曹威威,孫才志

1 遼寧師范大學(xué)城市與環(huán)境學(xué)院,大連 116029 2 海南大學(xué)熱帶農(nóng)林學(xué)院,儋州 571737 3 遼寧師范大學(xué)海洋經(jīng)濟(jì)與可持續(xù)發(fā)展研究中心,大連 116029

1992年加拿大生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)家Rees提出生態(tài)足跡模型,并于1996年和Wackernagel對模型加以完善[1-2]。生態(tài)足跡理論通過估算維持一定規(guī)模人口的生物資源消費量和消納人口產(chǎn)生的廢棄物所需要的生物生產(chǎn)性土地面積的大小,與人口所在區(qū)域的生物生產(chǎn)性土地面積承載能力進(jìn)行比較,獲取生態(tài)盈余/赤字來衡量可持續(xù)發(fā)展?fàn)顩r[3]。模型計算過程簡單,結(jié)果形象直白[4],適用性較強[5-9],形成了諸多成果[10-13]。但自理論提出以來,有關(guān)模型缺陷引發(fā)了諸多爭議[14-15],許多學(xué)者據(jù)此提出了相應(yīng)改進(jìn)[16]。

20世紀(jì)80年代美國生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)家Odum結(jié)合系統(tǒng)生態(tài)、能量生態(tài)和生態(tài)經(jīng)濟(jì)原理提出能值(emergy)理論,提出任何形式的能量均源于太陽能,故把任何資源、產(chǎn)品或勞務(wù)形成所需直接和間接應(yīng)用的太陽能值量,定義為其所具有的太陽能值,單位為太陽能焦耳 (sej),把形成單位能量(J)或物質(zhì)(g)所需要的太陽能值量定義為能值轉(zhuǎn)換率,單位為 sej/J或 sej/g[17]。一些學(xué)者據(jù)此引入能值密度,對生態(tài)足跡進(jìn)行改進(jìn),有效彌補了傳統(tǒng)生態(tài)足跡模型的缺陷[18]。但是,通過對比總結(jié)學(xué)者提出的能值生態(tài)足跡模型發(fā)現(xiàn)[19-30],改進(jìn)模型仍存在較多爭議。首先,能值密度的使用標(biāo)準(zhǔn)不一；其次,能值生態(tài)承載力未考慮人類運用自身知識、技術(shù)、管理和勞動力等要素作用于這些資源的能力[31-32]；再次,在對能值生態(tài)足跡指標(biāo)分類和整合中,未考慮內(nèi)部組分加和方式對足跡指標(biāo)類型的影響,缺乏對不同足跡指標(biāo)所代表的實際環(huán)境問題的認(rèn)識。因此,在分析相關(guān)能值生態(tài)足跡模型存在的理論缺陷基礎(chǔ)上,提出構(gòu)建生態(tài)足跡賬戶體系,改進(jìn)能值生態(tài)足跡和能值生態(tài)承載力核算方法,細(xì)分各類型土地和生態(tài)賬戶的能值生態(tài)盈余/赤字,并對以海南為例進(jìn)行實證分析。

1 能值生態(tài)足跡模型理論比較與改進(jìn)

1.1 能值生態(tài)足跡基本模型

能值生態(tài)足跡模型應(yīng)用能值分析理論對生態(tài)足跡計算進(jìn)行改進(jìn)[18]。基本計算公式為：

(1)

(2)

式中,EEF為人均能值生態(tài)足跡；N為研究區(qū)域人口數(shù)量；i為第i類消費項目；eefi為生產(chǎn)第i類消費項目占用的生物生產(chǎn)性土地面積；EMci為第i類消費項目能值；EEC為人均能值生態(tài)承載力；EMS為研究區(qū)域能夠提供的人均資源能值總量；常數(shù)0.88為扣除12%生物多樣性的修正系數(shù)[33]；p為能值密度,其公式為：

(3)

