王 軍，張 勇，王 賽，李建保，，傅國(guó)華，熊春榮，

(1.海南低碳經(jīng)濟(jì)政策與產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院，海南海口570228;2.海南大學(xué)材料與化工學(xué)院，海南?？?570228)

?？谏鷳B(tài)足跡的動(dòng)態(tài)分析與預(yù)測(cè)

王 軍2，張 勇2，王 賽2，李建保1，2，傅國(guó)華1，熊春榮1，2

(1.海南低碳經(jīng)濟(jì)政策與產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院，海南?？?70228;2.海南大學(xué)材料與化工學(xué)院，海南?？?570228)

計(jì)算和分析了?？诘纳鷳B(tài)足跡、生態(tài)容量、生態(tài)盈余及赤字狀況，并對(duì)2010—2012、2038年的生態(tài)足跡情況進(jìn)行了預(yù)測(cè).分析結(jié)果顯示:2000—2008年，?？谏鷳B(tài)足跡增長(zhǎng)96.72%，年均增長(zhǎng)10.75%，生態(tài)容量維持在7.4×105～7.9×105hm2之間;人均生態(tài)足跡由0.245 1 hm2增長(zhǎng)至0.396 3 hm2，人均生態(tài)容量由0.492 3 hm2下降至0.424 8 hm2;生態(tài)盈余呈逐年下降趨勢(shì)，2009年轉(zhuǎn)為生態(tài)赤字.可見，?？谛枰扇∮行У拇胧?，以遏制生態(tài)足跡過快增長(zhǎng)，進(jìn)一步優(yōu)化城市發(fā)展與生態(tài)環(huán)境之間的關(guān)系.

生態(tài)足跡;動(dòng)態(tài)分析與預(yù)測(cè);可持續(xù)發(fā)展分析;?？?/p>

Williams Rees和Wackernagel開創(chuàng)的生態(tài)足跡分析法［1］是可持續(xù)發(fā)展領(lǐng)域定量測(cè)度的重要研究成果.生態(tài)足跡(Ecological footprint)一般是指在一定技術(shù)條件下，某一區(qū)域要維持某一物質(zhì)消費(fèi)水平下的可持續(xù)生存所必需的生態(tài)生產(chǎn)性土地的面積.生態(tài)生產(chǎn)性土地包括可耕地、草地、林地、化石能源地、建設(shè)用地和水域6類，其面積與消費(fèi)量密切相關(guān).

生態(tài)足跡自20世紀(jì)90年代被廣泛應(yīng)用，Wackemagel［2］等分析了奧地利、菲律賓和韓國(guó)1961—1999年間的生態(tài)足跡.Vuuren［3］等將生態(tài)足跡法與IMAGE2.2(圖像處理軟件)相結(jié)合，使模型具有了預(yù)測(cè)功能.梁懷慶［4］等采用此方法對(duì)重慶市10年來的生態(tài)足跡進(jìn)行了動(dòng)態(tài)分析，謝鴻宇［5］等對(duì)廣州市2003—2005年的生態(tài)足跡做了對(duì)比性研究，劉云南［6］于2005年探究了生態(tài)足跡理論在海口建設(shè)規(guī)劃中進(jìn)行應(yīng)用的可能，宋敏［7］于2002年研究了?？诔鞘猩鷳B(tài)赤字，而對(duì)于?？?000—2008年生態(tài)足跡的動(dòng)態(tài)研究還未見報(bào)道.本文立足于?？诘膶?shí)際情況，對(duì)生態(tài)足跡和生態(tài)容量的計(jì)算方法做了相關(guān)改進(jìn)，例如，將電力生態(tài)足跡歸入煤炭生態(tài)足跡，將經(jīng)回收處理后達(dá)標(biāo)的工業(yè)廢水納入水資源范疇等，并用改進(jìn)后的方法對(duì)?？谏鷳B(tài)足跡進(jìn)行了動(dòng)態(tài)分析與預(yù)測(cè).

