金佳莉　王　成

1　國家林業(yè)局城市森林研究中心　北京　10009112　中國林業(yè)科學研究院林業(yè)研究所　林木遺傳育種國家重點實驗室　北京　100091

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研究論文

1995
—2013年承德市生態(tài)足跡變化分析

金佳莉1,2王成1,2

1國家林業(yè)局城市森林研究中心北京10009112中國林業(yè)科學研究院林業(yè)研究所林木遺傳育種國家重點實驗室北京100091

摘要：生態(tài)足跡可用于測定與度量區(qū)域可持續(xù)發(fā)展程度。文章通過對承德市1995—2013年的生態(tài)足跡進行計算，分析了城市生態(tài)足跡的動態(tài)變化，為制定地區(qū)生態(tài)足跡消減政策提供依據。結果表明：1995—2013年承德市總的人均生態(tài)足跡呈遞增狀態(tài)，由1995年的1.1740 ghm2/人增至2013年的2.4939 ghm2/人，增幅為112.44%；化石能源用地是承德市人均生態(tài)足跡增大的主要原因；可利用人均生態(tài)承載力呈現(xiàn)先減后增的趨勢，由1995年的0.2888 ghm2/人下降至2007年的0.2471 ghm2/人，降幅為16.88%，而后增加至2013年的0.3758 ghm2/人，增幅為34.25%。承德市一直處于生態(tài)赤字狀態(tài)，且呈增加趨勢，1995—2013年的人均生態(tài)赤字分別是全球及全國2008年水平的1.8倍和1.3倍，分別是北京市、天津市以及河北省1996—2011年平均水平的53.65%、65.20%和98.66%，對減小京津冀地區(qū)生態(tài)赤字的貢獻率不大。

關鍵詞：生態(tài)足跡，生態(tài)承載力，生態(tài)赤字，承德

生態(tài)足跡最早是由加拿大生態(tài)經濟學家William Rees在1992年提出，并由Mathis Wackernagel 推廣應用的一種基于生物物理量的度量可持續(xù)發(fā)展程度的定量測度方法[1-2]。該方法通過核算人類所需的真實生物生產土地面積與地區(qū)所提供的生態(tài)承載力的土地面積來衡量人類對自然生態(tài)服務的需求與自然所能提供的生態(tài)服務之間的差距，以此來判斷該地區(qū)的可持續(xù)發(fā)展狀況[3]。承德是首都經濟圈中帶動京津冀一體化的重要城市，是本地區(qū)的生態(tài)屏障，承擔著重要的水源涵養(yǎng)功能。雖然已有學者對承德市的生態(tài)足跡進行過分析[4]，但論文數據較早，不能反映當前承德的發(fā)展態(tài)勢。本文運用生態(tài)足跡理論和計算方法，采用1996年、2008年和2014年承德市統(tǒng)計年鑒等相關數據，對近18年來承德市生態(tài)足跡進行動態(tài)分析，定量評價其城市可持續(xù)發(fā)展狀態(tài)，以期為京津冀協(xié)同發(fā)展背景下的承德市可持續(xù)發(fā)展提供有針對性的對策措施。

1 研究區(qū)概況及研究方法

承德市位于河北省的東北部，介于E115°54′～119°15′，N40°11′～42°40′，處于華北和東北兩個地區(qū)的連接過渡地帶。屬溫帶大陸性季風氣候，年均降水量542 m。全市地勢由西北向東南階梯下降，平均海拔約350 m，全市市域面積39 489.53 km2，建成區(qū)面積110.78 km2。

1.1 數據來源

本次生態(tài)足跡計算數據均來源于1996—2014年的《承德市統(tǒng)計年鑒》《承德市農業(yè)統(tǒng)計年鑒》，生態(tài)承載力計算數據來源于承德市統(tǒng)計局、承德市國土資源局，全球平均產量數據來源于聯(lián)合國農糧組織1993年計算的有關生物資源的世界平均產量資料[5]。

1.2 生態(tài)足跡模型及計算方法

生態(tài)足跡計算基于以下兩個基本事實：人類可以確定自身消費的絕大多數資源及其產生的廢棄物的數量；這些資源和廢棄物能轉換成相應的生物生

產面積[6]。在生態(tài)足跡核算時，生物生產性土地面積被劃分為耕地、林地、草場、建設用地、水域和化石能源地6種類型，并通過引入河北省的均衡因子[7]和產量因子實現(xiàn)其對應區(qū)域各類生物生產性土地的可加性和可比性，以此來計算生態(tài)足跡和生態(tài)承載力[7-8]。主要計算步驟如下：

