李炳意, 師學(xué)義

(中國地質(zhì)大學(xué) 土地科學(xué)技術(shù)學(xué)院, 北京 100083)

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基于生態(tài)足跡的資源型城市可持續(xù)發(fā)展能力分析
——以山西省晉城市為例

李炳意, 師學(xué)義

(中國地質(zhì)大學(xué) 土地科學(xué)技術(shù)學(xué)院, 北京 100083)

以新型城鎮(zhèn)化進程中典型資源型城市——晉城市為研究對象，采用生態(tài)足跡綜合法賬戶模型，以2004—2013年共10 a的生物資源平均產(chǎn)量作為動態(tài)參照，選取了較新的均衡因子，利用NPP(凈初級生產(chǎn)力)客觀合理地確定了各土地類型產(chǎn)量因子，在此基礎(chǔ)上對晉城市2004—2013年的生態(tài)足跡進行了計算，并引入單位萬元GDP生態(tài)足跡、生物多樣性指數(shù)、生態(tài)足跡發(fā)展能力和生態(tài)壓力指數(shù)四項指標(biāo)，多方面綜合分析了晉城市的可持續(xù)發(fā)展能力。研究表明：2004—2013年晉城市人均生態(tài)足跡呈遞增趨勢，人均生態(tài)承載力略微減少，生態(tài)赤字呈現(xiàn)上升趨勢，單位萬元GDP生態(tài)足跡逐年減少，生態(tài)多樣性指數(shù)基本保持不變，生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng)發(fā)展能力有所提高，生態(tài)壓力不斷增大。其主要原因為人口總量增加、經(jīng)濟增長帶動消費水平提高、能源需求所占比重較大以及土地利用效率較低。據(jù)此，提出優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，提高土地利用效率，控制人口規(guī)模，保護生態(tài)環(huán)境的對策以提高晉城市可持續(xù)發(fā)展能力。該研究在一定程度上豐富了城市生態(tài)安全研究案例，為經(jīng)濟發(fā)展轉(zhuǎn)型中的資源型城市可持續(xù)發(fā)展提供決策依據(jù)。

