岳立趙婷

(蘭州大學(xué) 經(jīng)濟(jì)學(xué)院，甘肅 蘭州 730000)

一、背景及文獻(xiàn)回顧

生態(tài)足跡的概念最早由加拿大學(xué)者Rees和Wackernagel提出，后經(jīng)徐中民等應(yīng)用而傳入中國，并成為新的研究熱點(diǎn)。這一指標(biāo)衡量的是在一定的經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件下，一定人口或個(gè)人消耗所占生物生產(chǎn)性土地面積的大小，從而判斷其對自然生態(tài)環(huán)境造成的影響。該方法主要從需求方面計(jì)算生態(tài)足跡的大小，從供給方面計(jì)算生態(tài)承載力，通過二者的比較，評價(jià)研究對象的生態(tài)可持續(xù)發(fā)展?fàn)顩r。這種方法較準(zhǔn)確地判定評價(jià)對象的可持續(xù)發(fā)展?fàn)顩r，結(jié)果直觀明了、具有區(qū)域?qū)Ρ刃?、注重區(qū)域生態(tài)的可持續(xù)性，因此被廣泛使用。

國內(nèi)對生態(tài)足跡的研究大多是運(yùn)用生態(tài)足跡對某一地區(qū)進(jìn)行測度。趙晟、吳常文根據(jù)基于能值分析理論改進(jìn)的生態(tài)足跡計(jì)算模型——能值足跡和能值承載力模型，在空間尺度上從地區(qū)一級上升到國家尺度，探討能值足跡和能值承載力在國家層面上若干年時(shí)間序列的變化趨勢，并以中國和韓國為例，對兩國在1980～2006年(韓國1980～2004年)期間的能值足跡和能值承載力進(jìn)行了計(jì)算與分析，探討中國和韓國的可持續(xù)發(fā)展?fàn)顩r。結(jié)果表明:目前，中國已不能滿足基本可持續(xù)性的要求，而韓國能夠滿足這一要求［1］。在對甘肅省生態(tài)足跡的研究中，朱國鋒等應(yīng)用生態(tài)足跡分析方法對甘肅省2004年的生態(tài)足跡進(jìn)行了實(shí)證計(jì)算，計(jì)算結(jié)果表明甘肅省2004年的人均生態(tài)足跡是2.4905hm2，人均生態(tài)赤字為1.066hm2，同時(shí)還參照甘肅省1998年的生態(tài)足跡計(jì)算結(jié)果做了對比分析，結(jié)果表明甘肅省的生態(tài)赤字越來越大，始終處于不可持續(xù)的發(fā)展之中。生態(tài)赤字的主要原因是:人口過快增長、不合理的資源利用和土地利用強(qiáng)度的加大［2］。張永芳、張勃、郭玲霞等運(yùn)用相關(guān)分析、主成分分析法分析了影響生態(tài)足跡的主要因子，第一主成分為經(jīng)濟(jì)狀況，第二主成分為人口情況［3］。

本文將對2000－2009年甘肅省生態(tài)承載力的動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行研究，并運(yùn)用灰色關(guān)聯(lián)度分析影響其變動(dòng)的各項(xiàng)因素及其影響程度，以期對甘肅省生態(tài)環(huán)境保護(hù)決策提供借鑒。

二、生態(tài)足跡及其動(dòng)態(tài)變化分析

(一)理論及模型介紹

1.生態(tài)足跡模型及計(jì)算

生態(tài)足跡的計(jì)算基于以下假設(shè):人類可以確定自身消費(fèi)的絕大多數(shù)資源、能源及其所產(chǎn)生的廢棄物的數(shù)量;這些資源和廢棄物j能折算成生產(chǎn)和吸納這些資源和廢棄物的生物生產(chǎn)面積;不重復(fù)計(jì)算能同時(shí)提供多種功能的土地面積。

(1)人均生態(tài)足跡:

式中，ef為區(qū)域人均生態(tài)足跡(hm2/人)，rj為均衡因子，j=1，2，……，6，表示六種生物土地類型;i為消費(fèi)項(xiàng)目商品類型;aai為人均占用i種的交易商品折算的生物生產(chǎn)土地面積;ci為i種商品的人均消費(fèi)量;pi為i種商品的世界平均生產(chǎn)能力。

(2)區(qū)域生態(tài)足跡:

式中，EF為總生態(tài)足跡;N為總?cè)丝凇?/p>

2.生態(tài)承載力模型及計(jì)算

得出某國家或地區(qū)的生態(tài)足跡后，還需要與該國家或地區(qū)的生態(tài)承載力進(jìn)行比較，得出該國家或地區(qū)是否存在生態(tài)盈余或生態(tài)赤字的結(jié)論。生態(tài)承載力又稱為生態(tài)足跡供給。在生態(tài)承載力計(jì)算中，由于不同國家或地區(qū)的資源稟賦差異很大，不僅單位面積耕地、牧草地、林地、建筑用地、水域等的生態(tài)生產(chǎn)能力差異很大，而且單位面積同類型生物生產(chǎn)面積的生態(tài)生產(chǎn)力差異也很大。不同國家或地區(qū)的生物生產(chǎn)面積的生態(tài)生產(chǎn)力也差異很大。不同國家或地區(qū)地生物生產(chǎn)面積所代表的國家或局部地區(qū)產(chǎn)量與世界平均產(chǎn)量的差異可用“產(chǎn)量因子”表示。生態(tài)承載力的計(jì)算就是將現(xiàn)有的耕地、牧草地、林地、建筑用地、水域等面積乘以相應(yīng)的均衡因子和產(chǎn)量因子。同時(shí)處于謹(jǐn)慎性考慮，在生態(tài)承載力計(jì)算時(shí)應(yīng)扣除12%的生物多樣性保護(hù)面積。

(1)人均生態(tài)承載力:

式中，rj為均衡因子，yj為產(chǎn)量因子;j=1，2……，6表示6種生物生產(chǎn)土地面積(分別是耕地、草地、林地、建筑用地、化石燃料用地和水域)。

(2)區(qū)域生態(tài)承載力:

式中，EC為區(qū)域總的生態(tài)承載力，N為區(qū)域人口數(shù)。

3.生態(tài)赤字或生態(tài)盈余計(jì)算方法

將一個(gè)地區(qū)的生態(tài)承載力與該地區(qū)的生態(tài)足跡進(jìn)行比較，當(dāng)生態(tài)承載力大于生態(tài)足跡時(shí)即存在生態(tài)盈余;當(dāng)生態(tài)承載力小于生態(tài)足跡時(shí)，就表現(xiàn)為生態(tài)赤字。

4.數(shù)據(jù)來源及參數(shù)選取

該文所用均衡因子和產(chǎn)量因子均沿用徐中民在計(jì)算我國各地區(qū)生態(tài)足跡時(shí)所用數(shù)值。原始數(shù)據(jù)來自歷年甘肅年鑒。生物資源主要包括農(nóng)產(chǎn)品、水產(chǎn)品、畜產(chǎn)品、林產(chǎn)品及木材采伐等。能源主要考查了原煤、焦炭、原油、汽油、煤油、柴油、燃料油、液化石油氣、天然氣及電力10種能源。

表1 甘肅省2009年生物生產(chǎn)面積

(二)甘肅省生態(tài)足跡計(jì)算結(jié)果及分析

1.2009 年生態(tài)足跡現(xiàn)狀

根據(jù)生態(tài)足跡的概念及計(jì)算方法，對甘肅省2009年生態(tài)承載力進(jìn)行計(jì)算和分析。主要從生物生產(chǎn)面積，生態(tài)足跡中的生物資源賬戶、能源賬戶方面研究甘肅省生態(tài)承載力。甘肅省2009年的生物生產(chǎn)面積從耕地、草地、林地、水域四種類型生物土地面積進(jìn)行分析。各類生物生產(chǎn)面積的數(shù)據(jù)見表1。

生態(tài)足跡中的生物資源主要從農(nóng)產(chǎn)品(糧食作物、經(jīng)濟(jì)作物)、動(dòng)物產(chǎn)品(肉禽蛋類)、林業(yè)產(chǎn)品(木材)和水產(chǎn)品方面研究甘肅省的生物資源的生態(tài)足跡。表2中甘肅省生物資源生產(chǎn)面積折算的具體計(jì)算中采用聯(lián)合國糧農(nóng)組織1993年計(jì)算的有關(guān)生物資源的世界平均產(chǎn)量資料。甘肅省生物足跡中生物資源的計(jì)算見表2。

甘肅省生態(tài)足跡的能源賬戶中能源消費(fèi)轉(zhuǎn)化為化石燃料生產(chǎn)面積時(shí)，采用世界上單位化石燃料生產(chǎn)土地面積的平均發(fā)熱量為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行折算。生態(tài)足跡中能源的計(jì)算數(shù)據(jù)如表3。

表2 2009年生態(tài)足跡計(jì)算中生物資源賬戶

表3 生態(tài)足跡計(jì)算能源部分賬戶

資料來源:《2010甘肅發(fā)展年鑒》。標(biāo)注“*”的單位為103m3;標(biāo)注“＊＊”的單位為103kw·h.

