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        基于STIRPAT模型的池州市生態(tài)足跡驅(qū)動機制研究

        2013-12-13 10:05:48張樂勤陳發(fā)奎
        水土保持通報 2013年5期
        關(guān)鍵詞:池州市驅(qū)動力足跡

        張 勇,張樂勤,陳發(fā)奎

        (1.中國礦業(yè)大學 環(huán)測學院,江蘇 徐州221116;2.池州學院 政法管理系,安徽 池州247100;3.池州學院 資源環(huán)境與旅游系,安徽 池州247100;4.池州學院 經(jīng)濟貿(mào)易系,安微 池州247100)

        生態(tài)足跡分析(ecological footprint,EF)是定量評價區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的有效工具,也是度量人類活動對生態(tài)系統(tǒng)的壓力和影響的一條新途徑,已經(jīng)得到了廣泛的關(guān)注。近年來,有些學者試圖從生態(tài)足跡增長與社會經(jīng)濟因素的相關(guān)性入手,對全國或一些典型區(qū)域生態(tài)足跡增長的驅(qū)動機制進行探討,并提出科學合理的區(qū)域可持續(xù)發(fā)展對策,此方面的研究成果漸趨豐富[1-4]。

        定量測度生態(tài)足跡與社會經(jīng)濟之間的關(guān)系,分析生態(tài)足跡變化的社會經(jīng)濟影響因素,探究生態(tài)足跡增長的社會經(jīng)濟驅(qū)動機制,可以更好地為區(qū)域未來可持續(xù)發(fā)展和實現(xiàn)黨的十八大提出的建設(shè)生態(tài)文明目標提供明確的政策導向。但現(xiàn)實中很多影響生態(tài)足跡變化的社會經(jīng)濟因素是非平穩(wěn)的,在未對區(qū)域生態(tài)足跡與社會經(jīng)濟相關(guān)因素進行時間序列平穩(wěn)性進行檢驗的情況下,直接對其進行回歸,容易產(chǎn)生偽回歸問題[5-6]。

        鑒于此,本研究嘗試將環(huán)境研究領(lǐng)域的IPAT等式的隨機形式STIRPAT模型引入到人均生態(tài)足跡變化的社會經(jīng)濟驅(qū)動機制研究中[7-8],先對驅(qū)動力因子與人均生態(tài)足跡的時間序列數(shù)據(jù)進行偏相關(guān)分析加以檢驗,再對驅(qū)動力因子進行主成分分析,進而基于STIRPAT模型構(gòu)建人均生態(tài)足跡與社會經(jīng)濟驅(qū)動力因子的計量經(jīng)濟模型[9-10],得到各社會經(jīng)濟驅(qū)動因子對人均生態(tài)足跡增長貢獻率大小的彈性系數(shù),依據(jù)彈性系數(shù)即可比較分析各驅(qū)動力因子對人均生態(tài)足跡增長貢獻的程度[11-12]。據(jù)此結(jié)合池州市人均生態(tài)足跡驅(qū)動因素及自然與社會實際條件,提出相關(guān)政策建議,為池州市建設(shè)生態(tài)文明和“美麗池州”乃至建設(shè)“美麗安徽”提供科學依據(jù),也可為地級市尺度相關(guān)研究提供借鑒。

        1 研究區(qū)概況

        池州市位于安徽省西南部,長江下游南岸,東與銅陵市、蕪湖市相依,北濱長江與安慶市隔江相望,南與黃山市毗鄰。池州市地貌類型以丘陵山地為主,氣候?qū)倥瘽裥詠啛釒Ъ撅L氣候,植被類型有常綠闊葉林、常綠落葉闊葉混交林、針葉林、竹林等,市域內(nèi)擁有較為豐富的森林、水、礦產(chǎn)、旅游資源,森林覆蓋率達到60%。池州市是國家級生態(tài)經(jīng)濟示范區(qū),是皖南國際旅游文化示范區(qū)的重要組成部分,也是“生態(tài)安徽”建設(shè)試點市,先后獲得過“中國優(yōu)秀旅游城市”、“中國旅游競爭力百強城市”、“國家園林城市”等榮譽稱號。池州市現(xiàn)轄青陽縣、東至縣、石臺縣、貴池區(qū)和九華山旅游風景區(qū),國土面積為8 272km2,2010年全市總?cè)丝跒?61萬人,GDP為300億元。