生態(tài)足跡; 生態(tài)承載力; 可持續(xù)發(fā)展; 資源型城市; 晉城市

進入21世紀(jì)以來，經(jīng)濟發(fā)展成為我國各地區(qū)的主要目標(biāo)和任務(wù)，但隨之也給人類所處的生態(tài)環(huán)境帶來巨大壓力，資源、環(huán)境與經(jīng)濟三者的矛盾日益突出，各類生態(tài)問題的不斷出現(xiàn)嚴(yán)重威脅到人類的生存環(huán)境。科學(xué)合理地評價人類活動對區(qū)域自然環(huán)境的壓力和區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的承載力，是實現(xiàn)社會經(jīng)濟及生態(tài)可持續(xù)發(fā)展面臨的重要問題[1]。生態(tài)足跡法，由加拿大生態(tài)經(jīng)濟學(xué)家William和其博士生Wackernagel提出，用于衡量人類對資源的利用程度以及生態(tài)環(huán)境為人類提供的服務(wù)功能。自其提出以來，生態(tài)足跡的研究廣泛應(yīng)用到了不同領(lǐng)域和方面。在模型計算方法方面，經(jīng)濟學(xué)家William和其博士Wackernagel建立了生態(tài)足跡綜合法賬戶模型計算框架[2]，Simmons和Chambers提出了成分法，之后Lewis和Barett又對其進行了完善[3]，Bicknell等提出了投入產(chǎn)出法的計算模型[4]，生態(tài)學(xué)家HTOdum提出了生態(tài)—經(jīng)濟系統(tǒng)研究方法，也就是能值分析方法[5]，國內(nèi)學(xué)者側(cè)重于對模型方法的應(yīng)用研究，如顧曉微等運用成分法對東北大學(xué)生態(tài)足跡的研究[6]，秦耀辰等對生態(tài)占用法在區(qū)域可持續(xù)發(fā)展評價中的運用與改進[7]。在研究領(lǐng)域與范圍方面，生態(tài)足跡由最初的生態(tài)研究擴展到能源[8]、土地[9]、國際貿(mào)易[10]等領(lǐng)域，在空間上則從全球的應(yīng)用推廣到國家[11-12]、省[13-15]、城市[16-17]，縣[18]、學(xué)校[6,19]、企業(yè)[20]等層面，而針對能源型城市的可持續(xù)發(fā)展能力分析非常少。在生態(tài)足跡模型產(chǎn)量因子計算方面，當(dāng)前國內(nèi)的生態(tài)足跡研究中通常采取Wackernagel等計算的1993年中國平均產(chǎn)量因子，如成淑敏等[21]對京津冀及江浙滬地區(qū)1996—2008年的生態(tài)足跡研究，曲哲等[22]對朝陽市2004—2008年生態(tài)足跡的研究，唐湘玲等[23]對新疆2001—2007年生態(tài)足跡的研究，采用過去年份的全國平均產(chǎn)量因子去研究地區(qū)的生態(tài)足跡在時間與空間上都不合理，不能體現(xiàn)區(qū)域的生產(chǎn)特征，而黃羿等[24]對廣東省生態(tài)足跡的研究，采用各類生態(tài)生產(chǎn)性用地的實際產(chǎn)量與全國平均產(chǎn)量的比值計算產(chǎn)量因子，雖解決了時效問題，但實際上是在假設(shè)區(qū)域內(nèi)生產(chǎn)活動不會超出土地的承載力，不能合理地體現(xiàn)生產(chǎn)強度對土地的壓力。在均衡因子與生物資源平均生產(chǎn)力計算方面，無論是單一年份的生態(tài)足跡計算還是引入時間序列的生態(tài)足跡分析，均采用了Wackernagel等計算得出的1993年全球均衡因子和平均生產(chǎn)力，如王錄倉等[25]對甘南州2010年生態(tài)足跡的研究，很少有人采用較新的全球均衡因子并依據(jù)研究時段選取各年全球平均生產(chǎn)力。在生態(tài)承載力計算方面，生態(tài)生產(chǎn)性土地面積調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，其中馬莉等[26]在實踐中將園地劃入林地類型，張芳等[27]把園地劃入耕地類型，盧明富等[28]將園地單獨作為一類生態(tài)生產(chǎn)性用地進行計算，而土地類型歸屬劃分的不同又會明顯影響生態(tài)足跡計算結(jié)果，所以有必要明確生態(tài)生產(chǎn)性用地調(diào)整的標(biāo)準(zhǔn)。

山西省晉城市作為典型的資源型城市，依靠煤炭等資源帶動其經(jīng)濟迅速發(fā)展，資源消耗嚴(yán)重，區(qū)域可持續(xù)發(fā)展面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。本文以晉城市為例，利用生態(tài)足跡模型，選取了FAO所提供的2004—2013年的生物資源平均產(chǎn)量作為動態(tài)參考量，采用了《Living Plant Report》所提供的較新的均衡因子，參照《Living Plant Report》計算生態(tài)承載力中對FAO統(tǒng)計的各類土地面積數(shù)據(jù)的歸類標(biāo)準(zhǔn)，對我國土地利用現(xiàn)狀分類進行了地類的調(diào)整，提出了一套調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)，之后依據(jù)晉城市生物及能源資源生產(chǎn)狀況的特殊性，利用凈初級生產(chǎn)力(net primary production，NPP)更加合理地確定各土地類型產(chǎn)量因子，在此基礎(chǔ)上對該城市2004—2013年的生態(tài)足跡進行計算，并引入與生態(tài)環(huán)境相關(guān)的生物多樣性指數(shù)和生態(tài)壓力指數(shù)，以及與經(jīng)濟發(fā)展相關(guān)的單位萬元GDP生態(tài)足跡和生態(tài)足跡發(fā)展能力兩項指標(biāo)，從多方面綜合分析晉城市的可持續(xù)發(fā)展能力，為利用生態(tài)足跡模型分析資源型城市的可持續(xù)發(fā)展能力提供參考依據(jù)。

