韓韋笑，趙俊三*，王 淼(.昆明理工大學(xué) 國(guó)土資源工程學(xué)院，云南 昆明 650093； .云南工程質(zhì)量監(jiān)督管理站，云南 昆明 6508)

基于生態(tài)足跡法的祿豐縣可持續(xù)發(fā)展研究

韓韋笑1，趙俊三1*，王 淼2
(1.昆明理工大學(xué) 國(guó)土資源工程學(xué)院，云南 昆明 650093； 2.云南工程質(zhì)量監(jiān)督管理站，云南 昆明 650228)

簡(jiǎn)要介紹生態(tài)足跡的概念與計(jì)算方法，將基于“國(guó)家公頃”的生態(tài)足跡模型、生態(tài)承載力模型與生態(tài)壓力指數(shù)模型結(jié)合起來(lái)，研究區(qū)域可持續(xù)發(fā)展?fàn)顩r。同時(shí)以祿豐縣為例，對(duì)其2009年、2011年和2013年的生態(tài)足跡與生態(tài)承載力變化規(guī)律及特征進(jìn)行分析，并通過(guò)生態(tài)壓力指數(shù)對(duì)祿豐縣可持續(xù)發(fā)展?fàn)顩r作出評(píng)價(jià)。研究結(jié)果表明，祿豐縣2009年處于弱可持續(xù)發(fā)展?fàn)顟B(tài)，2011年與2013年呈現(xiàn)弱不可持續(xù)發(fā)展?fàn)顟B(tài)。祿豐縣在發(fā)展經(jīng)濟(jì)的同時(shí)，對(duì)環(huán)境造成的影響已超出其生態(tài)所能承載的范圍，人們的需求對(duì)自然資源的供給帶來(lái)壓力，難以支撐該區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展。

生態(tài)足跡； 生態(tài)承載力； 生態(tài)壓力指數(shù)； 可持續(xù)發(fā)展； 祿豐縣

隨著我國(guó)近幾十年來(lái)人口激增和經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，導(dǎo)致人地關(guān)系緊張、資源嚴(yán)重浪費(fèi)等環(huán)境問(wèn)題日益突出，人類(lèi)的生存以及社會(huì)可持續(xù)發(fā)展面臨著嚴(yán)重的威脅。據(jù)《地球生命力報(bào)告·中國(guó)2015》，2010年中國(guó)人均需要2.2全球公頃生產(chǎn)性土地，來(lái)滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求。中國(guó)的人均生態(tài)足跡是可用人均生態(tài)承載力1.0全球公頃的兩倍以上，這意味著中國(guó)的生物生產(chǎn)性土地?zé)o法供應(yīng)其人口消耗的可再生能源與服務(wù)。因此，面對(duì)目前社會(huì)資源和生態(tài)環(huán)境壓力的日趨增大情況，區(qū)域可持續(xù)發(fā)展成為各行各業(yè)極為關(guān)注的問(wèn)題，然而沒(méi)有一種科學(xué)有效的方法來(lái)衡量社會(huì)可持續(xù)發(fā)展程度。

科學(xué)家們從20世紀(jì)60年代為了量化人類(lèi)對(duì)地球資源的利用狀況，一直在努力創(chuàng)新研究一些測(cè)度人類(lèi)對(duì)自然生態(tài)系統(tǒng)所產(chǎn)生壓力的方法[1]。生態(tài)足跡法由加拿大生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)家Rees[2]在1992年提出，Wilson等[3]利用生態(tài)足跡、生態(tài)承載力盈余、人文發(fā)展、福利發(fā)展和環(huán)境可持續(xù)狀況6個(gè)指標(biāo)，對(duì)世界132個(gè)國(guó)家6個(gè)指標(biāo)的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行分析以評(píng)價(jià)世界各國(guó)的可持續(xù)發(fā)展?fàn)顩r。生態(tài)足跡法在我國(guó)的首次研究是在1999年，之后很快引起了國(guó)內(nèi)各界研究者的重視，并開(kāi)始進(jìn)行該方面的研究[4]。周靜等[5]應(yīng)用生態(tài)足跡法研究南京市1999—2009年生態(tài)足跡及生態(tài)承載力，并采用Mann- kendall模型來(lái)分析南京市生態(tài)足跡突變點(diǎn)，運(yùn)用灰色關(guān)聯(lián)法對(duì)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和生態(tài)方面不同階段生態(tài)足跡變化的原因進(jìn)行探討；趙卉卉等[6]將生態(tài)足跡法與物質(zhì)流模型相結(jié)合，建立可持續(xù)發(fā)展指標(biāo)體系，運(yùn)用因子分析法研究并評(píng)價(jià)了安徽省銅陵市2000—2010年的可持續(xù)發(fā)展情況。生態(tài)足跡是指所能支持一定數(shù)目人口或經(jīng)濟(jì)消費(fèi)群體的全部資源需要具有一定生物生產(chǎn)力的土地面積[7]。生態(tài)足跡法是一種探索區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的定量分析方法，被廣泛應(yīng)用于區(qū)域生態(tài)安全、土地利用規(guī)劃、社會(huì)可持續(xù)發(fā)展等各個(gè)研究領(lǐng)域。