        2 數(shù)據(jù)與方法

        2.1 數(shù)據(jù)來源與指標選取

        本研究中生物資源與能源消費量數(shù)據(jù)來源于《池州統(tǒng)計年鑒》(2002—2011年),由于大多數(shù)據(jù)直接來源于居民人均消費量,故貿(mào)易調(diào)整不做考慮。影響生態(tài)足跡的社會經(jīng)濟因素數(shù)據(jù)來源于《池州統(tǒng)計年鑒》(2002—2011年)和《安徽省統(tǒng)計年鑒(2002—2011年)》。

        關(guān)于影響生態(tài)足跡的社會經(jīng)濟因素指標的選取,本文借鑒國內(nèi)多位學者對驅(qū)動因子的選取方法,結(jié)合池州市社會經(jīng)濟發(fā)展狀況,從若干社會經(jīng)濟因素中篩選出以下8個因素作為生態(tài)足跡的驅(qū)動力因子加以分析研究,分別為總?cè)丝?、地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展水平人均GDP、城鎮(zhèn)化率、城鄉(xiāng)居民家庭恩格爾系數(shù)、人均消費性支出、工業(yè)總產(chǎn)值、第二產(chǎn)業(yè)比重、單位地區(qū)生產(chǎn)總值能耗。在用多元統(tǒng)計分析方法對數(shù)據(jù)進行分析時,需要利用統(tǒng)計分析軟件DPS 7.05將原始數(shù)據(jù)先進行標準化處理,以消除量綱影響,使數(shù)據(jù)具有可比性。

        2.2 研究方法

        2.2.1 生態(tài)足跡模型(EF模型) 生態(tài)足跡是指在一定的經(jīng)濟規(guī)模條件下,維持特定人口的資源消費和廢棄物消納所必需的生物生產(chǎn)土地面積,包括化石能源地、耕地、林地、草地、建筑地、水域6種類型[13-14]。生態(tài)足跡的計算基于以下兩個基本事實:(1)人類能夠估計自身消費的大多數(shù)資源、能源及其所產(chǎn)生的廢棄物數(shù)量;(2)這些資源和廢棄物流能折算成生產(chǎn)和消納這些資源和廢棄物流的生態(tài)生產(chǎn)性土地面積。由Wackernagel等創(chuàng)立的綜合法計算生態(tài)足跡,是目前應用范圍較廣的一種方法[15-16]。本文采用此方法計算人均生態(tài)足跡(EF)、人均生態(tài)承載力(EC)和生態(tài)盈余(或赤字)(ED或ER),計算公式分別為:

        式中:EF——人均生態(tài)足跡;EC——人均生態(tài)承載力;ED(ER)——人均生態(tài)赤字或人均生態(tài)盈余;EPI——生態(tài)壓力指數(shù);j——生物生產(chǎn)土地的類型,包括耕地、林地、草地、水域、能源用地、建筑用地6類;rj——j類土地利用的均衡因子;i——消費項目類型;ci——i商品的人均消費量;gpi,lpi——第i種消費項目單位面積的全球產(chǎn)量和研究區(qū)域平均產(chǎn)量;YFi——產(chǎn)量因子;nyi——第i消費項目的區(qū)域總產(chǎn)量。

        計算時,均衡因子rj和產(chǎn)量因子YFi取值參考張樂勤等[11]采用NPP計算得到的結(jié)果,rj取值如下:耕地和建筑用地均為1.15,林地為0.87,牧草地

        為0.48,水域為0.38,化石燃料用地為0.87。YFi取值如下:耕地和建筑用地均為1.66,林地為0.91,牧草地為0.19,水域為1,化石燃料用地為0。

        2.2.2 STIRPAT模型 美國生態(tài)學家埃里奇(Ehrlich)和康默納 (Comnoner)于20世紀70年代提出了關(guān)于經(jīng)濟增長與資源環(huán)境關(guān)系的IPAT模型:即I=PAT。Rose等在IPAT的基礎(chǔ)之上,通過對人口、財富和技術(shù)的回歸,進行環(huán)境壓力的隨機估計,提出了環(huán)境壓力隨機模型,簡稱STIRPAT模型[17-19],表達公式為:

        式中:I,P,A,T——環(huán)境壓力、人口數(shù)量、富裕度和技術(shù);a——該模型的系數(shù);b,c,d——人口數(shù)量、富裕度、技術(shù)3項人文驅(qū)動力指數(shù);e——模型的誤差。STIRPAT模型是定量分析人文因素對環(huán)境壓力影響的一種有效的方法,目前已被廣泛應用于生態(tài)足跡、能源足跡和CO2排放研究中。本研究借鑒STIRPAT模型,構(gòu)建出生態(tài)足跡變化與其驅(qū)動力因子關(guān)系模型[12,20-21],其模型的表達式為:

        為了通過回歸分析確定參數(shù),對式(6)兩邊取對數(shù),得到:

        式中:Y——人均生態(tài)足跡;K——常數(shù);P——總?cè)丝跀?shù);G——經(jīng)濟發(fā)展水平,以人均GDP表征;U 為城鎮(zhèn)化水平,以城鎮(zhèn)化率表征;F——城鄉(xiāng)居民家庭恩格爾系數(shù);E——人均消費性支出;I——工業(yè)總產(chǎn)值;A——第二產(chǎn)業(yè)比重;H——單位地區(qū)生產(chǎn)總值能耗;ε——隨機模型項;a1,a2,a3,a4,a5,a6,a7,a8——模型的彈性系數(shù),表示當 P,G,U,F(xiàn),E,I,A和H 每變化1%時,分別引起Y的a1%,a2%,a3%,a4%,a5%,a6%,a7%,a8%變 化。

        2.2.3 多元統(tǒng)計分析方法

        (1)驅(qū)動因子偏相關(guān)分析。采用統(tǒng)計分析軟件SPSS 17.0中的偏相關(guān)分析法對上述驅(qū)動力因子與人均生態(tài)足跡的時間序列數(shù)據(jù)進行偏相關(guān)分析(分析某個變量與人均生態(tài)足跡相關(guān)性時,將其他變量作為控制變量),可得到各個驅(qū)動因子與人均生態(tài)足跡的相關(guān)系數(shù),并經(jīng)過顯著性經(jīng)驗后可以判斷是否可以作為生態(tài)足跡的驅(qū)動力因子。

        (2)驅(qū)動力因子彈性系數(shù)確定。首先,通過SPSS 17.0軟件中的主成分分析法,對原始自變量進行分析與篩選,提取出對原始變量解釋性最強的綜合變量,即構(gòu)建出綜合變量與自變量之間線性關(guān)系模型;其次,將綜合變量與因變量進行普通最小二乘回歸,可得因變量與綜合變量的線性關(guān)系式;最后將綜合變量與自變量間的線性關(guān)系式代入因變量與綜合變量的線性關(guān)系式中,可得因變量與自變量間關(guān)系式。

        3 結(jié)果與分析

        3.1 生態(tài)足跡計算結(jié)果

        以池州統(tǒng)計年鑒(2002—2011年)中相關(guān)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)資料,利用式(1)—(3)可計算出池州市人均生態(tài)足跡、人均生態(tài)承載力、生態(tài)赤字(或盈余)及生態(tài)壓力指數(shù)(表1)。

        表1 池州市2001-2010生態(tài)足跡時間序列 hm2/人

        從表1可以看出,2001—2010年池州市人均生態(tài)足跡變化較快。從2001年的1.246hm2/人增加到2010年的2.248hm2/人,共增加了1.002hm2/人,且生態(tài)足跡變化呈遞增趨勢。生態(tài)足跡一直處于赤字狀態(tài),由2001年的-0.845hm2/人上升到2010年的-1.827hm2/人,且生態(tài)赤字呈逐年擴大態(tài)勢;生態(tài)壓力指數(shù)由2001年的3.104增加到2010年的5.332,增加了1.72倍,也呈現(xiàn)出現(xiàn)逐年遞增的趨勢。上述結(jié)果表明,近年來隨著池州市社會經(jīng)濟的快速發(fā)展,工業(yè)化、城鎮(zhèn)化進程的加速推進,池州市的生產(chǎn)消費活動負荷已超過其生態(tài)安全度,生態(tài)供需矛盾尖銳,社會經(jīng)濟發(fā)展的生態(tài)安全風險性和不穩(wěn)定性在增加,生態(tài)負荷壓力較大,生態(tài)已處于不安全狀態(tài)。

        3.2 驅(qū)動力因子偏相關(guān)分析

        以人口數(shù)P,人均GDP G,城鎮(zhèn)化率U,城鄉(xiāng)居民家庭恩格爾系數(shù)F,人均消費性支出E,工業(yè)總產(chǎn)值I,第二產(chǎn)業(yè)比重A,單位地區(qū)生產(chǎn)總值能耗H作為解釋變量,以Y作為因變量,運用SPSS 17.0統(tǒng)計軟件進行偏相關(guān)分析。分析結(jié)果顯示8個驅(qū)動力因子與人均生態(tài)足跡相關(guān)系數(shù)均在0.84以上,且顯著性檢驗在0.01水平上顯著相關(guān),故所選的8個驅(qū)動力因子均為生態(tài)足跡的驅(qū)動力影響因子。

