石悅樾，銀正彤，趙楊茜，彭文君

（貴州大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院，貴州·貴陽 550025）

修正后的生態(tài)足跡分析內(nèi)陸山地城市土地生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)以貴陽市為例

石悅樾，銀正彤*，趙楊茜，彭文君

（貴州大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院，貴州·貴陽 550025）

使用修正后的生態(tài)足跡研究方法，結(jié)合萬元GDP的生態(tài)足跡對(duì)貴陽市土地生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)進(jìn)行研究。在對(duì)生態(tài)足跡模型進(jìn)行能源和電力的貿(mào)易修正后分析貴陽市土地生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)，得出修正前后對(duì)比結(jié)果，顯示修正后的生態(tài)足跡更貼近實(shí)際情況，貴陽市土地承載力主要貢獻(xiàn)為耕地和林地，電力主要是靠外部輸入供給。2007到2011年貴陽市生態(tài)赤字上升，其中化石能源用地和牧草地生態(tài)赤字中占主要貢獻(xiàn)地位，而萬元GDP的生態(tài)足跡逐年下降，說明貴陽作為內(nèi)陸山地城市，在其豐富的生態(tài)資源基礎(chǔ)上人們不斷發(fā)展生產(chǎn)力，提高資源利用率。

土地生態(tài)；土地承載力；生態(tài)足跡；模型修正

人類開發(fā)利用自然資源以滿足物質(zhì)文化需要，在此過程中不斷形成以自然為索取對(duì)象的經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)，人類在一系列經(jīng)濟(jì)活動(dòng)中不斷開發(fā)利用土地，造成人地關(guān)系緊張。我國使用生態(tài)足跡概念始于1999年，很多學(xué)者對(duì)其進(jìn)行了討論并運(yùn)用。郭秀銳基于生態(tài)足跡分析廣州城市發(fā)展對(duì)生態(tài)造成的壓力[1]；陳敏研究了中國1948年至2003年長達(dá)26年的生態(tài)足跡動(dòng)態(tài)[2]；周靜以生態(tài)足跡結(jié)合灰度關(guān)聯(lián)分析法綜合研究南京市可持續(xù)發(fā)展[3]；楊艷等人將土地承載力與生態(tài)足跡結(jié)合分析干旱草原的可持續(xù)發(fā)展[4]；符海月等人基于生態(tài)足跡方法研究土地利用規(guī)劃期中的土地承載力，為規(guī)劃環(huán)境影響評(píng)價(jià)提供參考[5]；高成康等人對(duì)生態(tài)足跡進(jìn)行修正后計(jì)算[6]；顧康康等人基于能值對(duì)生態(tài)足跡進(jìn)行修正，得出適宜礦業(yè)城市的生態(tài)足跡評(píng)價(jià)結(jié)果[7]。國內(nèi)對(duì)生態(tài)足跡研究主要以可持續(xù)發(fā)展、對(duì)環(huán)境影響、為土地利用規(guī)劃提供依據(jù)及生態(tài)足跡修正后的應(yīng)用等方面為主。

1 研究區(qū)概況

貴陽市地處東經(jīng)106°07′～107°17′、北緯26°11′～27°22′，為以山地、丘陵為主的丘原盆地地區(qū)。根據(jù)2012年貴陽市統(tǒng)計(jì)年鑒，全市土地總面積8043.366km2，丘陵面積占35.33%，山地占52.44%。城鎮(zhèn)村及工礦用地545.4861km2，耕地2691.5427km2，園地117.75km2，林地3393.4905km2，水域及水利設(shè)施用地185.689k m2，交通運(yùn)輸用地127.8588km2，其他土地981.5488km2。貴陽市2012年末常住人口445.17萬，人口自然增長率5.97%，城鎮(zhèn)人口313.97萬人，農(nóng)村人口131.20萬人，人口密度為554.11人/km2。