1) 將資源劃分為生物項目和能源項目，追蹤資源消耗和廢棄物消納，計算人均值。

2) 將各項消費資源或產品的消費折算為具有生態(tài)生產力的6列生物生產性土地面積，計算原煤、焦炭、汽油和電力等能源消費項目的足跡時，以全球平均能源生態(tài)足跡為標準，將消耗量通過一個折算系數折合成熱量，再利用得到的熱量值換算成化石能源土地面積。

3) 計算生態(tài)足跡EF。

(1)

式中，EF為總的生態(tài)足跡(全球公頃，ghm2)；N為人口數；ef為人均生態(tài)足跡(全球公頃/人，ghm2/人)；ci為第i種物品的人均消費量(t)；pi為第i種物品的全球平均生產能力(kg/hm2)。fj為均衡因子，j=1，2，3，4，5，6分別代表耕地、林地、草地、水域、化石能源地和建筑用地。

4) 計算生態(tài)承載力EC。

(2)

式中，EC為生態(tài)承載力(hm2)；N為人口數；eC為人均生態(tài)承載力(hm2/人)；aj為人均生物生產性土地面積；γj為產量因子，fj為均衡因子(見表1)。

表1　均衡因子和產量因子

5) 計算人均生態(tài)足跡與人均生態(tài)承載力之差，得出生態(tài)赤字或盈余。

ED=EC-EF

(3)

式中，ED為生態(tài)赤字或盈余；EF為生態(tài)足跡；EC為生態(tài)承載力。

2 結果與分析

2.1 承德市人均生態(tài)足跡動態(tài)分析

根據承德市統(tǒng)計年鑒，承德市的生態(tài)足跡主要分為生物資源消費的生態(tài)足跡和能源資源消耗的生態(tài)足跡。生物產品消費包括農產品、林產品、牧產品、水產品4大類；能源消費主要涉及原煤、洗精煤、其他洗煤等14類。承德市總的人均生態(tài)足跡見表2。

表2　承德市人均生態(tài)足跡與總人均生態(tài)足跡　(ghm2/人)

由表2可得，1995—2013年，承德市總的人均生態(tài)足跡呈遞增狀態(tài)，18年間增幅為112.44%。具體到每類生物生產性土地，1995—2013年，草地、水域土地類型的生態(tài)足跡有小幅波動，但總趨勢增加；而耕地、林地、化石能原地以及建筑用地土地類型的生態(tài)足跡一直呈上升狀態(tài)，其中，1995—2013年化石能源用地、耕地和草地在承德市的占用

面積較大。人均生態(tài)足跡增長量最大的為建筑用地，增幅為1 425%；其次為化石能源用地增幅為386.05%。耕地的人均生態(tài)足跡呈現(xiàn)先減后增的趨勢，但草地和水域的生態(tài)足跡卻呈現(xiàn)先增后減的趨勢。以上數據說明，1995—2013年承德市城市建設用地擴張迅速，第二產業(yè)的發(fā)展對化石能源消耗較高，造成生態(tài)足跡的大幅增加；另一方面也說明了承德市居民的食物來源發(fā)生變化，居民對干果、水果、蔬菜等林產品和農產品的消費量不斷增加。

從生態(tài)足跡的構成上分析，五類土地所占比例極不平衡(見圖1)?；茉从玫亍⒔ㄖ玫睾土值匾恢背试黾于厔?，草地所占比例一直在減小。具體來看，1995年和2007年草地比例最大，占57.11%～43.40%；2013年化石能源用地所占比例最大為53.78%；建設用地雖有增加，但所占比例最小，為0.01%～0.06%。這說明1995年以來承德市第一產業(yè)所占比重較高，在城市經濟發(fā)展中高度依賴化石能源消耗的產業(yè)結構形式，轉變經濟發(fā)展方式、控制高能資源的消耗將是承德市未來可持續(xù)發(fā)展所面臨的最嚴峻形勢。

圖1　承德市生態(tài)足跡構成

2.2 承德市生態(tài)承載力動態(tài)變化

根據承德市土地利用數據，計算得到三個時段不同生物生產性土地的人均生態(tài)承載力。由于在區(qū)域發(fā)展中，承德市并未預留專門用于吸收CO2的化石能源用地，故在計算中取值為0。根據世界環(huán)境與發(fā)展委員會(WCED)的建議，需扣除12%的生物多樣性保護面積[2]，最終得出承德市1995年、2007年和2013年可利用的人均生態(tài)承載力(表3)。