        3.3 驅(qū)動力因子主成分分析

        將前述8個驅(qū)動力指標和人均生態(tài)足跡原始時間序列數(shù)據(jù)取對數(shù)。為了消除驅(qū)動力因子間量綱關(guān)系,使數(shù)據(jù)具有可比性,將取對數(shù)后的數(shù)據(jù)輸入DPS 7.05統(tǒng)計分析軟件先進行標準化處理,以消除量綱影響,使數(shù)據(jù)具有可比性。將標準化后的數(shù)據(jù)以TY,TP,TG,TU,TF,TE,TI,TA,TH 表示,然后將TP,TG,TU,TF,TE,TI,TA,TH 輸入SPSS 17.0軟件進行主成分分析,結(jié)果如表2—4所示。

        表2 驅(qū)動因子主成分分析解釋總方差 %

        表3 驅(qū)動因子主成分得分系數(shù)成分矩陣

        表4 驅(qū)動因子回歸模型系數(shù)

        由表2可知,對自變量 TP,TG,TU,TF,TE,TI,TA,TH進行分析與篩選后,可以提取2個主成分(即綜合變量),以X1,X2表示,兩個綜合變量可以解釋因變量的98.817%,且t檢驗的sig(單側(cè))值小于0.01,說明擬合程度非常好。從旋轉(zhuǎn)成分矩陣可以看出,主成分因子X1與TP,TG,TU,TE即總?cè)丝?,人均GDP,城鎮(zhèn)化率,人均消費性支出4項指標呈高度正相關(guān),而與TF即城鄉(xiāng)居民家庭恩格爾系數(shù)呈高度負相關(guān),因此該主成分因子主要是經(jīng)濟發(fā)展水平、人們生活消費水平及消費支出結(jié)構(gòu)的綜合反映,包含了原始變量的信息;主成分因子X2則主要與TI,TA,TH即工業(yè)總產(chǎn)值、第二產(chǎn)業(yè)比重、單位地區(qū)生產(chǎn)總值能耗有較強的正相關(guān)性,說明上述3個指標反映的是產(chǎn)業(yè)和工業(yè)結(jié)構(gòu)及能耗水平。通過表3主成分得分系數(shù)成分矩陣可得到綜合變量X1,X2與因變量的關(guān)系如下:

        以因變量TY為被解釋變量,X1,X2為解釋變量,通過SPSS 17.0軟件中的最小二乘法(OLS)進行回歸,得到模型R2為0.890,估計的標準誤差為0.010,t檢驗的sig值為0.000,小于0.01,說明模型擬合非常好。

        根據(jù)表4中的模型系數(shù),可得到綜合變量X1,X2與TY的關(guān)系式為:

        將式(8),(9)代入(10)中,可得:

        由式(11)可得人均生態(tài)足跡的驅(qū)動力因子的計量經(jīng)濟模型:

        由式(12)可知,影響人均生態(tài)足跡變化的總?cè)丝?,人均GDP,城鎮(zhèn)化率,城鄉(xiāng)居民家庭恩格爾系數(shù),人均消費性支出,工業(yè)總產(chǎn)值,第二產(chǎn)業(yè)比重,單位地區(qū)生產(chǎn)總值能耗的驅(qū)動因子的彈性系數(shù)分別為1.502,1.533,1.382,-1.590,1.493,1.578,1.632,1.724。表示當人口數(shù)每增加1%時,人均生態(tài)足跡將增加1.502%;當人均GDP每增加1%時,人均生態(tài)足跡將增加1.533;當城鎮(zhèn)化率每增加1%時,人均生態(tài)足跡將增加1.382%;當城鄉(xiāng)居民家庭恩格爾系數(shù)每增加1%時,人均生態(tài)足跡將減少1.590%;當人均消費性支出每增加1%時,人均生態(tài)足跡將增加1.493%;當工業(yè)總產(chǎn)值每增加1%時,人均生態(tài)足跡將增加1.578%;當?shù)诙a(chǎn)業(yè)比重每增加1%時,人均生態(tài)足跡將增加1.632%;當單位地區(qū)生產(chǎn)總值能耗每增加1%時,人均生態(tài)足跡將增加1.724%。以上定量分析的結(jié)果表明,城鄉(xiāng)居民家庭恩格爾系數(shù)與人均生態(tài)足跡增長的關(guān)系呈負相關(guān)關(guān)系,而其他7個影響因素均為正相關(guān),其影響程度按照大小順序為:單位地區(qū)生產(chǎn)總值能耗>第二產(chǎn)業(yè)比重>工業(yè)總產(chǎn)值>人均GDP>總?cè)丝冢救司M性支出>城鎮(zhèn)化率,其中,單位地區(qū)生產(chǎn)總值能耗、第二產(chǎn)業(yè)比重、工業(yè)總產(chǎn)值是人均生態(tài)足跡增長的主要驅(qū)動因子,總?cè)丝?、人均GDP是人均生態(tài)足跡增長的重要驅(qū)動因子,而城鎮(zhèn)化率和人均消費性支出對人均生態(tài)足跡增長的貢獻較小。由此可知,單位地區(qū)生產(chǎn)總值能耗、第二產(chǎn)業(yè)比重、工業(yè)總產(chǎn)值、總?cè)丝诩叭司鵊DP的逐年增加,城鎮(zhèn)化率和人均消費性支出水平的逐步提升是池州市2001—2010年人均生態(tài)足跡不斷增加、生態(tài)供需矛盾日益尖銳、生態(tài)安全壓力不斷加大的原因。