式中,EM為一定區(qū)域范圍能值總量,S為區(qū)域面積。公式(1)、(2)中p根據(jù)不同模型取值和表述含義不盡相同。

1.2 不同能值生態(tài)足跡模型比較

選取中國學(xué)術(shù)期刊出版總庫(CNKI總庫)和中國社會科學(xué)引文數(shù)據(jù)庫(CSSCI數(shù)據(jù)庫)期刊, 以“能值”并“生態(tài)足跡”為主題檢索詞,于2017年12月23日精確檢索,剔除綜述、評述、重復(fù)等不符合條件論文,共檢索到107篇論文,匯總整理出9類能值生態(tài)足跡模型(表1)。對比發(fā)現(xiàn)：在生態(tài)足跡計算中模型主要差異在于能值密度的選取,根據(jù)統(tǒng)計,采用全球能值密度的21篇,采用區(qū)域能值密度的86篇。在生態(tài)承載力方面,主張采用區(qū)域可更新資源(主要包括太陽輻射能、風(fēng)能、雨水化學(xué)能、雨水勢能和地球旋轉(zhuǎn)能)作為生態(tài)承載力項目能值的89篇,區(qū)域產(chǎn)出項目的12篇,區(qū)域可更新資源能值+區(qū)域產(chǎn)出項目能值的5篇；能值密度使用方面,采用全球或全國能值密度的84篇,采用區(qū)域能值密度的23篇。

表1 不同能值生態(tài)足跡模型比較

區(qū)域能值密度和全球能值密度均為可更新資源能值密度

1.3 能值生態(tài)足跡模型存在的理論缺陷

1.3.1 能值密度問題

能值密度選擇方面主要存在3個問題：首先,能值密度選擇標(biāo)準(zhǔn)不一,結(jié)果差異較大,如海南平均能值密度為9.69×1015sej/hm2[17],全球平均能值密度為3.10×1014sej/hm2[34],前者約為后者的31.22倍。其次,能值生態(tài)足跡和能值生態(tài)承載力的密度指標(biāo)使用不一致,使二者無法對比[24]。再次,在衡量區(qū)域能值生態(tài)承載力時使用區(qū)域能值密度,最終得到的結(jié)果為自身區(qū)域面積,并無實際意義。

1.3.2 能值生態(tài)承載力問題

學(xué)者認(rèn)為不可更新資源的消耗速度要快于其再生速度,隨著人類的不斷利用,會日益枯竭,只有利用可更新資源,生態(tài)承載力才具有可持續(xù)性[19]。雖然考慮了可更新資源的可持續(xù)性問題,卻忽視了地區(qū)對于可更新資源的獲取能力和實際資源的供給能力。僅用“太陽輻射能、風(fēng)能、雨水化學(xué)能、雨水勢能和地球旋轉(zhuǎn)能”等可更新資源來表征能值生態(tài)承載力缺乏現(xiàn)實意義。一些研究采用可更新資源能值和區(qū)域產(chǎn)出項目能值之和測度承載力[23-30],雖考慮了區(qū)域?qū)嶋H生產(chǎn)能力,但存在信息重復(fù)問題。

1.3.3 能值生態(tài)足跡指標(biāo)分類和整合問題

隨著環(huán)境足跡陣容的不斷擴(kuò)大,指標(biāo)分類日益為各國學(xué)者所關(guān)注[35]。但是一個具備較高共識度的環(huán)境足跡核算與整合框架尚未建立,僅從數(shù)學(xué)可行的角度來考慮指標(biāo)的核算與整合,缺乏對不同足跡指標(biāo)所代表的實際環(huán)境問題的認(rèn)識[36]。在能值生態(tài)足跡模型中,能值生態(tài)足跡可以根據(jù)人類活動占用的各類資源進(jìn)行指標(biāo)分類,而能值生態(tài)承載力因只考慮可更新資源能值無法進(jìn)行細(xì)致劃分,僅能核算總的能值生態(tài)承載力,造成無法區(qū)分具體各類指標(biāo)的能值生態(tài)盈余/赤字,并可能產(chǎn)生“生態(tài)赤字/盈余幻覺”。

1.4 能值生態(tài)足跡模型改進(jìn)

