付 偉 趙俊權(quán) 杜國(guó)禎

(1.蘭州大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，甘肅蘭州 730000;2.云南農(nóng)業(yè)大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，云南昆明 650201）

發(fā)展是人類歷史社會(huì)永恒的主題，其中人與自然的關(guān)系、環(huán)境保護(hù)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的復(fù)雜辨證關(guān)系催生出資源環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，同時(shí)從生態(tài)、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)等不同角度對(duì)其進(jìn)行延伸研究。其中生態(tài)安全評(píng)價(jià)就是可持續(xù)發(fā)展研究的一個(gè)新領(lǐng)域。美國(guó)學(xué)者萊斯特·R·布朗(Brown L R）最早在1997年將環(huán)境引入安全概念，他認(rèn)為“目前對(duì)安全的威脅，來(lái)自國(guó)與國(guó)之間關(guān)系的較少，而來(lái)自于自然之間關(guān)系的可能較多”［1－2］。我國(guó)是在20世紀(jì)90年代才開始對(duì)生態(tài)安全進(jìn)行研究。周毅［3］在對(duì)中國(guó)環(huán)境生態(tài)安全的研究中得出，我國(guó)每年環(huán)境污染和生態(tài)破壞造成的經(jīng)濟(jì)損失約占當(dāng)年國(guó)民生產(chǎn)總值的14%。

生態(tài)安全評(píng)價(jià)是一種多學(xué)科交叉的實(shí)踐，隨著研究的深入，其在評(píng)價(jià)方法已由最初定性的簡(jiǎn)單描述發(fā)展為現(xiàn)今定量的精確判斷，可歸結(jié)為數(shù)學(xué)模型法［4］、生態(tài)足跡法［5］、景觀模型法［6］、遙感與地理信息系統(tǒng)法［7］4 種。

中國(guó)西北部地區(qū)是經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)，資源相對(duì)匱乏，生態(tài)安全問(wèn)題也是其今后發(fā)展的關(guān)鍵。甘肅地處黃河上游，青藏高原與黃土高原、內(nèi)蒙古高原的交匯地，其地理位置的特殊性決定了其生態(tài)安全的重要性。本文以甘肅為例，分析中國(guó)西北地區(qū)的生態(tài)安全狀況。

1 研究方法

“生態(tài)足跡”方法由加拿大生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)家 Willam Rees［8］在1992年提出并在1996年由其博士生Wackernagel［9－10］完善。生態(tài)足跡又稱為生態(tài)占用、生態(tài)痕跡、生態(tài)腳印等，其定義是:任何已知人口(某個(gè)人、一個(gè)城市或一個(gè)國(guó)家）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)面積(包括陸地和水域）［5］。該方法通過(guò)計(jì)算支持特定區(qū)域人類社會(huì)所有消費(fèi)活動(dòng)所需要的土地(生態(tài)足跡）與該區(qū)域可提供的生物生產(chǎn)性土地(生態(tài)承載力）相比較來(lái)判斷區(qū)域發(fā)展的可持續(xù)性［11］。生態(tài)足跡最大的貢獻(xiàn)在于在經(jīng)濟(jì)和生態(tài)系統(tǒng)之間建立了一種投影關(guān)系，將經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)中不同屬性的資源和服務(wù)投影成生態(tài)系統(tǒng)中標(biāo)準(zhǔn)化的土地面積，并且可以與實(shí)際生態(tài)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化土地面積進(jìn)行比較［5］。生態(tài)足跡的概念在1999年引入國(guó)內(nèi)，由徐中民、張志強(qiáng)等［12－13］學(xué)者首次利用它開展實(shí)證研究。隨著研究的深入，生態(tài)足跡的應(yīng)用已遍及世界、國(guó)家、地區(qū)及各個(gè)產(chǎn)業(yè)等多個(gè)層次。

生態(tài)足跡(ecological footprint，EF）是在一定的時(shí)間和空間內(nèi)人類的社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)對(duì)自然資源的需求，這種需求以生態(tài)生產(chǎn)性土地的面積來(lái)衡量。其計(jì)算公式為:

式中，EF表示總的生態(tài)足跡;Aj表示第j類生物生產(chǎn)性土地的面積;EQj表示均衡因子;EPij表示全球平均的單位j類型土地生產(chǎn)第i種資源的量;Cij表示與j類生態(tài)生產(chǎn)性土地對(duì)應(yīng)的i種資源消費(fèi)量;nj表示與第j類生態(tài)生產(chǎn)性土地對(duì)應(yīng)的資源種類。這樣就得到了總的生態(tài)足跡，再除以人口即得到人均生態(tài)足跡。