2 數(shù)據(jù)來源及研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

本文數(shù)據(jù)主要依據(jù)2008年至2012年《貴陽市統(tǒng)計(jì)年鑒》，結(jié)合生態(tài)足跡法和萬元GDP的生態(tài)足跡，選取2007年到2011年數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。根據(jù)研究需求選取用地地類并歸整，以生態(tài)足跡模型計(jì)算能源與生物資源的消費(fèi)，得出研究期內(nèi)貴陽市的生態(tài)赤字情況，結(jié)合萬元GDP的生態(tài)足跡情況分析基于統(tǒng)計(jì)年鑒原始數(shù)據(jù)所得出的結(jié)果的誘發(fā)原因。

2.2 研究方法

本文在以生態(tài)足跡算法為基礎(chǔ)前提下結(jié)合萬元GDP對(duì)貴陽市土地生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)進(jìn)行分析。根據(jù)貴陽地方特色選取6類地類：耕地、化石能源地、林地、建筑用地、牧草地和水域并進(jìn)行修正。

（1）生態(tài)足跡計(jì)算

生態(tài)足跡的計(jì)算公式如下：

式中，EF是研究區(qū)總生態(tài)足跡；N是其人口數(shù)；ef是人均生態(tài)足跡；i是消費(fèi)商品和投入的類型；aai為i種消費(fèi)商品折算的生產(chǎn)土地面積；rj為均衡因子；Pi為i種消費(fèi)商品的年平均生物生產(chǎn)單位面積產(chǎn)量；ci為i種商品的年人均消費(fèi)量。

（2）生態(tài)承載力計(jì)算

生態(tài)承載力的計(jì)算公式如下：式中，EC是研究區(qū)總生態(tài)承載力，N是其人口數(shù)；ec是人均生態(tài)承載力；j是生物生產(chǎn)性土地類型；aj是各類人均生物生產(chǎn)性土地面積；rj是均衡因子；yj是產(chǎn)量因子；ec1為人均生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)足跡供給（公頃/人）；ec2是人均可用生態(tài)足跡供給（公頃/人）。

（3）生態(tài)足跡修正

以往的研究表明：某些面積大而人口少的地區(qū)，往往因人少資源多而表現(xiàn)為生態(tài)盈余，相反人多地少則表現(xiàn)為生態(tài)赤字，由此得出的結(jié)論不全。所以本文提出基于本地區(qū)物質(zhì)和能源的輸入和輸出對(duì)生態(tài)足跡修正。輸入的物質(zhì)及能源所產(chǎn)生的生物生產(chǎn)性土地（ASR）由外部地區(qū)提供，在計(jì)算時(shí)應(yīng)當(dāng)從總的生態(tài)足跡中除去；輸出的物質(zhì)及能源所產(chǎn)生的生物生產(chǎn)性土地（ASC）由本地區(qū)提供，在計(jì)算時(shí)應(yīng)當(dāng)計(jì)入總的生態(tài)足跡中。本地消費(fèi)的物質(zhì)及能源（ABD）所產(chǎn)生的生物生產(chǎn)性土地直接計(jì)入總的生態(tài)足跡。修正后的公式如下：

（4）生態(tài)赤字或盈余計(jì)算

生態(tài)赤字或盈余的計(jì)算公式如下：

ED = EC - EF

式中，當(dāng)ED為正時(shí)為生態(tài)盈余，表明該區(qū)域資源可供當(dāng)?shù)乜沙掷m(xù)發(fā)展；當(dāng)ED為負(fù)時(shí)為生態(tài)赤字，表明該區(qū)域資源難以使當(dāng)?shù)乜沙掷m(xù)發(fā)展，需要從外部輸入調(diào)節(jié)。

（5）萬元GDP的生態(tài)足跡

人類生產(chǎn)勞動(dòng)都與資源利用息息相關(guān)，資源利用效率與區(qū)域可持續(xù)發(fā)展緊密相連，萬元GDP的生態(tài)足跡可反映一個(gè)地區(qū)的資源使用效能高低。萬元GDP的生態(tài)足跡的值與資源使用效率成負(fù)相關(guān)關(guān)系，其值低表明資源使用銷量高，相反則低。計(jì)算公式如下：

