宮繼萍，潘竟虎，石培基

（西北師范大學(xué) 地理與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，蘭州730070）

自可持續(xù)發(fā)展的概念提出以來，定量測(cè)度可持續(xù)發(fā)展便成為重要的研究內(nèi)容之一。國際上先后出現(xiàn)了一些直觀的、易于操作的可持續(xù)指標(biāo)體系及其定量評(píng)價(jià)方法。如綠色國內(nèi)生產(chǎn)總值（綠色GDP）、可持續(xù)的經(jīng)濟(jì)福利指標(biāo)（ISEW）、真實(shí)發(fā)展指標(biāo)（GPI）、可持續(xù)的晴雨表（Barometer of Sustainability）等［1］。生態(tài)足跡方法是由Rees和Wachernagel提出并完善的一種可持續(xù)發(fā)展的生物物理評(píng)價(jià)方法，從一個(gè)全新的角度考慮人類及其發(fā)展與生態(tài)環(huán)境的關(guān)系。該方法提供了一個(gè)核算全球、國家、地區(qū)以及個(gè)人對(duì)自然資本利用狀況的簡(jiǎn)明框架，通過測(cè)算人類對(duì)自然生態(tài)服務(wù)的需求與自然所能夠提供的生態(tài)服務(wù)之間的差距，就可以評(píng)價(jià)人類對(duì)自然資源的利用情況，從而較準(zhǔn)確地判定評(píng)價(jià)對(duì)象的可持續(xù)發(fā)展程度和狀況［2］?？v觀其研究成果，目前主要從經(jīng)濟(jì)學(xué)、生態(tài)學(xué)、社會(huì)學(xué)和系統(tǒng)學(xué)［3］4個(gè)方面來揭示可持續(xù)發(fā)展的內(nèi)涵和實(shí)質(zhì)。至今已有很多研究結(jié)果表明，發(fā)展的可持續(xù)性主要取決于自然資產(chǎn)［3－5］，但由于很難定量測(cè)度生態(tài)目標(biāo)，這方面的研究進(jìn)展一直較為緩慢。

生態(tài)足跡方法是一種靜態(tài)研究方法，它僅能反映某一區(qū)域某一時(shí)刻的可持續(xù)狀態(tài)。但是隨著該理論的不斷完善，對(duì)時(shí)間序列上的分析研究已經(jīng)成為許多專家和學(xué)者研究的重點(diǎn)。已有學(xué)者對(duì)甘肅省時(shí)間序列上的生態(tài)足跡進(jìn)行了研究［2，6］，但進(jìn)一步定量研究甘肅省人均生態(tài)足跡與經(jīng)濟(jì)發(fā)展關(guān)聯(lián)度的尚不多見。本文在采用生態(tài)足跡模型分析2000－2008年甘肅省人均生態(tài)足跡和生態(tài)承載力變化的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步定量分析甘肅省人均生態(tài)足跡與經(jīng)濟(jì)發(fā)展關(guān)聯(lián)度。通過對(duì)2000－2008年甘肅省經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)生態(tài)足跡影響的動(dòng)態(tài)分析，研究其可持續(xù)發(fā)展?fàn)顩r，以期為甘肅省的可持續(xù)發(fā)展提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和理論依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

甘肅省位于我國西北內(nèi)陸腹地，位于92°13′－108°46′E，32°31′－42°57′N，面積45.44萬km2，共劃分為12個(gè)地級(jí)市2個(gè)自治州。2008年全省人口2 628.12萬，其中城鎮(zhèn)人口844.94萬人，全省生產(chǎn)總值3 176.11億元，人均12 110.00元。根據(jù)2008年土地利用現(xiàn)狀變更調(diào)查，全省土地面積中：耕地462.37萬hm2，林地518.32萬hm2，牧草地1 410.69萬hm2，水面面積15.45萬hm2，其中能夠養(yǎng)殖的2.44萬hm2，建設(shè)用地97.67萬hm2。

