福州市環(huán)境科學(xué)研究院 湯麗娟

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福州市生態(tài)足跡與承載力分析

福州市環(huán)境科學(xué)研究院 湯麗娟

生態(tài)足跡方法作為一種度量可持續(xù)發(fā)展程度的生物物理評(píng)價(jià)方法，被廣泛應(yīng)用于全球、國家、地區(qū)、城市、旅游業(yè)甚至是家庭消費(fèi)等各個(gè)層面。該方法可定量地判斷區(qū)域的發(fā)展是否處于生態(tài)承載力的范圍之內(nèi)，為評(píng)價(jià)區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。該文基于生態(tài)足跡的方法對(duì)福州市2007年生態(tài)足跡和生態(tài)承載力進(jìn)行研究。結(jié)果表明，福州市人均生態(tài)足跡為1.8314 hm2，而人均生態(tài)承載力僅為0.4346 hm2，生態(tài)赤字為1.3968 hm2，其生態(tài)足跡是生態(tài)承載力的4.2倍。六大土地類型中，耕地、草地、水域和化石燃料均為生態(tài)赤字，只有林地和建筑用地是生態(tài)盈余。根據(jù)計(jì)算分析結(jié)果，有針對(duì)性地提出福州市可持續(xù)發(fā)展過程中應(yīng)采取的措施和未來生態(tài)足跡規(guī)劃的建議，為生態(tài)城市建設(shè)提供新思想和科學(xué)依據(jù)。

生態(tài)足跡 生態(tài)承載力 可持續(xù)發(fā)展 生態(tài)赤字 生態(tài)盈余 福州市

生態(tài)足跡法是加拿大教授和他的學(xué)生博士首先提出并于1996年完善的，它主要用于計(jì)算在一定的人口和經(jīng)濟(jì)規(guī)模條件下，維持資源消費(fèi)和廢棄物消納所必需的生物生產(chǎn)面積。生態(tài)足跡測(cè)量了人類維持一定消費(fèi)水平所必需的生物生產(chǎn)面積，將其同國家或區(qū)域范圍所能提供的生物生產(chǎn)面積（即生態(tài)空間）進(jìn)行比較，作為判斷一個(gè)國家或區(qū)域的生產(chǎn)消費(fèi)活動(dòng)是否處于當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)承載范圍內(nèi)提供定量的依據(jù)[1-2]。本文基于生態(tài)足跡模型對(duì)福州市2007年的生態(tài)足跡和生態(tài)承載力進(jìn)行計(jì)算分析，有針對(duì)性地提出福州市可持續(xù)發(fā)展過程中應(yīng)采取的措施和未來生態(tài)足跡規(guī)劃的建議，為生態(tài)城市建設(shè)提供新思想和科學(xué)依據(jù)。

1 生態(tài)足跡計(jì)算

1.1 生態(tài)足跡概念

生態(tài)足跡（Ecological Footprint）也稱“生態(tài)占用”。是指特定數(shù)量人群按照某一種生活方式所消費(fèi)的，自然生態(tài)系統(tǒng)提供的，各種商品和服務(wù)功能，以及在這一過程中所產(chǎn)生的廢棄物需要環(huán)境(生態(tài)系統(tǒng))吸納，并以生物生產(chǎn)性土地(或水域) 面積來表示的一種可操作的定量方法。它的應(yīng)用意義是：通過生態(tài)足跡需求與自然生態(tài)系統(tǒng)的承載力（亦稱生態(tài)足跡供給）進(jìn)行比較，即可定量地判斷某一國家或地區(qū)目前可持續(xù)發(fā)展的狀態(tài)，以便對(duì)未來人類生存和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出科學(xué)規(guī)劃和建議。

1.2 生態(tài)足跡計(jì)算模型

生態(tài)足跡的計(jì)算基于以下兩個(gè)基本事實(shí)：人類可以確定自身消費(fèi)的絕大多數(shù)資源及其所產(chǎn)生的廢棄物的數(shù)量；這些資源和廢棄物能轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的生物生產(chǎn)面積。任何已知人口的生態(tài)足跡是生產(chǎn)這些人口所消費(fèi)的所有資源和吸納這些人口所產(chǎn)生的所有廢棄物所需要的生物生產(chǎn)總面積（包括陸地和水域）。

