足跡為第一來源,化石能源次之;第二類為椒江區(qū),化石能源足跡為第一來源,且化石能源足跡比重在70%以上,耕地足跡次之。生態(tài)足跡與各地區(qū)經濟發(fā)展發(fā)展水平有密切的關系。椒江區(qū)由于經濟發(fā)展較快,城市化的水平比較高,這個階段消費主要是工業(yè)消費,居民的生活消費已經屈于次席,具體表現(xiàn)就是能源生態(tài)足跡已經超過了其他所有足跡之和,占絕對地位;而第一類的縣區(qū),總體來說消費是以生活消費為主,因此耕地的生態(tài)足跡占主要地位,且遠遠超過化石能源足跡比重。

2007年仙居縣、天臺縣、臨海市、黃巖區(qū)及椒江區(qū)的人均生態(tài)赤字分別為 1.108 2 hm2、1.530 3 hm2、1.925 7 hm2、2.230 2 hm2和8.135 0 hm2?？梢钥闯?從椒江流域上游至下游,生態(tài)赤字呈明顯的遞增趨勢。這也從側面反映了該流域的發(fā)展情況。

表4 2007年臺州市“沿江發(fā)展軸”各縣區(qū)人均生態(tài)足跡 (hm2)Tab.4 Regional ecological footprints of of Taizhou planning area along rivers in 2007

具體分析,主要有兩方面的原因:一是地形因素。臺州市“沿江發(fā)展軸”規(guī)劃區(qū)地形大致是由西向東傾斜,山地、丘陵、平原、淺海灘涂梯度遞降。處于流域上游的仙居縣、天臺縣和黃巖區(qū)山地較多,地形原因較大地制約了土地資源的利用,而椒江區(qū)地處浙東最大的溫黃平原北部,土地開發(fā)潛力大。另外,上游交通設施投資大,目前境內交通條件相對較差,制約了資源的開發(fā)和經濟發(fā)展;二是政策因素。為了保護上游的牛頭山水庫及長潭水庫等的一二級水源保護區(qū)。處于中上游的仙居縣及天臺縣由于嚴格的水污染總量控制政策其他環(huán)境污染控制政策,限制了該地區(qū)的經濟發(fā)展。

針對各縣區(qū)的情況,提出以下可持續(xù)發(fā)展對策:①調整和優(yōu)化產業(yè)結構,發(fā)展生態(tài)特色產業(yè)和循環(huán)經濟。椒江中上游河谷經濟區(qū)定位為內陸生態(tài)產業(yè)集聚區(qū)、重點生態(tài)保護區(qū)和水源涵養(yǎng)區(qū),也可集中開發(fā)旅游資源。椒江區(qū)、黃巖區(qū)以及臨海市經濟較為發(fā)達,能源利用多,因此,要減少該地區(qū)化石能源地的生態(tài)赤字,就要調整和優(yōu)化產業(yè)結構,加快高效益、低污染的非資源性產業(yè)發(fā)展,高效利用現(xiàn)有資源存量,開發(fā)利用可再生能源。②各縣區(qū)耕地資源的生態(tài)赤字較大,因此需要培育各地區(qū)的優(yōu)勢農產品,加快農產品的轉化,提高自然資源單位面積的生物產量。這些是實現(xiàn)以技術變革來提高資源生產率的重要環(huán)節(jié)。③減少生態(tài)赤字,除了增加生態(tài)供給之外,還要減少資源的浪費。要改變人們的生產和生活消費方式,降低生產和生活消費,提倡綠色消費,提高資源的回收和重復利用率。要提高企業(yè)技術水平,采用清潔生產工藝,推行“資源—產品—可再生資源”的發(fā)展模式。④需要完善流域生態(tài)補償制度,在實現(xiàn)工業(yè)布局優(yōu)化、集中治污,保障上游污染減少的同時,帶動上游經濟發(fā)展,實現(xiàn)上下游經濟的協(xié)調發(fā)展。