1　研究方法

1.1生態(tài)足跡模型

生態(tài)足跡模型是通過將區(qū)域的生物資源和能源消費轉(zhuǎn)化為提供這些物質(zhì)流所需要的各類生產(chǎn)性土地類型的面積，并同區(qū)域內(nèi)能提供的生物或能源資源生產(chǎn)性土地面積比較，從而判斷這一區(qū)域的生產(chǎn)和消費活動是否在當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)的承載力范圍內(nèi)。

生態(tài)足跡模型的建立基于以下兩種基本事實[29]：一是人類可以估計自身消費的絕大多數(shù)資源、能源及其所產(chǎn)生的廢棄物的數(shù)量；二是這些資源和廢棄物能折算成生產(chǎn)和消納這些資源和廢棄物流的生物生產(chǎn)面積或生態(tài)生產(chǎn)面積。其計算模型為：

ef=∑rjAi=∑rj(Pi+Ii-Ei)/(Yi×N)

(1)

式中：ef——人均生態(tài)足跡(hm2/人)；i——消費項目的類型；rj——均衡因子；Ai——第i種消費項目折算的人均生態(tài)足跡分量(hm2/人)；Pi，Ii，Ei——第i種消費項目的年生產(chǎn)量、年進口量和年出口量；Yi——生物生產(chǎn)土地生產(chǎn)第i種消費項目的世界年均產(chǎn)量(kg/hm2)；N——人口數(shù)(人)。

ec=∑aj×rj×yj

(2)

式中：ec——人均生態(tài)承載力(hm2/人)；aj——人均生物生產(chǎn)面積(hm2/人)；rj——均衡因子；yj——產(chǎn)量因子。

將區(qū)域總的生態(tài)足跡(EF)和生態(tài)承載力(EC)進行比較，當(dāng)生態(tài)足跡小于生態(tài)承載力時表示生態(tài)冗余(ER)，說明生態(tài)環(huán)境具有可持續(xù)性；當(dāng)生態(tài)足跡大于生態(tài)承載力時，表示生態(tài)赤字(ED)，說明生態(tài)環(huán)境不具有可持續(xù)性[30]。

1.2相關(guān)指標(biāo)計算公式

(1) 生態(tài)壓力指數(shù)。生態(tài)壓力指數(shù)為區(qū)域生態(tài)足跡與生態(tài)承載力的比值，體現(xiàn)了地區(qū)生態(tài)環(huán)境的承壓程度的大小。其計算公式為：

ep=ef/ec

(3)

式中：ep——生態(tài)壓力指數(shù)；ef——人均生態(tài)足跡(hm2/人)；ec——人均生態(tài)承載力(hm2/人)。

(2) 單位萬元GDP生態(tài)足跡。單位萬元GDP生態(tài)足跡為區(qū)域總生態(tài)足跡與萬元GDP的比值，體現(xiàn)了地區(qū)自然資源的利用效率。其計算公式為：

f=EF/g

(4)

式中：f——單位萬元GDP生態(tài)足跡(hm2/萬元)；EF——區(qū)域總生態(tài)足跡(hm2)；g——區(qū)域生產(chǎn)總值(萬元)。

(3) 生態(tài)足跡多樣性指數(shù)。生態(tài)足跡多樣性指數(shù)體現(xiàn)了不同生態(tài)生產(chǎn)性土地類型利用的豐裕度以及生態(tài)足跡分配的公平度，其值越高，說明各土地類型利用的數(shù)量越大，生態(tài)足跡的分配越平等。其計算公式為：

H=-∑(Pi×lnPi)

(5)

式中：H——多樣性指數(shù)；Pi——i類土地類型生態(tài)足跡占總生態(tài)足跡中的比例。

(4) 生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng)發(fā)展能力。生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng)發(fā)展能力是通過利用系統(tǒng)產(chǎn)出的大小與系統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu)(多樣性)來體現(xiàn)生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng)的發(fā)展能力，按Ulanowicz的公式，生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng)發(fā)展能力由生態(tài)足跡乘以生態(tài)足跡多樣性指數(shù)得到[31]。研究證明其值與GDP呈正相關(guān)，生態(tài)足跡多樣性指數(shù)越大，生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng)發(fā)展能力越強[32]。其計算公式為：