1.4.1 生態(tài)足跡賬戶構(gòu)建

為能更清晰地追蹤各類指標(biāo)能值生態(tài)足跡、能值生態(tài)承載力及能值生態(tài)盈余/赤字產(chǎn)生的變化,從產(chǎn)品消費和自然資本供給兩個端口構(gòu)建了包含生物產(chǎn)品賬戶、能源賬戶、污染賬戶、建設(shè)用地賬戶在內(nèi)的4個賬戶。生態(tài)產(chǎn)品賬戶的消費超出本地供給能力時可通過貿(mào)易、市場進(jìn)行調(diào)節(jié),其賬戶的生態(tài)盈余/赤字更多反映本地區(qū)對外部資源的依賴和利用程度，建設(shè)用地賬戶的消費和供給始終相等[33],二者反映了人類活動對地區(qū)自然資本的占用情況,并不指示生態(tài)環(huán)境的破壞程度。能源賬戶、污染賬戶反映了人類活動對生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生的影響,超出本地生態(tài)系統(tǒng)承載力閾值會對地區(qū)生態(tài)環(huán)境帶來負(fù)面作用。消費端和供給端賬戶中各類項目的消費和供給分別對應(yīng)相應(yīng)生物生產(chǎn)性用地類型,生態(tài)足跡中化石能源用地主要指能夠吸收化石能源燃燒排放CO2的林地,建設(shè)用地假設(shè)全部占用耕地,為能夠衡量消費-供給平衡狀況,在生態(tài)足跡的計算中,將化石能源用地和建設(shè)用地分別并入林地和耕地(圖1)。

圖1 生態(tài)足跡賬戶體系Fig.1 Account system of the ecological footprint ①在能源消費賬戶中水電、風(fēng)電等主要占用建設(shè)用地,已經(jīng)計入建設(shè)用地賬戶,不再重復(fù)計算。②根據(jù)2017年中國統(tǒng)計年鑒第8章資源和環(huán)境主要統(tǒng)計指標(biāo)解釋,濕地指天然或人工、長久或暫時性的沼澤地、泥炭地或水域地帶,包括靜止或流動、淡水、半咸水、咸水體,低潮時水深不超過6 m的水域以及海岸地帶地區(qū)的珊瑚灘和海草床、灘涂、紅樹林、河口、河流、淡水沼澤、沼澤森林、湖泊、鹽沼及鹽湖。因此,以濕地代替水域,納入到生物生產(chǎn)性用地類型中

按照能值分析的基本步驟,以O(shè)dum的“能量系統(tǒng)語言”圖例,繪制生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)能量圖(圖2)。生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)以環(huán)境生產(chǎn)活動和人口消費活動為核心,形成生態(tài)環(huán)境與人類活動之間的供給和需求關(guān)系。在生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)中,耕地、濕地、草地、森林、能源、礦產(chǎn)等自然資本通過環(huán)境生產(chǎn)為人類活動提供消費所需能量,人類活動占用自然資本,并向環(huán)境排放廢氣、廢水、固體廢棄物等。同時,以旅游者為主的外來訪客也占用本地自然資本,形成與環(huán)境之間的能量輸出關(guān)系；系統(tǒng)也可以通過商品、勞務(wù)、資本輸入彌補自身自然資本不足。另外,海洋環(huán)境也與環(huán)境生產(chǎn)活動和人類消費活動產(chǎn)生能量交流,是生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)重要的外部支持者。

圖2 生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)能量圖Fig.2 The energy of ecological economic system

1.4.2 能值生態(tài)足跡改進(jìn)

綜上所述,基于“國家公頃”的能值密度對能值生態(tài)足跡進(jìn)行改進(jìn),公式如下：

(4)

式中,EEF為人均能值生態(tài)足跡,N為區(qū)域的常住總?cè)丝跀?shù),Eefi為第i類消費項目的能值生態(tài)足跡,eci為第i類消費項目能值(emergy of consumption),p2為全國平均能值密度,其公式：

(5)

式中,A,B,C,D,E,F分別代表太陽輻射能、風(fēng)能、雨水化學(xué)能、雨水勢能、地球旋轉(zhuǎn)能和潮汐能。太陽輻射能、風(fēng)能、雨水化學(xué)能由太陽輻射作用產(chǎn)生的,為了避免重復(fù)計算,取其中最大值,雨水勢能、地球旋轉(zhuǎn)能和潮汐能分別由地球重力,地球內(nèi)能和地月日引力引起,需加總計算,計算結(jié)果見表2。

表2 全國及海南可更新資源能值[17]

數(shù)據(jù)來源于文獻(xiàn)[17];*我國港澳臺數(shù)據(jù)尚未統(tǒng)計

一些學(xué)者認(rèn)為用地功能存在多元特征[37],例如:除林地外其他土地對碳吸收亦有貢獻(xiàn)[38]。在生態(tài)足跡賬戶中,耕地、林地、濕地之間不存在明顯的信息重復(fù),而林產(chǎn)品占用的林地、化石能源用地與消納廢氣占用的森林,生產(chǎn)水產(chǎn)品的水域和廢水消納的水域,不具有空間互斥性[39-42]。因此,在計算能值生態(tài)足跡時,分別取其最大值,即：