式中，R是萬元GDP的生態(tài)足跡，EF是總的生態(tài)足跡，GDP是一個(gè)國家或地區(qū)所有常住單位在一定時(shí)期內(nèi)生產(chǎn)活動(dòng)的最終成果，是國民經(jīng)濟(jì)核算的核心。

3 貴陽市實(shí)證研究

3.1 2007～2011年生態(tài)足跡

（1）消費(fèi)量計(jì)算

本文先計(jì)算能源消費(fèi)和生物消費(fèi)，再計(jì)算土地承載力。

根據(jù)資料計(jì)算了貴陽市2011年煤炭、焦炭、石油、氣類和電力等5種能源消費(fèi)的生態(tài)足跡。參考國際標(biāo)準(zhǔn)，將貴陽市能源消耗所耗熱量折算成相對(duì)應(yīng)的化石能源地面積和建筑用地面積。而在能源消耗中大部分能源是入口到貴陽，本土供給能源只占小部分，因貴陽市統(tǒng)計(jì)年鑒中缺乏焦炭、石油、氣類的輸入和輸出量，這里只對(duì)煤炭和電力進(jìn)行修正。修正前與修正后的貴陽市生態(tài)足跡能源賬戶對(duì)比見表1。從中得出，貴陽絕大部分電力是由輸入供給。

表1 2011年貴陽市生態(tài)足跡能源賬戶修正前后對(duì)比Table1 A comparison of the non-updated and updated energy ecological footprint of Guiyang city in 2011

生物資源消費(fèi)部分主要是蔬菜、油料、糧食、水產(chǎn)品、核桃、油桐和油茶、核桃、豬肉、牛羊肉、奶類等12種生物資源消費(fèi)的生態(tài)足跡。在生物資源生產(chǎn)土地面積的計(jì)算時(shí)，以聯(lián)合國糧食和農(nóng)業(yè)組織的1993個(gè)世界平均產(chǎn)出數(shù)據(jù)為參考，用于計(jì)算生物資源消費(fèi)時(shí)所需的生物生產(chǎn)性土地面積，以便于不同區(qū)域、不同時(shí)期間的比較分析（表2）。

表2 2011年貴陽市生物資源賬戶Table2 The biological resources ecological footprint of Guiyang city in 2011

（2）各消費(fèi)項(xiàng)目的人均生態(tài)足跡

因各類土地生產(chǎn)力之間存在差異，本文采用國內(nèi)劉某承等研究的貴州6類土地均衡因子，分別給耕地、化石能源地、牧草地、林地、水域和建筑用地取值為0.56、0.88、0.62、0.88、0.49和0.56[12]。

將2011年能源消費(fèi)和生物消費(fèi)所產(chǎn)生的生態(tài)足跡匯總分析，同時(shí)以各類生態(tài)足跡所對(duì)應(yīng)的生物生產(chǎn)性土地面積乘以對(duì)應(yīng)的均衡因子做修正后，得到貴陽市2011年貿(mào)易修正前后的生態(tài)足跡對(duì)比（表3）。

在2011年貴陽市生態(tài)足跡需求分析中，各生物生產(chǎn)性土地以化石能源地、牧草地和耕地為主，修正前化石能源地的生態(tài)足跡最多占73.3171%、農(nóng)產(chǎn)品的生態(tài)足跡占25.6545%，修正后化石能源地的生態(tài)足跡最多占67.0036%、農(nóng)產(chǎn)品的生態(tài)足跡占31.7247%。總體上貴陽市對(duì)能源需求最大，原因可能是貴陽在發(fā)展經(jīng)濟(jì)過程中以能源消耗發(fā)展第一產(chǎn)業(yè)、第二產(chǎn)業(yè)及第三產(chǎn)業(yè)為主要支撐，但修正后化石能源地的生態(tài)足跡下降6個(gè)百分點(diǎn)，農(nóng)產(chǎn)品的生態(tài)足跡上升6個(gè)百分點(diǎn)，這更接近內(nèi)陸山地城市貴陽的實(shí)際情況。