2 甘肅省2001－2010年生態(tài)足跡的計(jì)算

根據(jù)生態(tài)模型的計(jì)算方法，對(duì)甘肅2001－2010年的生態(tài)足跡、生態(tài)承載力、生態(tài)盈余和萬(wàn)元GDP生態(tài)足跡進(jìn)行實(shí)際計(jì)算，結(jié)果見(jiàn)圖1。甘肅的生態(tài)足跡計(jì)算主要包括生物資源的消費(fèi)和能源的消費(fèi)。由于數(shù)據(jù)的限制，本文沒(méi)有考慮貿(mào)易對(duì)甘肅生態(tài)足跡的影響。本文采用以往國(guó)內(nèi)的絕大多數(shù)研究中普遍采用 Wackernagel［14］1997年最早計(jì)算52個(gè)國(guó)家和地區(qū)時(shí)采用的均衡因子，即耕地、草地、林地、水域、化石能源用地和建設(shè)用地的均衡因子分別為:2.82、0.54、1.14、0.22、1.14、2.82。在計(jì)算化石能源用地時(shí)，利用 Wackernagel等［9－10］所確定的煤、石油、天然氣和水電的全球平均土地產(chǎn)出率分別為55、71、93、1000GJ/hm2，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。

圖1 甘肅人均生態(tài)足跡、人均生態(tài)承載力及生態(tài)赤字變化圖(2001－2010年）

3 結(jié)果分析

3.1 10年的變化趨勢(shì)分析

近10年來(lái)，甘肅總量生態(tài)足跡平均為6117.486萬(wàn)hm2，人均生態(tài)足跡平均為2.383 hm2，人均生態(tài)承載力平均為1.119 hm2，人均生態(tài)盈余平均為 －1.264 hm2。其中耕地和化石能源用地所占的比例最大，平均占人均生態(tài)足跡的46.747%和43.323%;其次是草地和林地，平均分別占人均生態(tài)足跡的8.391%和1.084%;水域平均人均生態(tài)足跡最低，只有0.168%，這說(shuō)明受甘肅的地理位置和飲食習(xí)慣的影響，對(duì)水產(chǎn)品的需求很低。

甘肅的人均生態(tài)足跡在過(guò)去的10年間從1.89 hm2增長(zhǎng)到2.90hm2，呈持續(xù)增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)(見(jiàn)圖1）。不同類型生態(tài)足跡比例也發(fā)生了變化(見(jiàn)圖2），其中耕地資源逐漸減少，而化石能源所占比例逐漸增至最大，接近50%，說(shuō)明甘肅工業(yè)化進(jìn)程中能源消耗大幅增加，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展很大程度上依賴化石能源的消耗，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)有待進(jìn)一步轉(zhuǎn)型和優(yōu)化;草地生態(tài)足跡所占比例也有所增加，從7.316% 增長(zhǎng)到9.432%;林地、水域和建設(shè)用地生態(tài)足跡很少，水域和建設(shè)用地更是微乎其微。生態(tài)赤字增加較快，甘肅2001年人均生態(tài)赤字為 0.422 hm2，2010年就增長(zhǎng)為1.759 hm2，是2001年的4倍多，說(shuō)明甘肅的生態(tài)環(huán)境處于不安全狀態(tài)。

圖2 甘肅不同生產(chǎn)性資源人均生態(tài)足跡變化趨勢(shì)(2001－2010年）

3.2 結(jié)合環(huán)境庫(kù)茲涅茨曲線的資源的利用效益分析

萬(wàn)元GDP生態(tài)足跡反映了經(jīng)濟(jì)發(fā)展與資源利用效率的關(guān)系。萬(wàn)元GDP生態(tài)足跡大，則表明資源利用效率低，相反，萬(wàn)元GDP生態(tài)足跡小，則表明資源利用效率高。過(guò)去10年來(lái)，甘肅萬(wàn)元GDP生態(tài)足跡隨著人均GDP的增加而迅速減少(見(jiàn)圖3），由2001年的4.537hm2/萬(wàn)元降低到2010年的1.805hm2/萬(wàn)元，由此可以看出，過(guò)去10年來(lái)甘肅的資源利用效率得到了迅速提高。

發(fā)展與資源、生態(tài)、環(huán)境消耗的關(guān)系可能會(huì)呈現(xiàn)倒U型曲線關(guān)系，可持續(xù)發(fā)展就是要使發(fā)展與資源、環(huán)境的關(guān)系處于倒U型曲線的右半部［15］，而實(shí)現(xiàn)環(huán)境的生態(tài)安全也應(yīng)該使環(huán)境庫(kù)茲涅茨曲線盡快平穩(wěn)向右移動(dòng)直至出現(xiàn)穩(wěn)定下降，實(shí)現(xiàn)天人和諧的局面，使經(jīng)濟(jì)發(fā)展的成果成為實(shí)現(xiàn)環(huán)境生態(tài)安全的有力保障，創(chuàng)建資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)。而實(shí)現(xiàn)這一路徑的首要任務(wù)就是加強(qiáng)科技創(chuàng)新，提高資源利用效率，降低萬(wàn)元GDP生態(tài)足跡。