C=ef×H

(6)

式中：C——生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng)發(fā)展能力；ef——人均生態(tài)足跡(hm2/人)；H——生態(tài)足跡多樣性指數(shù)。

1.3生態(tài)生產(chǎn)性土地面積調(diào)整方法

參照《Living Plant Report》計算生態(tài)承載力中對FAO統(tǒng)計的各類土地面積數(shù)據(jù)的歸類標(biāo)準(zhǔn)，對應(yīng)于我國土地利用現(xiàn)狀分類并進行地類調(diào)整，方法見表1。

表1　國內(nèi)土地面積統(tǒng)計數(shù)據(jù)匹配生態(tài)足跡模型的調(diào)整方法

注：由于目前所獲得的土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)絕大部分是依據(jù)第二次土地利用現(xiàn)狀調(diào)查數(shù)據(jù)修正所得，所以調(diào)整方案針對的是第二次土地調(diào)查所使用的分類，其他分類標(biāo)準(zhǔn)可以轉(zhuǎn)換為第二次土地利用現(xiàn)狀調(diào)查分類標(biāo)準(zhǔn)再進行調(diào)整。

2　2004-2013年晉城市生態(tài)足跡計算

2.1晉城市生態(tài)足跡計算

生態(tài)足跡包括生物資源消費和能源消費。本文依據(jù)晉城市的經(jīng)濟發(fā)展?fàn)顩r以及主要資源生產(chǎn)消費情況，選取谷物、豆類等21項生物資源消費項目，煤炭、焦炭等8項能源消費項目(表2)。各消費項目數(shù)據(jù)和人口數(shù)據(jù)均源于《晉城市統(tǒng)計年鑒》(2005—2014)。2004—2013年各年份資源消費項目的全球平均生產(chǎn)力采用FAO提供的全球平均產(chǎn)量，能源資源消費項目計算需要的各類化石能源折算系數(shù)和全球土地平均吸熱系數(shù)則采取Wackeragel提出的全球平均能源足跡參數(shù)。

由于本文研究時段為晉城市2004—2013年生態(tài)足跡情況，均衡因子取《Living Plant Report 2012》中計算的2010年全球均衡因子，其取值為耕地(2.51)、林地(1.26)、牧草地(0.46)、水域(0.37)、建設(shè)用地(2.51)、化石能源用地(1.26)。根據(jù)以上數(shù)據(jù)和參數(shù)，將各類型土地面積轉(zhuǎn)化為全球平均性生物生產(chǎn)性土地面積，并計算得出各年份的人均生態(tài)足跡(表3)。

2.2生態(tài)承載力計算

生態(tài)承載力的計算也就是計算區(qū)域的生態(tài)供給，即各類生態(tài)生產(chǎn)性土地面積折算后的和值。2004—2013年的各類土地面積是根據(jù)晉城市土地利用現(xiàn)狀變更調(diào)查數(shù)據(jù)確定的，其中2004—2008年數(shù)據(jù)不是第二次土地調(diào)查數(shù)據(jù)，需將其按照第二次土地調(diào)查所用分類標(biāo)準(zhǔn)進行轉(zhuǎn)換，在此基礎(chǔ)上將10 a的各類土地面積數(shù)據(jù)按本文所提的調(diào)整方法(表1)整合為耕地、林地、牧草地、水域、建筑用地和化石能源用地6類生態(tài)生產(chǎn)性用地。

表2　晉城市生物資源和能源消費項目指標(biāo)

表3　2004-2013年晉城市人均生態(tài)足跡

產(chǎn)量因子體現(xiàn)了區(qū)域生產(chǎn)力和全球平均生產(chǎn)力的差異，不同類型土地的生產(chǎn)特點差別較大，需要根據(jù)不同類型土地的生產(chǎn)特征選擇合適的計算方法。本文采用凈初級生產(chǎn)力來確定各類用地的產(chǎn)量因子，用NPP代表土地的生物生產(chǎn)力，可使產(chǎn)量因子真實地體現(xiàn)各類用地生產(chǎn)力的差別，從而使生態(tài)足跡的計算結(jié)果更確切地體現(xiàn)人類消費對生態(tài)系統(tǒng)供給的占用情況。