3 結 論

通過計算臺州市“沿江發(fā)展軸”規(guī)劃區(qū)的生態(tài)足跡,可得出以下結論:2007年臺州市“沿江發(fā)展軸”規(guī)劃區(qū)人均生態(tài)足跡為2.364 3 hm2,可利用的人均生態(tài)承載力為0.358 2 hm2,生態(tài)赤字為2.006 1 hm2,生態(tài)需求大大超過了生態(tài)承載力。規(guī)劃區(qū)的生態(tài)效率接近浙江省平均水平,但是與國內高度發(fā)達的城市相比還有較大差距,其在產業(yè)結構調整等方面還有很大的提升空間。規(guī)劃區(qū)內,在生態(tài)需求方面,除椒江區(qū)外,其他各縣區(qū)略高于全國平均水平,椒江區(qū)約為全國水平的4倍。從椒江流域上游至下游,生態(tài)赤字呈明顯的遞增趨勢。針對流域上下游的各行政區(qū)的生態(tài)情況,應進行生態(tài)可持續(xù)性評估和問題判斷,做出科學的綜合區(qū)劃,并提出相應的可持續(xù)發(fā)展對策。

從臺州市“沿江發(fā)展軸”規(guī)劃區(qū)的整體情況來看,長期以來,該區(qū)域處于以量的擴張為主的傳統(tǒng)工業(yè)化進程中,粗放型經濟增長方式帶來了自然資源的過渡消耗和生態(tài)環(huán)境的污染和破壞。該區(qū)域的產業(yè)結構也不盡合理,醫(yī)化、電鍍及鑄造等重污染行業(yè)所占比重還相當大,而科技含量高、環(huán)境污染少、經濟效益高的高新技術產業(yè)所占的比重較低。因此,規(guī)劃區(qū)要調整和優(yōu)化產業(yè)結構,高效利用現(xiàn)有資源存量,開發(fā)利用可再生能源。另外,還要改變人們的生產和生活消費方式,降低生產和生活消費,提倡綠色消費,提高資源的回收和重復利用率。從臺州市“沿江發(fā)展軸”規(guī)劃區(qū)的各縣區(qū)情況來看,上下游各縣區(qū)的生態(tài)足跡具有明顯的差異。除地形因素外,地處椒江流域上游的仙居縣和天臺縣為保護水源地,制定了嚴格的環(huán)境保護措施。根據(jù)《臺州市生態(tài)環(huán)境功能區(qū)規(guī)劃》,仙居縣和天臺縣內禁止準入?yún)^(qū)與限制準入?yún)^(qū)占全部面積的比例最高,達到90%左右,椒江區(qū)最少,不到50%。地區(qū)之間環(huán)境保護要求的不一致導致了開發(fā)利用的不平衡現(xiàn)象。因此,需要完善流域生態(tài)補償制度,保障上游污染減少的同時,帶動上游經濟,實現(xiàn)上下游的協(xié)調發(fā)展。

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Analysis of Ecological Footprint in Taizhou Planning Area Along Rivers

ZHAO Zhi-xin LI Tian-hong

(Department of Environmental Engineering,Peking University,The Key laboratory of Water and Sediment Sciences,Ministry of Education,Beijing 100871,China)

Measuring the status and extent of sustainable development is one of the frontiers of sustainable development research.As a measurement of sustainable development,ecological footprint can quantitatively reflect the stress and effects of human activities upon natural ecosystem.This paper introduced the theory and methodologyof ecological footprint,and calculated the ecological footprint of Taizhou Planning Area along rivers in 2007,based on the statistics and remote sensing data.The results show that the planning area had an average ecological footprint of 2.364 3 hm2,with ecological carrying capacity and ecological deficit per capita were 0.358 2 hm2and 2.006 1 hm2respectively,which indicates that the influence of human beingson the nature was beyond the regional bio-capacity and this area was in unsustainable status.The ecological efficiency of the planning area was close to the mean level of Zhejiang province,but it had a large gap comparing with some developed cities in China.So there was great room to develop the planning area in industrial structure adjustment.In addition,from the upstream to downstream of Jiaojiang River in Taizhou planning area,the ecological deficit increased significantly.These results of ecological footprint research can be referenced by local government for making corresponding sustainable development policies,and these policies aiming at different ecological status and demands of different districts along the river should be made scientifically and pertinently.

ecological footprint;ecological carrying capacity;Taizhou City;sustainable development

F062.2

文章編號 1002-2104(2010)08-0132-05 doi:10.3969/j.issn.1002-2104.2010.08.024

2010-03-16

趙志新,碩士生,主要研究方向為水資源與水沙環(huán)境。

(編輯:溫武軍)