Eef林地=max(ef化石能源用地、ef林產(chǎn)品、ef廢氣)

(6)

Eef水域=max(ef水產(chǎn)品、ef污水)

(7)

1.4.3 能值生態(tài)承載力改進(jìn)

生態(tài)承載力有兩種計算方法：一是基于生物資源總產(chǎn)量的計算方法,二是基于土地面積的計算方法[43]。

方法一,生物產(chǎn)品賬戶的承載力由生產(chǎn)生物資源的土地生產(chǎn)水平?jīng)Q定,公式為：

(8)

式中,EEC表示人均能值生態(tài)承載力,Eeci表示產(chǎn)出i類項目的生物生產(chǎn)性土地面積；epi為區(qū)域所能提供的i類生產(chǎn)項目能值。

方法二,CO2(化石能源燃燒排放)和污染物的吸納能力、建設(shè)用地供給能力由區(qū)域所能提供的相應(yīng)類型土地面積決定,其承載力使用土地面積法計算。在能值生態(tài)足跡中,物質(zhì)流轉(zhuǎn)化為能量流,消除了產(chǎn)量因子的影響,但是不同地區(qū)間土地生產(chǎn)力差異依然存在,能值生態(tài)承載力仍需要使用均衡因子。區(qū)域均衡因子為區(qū)域能值密度與全國能值密度之比[44]。公式為：

(9)

式中,ai為i類項目的實際土地面積；p1為研究區(qū)能值密度。

在能值生態(tài)承載力計算中,由于建設(shè)用地往往優(yōu)先占用利用條件較好的土地,為便于研究,將其視為占用耕地[45]。建設(shè)用地、固體廢棄物占用的耕地資源與用于生物資源生產(chǎn)的耕地只能滿足其中一種功能。林地既可以提供農(nóng)產(chǎn)品、也可以提供木材、同時還具有吸收CO2和工業(yè)廢氣的功能。水域既可以提供水產(chǎn)品同時又吸納污水。因此耕地、林地和水域都不能重復(fù)計算,承載力應(yīng)取其最大值,即：

Eec耕地= max(ec生物資源耕地,ec建設(shè)用地,ec固體廢棄物)

(10)

Eec林地= max(ec生物資源林地,ec化石能源,ec工業(yè)廢氣)

(11)

Eec水域= max(ec水產(chǎn)品,ec廢水)

(12)

1.4.4 能值生態(tài)盈余/赤字的計算

能值生態(tài)足跡模型通過對比從自然生態(tài)系統(tǒng)的供給端核算自然資本及服務(wù)功能的可得(供給)程度與從社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的消費端核算人對自然資本及服務(wù)功能的利用(需求)程度,識別一定社會經(jīng)濟(jì)影響下生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)性[46]。其公式為：

EED(EER)=EEC-EEF

(13)

式中EED、EER分別為人均生態(tài)赤字、人均生態(tài)盈余。當(dāng)EEC>EEF時為生態(tài)盈余,當(dāng)EEC

2 實證分析

2.1 研究區(qū)概況

以海南省實證分析對象,由于研究區(qū)域的地域特殊性,主要研究區(qū)域為以海南島為主的陸地區(qū)域(圖3)。根據(jù)海南省2017年統(tǒng)計年鑒和海南省人民政府官方網(wǎng)站相關(guān)統(tǒng)計,海南島面積為3.39萬km2,熱帶季風(fēng)氣候顯著,年日照時數(shù)為1750 h至2550 h,年平均氣溫在23—26℃之間,年平均降雨量在1600 mm以上。2016年,全省耕地資源7.30×105hm2,濕地總面積3.20×105hm2。全省森林面積2.13×106hm2。海南經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展給生態(tài)環(huán)境帶來越來越大的壓力,因此,采取相應(yīng)的指標(biāo)來客觀評估人類活動對資源環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)的壓力十分必要。