1 生態(tài)足跡理論與方法

1.1 基于“國(guó)家公頃”的生態(tài)足跡模型

生態(tài)足跡指一定數(shù)目的人群按某樣生活方式所消費(fèi)的自然生態(tài)系統(tǒng)提供的各種資源，以及在這一過(guò)程中所產(chǎn)生需環(huán)境吸收的廢棄物，并以生物生產(chǎn)性土地(或水域)面積來(lái)表現(xiàn)的一種具有可操作性的定量方法[8]。基于“國(guó)家公頃”的生態(tài)足跡計(jì)算方法與全球足跡網(wǎng)絡(luò)(WWF)《國(guó)家生態(tài)足跡賬戶計(jì)算基本方法和框架》(2011版)的計(jì)算思路與公式是近似一致的。而此模型中是以全國(guó)平均生產(chǎn)力為計(jì)算因子，不是以全球平均生產(chǎn)力為計(jì)算因子，單位為國(guó)家公頃(nhm2)。1國(guó)家公頃代表了全國(guó)平均生產(chǎn)力下1 hm2土地的生產(chǎn)水平。不少研究者應(yīng)用計(jì)量單位“國(guó)家公頃”來(lái)進(jìn)行省、市級(jí)較小區(qū)域生態(tài)足跡的計(jì)算和分析，使結(jié)果更加可靠、精確[9]。

生物資源生態(tài)足跡的計(jì)算公式：

式中，ef為人均生態(tài)足跡；i為消費(fèi)項(xiàng)目的不同類(lèi)型；ci為不同種類(lèi)消費(fèi)項(xiàng)目的人均消費(fèi)量；pi為不同種類(lèi)消費(fèi)項(xiàng)目的全國(guó)平均產(chǎn)量；N為人口數(shù)量。

建設(shè)用地的生態(tài)足跡研究采用水電耗費(fèi)的生態(tài)足跡，我國(guó)1 kW·h水電所需的土地面積為0.020 6 m2，以此來(lái)計(jì)算祿豐縣建筑用地的生態(tài)足跡[10]。本文采用基于碳循環(huán)化石能源生態(tài)足跡方法，以森林能夠吸收二氧化碳的面積來(lái)表示祿豐縣的化石能源用地，并計(jì)算得到人均生態(tài)足跡[11]。

1.2 生態(tài)承載力模型

生態(tài)承載力是指區(qū)域在一定經(jīng)濟(jì)、技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r的前提下，同時(shí)確保生態(tài)平衡，所能為人類(lèi)提供的最大生態(tài)生產(chǎn)性土地面積[12]。其值等于耕地、牧草地、林地、水域、建設(shè)用地、化石能源用地六類(lèi)生物生產(chǎn)性土地的面積、均衡因子、產(chǎn)量因子的乘積之和。在計(jì)算過(guò)程中要除掉12%的生態(tài)多樣性土地。

ec=∑ajrjyj/N。

其中，ec為人均生態(tài)承載力；j為不同的土地利用類(lèi)型；aj為不同土地類(lèi)型人均生物生產(chǎn)性土地面積；rj為均衡因子；yj為產(chǎn)量因子；N為人口數(shù)量。

1.3 均衡因子與產(chǎn)量因子

均衡因子是由各類(lèi)生物生產(chǎn)性土地的平均生產(chǎn)力占全國(guó)所有土地平均生產(chǎn)力的比例計(jì)算得到的[11]。均衡因子的提出是為了各類(lèi)生產(chǎn)性土地的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)化，本文采用《中國(guó)生態(tài)足跡報(bào)告2012》中的均衡因子。