由于海口及海南省統(tǒng)計(jì)年鑒中均沒有生物資源和能源的進(jìn)出口清單，同時(shí)考慮到海口進(jìn)出口量比較小，所以在計(jì)算生態(tài)足跡時(shí)未將進(jìn)出口量對(duì)生態(tài)足跡的影響考慮在內(nèi).此外，海口森林面積、水域面積、能源和部分生物資源的消費(fèi)與產(chǎn)量都沒有統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，故而本文采用間接方法予以獲取，比如，能源消費(fèi)量由人均能源消費(fèi)量和?？诔Ｗ∪丝跀?shù)相乘而得，森林面積由當(dāng)年遭遇火災(zāi)森林面積除以其在總森林面積中的比重得到.鑒于以上原因，本研究可能與現(xiàn)實(shí)情況有些誤差，但不會(huì)影響到結(jié)論的參考價(jià)值.

1 生態(tài)足跡與生態(tài)容量的計(jì)算方法

1.1 生態(tài)足跡的計(jì)算方法生態(tài)足跡由生物資源消費(fèi)和能源消費(fèi)組成.生物資源消費(fèi)包括農(nóng)產(chǎn)品、動(dòng)物產(chǎn)品、林產(chǎn)品、水果產(chǎn)品、水產(chǎn)品、自來水和其他產(chǎn)品等主要生物消費(fèi)項(xiàng)目，能源消費(fèi)包括煤炭、汽油、煤油、柴油、液化石油氣和電力等主要能源消費(fèi)項(xiàng)目.

一個(gè)國(guó)家或地區(qū)的生態(tài)足跡的計(jì)算公式為

式中:EF為總生態(tài)足跡;ai為第i種消費(fèi)項(xiàng)目折算的生態(tài)生產(chǎn)性土地面積;Ci為第i種消費(fèi)項(xiàng)目的消費(fèi)量;Pi為第i種消費(fèi)項(xiàng)目的全球平均產(chǎn)量;Ei為第i種生態(tài)生產(chǎn)性土地的均衡因子.

1.2 生態(tài)容量的計(jì)算方法生態(tài)容量(Ecological capacity)是與生態(tài)足跡相對(duì)應(yīng)的概念，指某一區(qū)域所能提供的生態(tài)生產(chǎn)性土地面積的大小.由于不同國(guó)家或地區(qū)的生產(chǎn)力水平不同，故引入一個(gè)當(dāng)?shù)禺a(chǎn)量因子(local yield factors)，即某一地區(qū)單位面積土地生產(chǎn)能力與全球平均水平［8］的比值.

一個(gè)國(guó)家或地區(qū)的生態(tài)容量計(jì)算公式為

式中:EC為總生態(tài)容量;Ai為第i種生態(tài)生產(chǎn)性土地的面積;Yi為當(dāng)?shù)氐趇種生態(tài)生產(chǎn)性土地的產(chǎn)量因子;Ei為第i種生態(tài)生產(chǎn)性土地的均衡因子.

1.3 計(jì)算過程

1.3.1 數(shù)據(jù)引用數(shù)據(jù)來源見表1.

表1 均衡因子與產(chǎn)量因子a

1.3.2 具體公式

本地森林平均碳吸收能力［5］=5.9 t·hm－2;全球森林平均碳吸收能力［5］=3.809 59 t·hm－2.

1.3.3 相關(guān)說明

1)生態(tài)容量中扣除12%［10］的生態(tài)生產(chǎn)性土地面積，用以保護(hù)生物的多樣性.

2)水域生態(tài)容量的計(jì)算中，計(jì)入了廢水處理后達(dá)標(biāo)的部分.

3)?？诘碾娏χ饕獮榛痣?，水電所占比例很小.火電消耗的能源是煤炭，故近似認(rèn)為火電的生態(tài)足跡與其所消耗的煤炭生態(tài)足跡等同.

4)因?yàn)榻ㄔO(shè)用地沒有產(chǎn)出，所以不計(jì)入生態(tài)容量.

2 動(dòng)態(tài)分析與預(yù)測(cè)

2.1 ?？谏鷳B(tài)足跡與生態(tài)容量總生態(tài)足跡與草地、可耕地、建設(shè)用地、水域、森林生態(tài)足跡匯總于表2.總生態(tài)容量與可耕地、草地、水域、森林生態(tài)容量匯總于表3.單位GDP生態(tài)足跡、人均生態(tài)足跡、人均生態(tài)容量和生態(tài)盈余匯總于表4.?？谏鷳B(tài)足跡總供求變化與時(shí)間的關(guān)系、各種生態(tài)生產(chǎn)性土地人均生態(tài)足跡隨時(shí)間的變化、各種生態(tài)生產(chǎn)性土地人均生態(tài)容量隨時(shí)間的變化見圖1.