根據計算結果，1995—2013年承德市生態(tài)承載力總體呈現(xiàn)先減后增的趨勢，其中1996—2007年有所減少， 2007—2013年呈上升狀態(tài)?？傮w來看，承德市生態(tài)承載力由1995年的0.288 8ghm2/人增加至2013年的0.375 8ghm2/人，增幅30.12%。需要指出的是，1995—2007年承德社會經濟迅猛發(fā)展，對耕地、林地等生產性土地需求量大，由于受到生產技術、生產方式等方面的制約，對各類土地的開發(fā)不盡合理，因此1995—2007年承德市總生態(tài)承載力降幅9.08%。2007年以后承德市不斷優(yōu)化經濟發(fā)展促進產業(yè)轉型升級，對生產性土地不再是無限制的索取與利用，而是更有序合理地去適度開發(fā)，因此，2007—2013年承德市生態(tài)承載力增幅55.68%。

表3　承德市人均生態(tài)承載力　(ghm2/人)

從生態(tài)承載力的構成來看(圖2)，1995-2013年耕地均是承德市生態(tài)承載力的最大組成部分，總體呈現(xiàn)減少的趨勢，由1995年的54.22%減至45.37%。從各土地類型來看，1995-2013年的林地人均生態(tài)承載力變化先增后減，1995-2007年，林地人均生態(tài)承載力不斷增加，所占比重位居第二，但2007年以后林地的人均生態(tài)承載力減少，而草地增加了190.88%，人均生態(tài)足跡超過了林地。這表明1995年以來承德市的耕地以及林地的保護有一定的成效，但近年來，城市經濟的快速發(fā)展與城市建設用地的不斷擴張對林地與耕地的保護造成了一定的負面影響。此外，水域對承德市人均生態(tài)承載力的貢獻微乎其微，不足34%，且呈現(xiàn)下降趨勢；建設用地出現(xiàn)小幅波動，但總體減少，這主要與近年來承德市社會經濟不斷發(fā)展，城市不斷擴張有關。

圖2　承德市生態(tài)承載力構成

2.3 承德市資源利用效率分析

萬元GDP生態(tài)足跡一定程度上反映了區(qū)域資源的利用效率，萬元GDP生態(tài)足跡與資源的利用效率成反比。從表4可見，承德市1995—2013年總的萬元GDP生態(tài)足跡明顯下降，降幅達77.77%，說明1995年以來承德市的科技、能源、資本、人才、技術等資源的利用效率明顯提高，資源利用方式逐漸向高度集約型轉變。

從各類生物生產性土地來看，承德市耕地、林地、草地、化石能源用地的萬元GDP生態(tài)足跡呈現(xiàn)逐年下降的趨勢，資源利用效率增加；其中，耕地降幅最大，達到87.69%；其次為草地，減少87.10%。水域的萬元GDP生態(tài)足跡呈現(xiàn)先增后減的趨勢，建設用地的萬元GDP生態(tài)足跡略有增加。

表4　1995年—2013年承德市萬元GDP生態(tài)足跡　 (hm2·萬元-1)

注：2001年數據來源于參考文獻[4]。

2.4 生態(tài)可持續(xù)狀況分析

生態(tài)赤字表明其人口對自然生態(tài)系統(tǒng)的產品與服務需求超過生態(tài)承載力的范圍，生態(tài)系統(tǒng)不安全，生態(tài)環(huán)境處于不可持續(xù)狀態(tài)；生態(tài)盈余表明該地區(qū)的人口生產生活消費處于該地區(qū)所提供的生態(tài)承載力范圍之內，生態(tài)系統(tǒng)是安全的，生態(tài)環(huán)境處于可持續(xù)狀態(tài)[9]。