圖3 研究區(qū)域Fig.3 Study area

2.2 數(shù)據(jù)來源與處理

常住人口,土地利用、各類項目的生產(chǎn)、消費等數(shù)據(jù)來自歷年《海南省統(tǒng)計年鑒》。木材、鋸材、人造板材數(shù)據(jù)來自歷年《中國林業(yè)統(tǒng)計年鑒》,污染物排放和處理數(shù)據(jù)來自歷年《中國環(huán)境統(tǒng)計年鑒》和《中國統(tǒng)計年鑒》。各資源項目的能量折算系數(shù)參考相關(guān)文獻(xiàn)[47-50]。在計算次級加工產(chǎn)品能值生態(tài)足跡時,通過轉(zhuǎn)換因子將次級加工產(chǎn)品轉(zhuǎn)換為生產(chǎn)該產(chǎn)品所需要的主要原材料數(shù)量。轉(zhuǎn)換因子參考相關(guān)文獻(xiàn)[43,46]。受統(tǒng)計資料的限制,污染物只統(tǒng)計工業(yè)廢氣、工業(yè)污水和一般工業(yè)固體廢物。2001—2016年份生態(tài)足跡賬戶供給端和消費端各項目能值計算結(jié)果見表3、表4。

表3 海南供給端能值

能源賬戶、污染賬戶數(shù)據(jù)為吸納CO2廢氣、廢水和固體廢氣的相應(yīng)土地面積；建設(shè)用地賬戶數(shù)據(jù)為建設(shè)用地面積

表4 海南消費端能值

能值轉(zhuǎn)換率單位：廢氣：109sej/m3,廢水：1012sej/t,固體廢物：1014sej/t

2.3 結(jié)果與分析

2.3.1 能值生態(tài)足跡計算結(jié)果與分析

根據(jù)模型計算,得到2000—2016年能值生態(tài)足跡及其構(gòu)成。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：①2000—2016年海南總?cè)司苤瞪鷳B(tài)足跡呈逐年上升趨勢(圖4)。2016年人均能值生態(tài)足跡2.84 hm2/人,較2000年1.36 hm2/人,增長了2.09倍,增長幅度109.01%。其中林地足跡增長幅度最大,達(dá)233.44%,期末較期初增長了3.33倍。草地、水域、耕地足跡增長幅度分別為117.29%、61.95%、47.22%。說明隨著近些年來的快速發(fā)展,人類的生產(chǎn)和生活對資源環(huán)境占用強度不斷增大,生態(tài)壓力日益增加。②在生態(tài)足跡各賬戶中(圖5),各賬戶2000—2016年均能值生態(tài)足跡中生物產(chǎn)品賬戶和能源賬戶占比最大。在歷年變化中,能源賬戶、生物產(chǎn)品賬戶較其他賬戶增幅明顯,增幅分別為233.44%、98.12%。究其原因,隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,能源消耗量大幅增加,造成化石能源足跡顯著上升。近年來,人民收入水平提高,生活質(zhì)量得以改善以及旅游者大量涌入,導(dǎo)致生物產(chǎn)品賬戶足跡增加。污染賬戶和建設(shè)用地賬戶始終處于低位狀態(tài),原因在于嚴(yán)格的污染物排放管理和處理措施、建設(shè)用地規(guī)劃使用使環(huán)境資源占用處于可控狀態(tài)。

圖4 海南各類型土地人均能值生態(tài)足跡變化Fig.4 Change of emergy ecological footprint of lands

圖5 海南各類型賬戶人均能值生態(tài)足跡變化Fig.5 Change of emergy ecological footprint of accounts

2.3.2 能值生態(tài)承載力計算結(jié)果與分析

對海南歷年承載力進(jìn)行計算,結(jié)果表明：(1)總體能值生態(tài)承載力穩(wěn)步增長,2000—2016年增長了1.70倍。說明隨著經(jīng)濟(jì)、社會、技術(shù)條件的進(jìn)步,地區(qū)生態(tài)供給能力顯著提升。(2)各類土地人均承載力變化差異明顯(圖6)。水域承載力大幅增長,2000—2016年增長了2.22倍,水域承載力的提升主要來自于生物產(chǎn)品賬戶,水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展提高了水產(chǎn)品供給能力。(3)耕地承載力從2000—2013年呈增長態(tài)勢,之后開始下降。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的提升和積極發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè),提高了生物產(chǎn)品產(chǎn)量。但隨著海南經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,耕地資源流失日趨嚴(yán)重,使得耕地承載力降低。(4)在各類型賬戶承載力中(圖7),生物產(chǎn)品賬戶增長顯著,說明通過提升生產(chǎn)力,可以顯著提升能值生態(tài)承載力水平。而能源賬戶、建設(shè)用地賬戶基本保持穩(wěn)定,污染賬戶略有降低。