近年來，甘肅省由于人口、經(jīng)濟(jì)快速增長，水土資源的壓力增加，矛盾突出，加上對(duì)自然資源的不合理開發(fā)利用，該省多數(shù)地區(qū)產(chǎn)生了地下水位下降、水土流失、草場(chǎng)退化、土地鹽漬化、荒漠化、環(huán)境污染等一系列生態(tài)環(huán)境問題，嚴(yán)重阻礙了甘肅省經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的持續(xù)、穩(wěn)定發(fā)展。

2 研究方法

2.1 生態(tài)足跡計(jì)算的前提假定

生態(tài)足跡是基于如下基本假設(shè)來進(jìn)行計(jì)算的：（1）人類可確定自身消費(fèi)的絕大多數(shù)資源及其產(chǎn)生廢物的數(shù)量；（2）這些資源和廢物流能轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的生物生產(chǎn)面積；（3）采用生物生產(chǎn)力來衡量土地，不同地域間的土地能轉(zhuǎn)化為全球均衡面積，用相同的單位（如hm2）來表示；（4）各類土地在空間上是互斥的。每單位的全球均衡面積代表著相同的生物生產(chǎn)力。

根據(jù)生產(chǎn)力大小的差異，生態(tài)足跡分析法將地球表面的生物生產(chǎn)性土地分為6大類進(jìn)行核算：耕地、林地、水域、化石能源地、建筑用地，包括各類人居設(shè)施及道路所占用的土地［1］。

2.2 生態(tài)足跡計(jì)算方法

依據(jù) Wackernagel等［7］的國家生態(tài)足跡報(bào)告，把甘肅省的土地利用類型劃分為耕地、草地、林地、水域，化石能源地和建筑用地6大類。生態(tài)足跡可以簡(jiǎn)單地用下列公式表示［7］：

式中：EF——總的生態(tài)足跡；N——人口數(shù)；ef——人均生態(tài)足跡；ai——第i種物質(zhì)人均占用的生物生產(chǎn)面積；Ci——第i種物質(zhì)的人均消費(fèi)量；Pi——第i種物質(zhì)的平均生產(chǎn)能力；i＝1，2，3，…，n為物質(zhì)的種類數(shù)。

由于這6類生物生產(chǎn)土地面積的生產(chǎn)能力差異很大，計(jì)算出的各類生物生產(chǎn)土地面積不能直接相加，因此必須對(duì)每種生物生產(chǎn)土地面積乘以均衡因子，以轉(zhuǎn)化為統(tǒng)一的、可比較的生物生產(chǎn)土地面積。均衡因子的選取來于已有研究中普遍使用的數(shù)據(jù)資料，分別為［7］：林地和化石能源用地為1.14，耕地和建筑用地為2.82，草地為0.54，水域?yàn)?.22。因此，在計(jì)算人均生態(tài)足跡時(shí)，需將各類生物生產(chǎn)土地面積乘以相應(yīng)的均衡因子，用公式表示為［1］：

式中：ef——人均生態(tài)足跡；rj——均衡因子；aaj——各類生物生產(chǎn)土地面積；j＝1，2，3，…，6表示6類生物生產(chǎn)土地面積。

2.3 生態(tài)承載力計(jì)算方法

土地類型的產(chǎn)出因子取自徐中民、張志強(qiáng)等計(jì)算甘肅省1998年生態(tài)足跡中的數(shù)據(jù)，分別為［1］：林地為0.8，化石能源用地為0，耕地和建筑用地為2.82，草地為2.19，水域?yàn)?。同時(shí)，根據(jù)世界環(huán)境與發(fā)展委員會(huì)（WCED）的建議，扣除了12%的生物多樣性保護(hù)面積。計(jì)算生態(tài)承載力的公式為［1］：

式中：EC——區(qū)域生態(tài)承載力；N——人口數(shù)；ec——人均生態(tài)承載力；aj、rj、yj分別為第j類消費(fèi)商品人均生物生產(chǎn)面積、均衡因子和產(chǎn)量因子。