        4 結(jié)論

        通過對安徽省池州市2001—2010年的生態(tài)足跡進行測算,分別計算出人均生態(tài)足跡、人均生態(tài)承載力和生態(tài)赤字。計算結(jié)果顯示人均生態(tài)足跡均表現(xiàn)出上升的趨勢,且生態(tài)足跡的需求遠遠大于生態(tài)承載力,出現(xiàn)了生態(tài)赤字。同時依據(jù)STIRPAT模型,采用主成分因子分析法,對生態(tài)足跡增長的社會經(jīng)濟驅(qū)動機制進行了定量測度,得出以下結(jié)論:2001—2010年,池州市人均生態(tài)足跡不斷增長同人口、經(jīng)濟發(fā)展水平、單位地區(qū)生產(chǎn)總值能耗水平、第二產(chǎn)業(yè)對經(jīng)濟貢獻值、工業(yè)總產(chǎn)值、城鎮(zhèn)化水平和人均消費性支出水平存在較大關(guān)聯(lián),其中,單位地區(qū)生產(chǎn)總值能耗、第二產(chǎn)業(yè)比重、工業(yè)總產(chǎn)值是人均生態(tài)足跡增長的主要因素。究其原因,主要是近年來隨著池州市工業(yè)化進程的加快,“工業(yè)強市”戰(zhàn)略地大力實施,工業(yè)經(jīng)濟發(fā)展水平不斷提高,工業(yè)經(jīng)濟規(guī)模不斷擴大,這些都極大地推動了池州市人均生態(tài)足跡的遞增趨勢,導致了生態(tài)安全壓力不斷加大。

        鑒于上述結(jié)論,結(jié)合池州市作為國家級生態(tài)經(jīng)濟示范區(qū)和“生態(tài)安徽”建設(shè)試點市的實際情況,為了促進“生態(tài)池州”和“生態(tài)安徽”建設(shè),提出如下政策建議。

        (1)要進一步確立“生態(tài)立市”發(fā)展理念,結(jié)合資源稟賦優(yōu)勢,對現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)進行適度調(diào)整,控制過度擴張的工業(yè)經(jīng)濟規(guī)模,充分利用池州市豐富的農(nóng)業(yè)、旅游資源優(yōu)勢,積極發(fā)展第三產(chǎn)業(yè),增加三產(chǎn)占GDP比重。

        (2)要積極倡導“低碳”經(jīng)濟發(fā)展模式,淘汰高能耗、低效益的落后產(chǎn)業(yè),大力發(fā)展科技含量高、低碳環(huán)保、高效益的新興科技型產(chǎn)業(yè),嚴格執(zhí)行國家節(jié)能環(huán)保政策及環(huán)境保護基本法律制度,防范“三高一低”風險企業(yè)及低水平重復建設(shè)項目進入池州,實現(xiàn)由資源推動型向科技創(chuàng)新型轉(zhuǎn)變。

        (3)要嚴格執(zhí)行新一輪的土地利用總體規(guī)劃,保證耕地、林地、水域、牧草地等具有生態(tài)功能和價值的土地面積不減少、質(zhì)量不降低,提高區(qū)域土地生態(tài)承載力水平和生態(tài)安全指數(shù)。

        (4)要積極倡導低碳、綠色、環(huán)保、節(jié)儉理念,建立資源節(jié)約型、能源高效型、消費生態(tài)型、生產(chǎn)環(huán)保型的社會生產(chǎn)和消費模式,強化節(jié)約能源資源意識,實現(xiàn)社會生產(chǎn)生活的“低碳化”、“綠色化”、“生態(tài)化”,同時要進一步調(diào)整能源結(jié)構(gòu),大力開發(fā)清潔能源,如太陽能、水能、風能等,提高資源和能源的利用效率。

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