2.4.1 生態(tài)盈余/赤字狀態(tài)分析

從生物生產性土地生態(tài)赤字與盈余以及供需結構來看，承德市土地供給以林地和建設用地為主，但是從消費結構來看，以建設用地為主。根據承德市生態(tài)赤字/盈余(表5)可知，1995—2013年承德市一直處于生態(tài)赤字狀態(tài)，且生態(tài)赤字逐年增大。從各類生物生產性土地類型來看，除建設用地和林地供給大于需求，處于生態(tài)盈余外，其他均為供給小于需求，且草地和化石能源用地生態(tài)赤字較大。這說明承德市林地和建設用地的可持續(xù)狀況較好，這與承德市實施京津風沙源治理、退耕還林、京冀水源林等重點生態(tài)建設項目有很大的關系，在今后應加大林地保護，合理進行城市建設。由于承德市以發(fā)展重工業(yè)為主，能源消費較大，其消耗過程中排放CO2和其他廢氣也隨之增大，而目前并無專門的地域來吸收這些廢氣；另一方面，也說明了承德市對原煤、洗精煤、燃料油等能源的消耗較大，對環(huán)境產生了較大的負荷；對于草地而言，承德市草地面積有限，草原生態(tài)系統(tǒng)不穩(wěn)定，生態(tài)效率低。隨著經濟發(fā)展，人們對牧產品、草原旅游業(yè)等的消費與需求都在增加，這導致草地的人均生態(tài)赤字較大。此外，由于承德市水域面積小，單位生產量低，加之承德市居民對水產品需求量的變化，導致其生態(tài)赤字在1995—2013年有波動。

表5　承德市各類生物生產性土地生態(tài)赤字/盈余　 (ghm2/人)

對照中國生態(tài)足跡報告[9]，對中國各省的生態(tài)赤字進行等級分類分析，結果表明，1995—2013年承德市林地、耕地、水域和建設用地處于生態(tài)基本持平狀態(tài)；草地處于中度生態(tài)赤字狀態(tài)；化石能源用地由1995年的輕度生態(tài)赤字逐漸變?yōu)?007年的中度生態(tài)赤字，而2013年處于較嚴重生態(tài)赤字狀態(tài)。以上數據說明，在現(xiàn)有人口和消費水平情況下，承德市的生態(tài)需求程度已超出了其自然生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)承載力的閾值，其發(fā)展是通過消耗自然資本存量或是依賴從外部輸入生態(tài)資產來彌補當前生態(tài)供給的不足。按此趨勢發(fā)展，隨著工業(yè)化進程的不斷加快，人們對資源的消費和占用將會進一步增大，生態(tài)赤字將逐步增大。因此，承德市亟需采取相應的減赤對策以緩解當前問題。

2.4.2 承德市與京津冀地區(qū)橫向對比分析

將承德市1995—2013年的人均生態(tài)足跡、人均生態(tài)承載力與生態(tài)盈余/赤字分別與全球、全國2008年的水平以及1996—2011年京津地區(qū)的生態(tài)足跡平均值進行比較，情況如圖3所示。從人均生態(tài)足跡上看，承德市1995—2013年的人均生態(tài)足跡分別是全球和全國2008年水平的71.61%、92.07%[9-12]，其在京津冀地區(qū)的人均生態(tài)足跡也處于較低水平，分別為北京市、河北省以及天津市1996—2011年平均水平的62.29%、94.53%、74.01%[11-17]，與北京、天津相比較小，但基本接近河北省的平均水平。從人均生態(tài)承載力來看，最新數據顯示2008年全球和全國的人均生態(tài)承載力分別為1.80 ghm2/人、0.87 ghm2/人，承德市1995—2013年的人均生態(tài)承載力僅達到全球、全國水平的19.18%、39.69%；在京津冀地區(qū)，承德市1995—2013年的平均生態(tài)承載力高于北京、天津市的平均水平，而略低于河北省的平均水平，分別是北京市、天津市1996—2011年平均水平的2.4倍、2.0倍，是河北省1996—2011年平均水平的79.27%[9-17]，這與承德、北京、天津之間的社會、自然、經濟等發(fā)展不平衡有一定的關系。從生態(tài)盈余/赤字上來看，承德市1995—2013年的人均生態(tài)赤字高于全球與全國水平，分別是全球及全國2008年水平的1.8倍和1.3倍；在京津冀地區(qū)，承德市1995—2013年的平均生態(tài)赤字最低，分別是北京市、天津市以及河北省1996—2011年平均水平的53.65%、65.20%和98.66%[9-17]。因此，從全球以及全國尺度來看，承德市發(fā)展相對不可持續(xù)，而從京津冀地區(qū)來看，承德市1995—2013年的人均生態(tài)足跡最小，與其對應年份的人均生態(tài)承載力雖然比北京市、天津市大，但仍低于河北省的平均水平，對減少京津冀地區(qū)生態(tài)赤字的貢獻率不大。在保持現(xiàn)有生態(tài)環(huán)境的基礎上，仍需要大力推進城市生態(tài)建設，擴大生態(tài)承載力，除了要縮小本市的生態(tài)赤字以外，還應履行好其推動京津冀地區(qū)城市群可持續(xù)發(fā)展的生態(tài)職能，這也是承德市建設京津冀都市圈生態(tài)屏障面臨的一個嚴峻挑戰(zhàn)。