2.4 生態(tài)赤字（盈余）計(jì)算方法

式中：ED——為區(qū)域生態(tài)赤字（盈余），表示資源供需平衡的協(xié)調(diào)性；EF——總的生態(tài)足跡；EC——區(qū)域生態(tài)承載力；N——人口數(shù)；ef——人均生態(tài)足跡；ec——人均生態(tài)承載力；若ED＞0，則生態(tài)盈余，表明該區(qū)域的生態(tài)供給可以承受人類負(fù)荷，該區(qū)域發(fā)展模式處于相對(duì)可持續(xù)狀態(tài)；ED＜0，則說明出現(xiàn)生態(tài)赤字，表明該區(qū)域的人類負(fù)荷超過了其生態(tài)供給，區(qū)域發(fā)展模式處于相對(duì)不可持續(xù)狀態(tài)。同時(shí)，某區(qū)域的ED也反映了該區(qū)域人口對(duì)自然資源的利用狀況。

2.5 灰色關(guān)聯(lián)度綜合評(píng)價(jià)法

灰色系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)分析主要是對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)發(fā)展過程的量化分析，它是根據(jù)因素之間發(fā)展態(tài)勢(shì)的相似或相異程度，來衡量因素間接近的程度，實(shí)質(zhì)上就是各評(píng)價(jià)對(duì)象與理想對(duì)象的接近程度，評(píng)價(jià)對(duì)象與理想對(duì)象越接近，其關(guān)聯(lián)度就越大。利用灰色關(guān)聯(lián)度進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)的步驟［9］如下：

式中：r0i——子序列i與母序列0的關(guān)聯(lián)度；N——比較序列的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)；Δ0i（k）——時(shí)刻兩比較序列的絕對(duì)差；Δmax，Δmin——所有比較序列各個(gè)時(shí)刻絕對(duì)差中的最大值與最小值；ρ——分辨系數(shù)，其意義是削弱最大絕對(duì)差數(shù)值太大引起的失真，提高關(guān)聯(lián)系數(shù)之間的差異顯著性，ρ∈（0，1），一般取0.5。

3 結(jié)果與分析

3.1 人均生態(tài)足跡和生態(tài)承載力動(dòng)態(tài)分析

甘肅省近5a來的生態(tài)足跡計(jì)算主要包括2部分：（1）生物資源的消費(fèi)；（2）化石能源的消費(fèi)。根據(jù)甘肅省2009年統(tǒng)計(jì)年鑒［10］，其生物資源消費(fèi)分為農(nóng)產(chǎn)品、動(dòng)物產(chǎn)品、林產(chǎn)品和木材等；能源消費(fèi)主要包括煤炭、焦炭、原油、汽油、煤油、柴油、燃料油、液化石油氣、天然氣和電力。因?yàn)闊崃χ饕擅汉吞烊粴獾绕渌茉崔D(zhuǎn)換而來，為了避免重復(fù)計(jì)算，故熱力的消費(fèi)未納入能源部分帳戶［11］。生物生產(chǎn)土地類型分為耕地、草地、林地、水域、化石燃料地和建筑用地6大類。經(jīng)過均衡轉(zhuǎn)化后的各種生物資源和能源消費(fèi)的足跡便構(gòu)成了甘肅省的生態(tài)足跡（圖1）。

圖1 2000－2008年甘肅省人均6類生物生產(chǎn)土地類型的生態(tài)足跡變化趨勢(shì)

年際間縱向比較，甘肅省人均生態(tài)足跡由2000年的1.909hm2逐年增加至2008年的2.843hm2，人均生態(tài)承載力由0.949hm2逐年增加到0.969 hm2，可見生態(tài)足跡增長率大大超過生態(tài)承載力。甘肅省人均生態(tài)赤字為由0.96hm2增至1.874hm2。說明甘肅省人口對(duì)自然資源的利用逐年增加，目前已超出了自然生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)承載能力的范圍，生態(tài)足跡與生態(tài)承載力之間的矛盾加劇，生態(tài)系統(tǒng)退化，人地關(guān)系緊張。

3.2 生態(tài)協(xié)調(diào)性分析

生態(tài)赤字是一個(gè)絕對(duì)的數(shù)值，在區(qū)域的橫向比較中缺乏說服力，同樣的生態(tài)赤字對(duì)于發(fā)達(dá)城市和經(jīng)濟(jì)落后地區(qū)的意義不同。為了更好地反映甘肅省生態(tài)足跡與區(qū)域資源稟賦之間的關(guān)系，引入生態(tài)協(xié)調(diào)系數(shù)DS。