1.2.1生態(tài)足跡消費(fèi)模型[3]

ef=∑r×A=∑r×(C/Y) = ∑r×(p+I-E)/(Y×N) j=(1,2

式中，為消費(fèi)項(xiàng)目的類型，Y為生物生產(chǎn)土地生產(chǎn)第種消費(fèi)項(xiàng)目的年平均產(chǎn)量(kg/hm2)，C為第種消費(fèi)項(xiàng)目人均消費(fèi)量，A為第種消費(fèi)項(xiàng)目折算的人均占有的生物生產(chǎn)面積（hm2/cap），P為第種消費(fèi)項(xiàng)目年生產(chǎn)量，I為第種消費(fèi)項(xiàng)目年進(jìn)口量，E為第種消費(fèi)項(xiàng)目年出口量，為參與消費(fèi)人口數(shù)，為人均生態(tài)足跡（hm2/cap），r為均衡因子，用以將不同類型土地生產(chǎn)能力轉(zhuǎn)化為統(tǒng)一的可比較的生物生產(chǎn)土地面積，目前采用耕地和建筑用地取值2.8、林地和化石能源取值1.1、草地取值0.5、水域取值0.2，為總?cè)丝诘纳鷳B(tài)足跡。

計(jì)算煤、焦炭、燃料油、原油、柴油、電力等能源消費(fèi)項(xiàng)目生態(tài)足跡，將這些能源消費(fèi)轉(zhuǎn)化為化石能源土地面積，將化石能源的利用轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的土地面積，也就是估計(jì)以化石能源消費(fèi)同樣的速率來構(gòu)建自然資源所需要的土地面積。等所確定的煤、石油、天然氣和水電全球平均土地產(chǎn)出率分別為55GJ/hm2·a、71GJ/hm2·a、93GJ/hm2·a、1000GJ/hm2·a。據(jù)此可將能源消費(fèi)所消耗的熱量折算為為一定化石能源土地面積。

1.2.2生態(tài)承載力模型[4]

=a× r× y=1,2,3…6）

=(1-0.12) ××

式中，為人均生態(tài)承載力（人均生態(tài)供給），hm2/cap；a為人均生物生產(chǎn)面積；r為均衡因子；y為產(chǎn)出因子；為區(qū)域總?cè)丝诘纳鷳B(tài)承載力(區(qū)域生態(tài)足跡供給)；為區(qū)域人口數(shù)，根據(jù)世界環(huán)境發(fā)展委員會(huì)（WCED）的相關(guān)報(bào)告，生態(tài)承載力計(jì)算時(shí)應(yīng)扣除生態(tài)系統(tǒng)中12%生物多樣性的保護(hù)面積。

1.2.3生態(tài)盈余(赤字)

式中，為生態(tài)盈余和生態(tài)赤字, 區(qū)域的生態(tài)足跡超過區(qū)域所能提供的生態(tài)承載力，就會(huì)出現(xiàn)生態(tài)赤字，反之則表現(xiàn)為盈余，生態(tài)赤字表明該區(qū)域的人類負(fù)荷超過其生態(tài)容量，區(qū)域發(fā)展模式處于相對(duì)不可持續(xù)狀態(tài)，是一種不安全的狀態(tài)；而生態(tài)盈余表明該區(qū)生態(tài)容量能夠滿足人類負(fù)荷，該區(qū)域發(fā)展處于相對(duì)可持續(xù)狀態(tài)。

2 福州市生態(tài)足跡計(jì)算分析與評(píng)價(jià)

2.1 數(shù)據(jù)來源

本文對(duì)福州市2007年生態(tài)足跡和生態(tài)承載力進(jìn)行研究分析，對(duì)福州市2020年生態(tài)足跡提出規(guī)劃建議，其中生物資源、能源資源的消費(fèi)量、耕地、林地、草地、建設(shè)用地和水域的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)參考文獻(xiàn)[5]、[6]。

2.2 研究區(qū)概況

福州是福建省省會(huì)，位于福建省中部東端。介于北緯25°15′～26°39′，東經(jīng)118°08′～120°31′之間。東臨臺(tái)灣海峽，西靠三明市、南平市，南鄰莆田市，北接寧德市。東西最大橫距128km，南北最大縱距145km，總面積11968 km2，其中市區(qū)面積1043km2，城市建成區(qū)面積177.19 km2。地形：南部為福州盆地的大部分；北部為山地，從西南向東傾斜；西部為中低山地；東部丘陵平原相間。鷲峰、戴云兩山脈斜切南北，閩江橫貫市區(qū)東流入海。海岸線曲折迂回，長1148．8 km，海岸直線距離146 km。大小島嶼316個(gè)，其中平潭島245 km2，為全國第五大島。截至2007年末，全市常住人口676萬人，其中市區(qū)常住人口273萬人。全市戶籍人口630.30萬人，其中市區(qū)戶籍人口185.92萬人。全市人口出生率11.3‰，人口自然增長率5.7‰。居民以漢族為主，畬、滿、苗、蒙古、回等12個(gè)少數(shù)民族聚居或雜居其間[5]。