通過用研究區(qū)域各土地類型的NPP[33]與相應(yīng)的全球NPP作比值，可得到各土地類型的產(chǎn)量因子，而耕地由于存在復(fù)種情況，本文采用2010年晉城市耕地實際平均產(chǎn)量與全球平均產(chǎn)量的熱值比計算，建筑用地大部分由耕地轉(zhuǎn)化而來，產(chǎn)量因子參照耕地(表4)。依據(jù)世界環(huán)境與發(fā)展委員會做出的報告，生態(tài)容量中至少有12%需要被保存來保護生物多樣性，因此在計算生態(tài)承載力時應(yīng)扣除12%的生物多樣性保護面積。綜合以上各類數(shù)據(jù)，計算得出晉城市2004—2013年的人均生態(tài)承載力(表5)。

表4　晉城市各生態(tài)生產(chǎn)性用地產(chǎn)量因子

2.3生態(tài)盈余或赤字計算

通過進行生態(tài)足跡與生態(tài)承載力的差值計算，得到晉城市2004—2013年各年份的人均赤字(或盈余)以及各類生態(tài)生產(chǎn)性用地的生態(tài)赤字(或盈余)(表6)。

3　晉城市2004-2013年可持續(xù)能力

3.1生態(tài)足跡分析

生態(tài)需求方面，2004—2013年晉城市人均生態(tài)足跡平均值為2.15 hm2，與2008年全國水平(2.1 hm2)相近，低于全球水平(2.7 hm2)，其中耕地人均生態(tài)足跡平均值為0.42 hm2，占總?cè)司鷳B(tài)足跡的19.5%，能源用地人均生態(tài)足跡平均值為1.40 hm2，占總?cè)司鷳B(tài)足跡的65.14%，說明晉城市的生態(tài)消費主要來自化石能源用地和耕地。2004—2013年晉城市人均生態(tài)足跡總體呈增長趨勢，10 a間共增長了0.76 hm2，增長率為42.21%，其中2004—2007年增長了0.24 hm2，增長率為13.55%，增長速度比較平緩，2007—2008年減少了0.11 hm2，2008—2013年增長0.63 hm2，增長率為32.68%，增長速度較快?；茉从玫厣鷳B(tài)足跡從2004年的1.17 hm2增加至2013年的1.64 hm2，共增長0.47 hm2，占總增長的61.57%，是拉動晉城市生態(tài)足跡增長的主要因素，可見晉城市人均生態(tài)足跡逐年增長主要是因為其經(jīng)濟發(fā)展對以煤炭為主的能源產(chǎn)業(yè)依賴程度非常大。

圖1　2004-2013年晉城市生態(tài)足跡動態(tài)變化

生態(tài)供給方面，2004—2013年晉城市人均生態(tài)承載力平均值為0.64 hm2，低于2008年全國水平(0.87 hm2)，遠小于全球人均生態(tài)承載力1.8 hm2，僅為晉城市人均生態(tài)足跡平均值的29.64%，其中耕地人均生態(tài)供給平均值為0.44 hm2，占總生態(tài)供給的61.2%，是晉城市生態(tài)供給的主要部分。2004—2013年晉城市人均生態(tài)承載力基本保持不變，總體略微減少，變化趨勢與耕地保持一致，耕地生態(tài)供給減少是導(dǎo)致晉城市人均生態(tài)承載力減少的主要因素，2004—2013年建設(shè)用地占用耕地占耕地總減少量的71.24%，生態(tài)退耕占耕地總減少量的18.67%，可見造成晉城市生態(tài)承載力減少的主要原因是非農(nóng)建設(shè)用地占用以及生態(tài)退耕等引起的耕地生態(tài)供給的減少。