圖1 (a)海口生態(tài)足跡總供求變化與時(shí)間的關(guān)系;(b)生態(tài)生產(chǎn)性土地人均生態(tài)足跡隨時(shí)間的變化;(c)生態(tài)生產(chǎn)性土地人均生態(tài)容量隨時(shí)間的變化

表2 生態(tài)足跡匯總 hm2

表3 生態(tài)容量匯總 hm2

表4 2000—2008年?？谌司鷳B(tài)足跡供求關(guān)系 hm2

表2和圖1(a)顯示，2000—2008年間?？趯?duì)自然資源的利用力度逐年增大，生態(tài)足跡也隨之增加，從2000年的3.70×105hm2增長(zhǎng)到2008年的7.27×105hm2，漲幅達(dá)96.72%，與廣州市2005年［5］的生態(tài)足跡1.56×107hm2和重慶市2006年［4］的生態(tài)足跡6.43×107hm2相比，?？谏鷳B(tài)足跡相對(duì)較小，這主要是由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展相對(duì)滯后的緣故.隨著海口城市建設(shè)的加速，建設(shè)用地生態(tài)足跡由2000年的6.56×103hm2漲至2008年的3.80×104hm2，漲幅達(dá)479.76%，但仍低于廣州市2005年［5］的建設(shè)用地生態(tài)足跡1.09×106hm2.表4和圖1(a)的數(shù)據(jù)證實(shí)?？谏鷳B(tài)盈余逐年下降，且下降速度不斷變大，到2008年，生態(tài)足跡逼近生態(tài)容量，生態(tài)環(huán)境受到負(fù)面影響.

從生態(tài)足跡和生態(tài)容量的構(gòu)成來看:?？谝韵M(fèi)農(nóng)副產(chǎn)品等可再生資源為主，反映在表2和表3中，表現(xiàn)為可耕地生態(tài)足跡占海口總生態(tài)足跡的60%左右，比重過半;森林生態(tài)足跡增加緩慢，所占比重維持在20%以下，這與海南省自1994年開始禁止砍伐天然林有關(guān);水域生態(tài)足跡和水域生態(tài)容量的比重均小于11%，所以?？趹?yīng)該采取措施更好地開發(fā)近海資源;草地生態(tài)容量的比重小于12%，還需要進(jìn)一步擴(kuò)大綠化面積;森林生態(tài)容量在總生態(tài)容量中占65%左右，2008年達(dá)到5.16×105hm2，說明?？诰哂辛己玫纳仲Y源優(yōu)勢(shì).

從生態(tài)足跡和生態(tài)容量的人均值來看，?？诟魃鷳B(tài)生產(chǎn)性土地的人均生態(tài)足跡逐年增加(見圖1(b))，人均生態(tài)容量(見圖1(c))逐年減小，反映出隨著城市的發(fā)展，?？趯?duì)生態(tài)生產(chǎn)性土地的開發(fā)利用在加強(qiáng)，城市人口不斷增加.可耕地、水域、森林人均生態(tài)足跡逐年增大，與第一產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值在海口總產(chǎn)值中所占的比例［11－12］，從2000年的2.4%增至2008年的12.9%相一致.

從單位GDP生態(tài)足跡來看，2000—2008年間，海口的單位GDP生態(tài)足跡以3.075%的速率逐年下降(見表4)，這說明?？诘馁Y源利用率不斷得到提高，經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式正逐漸由“高增長(zhǎng)、低效率”模式向“高增長(zhǎng)、高效率”模式轉(zhuǎn)變.

2.2 2009—2012年的生態(tài)足跡狀況預(yù)測(cè)將?？?000—2008年的人均生態(tài)足跡、人均生態(tài)容量按照時(shí)間序列進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合，得y=3 ×10－5x2－0.01x+0.505 2(R2=0.959 4)和y=0.000 9x2+0.010 3x+0.235 4(R2=0.991 6).同理，得單位 GDP 生態(tài)足跡與時(shí)間的函數(shù)關(guān)系式y(tǒng)= －0.000 4x2－0.002 2x+0.216 7(R2=0.982 9)以及人口與時(shí)間的函數(shù)關(guān)系式y(tǒng)=3.90 1x－7 648.6(R2=0.978 5).運(yùn)用這些關(guān)系式對(duì)2009—2012年的生態(tài)足跡進(jìn)行推算，結(jié)果列于表5.