表3 2011年貴陽市生態(tài)足跡修正前后對(duì)比Table 3 A comparison of the non-updated and updated ecological footprint of Guiyang city in 2011

（3）人均生態(tài)足跡匯總

按上述算法分別計(jì)算2007年到2011年的貴陽市生態(tài)足跡分別為0.9081hm2/cap、0.8678hm2/cap、0.8880hm2/cap、0.9754hm2/cap、1.0951hm2/cap（表4），貴陽市人均生態(tài)足跡總體呈上升趨勢(shì)。

表4 貴陽市2007～2011年的人均生態(tài)足跡（hm2/人）Table4 The per capital ecological footprint of Guiyang city in 2007～2011 (hm2/cap)

3.2 生態(tài)承載力

（1）產(chǎn)量因子的確定

耕地產(chǎn)量因子的確定是以研究區(qū)每年的糧食平均產(chǎn)出比上全球平均產(chǎn)出得出。貴陽市建設(shè)用地大多是從耕地轉(zhuǎn)變用途而來，故建設(shè)用地的產(chǎn)量因子和耕地一致，2007到2011年的產(chǎn)量因子分別為1.67、1.96、1.98、1.66和1.25；牧草地是用肉類產(chǎn)出比上全球平均產(chǎn)出得出，從2007年到2011年的產(chǎn)量因子依次分別是0.93、0.95、0.98、0.97和0.97；林地的產(chǎn)量因子一樣也是用研究區(qū)林產(chǎn)品產(chǎn)出比上全球平均產(chǎn)出得出，本文中林地的產(chǎn)量因子取值為0.91，本文中水域的產(chǎn)量因子取值為1，是以中國生態(tài)足跡的計(jì)算取值。

（2）貴陽市土地生態(tài)承載力

將6類土地面積乘以對(duì)應(yīng)的產(chǎn)量因子和均衡因子，得到貴陽市2007年到2011年扣除12%的生物多樣性保護(hù)地后的六種類型土地的生態(tài)足跡供給（見表5）。2007年到2011年貴陽市土地承載力分別是0.1200hm2/cap、0.1297hm2/ cap、0.1278hm2/cap、0.1126hm2/cap和0.0956hm2/cap。在貴陽市土地承載力中，耕地和林地占主要部分。

（3）生態(tài)盈虧

生態(tài)盈虧反映一個(gè)區(qū)域的人口、資源供給能力和社會(huì)發(fā)展的相適應(yīng)程度。通過計(jì)算得到貴陽市2007年到2011年生態(tài)盈虧（見表6）。貴陽市2007年到2011年都是處于生態(tài)赤字狀態(tài)。這5年時(shí)間內(nèi)貴陽市生態(tài)足跡一直呈上升趨勢(shì)，而土地生態(tài)承載力變化微弱，生態(tài)赤字呈上升趨勢(shì)?；茉吹氐纳鷳B(tài)足跡起伏變化與貴陽市人均生態(tài)足跡接近，表明在貴陽市第二產(chǎn)業(yè)比重高。貴陽以化石能源為經(jīng)濟(jì)支撐來源，在消耗能源的基礎(chǔ)上發(fā)展其他行業(yè)。而牧草地的生態(tài)足跡對(duì)生態(tài)赤字做的貢獻(xiàn)位于第二，反映人們對(duì)食品需求已不僅僅是填飽肚子，更注重生活品質(zhì)（見表7）。

表5 貴陽市土地承載力匯總（hm2/人）Table 5 Land capacity summary of Guiyang city (hm2/cap)

表6 貴陽市2007-2011年生態(tài)盈虧（hm2/人）Table6 The ecological surplus and defcit of Guiyang city in 2007-2011 (hm2/cap)

表7 貴陽市2007-2011年6類生物生產(chǎn)性土地的生態(tài)赤字(hm2/人) Table7 The ecological defcit of bio-productive land of Guiyang city in 2007-2011(hm2/cap)