2.2009 年生態(tài)承載力計(jì)算結(jié)果

甘肅省生態(tài)足跡的需求中的均衡因子的選取來自世界各國生態(tài)足跡計(jì)量研究報(bào)告。在生態(tài)足跡供給中，根據(jù)聯(lián)合國環(huán)境和發(fā)展委員會(huì)在《我們共同的未來》中的建議扣除了12%的生物多樣性保護(hù)面積。最后計(jì)算出甘肅省生態(tài)足跡供求中各類用地的均衡面積，計(jì)算結(jié)果見表4。

由計(jì)算結(jié)果得出甘肅省全省人均生態(tài)赤字為0.8133hm2/人。說明甘肅省生態(tài)足跡供給小于其需求，其發(fā)展處于一種生態(tài)不可持續(xù)的狀態(tài)。從整個(gè)甘肅省的各類生態(tài)生產(chǎn)性土地的生態(tài)足跡供求來看生物生產(chǎn)土地的人均生態(tài)足跡逐漸增大，甘肅省生態(tài)赤字最大項(xiàng)為化石燃料地，其次為耕地，最后為林地。甘肅省化石燃料地生態(tài)赤字最大的原因主要是由于甘肅省經(jīng)濟(jì)發(fā)展對能源和資源的依賴程度較大，而且利用資源的效率低下、方式粗放，資源利用的廢棄物排放量較大，相對于工業(yè)的高消耗，甘肅省資源儲量顯得相對不足。甘肅省耕地生態(tài)赤字較大原因在于隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人口的不斷增長，對農(nóng)產(chǎn)品的消耗也不斷增加，雖然農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率不斷提高，但人均耕地也在不斷減少，這無疑將給生態(tài)環(huán)境及人類生存造成很大的壓力。

表4 2009年生態(tài)足跡計(jì)算與分析

3.歷年生態(tài)足跡及生態(tài)赤字動(dòng)態(tài)變化

從2000年開始，甘肅省總需求足跡逐年增長，平均增長率為10%;在各資源生態(tài)足跡中，以化石燃料地生態(tài)足跡增長最快，平均增長率為6.24%;草地生態(tài)足跡次之，平均增長率為4.92%;耕地生態(tài)足跡平均增長率為2.37%。從該圖中也可以看出，在2009年總生態(tài)足跡和化石燃料生態(tài)足跡均產(chǎn)生了一定程度的下降，這與甘肅省在環(huán)境保護(hù)、節(jié)能減排方面做出的努力是分不開的，2009年甘肅省在環(huán)境政策與法規(guī)的制定、污染減排、污染防治、循環(huán)經(jīng)濟(jì)與清潔生產(chǎn)與環(huán)境宣傳教育方面均取得了一定的成效。耕地生態(tài)足跡呈不斷增長的態(tài)勢，但人均耕地生態(tài)承載力卻在不斷減少，說明甘肅省耕地資源目前處于超負(fù)荷利用的狀態(tài)(見圖1)。

甘肅省生態(tài)承載力雖然未出現(xiàn)較大的變化，但也呈現(xiàn)小幅的減少，說明其生態(tài)環(huán)境日趨脆弱。2001年開始出現(xiàn)生態(tài)赤字，在以后幾年中呈不斷增長狀態(tài)，于2009年出現(xiàn)拐點(diǎn)，有小幅減少(見圖2)。

圖1 2000—2009年甘肅省各資源生態(tài)足跡及總需求足跡變化

圖2 甘肅省生態(tài)足跡、生態(tài)承載力及生態(tài)赤字動(dòng)態(tài)變化

三、甘肅省生態(tài)赤字影響因素分析

(一)理論及模型介紹

在對生態(tài)赤字或生態(tài)盈余的影響因素的分析中，采用灰色關(guān)聯(lián)分析。灰色系統(tǒng)理論提出了一種新的分析方法——關(guān)聯(lián)度分析法，即根據(jù)因素之間發(fā)展態(tài)勢的相似或相異程度來衡量因素間關(guān)聯(lián)的程度，它揭示了事物動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)的特征與程度。文中主要選取甘肅省歷年人均GDP、城鎮(zhèn)化水平、國內(nèi)生產(chǎn)總值、第一產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值、第二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值、第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值、固定資產(chǎn)投資、FDI(外商直接投資)、人口自然增長率、人口總數(shù)10個(gè)指標(biāo)，計(jì)算歷年生態(tài)足跡與各指標(biāo)之間的相對關(guān)聯(lián)程度，以此分析各指標(biāo)對生態(tài)足跡變化的影響程度。具體計(jì)算方法如下:

設(shè)長度相同的系統(tǒng)行為序列為Xi=(xi(1)，xi(2)，…，xi(n))，其中 i=0，1，2，…，其中 X0為參考序列，其他為對比序列。首先求出Xi的初值像:

然后X'i的始點(diǎn)零化像為:

令:

則X0與Xi的灰色關(guān)聯(lián)度為:

(二)甘肅省生態(tài)赤字影響因素分析

甘肅省歷年生態(tài)赤字各影響因素如表5所示，根據(jù)式(6)計(jì)算方法和表5提供的各項(xiàng)數(shù)據(jù)計(jì)算得出甘肅省歷年生態(tài)赤字與其影響因素的灰色關(guān)聯(lián)度如表6所示，根據(jù)計(jì)算結(jié)果可知r01＞r03＞r07＞r05＞r06＞r04)＞r10＞r09＞r02＞r08，即人均GDP對生態(tài)赤字的影響最大，關(guān)聯(lián)度為0.748527，國內(nèi)生產(chǎn)總值和固定資產(chǎn)投資對生態(tài)赤字的影響次之，關(guān)聯(lián)度均在0.6以上，分別為0.618222和0.60149。各產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值對生態(tài)赤字的影響程度依次為第二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值、第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值、第一產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值;這主要是由于甘肅省經(jīng)濟(jì)發(fā)展靠重工業(yè)拉動(dòng)，隨著經(jīng)濟(jì)的增長，生態(tài)赤字也會(huì)隨之增加。固定資產(chǎn)投資對生態(tài)赤字的影響程度較大主要是由于在固定資產(chǎn)生產(chǎn)能力飽和的情況下，經(jīng)濟(jì)增長必然會(huì)帶來固定資產(chǎn)投資的增加，從而使得固定資產(chǎn)投資對生態(tài)赤字的影響也較大。其余四個(gè)因素對生態(tài)赤字的影響程度依次為人口總數(shù)、人口自然增長率、城鎮(zhèn)化水平和FDI。

表5 甘肅省2000－2009年生態(tài)赤字影響因素

資料來源:《甘肅發(fā)展年鑒2010》

表6 生態(tài)足跡與各影響因素的絕對關(guān)聯(lián)度

四、結(jié)論

通過對甘肅省2000－2009年生態(tài)足跡及生態(tài)承載力的動(dòng)態(tài)變化及其影響因素的分析可以得出以下結(jié)論:

1.甘肅省從2001年開始出現(xiàn)生態(tài)赤字，并呈逐年增長的態(tài)勢。人均生態(tài)足跡和生態(tài)承載力分別由2000 年的 1.707hm2、1.7414hm2變?yōu)?2009 年的2.523hm2、1.709hm2，說明在人均生態(tài)足跡不斷增加的同時(shí)，生態(tài)承載力卻在不斷地減少，這無疑將會(huì)使甘肅省生態(tài)環(huán)境更加脆弱，對其保護(hù)造成很大的壓力。

2.甘肅省各資源生態(tài)足跡中，以化石燃料用地生態(tài)足跡增長最快，平均增長率為6.24%，草地生態(tài)足跡次之，平均增長率為4.92%;耕地生態(tài)足跡平均增長率為2.37%;其他資源(林地、建筑用地、水域)生態(tài)足跡未出現(xiàn)很大程度的增長。而化石燃料用地生態(tài)足跡快速增長的原因在于甘肅經(jīng)濟(jì)發(fā)展主要靠第二產(chǎn)業(yè)來拉動(dòng)，而在其第二產(chǎn)業(yè)中又以工業(yè)、建筑業(yè)等為主，這些產(chǎn)業(yè)發(fā)展中以煤炭、石油等高碳能源的消耗為主，必然造成化石燃料用地生態(tài)足跡增加。

3.甘肅省生態(tài)赤字的影響因素中，人均GDP對生態(tài)赤字的影響最大，其次為國內(nèi)生產(chǎn)總值和固定資產(chǎn)投資。隨著人口的不斷增加，人類對各類資源的消費(fèi)也不斷增加，而人均GDP的增加無疑伴隨著更多能源資源的消耗，也從一定程度上增加了生態(tài)赤字。在生產(chǎn)能力飽和的情況下，經(jīng)濟(jì)增長必然帶來固定資產(chǎn)投資的增加，從而使固定資產(chǎn)投資對生態(tài)赤字的影響也較大。

［1］趙晟，吳常文.中國、韓國1980～2006年能值足跡與能值承載力［J］.環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2009，29(10):2231－224.

［2］朱國鋒，楊小梅，萬國寧，楊林.甘肅省2004年生態(tài)足跡計(jì)算與分析［J］.甘肅聯(lián)合大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2008，(9):62 －68.

［3］張永芳，張勃，郭玲霞.蘭州市生態(tài)足跡變化趨勢及其影響因子分析［J］.干旱區(qū)資源與環(huán)境，2008，(9):25－29.

［4］徐中民，張志強(qiáng)，等.甘肅省1998年生態(tài)足跡計(jì)算與分析［J］.地理學(xué)報(bào)，2000，55(5):607 －616.

［5］徐中民，陳東景，張志強(qiáng)，等.中國1999年的生態(tài)足跡分析［J］.土壤學(xué)報(bào)，2002，39(3):442 －445.

［6］甘肅年鑒［Z］.北京:中國統(tǒng)計(jì)出版社，2001－2010.