圖3　承德市與其他地區(qū)生態(tài)足跡比較

3 結論與建議

1) 承德市1995—2013年生態(tài)足跡分析表明，承德市總的人均生態(tài)足跡呈遞增狀態(tài)。5類土地所占比例極不平衡，化石能源用地是導致承德市生態(tài)足跡增加的主要原因。總的人均生態(tài)承載力呈現(xiàn)下降趨勢，耕地和草地對生態(tài)承載力的貢獻率最大，兩者累計超過90%。

2) 承德市1995—2013年以來萬元GDP生態(tài)足跡逐年減少，說明承德市資源利用效率不斷提高。從各類生物生產性土地來看，耕地、林地、草地、化石能源用地資源利用效率增加，建筑用地基本不變，水域的資源利用效率減少。

3) 承德市1995—2013年生態(tài)赤字不斷增大，2013年是1995年的2.44倍。承德市林地、耕地、水域和建設用地處于生態(tài)基本持平狀態(tài)；草地處于中度生態(tài)赤字狀態(tài)；隨著城市發(fā)展，化石能源用地從中度生態(tài)赤字逐漸變?yōu)檩^嚴重生態(tài)赤字狀態(tài)。

4) 承德市1995—2013年的人均生態(tài)足跡處于較低水平。承德市的人均生態(tài)承載力略低于河北省的平均水平，其生態(tài)赤字均高于全球及全國水平。承德市發(fā)展相對不可持續(xù)，承德市亟須轉變發(fā)展方式。

基于以上分析，承德市亟需采取切實可行的對策來促進城市社會經濟的可持續(xù)發(fā)展，改善城市生態(tài)現(xiàn)狀，使其成為京津冀都市圈中生態(tài)發(fā)展的推動城市。首先，要通過科技創(chuàng)新、技術升級等手段，轉變承德市的經濟發(fā)展方式，發(fā)展綠色產業(yè)，走新型工業(yè)化道路，大力發(fā)展循環(huán)經濟，逐步建立循環(huán)型、資源節(jié)約型的社會經濟體系。其次，要加強區(qū)域生態(tài)建設，提高生態(tài)承載力；最后，要加強居民環(huán)境教育，依托一系列生態(tài)文化載體，加強生態(tài)文化科普教育和政策宣傳，培養(yǎng)公眾低碳消費理念，引導居民參與共建低碳社會建設。

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Dynamics Analysis of Ecological Footprint of Chengde City in 1995-2013

Jin Jiali1,2Wang Cheng1,2

(1.Research Center of Urban Forest, State Forestry Administration, Beijing 100091, China;2.Research Institute of Forestry, Chinese Academy of Forestry, State Key Laboratory of Tree Genetics and Breeding, Beijing 100091, China)

Abstract:Ecological footprint can be used to measure the regional sustainable development level. This paper calculated the ecological footprints of Chengde City in 1995-2003 to analyze the dynamic change of ecological footprint in there, so as to provide the basis for regional ecological footprint reduction policy. The result showed that the per capita ecological footprint had rapidly increased in 1995-2013from 1.1740 ghm2/person in 1995 to 2.4939 ghm2/person, up 112.44%. Fossil energy use is the main reason for the growth of per capita ecological footprint. The available per capita ecological carrying capacity presented a trend of first decrease from 0.2888 ghm2/person in 1995 to 0.2471 ghm2/person in 2007, down 16.88%, and then increase up to 0.3758 ghm2/person, up 34.25%. Chengde has been in a state of ecological deficit and the deficit moreover presented agrowing trend. The average per capita ecological deficit was 1.8 times of the global level and 1.3 times of the national level in 2008,respectively took up 53.65%, 65.20% and 98.66%.of the levels of Beijing, Tianjin and Hebei, respectively, during 1996-2011. This indicates that the current ecological footprint in Chengde makes little contribution to the reduction of ecological deficit in reducing Beijing-Tianjin-Hebei region.

Key words:ecological footprint, ecological carrying capacity, ecological deficit, Chengde

收稿日期：2015-10-19

作者簡介：金佳莉(1990-)，女，博士研究生，主要研究方向為城市森林，E-mail：380729594@qq.com 通信作者：王成(1967-)，男，研究員，博士生導師，研究方向為城市森林與城市生態(tài)。E-mail：wch8361@163.com

DOI：10.3969/j.issn.1672-4925.2016.03.002