表5 2009—2012年的生態(tài)足跡狀況預(yù)測(cè)

表5顯示，?？?009年人口約為188.509萬，總生態(tài)足跡增長(zhǎng)到8.08×105hm2，總生態(tài)容量下降到7.69×105hm2，開始出現(xiàn)3.83×104hm2生態(tài)赤字.2010—2012年，生態(tài)赤字將逐年增長(zhǎng)，2012年達(dá)到2.83×105hm2.可見，海口2009—2012年間，城市發(fā)展與生態(tài)環(huán)境間的不平衡迅速加劇.

2.3 可持續(xù)發(fā)展分析根據(jù)表4和表5，并參考潘愛華的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系［13］，對(duì)?？诘目沙掷m(xù)發(fā)展?fàn)顩r作出分析.分析結(jié)果顯示?？?000—2008年的人均生態(tài)盈余介于0～0.3 hm2之間，處于弱可持續(xù)發(fā)展等級(jí)，2009年的人均生態(tài)赤字為－0.020 3 hm2，在－0.3～0 hm2范圍內(nèi)，處于不可持續(xù)發(fā)展等級(jí).

繼而，采用王紀(jì)武［14］等研究的城市人口規(guī)模計(jì)算方法，以“全球可持續(xù)性發(fā)展”生態(tài)標(biāo)桿的臨界狀態(tài)(EF=1.6 hm2/人)為標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)?？诘目沙掷m(xù)發(fā)展臨界狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測(cè)，計(jì)算過程如下:

式中:W2038表示?？?038年的單位GDP生態(tài)足跡;發(fā)展期限約定為30年;假設(shè)前10年GDP年均增長(zhǎng)率為12.3%，中間10年GDP年均增長(zhǎng)率為10%，后10年GDP年均增長(zhǎng)率為8%.

由人口與時(shí)間關(guān)系式y(tǒng)=3.901x－7 648.6(R2=0.978 5)得出，?？?038年的人口約為302萬人，這與318萬人比較接近.據(jù)此推測(cè)，30年后海口的可持續(xù)發(fā)展將可能低于生態(tài)標(biāo)桿臨界值，生態(tài)環(huán)境將面臨很大的壓力，城市的發(fā)展也將受到挑戰(zhàn).這需要及早控制能源資源的消費(fèi)量過快增長(zhǎng)，大力推廣太陽(yáng)能、風(fēng)能及生物質(zhì)能等可再生能源，減小化石能源的比重;加強(qiáng)植樹造林，擴(kuò)大城市綠化面積，并合理有效地加快濕地、紅樹林及熱帶雨林動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、保護(hù)與恢復(fù);加強(qiáng)對(duì)可耕地的重復(fù)利用，提高農(nóng)作物的單位面積產(chǎn)量;循環(huán)利用工業(yè)三廢及生活垃圾，提倡減少使用一次性制品，從而有效削減生態(tài)足跡，保持良好的生態(tài)環(huán)境.

3 結(jié)論

本文運(yùn)用生態(tài)足跡分析法對(duì)?？?000—2008年間的生態(tài)足跡進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析，發(fā)現(xiàn)?？诔鞘邪l(fā)展和生態(tài)環(huán)境之間的不平衡逐年加劇，如果不采取有效措施，到2038年?？趯⒖赡芡黄粕鷳B(tài)標(biāo)桿臨界值下線.“十二五”是海南建設(shè)國(guó)際旅游島的重要時(shí)期，需要研究并制定全省、各市縣的生態(tài)足跡清單，把握生態(tài)足跡的發(fā)展趨勢(shì)，大力加強(qiáng)天然林保護(hù)、污染防治、資源循環(huán)利用、低碳技術(shù)的應(yīng)用與推廣，使我省生態(tài)環(huán)境質(zhì)量在國(guó)際旅游島的建設(shè)過程中繼續(xù)保持全國(guó)領(lǐng)先水平.

［1］WACKERNAGEL Mathis，REES Milliams E.Our Ecological Footprint:Reduing Human Impact on the Earth［M］.Canada:New Society Publishers，1996.