表5　2004-2013年晉城市人均生態(tài)承載力

表6　2004-2013年晉城市各類土地類型生態(tài)赤字或盈余

生態(tài)盈余和赤字方面，2004—2013年晉城市10 a均為生態(tài)赤字，其平均值為1.51 hm2，比全國高0.28 hm2，比全球高0.61 hm2，總體上逐年遞增，共增長0.78 hm2，增長趨勢與人均生態(tài)足跡大體一致，其中耕地在2005年、2007年和2009年呈現(xiàn)盈余狀態(tài)，其余年份呈現(xiàn)赤字狀態(tài)，并有遞增趨勢；草地、水域、化石能源用地呈現(xiàn)生態(tài)赤字，且有上升態(tài)勢，其中化石能源人均赤字10 a共增加0.47 hm2，是生態(tài)赤字增加的主要影響因素；林地呈生態(tài)盈余狀態(tài)，主要是由于晉城市對林產(chǎn)品的消費量較小，建筑用地雖盈余，但總體上呈減少趨勢，說明晉城市的城市化對生物生產(chǎn)性土地構(gòu)成侵占。

3.2相關(guān)指數(shù)分析

單位萬元GDP生態(tài)足跡體現(xiàn)了地區(qū)自然資源的利用效率，其需求量與資源利用效益成反比。2004—2013年晉城市單位萬元GDP生態(tài)足跡逐年減少，從2004年的1.42 hm2/萬元下降到2013年的0.54 hm2/萬元，表明在經(jīng)濟增長帶動需求消費增加的同時，晉城市對生態(tài)資源的依賴度降低，資源的利用效率有所提高，利用方式由粗放型向節(jié)約集約型轉(zhuǎn)變。生態(tài)足跡多樣性指數(shù)體現(xiàn)了不同生態(tài)生產(chǎn)性土地類型利用的豐裕度以及生態(tài)足跡分配的公平度，其值越高，說明生態(tài)足跡的分配越平等。2004—2013年晉城市生態(tài)多樣性指數(shù)總體保持不變，平均值為0.94，表明晉城市的各類土地類型利用的豐裕度與均衡性良好，進而說明晉城市經(jīng)濟發(fā)展對各類生態(tài)生產(chǎn)性用地的利用影響較小。

生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng)發(fā)展能力是通過利用系統(tǒng)產(chǎn)出的大小與系統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu)(多樣性)來描述生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng)的發(fā)展能力，其值與GDP成正相關(guān)。2004—2013年晉城市生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng)發(fā)展能力呈上升趨勢，由2004年的1.64上升到2013年的2.47，其中2004—2009年增幅較小，2009—2013年增幅較大，說明晉城市的生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng)發(fā)展能力在逐年提升，且近年來增長迅速。生態(tài)壓力指數(shù)可以體現(xiàn)地區(qū)生態(tài)環(huán)境承壓程度的大小。2004—2013年晉城市生態(tài)壓力呈上升趨勢，從2004年的2.79上升到2013年的4.07，可見晉城市生態(tài)環(huán)境承壓程度逐年增大，生態(tài)環(huán)境的保護與經(jīng)濟發(fā)展的矛盾仍然存在，城市的可持續(xù)發(fā)展面臨挑戰(zhàn)。