2.3 福州市生態(tài)足跡消費(fèi)

福州市生態(tài)足跡消費(fèi)由兩部分組成：一是生物資源消費(fèi)部分，主要包括農(nóng)產(chǎn)品、動(dòng)物產(chǎn)品、水產(chǎn)品、水果和木材等11項(xiàng)消費(fèi)項(xiàng)目。將生物資源消費(fèi)轉(zhuǎn)化為提供這些消費(fèi)需要的生物生產(chǎn)面積，其計(jì)算結(jié)果見表1。二是能源消費(fèi)部分，采用世界上單位化石能源土地面積的平均發(fā)熱量為標(biāo)準(zhǔn)，將能源消費(fèi)所消耗的熱量折算成一定的化石能源土地面積，其計(jì)算結(jié)果見表2。

通過計(jì)算匯總，得出福州市生態(tài)足跡的需求，見表3。從表3可以看出，資源的消費(fèi)與居民的生活水準(zhǔn)與飲食結(jié)構(gòu)有關(guān)，福州市民對(duì)生物資源的消費(fèi)主要集中在水產(chǎn)品、肉類等方面，提供這些生物資源的土地類型包括耕地、草地、林地、水域等。其中，耕地的生態(tài)占用最大，占總生態(tài)足跡的45%。同時(shí)，生產(chǎn)生活還要耗費(fèi)大量的能源，化石燃料大約占36%的生態(tài)需求。由于近海的地理位置，福州水產(chǎn)品消費(fèi)也比較大，水域生態(tài)占用達(dá)到10%。

2.4 福州市生態(tài)足跡承載力

根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料中福州市各種土地利用類型的面積，計(jì)算得出福州市生態(tài)供給能力，見表4。

表1 福州市生物資源消費(fèi)生態(tài)足跡

表2 福州市能源消費(fèi)生態(tài)足跡

表3 福州市的生態(tài)需求

表4 福州市生態(tài)供給能力

從表4中可以看出，在生態(tài)供給的構(gòu)成方面，耕地、林地以及建筑用地提供的生態(tài)產(chǎn)品及服務(wù)占了整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的絕大部分，是生態(tài)承載力的主要組成部分，可見耕地、林地對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的重要性。從供給能力來看，大部分的生物資源和能源還要靠貿(mào)易來調(diào)整。

2.5 結(jié)果與分析

2007年福州市人均生態(tài)足跡為1.8314 hm2，而人均生態(tài)承載力僅0.4346 hm2，生態(tài)赤字為1.3968 hm2，其生態(tài)足跡是當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)承載力的4.2倍；六大土地類型中，耕地、草地、水域和化石燃料均為生態(tài)赤字，只有林地和建筑用地是生態(tài)盈余。福州市生態(tài)足跡遠(yuǎn)高于生態(tài)承載力，處于不可持續(xù)發(fā)展?fàn)顟B(tài)。其主要原因包括以下幾個(gè)方面：

（1）人口的持續(xù)增加，福州市經(jīng)濟(jì)社會(huì)各方面條件相對(duì)比較發(fā)達(dá)，有一定吸引力，總體人口增長快。人口的增長加重了資源、環(huán)境的壓力。

（2）近年來，福州耕地資源減少較多，耕地質(zhì)量有所下降，雖有一定耕地后備資源，但宜耕荒草地分布零散，圍墾灘涂為耕地需要大量投資。園地尚未充分開發(fā)利用，林地利用率較低。經(jīng)濟(jì)建設(shè)與發(fā)展對(duì)土地資源的索取，使用地緊張的情況更加突出。全市耕地人均占有量僅0.44畝，低于全省和全國的平均水平（分別為0.495畝和1.5畝），遠(yuǎn)低于聯(lián)合國糧農(nóng)組織確定的人均0.053公頃（0.8畝/人）的耕地警戒線，這也是耕地赤字的重要原因。

（3）居民生活消費(fèi)水平提高，對(duì)高營養(yǎng)級(jí)別產(chǎn)品需求不斷增加。如海鮮、肉食品、牛奶等消費(fèi)量明顯增加，導(dǎo)致水域、耕地和草地的生態(tài)足跡擴(kuò)大。此外經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和科技的不斷進(jìn)步，加快了能源消費(fèi)速度，造成CO2排放量增多，因而增加了林地負(fù)擔(dān)。