圖3 甘肅萬(wàn)元GDP生態(tài)足跡、人均GDP和人口變化圖(2001－2010年）

4 結(jié)論與建議

以甘肅為例，通過(guò)生態(tài)足跡模型和環(huán)境庫(kù)茲涅茨曲線分析中國(guó)西北部地區(qū)的生態(tài)安全，由于近10年來(lái)，甘肅的生態(tài)足跡不斷增大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了生態(tài)承載力，生態(tài)赤字不斷增大，說(shuō)明甘肅的環(huán)境處于不安全狀態(tài)。但萬(wàn)元GDP生態(tài)足跡隨人均GDP的增加而增大，說(shuō)明甘肅的資源利用效率不斷提高。

雖然環(huán)境庫(kù)茲涅茨曲線說(shuō)明了在發(fā)展與資源環(huán)境的普遍關(guān)系，為了實(shí)現(xiàn)倒“U”型曲線頂點(diǎn)的跨越，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展降低對(duì)資源環(huán)境的壓力，萬(wàn)元GDP生態(tài)足跡不斷減小，尋找這種變化的原因和動(dòng)力至關(guān)重要。這種變化主要來(lái)源于內(nèi)生動(dòng)力、外生動(dòng)力和輔助動(dòng)力三個(gè)方面。內(nèi)生動(dòng)力主要指人們發(fā)展觀的變化和消費(fèi)觀的變化;外生動(dòng)力主要包括技術(shù)進(jìn)步和制度創(chuàng)新;輔助動(dòng)力指人口增長(zhǎng)率的減緩(見(jiàn)圖3）。

中國(guó)西北部地區(qū)的生態(tài)安全問(wèn)題應(yīng)在此基礎(chǔ)上建立起資源、環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展的預(yù)警機(jī)制，即驅(qū)動(dòng)力(driving forces）→資源環(huán)境壓力(press）→環(huán)境質(zhì)量(environmental quality）→響應(yīng)(response），簡(jiǎn)稱為 DPER機(jī)制(見(jiàn)圖4）。內(nèi)生動(dòng)力、外生動(dòng)力和輔助動(dòng)力都?xì)w結(jié)為驅(qū)動(dòng)力，一種推動(dòng)著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、城市建設(shè)和旅游交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域的發(fā)展動(dòng)力，對(duì)環(huán)境保護(hù)有利的驅(qū)動(dòng)力為正向驅(qū)動(dòng)力，反之為負(fù)驅(qū)動(dòng)力，兩者之間的博弈將直接或間接地導(dǎo)致資源環(huán)境壓力的增減，從而影響環(huán)境質(zhì)量，如果環(huán)境惡化，人類的生產(chǎn)環(huán)境受到影響，會(huì)迫使社會(huì)對(duì)上述因素的變化作出判斷并出臺(tái)相應(yīng)的政策手段。但我們不能再受到負(fù)面影響時(shí)才作出反應(yīng)，而是對(duì)影響驅(qū)動(dòng)力的各個(gè)因素及時(shí)作出判斷和響應(yīng)，通過(guò)調(diào)整發(fā)展觀念和消費(fèi)觀念、發(fā)明新技術(shù)、尋找替代資源、完善生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制、控制人口增長(zhǎng)等措施減輕資源環(huán)境壓力。

圖4 DPER機(jī)制圖

經(jīng)濟(jì)發(fā)展資源環(huán)境呈現(xiàn)倒U型的發(fā)展規(guī)律，但這并不表明我們可以先發(fā)展經(jīng)濟(jì)，再治理環(huán)境。在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)，要真正地實(shí)現(xiàn)資源節(jié)約和環(huán)境友好。要實(shí)現(xiàn)中國(guó)西北地區(qū)的生態(tài)安全就應(yīng)將DPER機(jī)制貫穿于經(jīng)濟(jì)發(fā)展之中，注重其內(nèi)生、外生和輔助動(dòng)力，人口的壓力減輕能緩解人類對(duì)資源環(huán)境的壓力，技術(shù)的進(jìn)步和制度的創(chuàng)新可以提高資源的利用效率，而發(fā)展觀和消費(fèi)觀的轉(zhuǎn)變則規(guī)定了技術(shù)進(jìn)步的方向。

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