3.3原因分析

依據(jù)生態(tài)足跡和相關(guān)指數(shù)分析結(jié)果，結(jié)合晉城市經(jīng)濟發(fā)展?fàn)顩r，分析晉城市人均生態(tài)赤字逐年增加、可持續(xù)發(fā)展能力下降的原因主要有4方面：(1) 人口總量增加。2004—2013年晉城市人口規(guī)模由2004年的212萬人增至219萬人，人口的增加使得生態(tài)需求增大，人均生態(tài)供給減小，從而導(dǎo)致生態(tài)赤字不斷增加；(2) 經(jīng)濟增長帶動消費水平提高。隨著晉城市經(jīng)濟的快速發(fā)展，區(qū)域生產(chǎn)總值由26.8億元增至103.2億元，增幅284.56%，人民的生活水平顯著提高，居民消費水平由2004年的3 638元增至2013年的13 759元，資源消耗的加大使得生態(tài)足跡逐年增加；(3) 能源需求所占比重較大。晉城市作為典型的資源型城市，經(jīng)濟發(fā)展依賴第二產(chǎn)業(yè)的效益，2004—2013年第二產(chǎn)業(yè)對地區(qū)生產(chǎn)總值貢獻率平均值為63.64%，能源用地生態(tài)足跡平均值占總生態(tài)足跡的65.14%，增長量占總生態(tài)足跡增長量的61.57%，可見能源消耗占總生態(tài)足跡的比例較大，而相對應(yīng)的生態(tài)承載力則為0，導(dǎo)致生態(tài)赤字隨能源消耗的增大而增加；(4) 土地利用效率較低。雖然近年來晉城市對各類土地的利用效率有所提高，但總體利用效率水平仍較低，2004—2013年未利用地面積占土地總面積比例平均值為5.48%，仍有大部分土地閑置，農(nóng)用地單位面積產(chǎn)量平均值為4 329.74 kg/hm2，低于2007年全國平均水平4 755 kg/hm2，非農(nóng)業(yè)建設(shè)用地產(chǎn)出率低，全市人均建筑用地面積平均值為315.86 m2，遠超過國家規(guī)定人均100 m2的標(biāo)準(zhǔn)，各類生態(tài)生產(chǎn)性土地的生產(chǎn)能力不足以支撐當(dāng)?shù)叵M水平，導(dǎo)致生態(tài)承載力遠低于全球平均水平。

4　結(jié)論與討論

本文采用生態(tài)足跡綜合法賬戶模型，對晉城市2004—2013年的生態(tài)足跡進行了計算，并引入單位萬元GDP生態(tài)足跡、生物多樣性指數(shù)、生態(tài)足跡發(fā)展能力和生態(tài)壓力指數(shù)四項指標(biāo)，從不同維度綜合分析了晉城市的可持續(xù)發(fā)展能力，并得出以下結(jié)論：

(1) 分析結(jié)果表明，2004—2013年晉城市人均生態(tài)足跡呈遞增趨勢，10 a間共增長了0.76 hm2，年均增長率為4.22%，平均值為2.15 hm2，低于全球水平(2.7 hm2)，人均生態(tài)承力載基本保持不變，總體略微減少，平均值為0.64 hm2，遠低于全球水平(1.8 hm2)，生態(tài)赤字呈現(xiàn)上升趨勢，共增長0.78 hm2，年均增長率為6.73%，平均值為1.51 hm2，比全國高0.28 hm2，比全球高0.61 hm2，表明晉城市的生態(tài)環(huán)境壓力逐年增大，可持續(xù)發(fā)展能力逐年下降。晉城市單位萬元GDP生態(tài)足跡逐年減少，生態(tài)多樣性指數(shù)基本保持不變，生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng)發(fā)展能力有所提高，生態(tài)壓力不斷增大，經(jīng)濟的快速增長與生態(tài)資源環(huán)境承載能力的矛盾仍很突出。

(2) 為提高晉城市可持續(xù)發(fā)展能力，改善晉城市生態(tài)環(huán)境狀況，提出以下4條途徑：第一，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。改變晉城市過度依賴煤炭等能源發(fā)展經(jīng)濟的模式，減少對化石燃料能源的消耗，加大第三產(chǎn)業(yè)的發(fā)展力度。第二，提高土地利用效率。加大農(nóng)業(yè)與生態(tài)建設(shè)的投入，提高農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化水平，提高耕地生產(chǎn)力，提高能源利用效率，加大經(jīng)濟發(fā)展由粗放向節(jié)約集約型的轉(zhuǎn)變力度。第三，控制人口規(guī)模。要加強人口管理，控制人口數(shù)量過快增長，減輕人口對生態(tài)環(huán)境的壓力。第四，保護生態(tài)環(huán)境。加大生態(tài)環(huán)境保護力度，嚴(yán)格耕地保護制度，減少污染物的排放，提高生態(tài)環(huán)境的承載能力。