總之，城市生態(tài)系統(tǒng)具有開放性，城市與外界存在物質(zhì)、能量和信息等方面的交換，城市需要不斷從其他地方攝入大量的物質(zhì)、能量，惟有如此才能維持城市人口的現(xiàn)有生活水平和生活質(zhì)量。也就是說，城市發(fā)展所需的生態(tài)生產(chǎn)性土地供給絕不僅僅是城市內(nèi)部，對(duì)外部供給的依賴性也很強(qiáng)。因此，城市生態(tài)足跡的需求一般都會(huì)大于城市所供給的生態(tài)生產(chǎn)性土地面積。

要實(shí)現(xiàn)福州市的可持續(xù)發(fā)展，減少生態(tài)足跡，必須采取以下措施：一方面在城市發(fā)展過程中應(yīng)充分考慮自然生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)和未利用地的土地類型轉(zhuǎn)化，提高生態(tài)承載水平，維護(hù)系統(tǒng)內(nèi)部的生態(tài)平衡；另一方面從城市和區(qū)域的角度進(jìn)行統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，從其它地區(qū)進(jìn)口欠缺的資源以平衡生態(tài)足跡，來彌補(bǔ)自身所存在的生態(tài)赤字。其次，在不降低人們生活水平的前提下減少生態(tài)足跡的需求。如采用高新技術(shù)，提高自然資源單位面積的生產(chǎn)產(chǎn)量；高效利用現(xiàn)有資源存量；改變?nèi)藗兊纳a(chǎn)和生活消費(fèi)方式，建立資源節(jié)約型社會(huì)生產(chǎn)和消費(fèi)體[2]。

3 福州市生態(tài)足跡規(guī)劃建議

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們消費(fèi)能力、消費(fèi)水平在不斷增長，物質(zhì)資源和能源消耗的增加直接導(dǎo)致生態(tài)需求的增加。同時(shí)城市化進(jìn)程的加快意味著越來越多的土地轉(zhuǎn)變成建設(shè)用地，直接導(dǎo)致城市的生態(tài)供給能力下降，結(jié)果是生態(tài)赤字在逐步加劇。盡管在城市尺度上，城市生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)足跡赤字比較普遍，但在經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的同時(shí)應(yīng)重視如何合理規(guī)劃城市的定位和發(fā)展規(guī)模、有效利用土地資源的問題，維持城市生態(tài)系統(tǒng)的平衡，盡量避免出現(xiàn)更大的生態(tài)赤字。在此基礎(chǔ)上，經(jīng)預(yù)測(cè)的2020年福州市生態(tài)需求與供給計(jì)算結(jié)果見表5和表6。結(jié)果表明，隨著城市擴(kuò)張和土地生態(tài)服務(wù)功能改變，導(dǎo)致福州市的總生態(tài)足跡提高到1.9068 hm2，增加了4%；而總生態(tài)承載能力下降到0.3289 hm2，下降了24%；生態(tài)赤字增加到1.5779 hm2。

表5 2020年福州市的生態(tài)需求

表6 2020年福州市生態(tài)供給能力

4 結(jié)論

生態(tài)足跡反映了生態(tài)消費(fèi)狀況，生態(tài)足跡越大對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響越大，也就越容易造成生態(tài)環(huán)境的破壞；反之生態(tài)足跡越小，說明人類與環(huán)境之間的矛盾越小。本文研究結(jié)果表明，2007年福州市生態(tài)足跡呈生態(tài)赤字狀態(tài)，經(jīng)預(yù)測(cè)，2020年福州市生態(tài)赤字呈上升趨勢(shì)，表明福州市在發(fā)展經(jīng)濟(jì)的同時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)耕地、草地建設(shè)和保護(hù)，努力營建一個(gè)良好的生態(tài)環(huán)境。由于福州市生態(tài)足跡的增大很大部分源于人民生活消費(fèi)水平提高，因此只有高效利用現(xiàn)有資源或改變?nèi)藗兊纳a(chǎn)和生活消費(fèi)方式，建立資源節(jié)約型社會(huì)生產(chǎn)和消費(fèi)體系，才能既有效減小生態(tài)足跡而又不降低生活水平，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境協(xié)調(diào)、全面和可持續(xù)發(fā)展的生態(tài)城市目標(biāo)。

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[2] Wackernagel M, Onisto L,Bello P, etal. Ecological Footprints of Nations[C]. Commissioned by the Earth Council for the rio Forum.International Council for Local Environmental Initiatives, Toronto, 1997.

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[6] 福州統(tǒng)計(jì)局.福州統(tǒng)計(jì)年鑒2008[M].北京：中國統(tǒng)計(jì)出版社，2008.