產(chǎn)量因子是給定區(qū)域某一類(lèi)土地面積的生產(chǎn)能力與對(duì)應(yīng)的整體平均水平的差異[13]，產(chǎn)量因子是為了使生態(tài)生產(chǎn)力進(jìn)行統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)化。祿豐縣的產(chǎn)量因子是祿豐縣各土地類(lèi)型的生產(chǎn)力除以全國(guó)相對(duì)應(yīng)土地類(lèi)型的生產(chǎn)力得出的。為了計(jì)算方便，將各類(lèi)產(chǎn)品的消費(fèi)量轉(zhuǎn)化為熱值，熱值數(shù)據(jù)統(tǒng)一來(lái)源于《技術(shù)經(jīng)濟(jì)手冊(cè)(農(nóng)業(yè)卷)》。其中，建設(shè)用地多數(shù)是在耕地上建成的，故建設(shè)用地的產(chǎn)量因子與耕地?cái)?shù)值一致。而林地吸收二氧化碳的這一生態(tài)能力不會(huì)隨著區(qū)域的變化而變化，所以化石能源用地的生產(chǎn)能力與全國(guó)是相同的，因此化石能源用地的產(chǎn)量因子取值為1。

1.4 生態(tài)壓力指數(shù)模型

衡量生態(tài)足跡和生態(tài)承載力的指標(biāo)，都是生物生產(chǎn)性土地的土地面積，因此生態(tài)足跡與生態(tài)承載力可以直接用來(lái)比較[14]。趙先貴等[15]基于生態(tài)足跡法，提出了生態(tài)壓力指數(shù)概念，將生態(tài)壓力指數(shù)定義為某一區(qū)域的生態(tài)足跡與生態(tài)承載力的比值，該指數(shù)反映了區(qū)域生態(tài)環(huán)境的承壓能力，改進(jìn)了區(qū)域可持續(xù)發(fā)展研究中的不足。該指數(shù)值越大，表明區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展性越差?？沙掷m(xù)發(fā)展包括經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)可持續(xù)發(fā)展[5]，因此本文從經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)三個(gè)方面選取測(cè)度因子，以生態(tài)壓力指數(shù)為指標(biāo)，定量研究區(qū)域可持續(xù)發(fā)展程度。

T=ec/ef。

其中，T為生態(tài)壓力指數(shù)；ec為人均生態(tài)承載力；ef為人均生態(tài)足跡。

評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：T<0.50，可持續(xù)發(fā)展，等級(jí)1；T=0.51～0.80，弱可持續(xù)發(fā)展，等級(jí)2；T=0.81～1.00，弱不可持續(xù)發(fā)展，等級(jí)3；T>1.00，不可持續(xù)發(fā)展，等級(jí)4。

2 祿豐縣實(shí)證研究

2.1 研究區(qū)域概況

祿豐縣位于滇中楚雄彝族自治州的東部，距省會(huì)昆明市97 km，距州府楚雄市85 km，是滇西通往楚雄彝族自治州的咽喉要道。祿豐縣地處滇中濕潤(rùn)區(qū)與半濕潤(rùn)區(qū)的交匯地帶，具有充沛的日照和水分，立體氣候特性明顯，森林覆蓋率達(dá)70%，耕地作業(yè)機(jī)械化程度達(dá)51%，農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展具備較好的發(fā)展基礎(chǔ)。

截至2013年底止，祿豐縣總?cè)丝谶_(dá)429 822人，自然增長(zhǎng)率0.403%，人口密度達(dá)120.14人·km-2。全年糧食播種面積74 135.067 hm2，糧食總產(chǎn)量2.02億kg，農(nóng)業(yè)產(chǎn)值41.8億元，全縣生產(chǎn)總值達(dá)128.5億元。2013年，實(shí)現(xiàn)工業(yè)總產(chǎn)值增長(zhǎng)12.7%、工業(yè)增加值40.47億元，推進(jìn)滇中產(chǎn)業(yè)新區(qū)建設(shè)，全面落實(shí)扶持中小微企業(yè)政策。

近年來(lái)全縣人口迅速增加，工業(yè)化進(jìn)程持續(xù)加快，耕地不斷減少，且在耕地急劇減少的同時(shí)，土地資源浪費(fèi)現(xiàn)象也不同程度地存在。本文運(yùn)用生態(tài)足跡法對(duì)祿豐縣的生態(tài)資源現(xiàn)狀進(jìn)行定量研究，對(duì)于祿豐縣的可持續(xù)發(fā)展具有科學(xué)、現(xiàn)實(shí)的意義。