（4）萬元GDP的生態(tài)足跡

萬元GDP的生態(tài)足跡反映一個(gè)區(qū)域資財(cái)使用效率，他們之間是負(fù)相關(guān)關(guān)系，從表8中反映貴陽市萬元GDP的生態(tài)足跡總體呈下降趨勢(shì)，說明貴陽市資源利用在這5年內(nèi)整體在朝著相對(duì)高效方向發(fā)展，社會(huì)生產(chǎn)由粗放向集約型轉(zhuǎn)換，由能耗型向節(jié)約型轉(zhuǎn)變。

表8 貴陽市2007-2011年萬元GDP的生態(tài)足跡匯總Table8 The ecological footprint per ten thousands yuan GDP summary of Guiyang city in 2007-2011

從表9中可以看出貴陽市這5年中萬元GDP的能源足跡也是整體呈遞減趨勢(shì)，從2007年的0.5472hm2/萬元下降到2011年0.3479hm2/萬元。從側(cè)面反映了貴陽市的在工業(yè)中運(yùn)用了科學(xué)技術(shù)使得生產(chǎn)力的效率提高，表明科學(xué)技術(shù)的運(yùn)用降低了貴陽市對(duì)不可再生資源的依賴度，在市場(chǎng)競爭中靈活性與以前相比有提高。本文中建筑用地是通過電力消耗折算過來，貴陽電力經(jīng)過修正后結(jié)果對(duì)比得出電力消耗主要靠外部貿(mào)易輸入為主，說明貴陽在引進(jìn)能源的過程中，發(fā)展三大產(chǎn)業(yè)的技術(shù)能力在逐年提高。

表9 貴陽市2007-2011年化石能源地萬元GDP生態(tài)足跡Table9 Fossil energy land of the ecological footprint per ten thousands yuan GDP of Guiyang city in 2007-2011

4 結(jié)語與討論

本文運(yùn)用生態(tài)足跡法對(duì)貴陽市2007年到2011年的土地生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)進(jìn)行分析，影響貴陽市土地生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的因素大致分為以下幾方面：

（1）貴陽市耕地由赤字轉(zhuǎn)變?yōu)橛?，貴陽市的耕地平均生產(chǎn)力比世界平均生產(chǎn)力高，居民食品消費(fèi)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。貴陽市耕地的生態(tài)盈余這5年內(nèi)趨于穩(wěn)定，雖然人口在增加，耕地面積在減少，但側(cè)面反映了在耕地生產(chǎn)中投入大量科學(xué)技術(shù)，耕地灌排設(shè)施在不斷完善，旱澇保收度在提高，人們耕作技術(shù)也提高。

（2）貴陽市氣候較好，草地生產(chǎn)力接近世界平均生產(chǎn)力，希望能夠得到合理的開發(fā)利用，進(jìn)一步提高產(chǎn)量，為減輕生態(tài)赤字做貢獻(xiàn)。貴陽市受自然條件影響是喀斯特石漠化城市，草地資源匱乏，應(yīng)走高技術(shù)路線，提高資源的利用率，種植高產(chǎn)草料代替放養(yǎng)。還可以開發(fā)未利用地為草地，這樣不僅為吸收二氧化碳做貢獻(xiàn)，還能防止水土流失和石漠化。

（3）貴陽市是一個(gè)林城，根據(jù)其2011年統(tǒng)計(jì)年鑒，林地有2736.5285km2，占全市土地的34.01%，林地面積由2007年2662.58km2變?yōu)?011年2736.5285km2。林地和耕地的承載力分別占整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)承載力的36.63%和44.17%。林地作為兩類生態(tài)盈余的土地之一，支撐著貴陽市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，得益與近幾年的退耕還林措施的實(shí)行還有貴陽市先天自然條件林地資源比較豐富。