［2］WACKEMAGEL M，CHAD M，ERB K H.Ecological footprint time series of Austria，the Philippines，and South Korea for 1961 －1999:Comparing the conventional approach to‘a(chǎn)ctual land area’approach［J］.Land Use Policy，2004，21(3):261 －269.

［3］Van VUUREN Detlef P，BOUWMAN Lex F.Exploring past and future changes in the ecological footprint for world regions［J］.Ecological Economics，2005，52(1):43 －62.

［4］梁懷慶，李世蓉，吳德化.重慶直轄十年來生態(tài)足跡的動(dòng)態(tài)分析及預(yù)測(cè)［J］.重慶建筑大學(xué)學(xué)報(bào)，2008，30(3):100－104.

［5］謝鴻宇，王羚酈，陳賢生.生態(tài)足跡評(píng)價(jià)模型的改進(jìn)與應(yīng)用［M］.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2008.

［6］劉云南.生態(tài)足跡理論在生態(tài)市建設(shè)規(guī)劃中的應(yīng)用—以?？跒槔跩］.生態(tài)學(xué)報(bào)，2007，27(5):2012－2015.

［7］宋敏.城市生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)赤字研究—以?？跒槔跠］.北京:中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心，2002.

［8］徐中民，程國(guó)棟，張志強(qiáng).生態(tài)足跡方法的理論解析［J］.中國(guó)人口·資源與環(huán)境，2006，16(6):69－73.

［9］世界自然基金會(huì)［G/OL］.［2010－08－18］.http://www.wwf.com.cn/，2006.

［10］符國(guó)基.海南省2002年的生態(tài)足跡分析［J］.海南大學(xué)學(xué)報(bào):人文社會(huì)科學(xué)版，2005，23(4):361－367.

［11］?？谑薪y(tǒng)計(jì)局.海口統(tǒng)計(jì)年鑒［M］.北京:中國(guó)統(tǒng)計(jì)出版社，2001－2009.

［12］海南省統(tǒng)計(jì)局.海南統(tǒng)計(jì)年鑒［M］.北京:中國(guó)統(tǒng)計(jì)出版社，2001－2009.

［13］潘愛華，裴雯.祁連山區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建［J］.甘肅林業(yè)科技，2004，29(2):11－13，77.

［14］王紀(jì)武，韋亞平.基于生態(tài)足跡分析的城市規(guī)模預(yù)測(cè)—杭州城市人口規(guī)模研究［J］.浙江大學(xué)學(xué)報(bào):工學(xué)版，2008，42(9):1520－1525.

Dynamic Analysis and Forecast of Haikou Ecological Footprint

WANG Jun2，ZHANG Yong2，WANG Sai2，LI Jian－bao1，2，F(xiàn)U Guo－h(huán)ua1，XIONG Chun－rong1，2

(1.Hainan Institute of Low－carbon Economic Policy and Industrial Technology，Haikou 570228，China;2.College of Materials and Chemical Engineering，Hainan University，Haikou 570228，China)

The ecological footprint model was used to analysis the ecological footprint，ecological capacity and ecological surplus/deficit of Haikou and forecast the ecological footprint situations from 2010 to 2012＆2038.The results indicated that from 2000 to 2008，Haikou′s ecological footprint was increased by 96.72%and annual increase rate was 10.75%，ecological capacity was maintained in the range of 7.4×105to 7.9×105hm2;ecological footprint per capita was increased from 0.245 1 hm2to 0.396 3 hm2，and ecological capacity per capita fell down from 0.492 3 hm2to 0.424 8 hm2;ecological surplus was decreased year by year，and reached a pure ecological deficit in 2009.These data suggested that it is necessary for Haikou City to take effective measures to curb the excessive growth of ecological footprint and further optimize the relationship between the economic development and the ecological environment.

ecological footprint;analysis and forecast;sustainable development analysis;Haikou

X 171 < class="emphasis_bold">文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

A

1004－1729(2011)01－0068－06

2010－06－17

王軍(1988－)，男，安徽廬江人，海南大學(xué)材料與化工學(xué)院2007級(jí)化學(xué)工程與工藝系.

熊春榮，海南大學(xué)材料與化工學(xué)院教授，博士.