2.2 生態(tài)足跡與生態(tài)承載力

根據(jù)生態(tài)足跡的理論，生物生產(chǎn)性土地包含六大類(lèi)：耕地、牧草地、林地、水域、建設(shè)用地、化石能源用地。本文在計(jì)算祿豐縣生態(tài)足跡時(shí)，選取2009年、2011年、2013年的相關(guān)數(shù)據(jù)，其中生物資源消費(fèi)項(xiàng)目主要包含耕地產(chǎn)品(谷物、薯類(lèi)、豆類(lèi)、蔬菜、油菜籽、煙葉)、牧草地產(chǎn)品(牛奶、牛肉、羊肉)、林地產(chǎn)品(蘋(píng)果、梨、柑桔)、水域產(chǎn)品(淡水產(chǎn)量)共13項(xiàng)；能源消費(fèi)項(xiàng)目主要包含建設(shè)用地消費(fèi)項(xiàng)目(電力)、汽油、煤油、柴油、原煤共5類(lèi)。上述數(shù)據(jù)主要來(lái)源于《祿豐縣統(tǒng)計(jì)年鑒》《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒》《國(guó)家統(tǒng)計(jì)局年度數(shù)據(jù)》《中國(guó)農(nóng)村統(tǒng)計(jì)年鑒》。

根據(jù)公式計(jì)算得到祿豐縣2009年、2011年、2013年的生態(tài)足跡與生態(tài)承載力如表1。

表1 祿豐縣2009、2011、2013年生態(tài)足跡與生態(tài)承載力

如表1所示，祿豐縣生態(tài)足跡在2009—2013年總體呈上升的趨勢(shì)，說(shuō)明隨著祿豐縣人口的增加和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的依賴(lài)性逐漸提升，對(duì)自然資源的耗費(fèi)需求也不斷加大。同時(shí)由表2可以看出，祿豐縣的人均生態(tài)足跡從2009年的0.733 87 hm2增長(zhǎng)至2013年的0.779 18 hm2，同比增長(zhǎng)了6.17%，特別是2009—2011年人均生態(tài)足跡增幅較大，由此表明2009—2013年祿豐縣經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展期間，生產(chǎn)活動(dòng)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成了很大的壓力。

表2 祿豐縣生態(tài)足跡與生態(tài)承載力的計(jì)算結(jié)果

祿豐縣生態(tài)承載力在2009—2013年總體呈逐年下降的趨勢(shì)，由0.922 74降至0.901 45，下降了0.021 29，年變化率為1%左右?？梢钥闯觯撠S縣的自然生態(tài)系統(tǒng)遭到破壞，生態(tài)系統(tǒng)的壓力逐漸加大。通過(guò)以上分析，說(shuō)明了祿豐縣的生態(tài)系統(tǒng)和自然資源對(duì)人們生產(chǎn)活動(dòng)的承受能力在逐年降低，可持續(xù)發(fā)展?fàn)顩r令人堪憂。

從表1中各土地類(lèi)型生態(tài)足跡的演變來(lái)看，祿豐縣牧草地、水域、林地和建設(shè)用地的生態(tài)足跡總體趨于穩(wěn)定，變化幅度較小。相較而言，2009—2013年耕地和化石能源用地的生態(tài)足跡呈上升態(tài)勢(shì)。究其原因可能是：一方面隨著人口的不斷增加和糧食產(chǎn)量連年下降，導(dǎo)致耕地所能提供正常人類(lèi)活動(dòng)的能力逐年下降；另一方面隨著祿豐縣的快速發(fā)展，能源資源的消費(fèi)量也日趨增長(zhǎng)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，汽油、煤油、柴油、原煤的總消費(fèi)量由2009年的955 078.61 t增加至2013年的1 076 659 t。因此，2009—2013年耕地和化石能源用地的生態(tài)足跡呈現(xiàn)出不斷上升的趨勢(shì)。

由表1可以看出，祿豐縣2009—2013年期間各種土地類(lèi)型的人均生態(tài)承載力中，耕地和化石能源用地均呈逐年下降的趨勢(shì)。根據(jù)ec公式，人均生態(tài)承載力與生物生產(chǎn)性土地面積成正比，這說(shuō)明祿豐縣在經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng)的同時(shí)，耕地占用和化石能源用地的面積逐年擴(kuò)大，生態(tài)資源的依賴(lài)性增強(qiáng)，造成了祿豐縣生態(tài)承載力的降低。此外，牧草地、水域、林地和建設(shè)用地的人均生態(tài)承載力變化較小，處于穩(wěn)定狀態(tài)。