（4）貴陽市對(duì)化石能源的消費(fèi)需求量一直都很高，2011年貴陽市人均化石能源地的需求高達(dá)0.7866hm2，與2007年相比貿(mào)易修正前上升47.9%，貿(mào)易修正后上升29.67%，修正后的數(shù)據(jù)說明貴陽基于本土產(chǎn)業(yè)特點(diǎn)，以其他產(chǎn)業(yè)產(chǎn)出所獲得的經(jīng)濟(jì)效益填補(bǔ)對(duì)能源需求所必須的生物生產(chǎn)性土地。貴陽市這幾年私家車不斷增加，摩托車也在不斷增加，各種家用電器不斷更新，貴陽市能源供給壓力大。石油的生態(tài)足跡比重最大，2011年石油的人均生態(tài)足跡是0.5366hm2/人，為能源生態(tài)足跡的60.82%。對(duì)于不可再生資源來說，能源作為國民經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)，對(duì)經(jīng)濟(jì)的健康發(fā)展和人們生活的改善發(fā)揮重要作用，應(yīng)使能源得到高效利用，改善開采技術(shù)，避免不必要的浪費(fèi)。

（5）貴陽市在生態(tài)足跡模型計(jì)算中，建筑用地主要為水利設(shè)施、工礦用地、居民點(diǎn)和交通用地。貴陽市建筑用地由2007年的482.76km2上升到2011年的630.17km2，增加的土地面積往往用作城市發(fā)展中的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，建筑用地大多數(shù)是通過占用耕地而來，其供給量不能一味上升，因?yàn)檫@會(huì)影響其他土地的生態(tài)承載力。其面積增長，對(duì)生態(tài)盈余貢獻(xiàn)為正，是因?yàn)樵诒疚闹蟹治隹闯龅馁F陽電力主要靠外部輸入。城市用地不能在盲目擴(kuò)大，應(yīng)該提高空間利用效率，轉(zhuǎn)粗獷為集約利用。

（6）2011年貴陽市的水域面積為154.1839km2，占全市土地面積的1.74%，水資源較貧乏，水域在研究期內(nèi)都處于生態(tài)赤字狀態(tài)，生態(tài)赤字變化小。雖然貴陽市對(duì)對(duì)水域展開各種保護(hù)，但是貴陽市對(duì)水產(chǎn)品的需求遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于供給。貴陽市可以通過利用境外生態(tài)足跡來滿足需求，擴(kuò)大進(jìn)口量，同時(shí)通過科學(xué)技術(shù)提高水產(chǎn)品產(chǎn)量，增加水產(chǎn)品的供應(yīng)量。

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Land eco-economics in an inland mountainous urban region:
Modifying the ecological footprint model to study the city of Guiyang

SHI Yue-Yue, YIN Zheng-Tong, ZHAO Yang-Xi, PENG Wen-Jun
(College of Resources and Environmental Engineering, Guizhou University, Guizhou Guiyang 550025, China)

This paper uses a revised version of the ecological footprint method, combining it with the 10,000 (RMB) yuan GDP ecological footprint study of Guiyang's land ecological and economic system. Comparing the results of ecological footprint model, both before and after correction, shows that the revised model provides a more exact ecological footprint of Guiyang. Most of Guiyang's land carrying capacity consists of farmland and forest, and the power supply depends on external input. From 2007 to 2011, fossil fuel energy land and grassland accounts for much of the ecological deficit in Guiyang, a city that is continually developing their economy through external energy input. Meanwhile the ecological footprint of 10,000 yuan GDP is decreasing annually. Guiyang is an inland mountainous city, and based on its abundant ecological resources people are constantly improving the utilization rate of resources.

land ecology; land load bearing capacity; ecological footprint; modifcation of model

F301.24

A

2095-1329(2016)04-047-05

10.3969/j.issn.2095-1329.2016.04.013

2016-03-28

2016-08-17

石悅樾(1993-),女,碩士生,土地資源管理專業(yè).

電子郵箱: 1056716599@qq.com

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*通訊作者: 銀正彤(博士/副教授): 312346079@qq.com