(3) 利用生態(tài)足跡模型進行城市可持續(xù)發(fā)展能力的動態(tài)分析，關(guān)鍵是參照指標(biāo)和因子的確定，參照指標(biāo)和因子選取是否合理，關(guān)系著利用該模型計算結(jié)果的精度與科學(xué)性。因此，選取參照指標(biāo)與計算因子過程中要注重時效性、地域性和實際性。本文在生物資源平均產(chǎn)量采用方面，選取了FAO所提供的2004—2013年生物資源平均產(chǎn)量作為動態(tài)參考量，均衡因子采用了《Living Plant Report》所提供的較新的2010年數(shù)據(jù)，產(chǎn)量因子則依據(jù)晉城市生物及能源資源生產(chǎn)狀況的特殊性，利用凈初級生產(chǎn)力(NPP)進行了確定，并提出了一套對應(yīng)我國土地利用現(xiàn)狀分類的生態(tài)生產(chǎn)性用地調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)，此外還引入了與生態(tài)環(huán)境相關(guān)的生物多樣性指數(shù)和生態(tài)壓力指數(shù)，以及與經(jīng)濟發(fā)展相關(guān)的單位萬元GDP生態(tài)足跡和生態(tài)足跡發(fā)展能力兩項指標(biāo)，從多方面綜合分析了晉城市的可持續(xù)發(fā)展能力，其分析結(jié)果較好地體現(xiàn)了晉城市的可持續(xù)發(fā)展能力，為利用生態(tài)足跡模型分析資源型城市的可持續(xù)發(fā)展能力提供了參考依據(jù)。

生態(tài)足跡計算模型雖然已經(jīng)在國內(nèi)外被大量應(yīng)用，但仍沒有形成一個最優(yōu)的計算標(biāo)準(zhǔn)，對未利用地的生態(tài)價值也沒有進行合理計算。本文雖然科學(xué)合理地確定了均衡因子和產(chǎn)量因子，并提出了一套詳細的地類調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)，卻未考慮未利用地的生態(tài)服務(wù)價值。因此，在后續(xù)研究中，可以針對未利用地的生態(tài)價值對生態(tài)足跡模型進行更深層次的研究和完善。

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Analysis of Sustainable Development Capacity in Resource Cities Based on Ecological Footprint Model—Taking Jincheng City of Shanxi Province as an Example

LI Bingyi, SHI Xueyi

(College of Land Science and Technology, China University of Geosciences, Beijing 100083, China)

We selected Jincheng City as a typical resource city in the process of new urbanization to explore its sustainable development capacity according to the Account Model of Ecological Footprint Compound Approach. To be specific, we used the average yield of ecological resource from 2004 to 2013 as the dynamic reference, selected newly equivalent factors and rationally determined the yield factors of various land types under the method of net primary production (NPP). And then we calculated the ecological footprint (EF) during 2004—2013 to evaluate the sustainable development capacity based on 4 indicators such as EF per ten thousand GDP, biodiversity index, the development ability of EF as well as the ecological tension index. The results showed that the EF per capita of Jincheng was increasing during the period from 2004 to 2013 while the ecological carrying capacity per capita was slightly decreasing. What′s more, the ecological deficit was getting worse, the EF per ten thousand GDP was continually dropping while the biodiversity index almost remained unchanged. Although the eco-economic system improved, the ecological tension built up. Main reasons included total population increase, the enhancement of consumption level driven by the economic growth, the huge proportion of energy demand plus the relatively lower land use efficiency. Accordingly, we suggest optimize the industrial structure, improve land use efficiency, control population size and protect ecological environment to increase the sustainable development capacity. This study enriched the case study of urban ecological security to a certain extent, providing effective basis for the sustainable development of resource city in the process of economic transformation.

ecological footprint; ecological carrying capacity; sustainable development; resource city; Jincheng City

2015-09-27

2015-10-05

國土資源部公益性行業(yè)科研專項經(jīng)費“北方村莊壓煤山丘區(qū)土地綜合整治技術(shù)研究”(201411007)

李炳意(1991—),男,山西晉城人,碩士研究生,主要從事土地利用規(guī)劃與土地資源可持續(xù)利用研究。E-mail:libingyi0314@163.com

師學(xué)義(1960—),男,山西祁縣人,博士,教授,主要從事土地利用規(guī)劃與土地利用工程研究。E-mail:shixueyi60@163.com

F301.24

A

1005-3409(2016)02-0255-07