2.3 可持續(xù)發(fā)展情況

根據(jù)公式計(jì)算得到祿豐縣2009年、2011年、2013年的生態(tài)壓力指數(shù)分別為0.795 32、0.853 66、0.864 36。祿豐縣2009年的生態(tài)足跡與生態(tài)承載力分別為0.733 87、0.922 74 hm2，人口密度較小，生態(tài)壓力指數(shù)為0.795 32，生態(tài)壓力不大，由生態(tài)可持續(xù)發(fā)展程度評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，祿豐縣2009年處于弱可持續(xù)發(fā)展?fàn)顟B(tài)。祿豐縣2011年與2013年的生態(tài)壓力指數(shù)分別為0.853 66和0.864 36，呈現(xiàn)弱不可持續(xù)發(fā)展?fàn)顟B(tài)。同時(shí)，可以從表2看出，祿豐縣的生態(tài)壓力指數(shù)從2009年至2013年持續(xù)上升，可持續(xù)發(fā)展?fàn)顩r連年下降，表明祿豐縣的生態(tài)環(huán)境愈加脆弱，可利用的土地資源不斷減少，經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)活動(dòng)與生態(tài)壓力的矛盾也日益突出。

3 小結(jié)

本文通過(guò)生態(tài)足跡法對(duì)祿豐縣2009—2013年可持續(xù)發(fā)展能力的分析表明：祿豐縣在研究期內(nèi)生態(tài)足跡逐年加大，生態(tài)承載力不斷降低，可持續(xù)發(fā)展性較弱，生態(tài)系統(tǒng)狀況不容樂(lè)觀。近些年，祿豐縣不僅人口遞增，耕地減少，土地有效利用率低，而且部分山區(qū)生態(tài)環(huán)境脆弱，存在水土流失問(wèn)題，這些情況都嚴(yán)重影響了祿豐縣社會(huì)生態(tài)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。針對(duì)以上研究結(jié)果，為了減小祿豐縣生態(tài)環(huán)境壓力，緩解經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與資源環(huán)境承載能力的矛盾，保證祿豐縣的可持續(xù)發(fā)展，現(xiàn)提出以下措施：

保護(hù)現(xiàn)有耕地資源，減少耕地占用面積。嚴(yán)格控制祿豐縣新增建設(shè)用地規(guī)模，降低新增建設(shè)占用耕地，加強(qiáng)祿豐縣耕地保護(hù)，把優(yōu)質(zhì)耕地劃入基本農(nóng)田，調(diào)高基本農(nóng)田耕地比例。

控制人口數(shù)量，加強(qiáng)人口管理。通過(guò)建立人口與計(jì)劃生育行政管理機(jī)制和制度，保證祿豐縣計(jì)劃生育工作的開(kāi)展，同時(shí)制定人口與計(jì)劃生育法律、法規(guī)、規(guī)章和規(guī)范性文件，以規(guī)范祿豐縣公民的生育行為，調(diào)節(jié)公民生育子女的數(shù)量。

高效利用自然資源，構(gòu)建資源節(jié)約型社會(huì)。加強(qiáng)祿豐縣土地宏觀調(diào)控和用途管制，促進(jìn)節(jié)約與集約生態(tài)資源，統(tǒng)籌祿豐縣區(qū)域發(fā)展與經(jīng)濟(jì)、產(chǎn)業(yè)和人口發(fā)展的戰(zhàn)略相適應(yīng)。

循序漸進(jìn)，促進(jìn)祿豐縣新型特色城鎮(zhèn)化質(zhì)量并重發(fā)展。優(yōu)化配置區(qū)域資源，營(yíng)造祿豐縣良性循環(huán)、可持續(xù)發(fā)展、完整合理的生態(tài)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)內(nèi)部分工協(xié)作和城鄉(xiāng)統(tǒng)籌發(fā)展。

生態(tài)足跡法實(shí)現(xiàn)了對(duì)區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的量化研究，是判斷一個(gè)地區(qū)的生產(chǎn)消費(fèi)活動(dòng)是否在生態(tài)可承受能力之內(nèi)的有效度量方法，對(duì)于祿豐縣制定相關(guān)產(chǎn)業(yè)政策和經(jīng)濟(jì)政策具有科學(xué)性的指導(dǎo)意義，為祿豐縣衡量地區(qū)經(jīng)濟(jì)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展程度提供依據(jù)。

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(責(zé)任編輯：張 韻)

S181.3

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：0528- 9017(2017)09- 1667- 04

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韓韋笑(1992—)，女，河南嵩縣人，碩士研究生，研究方向?yàn)镚IS與土地利用，E- mail:584555266@qq.com。

趙俊三(1964—)，男，河南鄧州人，教授，博士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)閲?guó)土資源信息化、GIS技術(shù)開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，E- mail:1429620189@qq.com。

文獻(xiàn)著錄格式：韓韋笑，趙俊三，王淼. 基于生態(tài)足跡法的祿豐縣可持續(xù)發(fā)展研究[J].浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017，58(9)：1667- 1670.

10.16178/j.issn.0528- 9017.20170952