式中：DS——生態(tài)協(xié)調(diào)系數(shù)；ef——人均生態(tài)足跡；ec——人均生態(tài)承載力。當(dāng)DS越接近1（極小值），說明區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展度越差；DS接近1.414（極大值），說明區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展度越好。其中，若ef＞ec，區(qū)域生態(tài)需求大于供給，區(qū)域發(fā)展是通過消耗自然資本存量來彌補(bǔ)生態(tài)承載力的不足，處于一種生態(tài)不協(xié)調(diào)狀態(tài)；ef＜ec時(shí)，區(qū)域生態(tài)需求小于供給，自然資本未能得到最有效的利用，區(qū)域尚待開發(fā)［6］。由表1可知，2000－2008年甘肅省協(xié)調(diào)發(fā)展度總體呈下降趨勢(shì)，且其發(fā)展是通過消耗自然資本存量來彌補(bǔ)生態(tài)承載力的不足，處于一種生態(tài)不協(xié)調(diào)狀態(tài)。

表1 2000－2008年甘肅省人均生態(tài)足跡和人均生態(tài)承載力

3.3 生態(tài)足跡與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)聯(lián)度分析

依據(jù)2000－2008年甘肅省統(tǒng)計(jì)年鑒中的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)數(shù)據(jù)（表2），采用灰色關(guān)聯(lián)度模型分析了甘肅省生態(tài)足跡與GDP的關(guān)聯(lián)度（表3）以及三產(chǎn)發(fā)展與生態(tài)赤字的關(guān)聯(lián)度（表4）。

表2 2000－2008年甘肅省經(jīng)濟(jì)指標(biāo)數(shù)據(jù) 億元

表3 2000－2008年甘肅省生態(tài)足跡指標(biāo)與GDP發(fā)展趨勢(shì)關(guān)聯(lián)度

由表3可知，各項(xiàng)關(guān)聯(lián)度都在0.5以上，表明甘肅省經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)足跡占用有著密切的關(guān)系。其中建筑用地生態(tài)足跡變化與GDP發(fā)展趨勢(shì)關(guān)聯(lián)度最大，為0.83。這主要是由于甘肅省近年來建筑用地發(fā)展迅速，建筑用地生態(tài)足跡的增加成為影響經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要因素。由于甘肅省生態(tài)造林和退耕還林成績顯著，林地面積上升使林業(yè)資本亦有較大的增長，林地生態(tài)足跡與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)聯(lián)度為0.8，居第2位?；茉瓷鷳B(tài)足跡與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)聯(lián)度為0.761 9，居第3位，主要原因是近年來甘肅省大力發(fā)展工業(yè)，能源的消耗對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的影響很大。而畜牧業(yè)的迅速發(fā)展使得草地生態(tài)足跡與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)聯(lián)度為0.736，居第4位。此外，經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展會(huì)引起建設(shè)用地面積的增加，必然導(dǎo)致耕地面積的減少，耕地生態(tài)足跡與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)聯(lián)度為0.618，居第5位。與其它指標(biāo)相比，水域生態(tài)足跡的變動(dòng)對(duì)GDP的影響最小，關(guān)聯(lián)度為0.574，居最后一位。

表4 2000－2008年甘肅省經(jīng)濟(jì)指標(biāo)與生態(tài)赤字關(guān)聯(lián)度

由表4可知，甘肅省經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展導(dǎo)致了生態(tài)赤字的加劇，第一產(chǎn)業(yè)對(duì)生態(tài)赤字的影響最大，第三產(chǎn)業(yè)對(duì)生態(tài)赤字的影響最小。甘肅省作為西部地區(qū)的一個(gè)農(nóng)業(yè)大省，第一產(chǎn)業(yè)的發(fā)展不能忽視，但要想從第一產(chǎn)業(yè)減少生態(tài)足跡，就應(yīng)該加大對(duì)第一產(chǎn)業(yè)的科技投入，提高第一產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)的集約度。近年來，甘肅省第二產(chǎn)業(yè)特別是工業(yè)的發(fā)展，對(duì)當(dāng)?shù)氐馁Y源造成極大消耗的同時(shí)，也產(chǎn)生了極大的環(huán)境問題，因此，必須要提倡節(jié)約用能，控制第二產(chǎn)業(yè)對(duì)生態(tài)的過度占用；第三產(chǎn)業(yè)是生態(tài)占用最小的產(chǎn)業(yè)，對(duì)生態(tài)赤字的影響最小，甘肅省應(yīng)大力發(fā)展第三產(chǎn)業(yè)。

4 結(jié)論

（1）甘肅省人均生態(tài)赤字2008年比2000年增長了95.15%，而生態(tài)協(xié)調(diào)系數(shù)降低了16.28%。表明甘肅省近8a來生態(tài)赤字不斷加大，生態(tài)環(huán)境已超出其承載力范圍，生態(tài)承載力已不能支持其生態(tài)足跡的需求，處于不可持續(xù)的發(fā)展?fàn)顟B(tài)，生態(tài)赤字只能通過資源進(jìn)口或過度消耗資源來彌補(bǔ)。

（2）2008年甘肅省的三次產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)比例為14.55∶46.33∶39.12。各產(chǎn)業(yè)對(duì)生態(tài)赤字貢獻(xiàn)不同，甘肅省應(yīng)進(jìn)行產(chǎn)業(yè)調(diào)整，努力從第一產(chǎn)業(yè)減少生態(tài)赤字，控制第二產(chǎn)業(yè)，大力發(fā)展第三產(chǎn)業(yè)，以期減少對(duì)資源的消耗。

（3）面對(duì)當(dāng)前經(jīng)濟(jì)利益和耕地?cái)?shù)量下降的矛盾，應(yīng)嚴(yán)格控制建筑用地的盲目擴(kuò)張，同時(shí)認(rèn)真落實(shí)耕地“占一補(bǔ)一”制度，力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)耕地資源的動(dòng)態(tài)平衡。同時(shí)加大對(duì)現(xiàn)有資源的保護(hù)力度，提高利用效率，遏制環(huán)境惡化趨勢(shì)，轉(zhuǎn)變?nèi)藗兊南M(fèi)觀念和生活方式，以便走上生態(tài)與經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)之道。

［1］ 徐中民，張志強(qiáng)，程國棟.甘肅省1998年生態(tài)足跡計(jì)算與分析［J］.地理學(xué)報(bào)，2001，55（5）：607－616.

［2］ 岳東霞，李自珍，惠蒼.甘肅省生態(tài)足跡和生態(tài)承載力發(fā)展趨勢(shì)研究［J］.西北植物學(xué)報(bào)，2004，24（3）：454－463.

［3］ Costanza R，Daly H.Natural Capital and Sustainable development［J］.Conservation Biology，1992，6（1）：37－38.

［4］ Macdonald D，Hanley N，Moffatt I.Applying the concept of natural criticality to regional resource management［J］.Ecological Economics，1999，29：73－76.

［5］ Costanza R，Cumberland J，Daly H，et al.An introduction to Ecological Economics［M］.U S：St Lucie Press，1997.

［6］ 蔣曉娟，于興麗.時(shí)間序列年的生態(tài)足跡計(jì)算：以甘肅省1990－2002年生態(tài)足跡的計(jì)算為例［J］.國土與自然資源研究，2006，38（4）：67－68.

［7］ Wackernagel M，Onisto L，Bello P，et al.Ecological Footprints of Nations［M］.Toronto：International Council for Local Environmental Initiatives，1997：10－21.

［8］ 羅貞禮，黃磺.“紅三角”地區(qū)之郴州市的可持續(xù)發(fā)展評(píng)價(jià)研究：生態(tài)足跡法［J］.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)：社會(huì)科學(xué)版，2004，5（2）：33－37.

［9］ 于文良，王伯鐸，吳良興.陜西省可持續(xù)發(fā)展能力變化趨勢(shì)和影響因素分析［J］.干旱區(qū)資源與環(huán)境，2009，23（6）：13－18.

［10］ 甘肅年鑒編委會(huì).甘肅年鑒（2009）［M］.北京：中國統(tǒng)計(jì)出版社，2009.

［11］ 趙先貴，肖玲，蘭葉霞，等.陜西省生態(tài)足跡和生態(tài)承載力動(dòng)態(tài)研究［J］.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2005，38（4）：746－753.