2.3.3 能值生態(tài)赤字/盈余計算結(jié)果與分析

通過對比能值生態(tài)足跡和能值生態(tài)承載力,得到結(jié)果：(1)2000—2016年,能值生態(tài)盈余上升了33.38%,說明整體環(huán)境可持續(xù)性增強(圖8)。(2)在各類型土地能值生態(tài)盈余/赤字變化中,林地變化最為顯著,盈余逐年減小,2011年之后出現(xiàn)了生態(tài)赤字,并呈擴(kuò)大態(tài)勢。林地自身承載力變化不大,但是化石能源足跡增長迅速,由此造成生態(tài)盈余向生態(tài)赤字轉(zhuǎn)變。水域盈余持續(xù)擴(kuò)大,由于水產(chǎn)品供給量增加,水域承載力提升,而水域足跡并未大幅增長,因此盈余從2000—2016年增長了125.97%。耕地生態(tài)盈余在2000—2012年不斷增長,2012年生態(tài)盈余開始下降,至2016年下降了61.17%。過度開發(fā)導(dǎo)致的耕地資源流失,是耕地盈余下降的主要原因。(3)在各類賬戶中(圖9),生物產(chǎn)品賬戶盈余呈上升態(tài)勢,而污染賬戶、能源賬戶盈余縮減,2011年能源賬戶開始出現(xiàn)赤字。持續(xù)的經(jīng)濟(jì)、技術(shù)投入是承載力提升的主要動力,而能源賬戶和污染賬戶由于經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人口的增長對環(huán)境資源占用日趨加重,導(dǎo)致盈余逐漸縮小甚至出現(xiàn)赤字,環(huán)境風(fēng)險不斷增大。

圖6 海南各類型土地人均能值生態(tài)承載力變化Fig.6 Change of emergy ecological capacity of lands

圖7 海南各賬戶人均能值生態(tài)承載力變化Fig.7 Change of emergy ecological capacity of accounts

圖8 海南各類型土地人均能值生態(tài)盈余/赤字變化Fig.8 Change of emergy ecological deficit/surplus of lands

圖9 海南各賬戶人均生態(tài)盈余/赤字變化Fig.9 Change of emergy ecological deficit/surplus of accounts

3 結(jié)論與討論

3.1 結(jié)論

(1)通過對比已有能值生態(tài)足跡模型發(fā)現(xiàn),能值生態(tài)足跡模型存在以下問題：①不同研究者因能值密度指標(biāo)選用標(biāo)準(zhǔn)不一,造成分析結(jié)果差異較大。而一些研究者在核算能值生態(tài)足跡和能值生態(tài)承載力時選用不同能值密度指標(biāo),使得二者結(jié)果無法對比。②僅用“太陽輻射能、風(fēng)能、雨水化學(xué)能、雨水勢能和地球旋轉(zhuǎn)能”等可更新資源來表征能值生態(tài)承載力缺乏現(xiàn)實意義。③僅從數(shù)學(xué)可行的角度來考慮能值生態(tài)足跡指標(biāo)的核算與整合,無法區(qū)分各類指標(biāo)的能值生態(tài)盈余/赤字,并可能產(chǎn)生“生態(tài)赤字/盈余幻覺”。

(2)通過模型改進(jìn),利用賬戶分析,能更清晰地追蹤各類指標(biāo)能值生態(tài)足跡、能值生態(tài)承載力以及能值盈余/赤字產(chǎn)生的變化,找到驅(qū)動生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)質(zhì)量發(fā)生變化的內(nèi)在動因,為有針對性的開展環(huán)境管理和保護(hù)提供依據(jù)。

(3)利用改進(jìn)模型實證分析了2000—2016年海南生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)變化特征。結(jié)果表明：①海南人均能值生態(tài)足跡增長了2.41倍。能源賬戶和生物產(chǎn)品賬戶足跡大幅增加,污染賬戶和建設(shè)用地賬戶足跡狀態(tài)穩(wěn)定。②海南人均能值生態(tài)承載力增長了1.70倍。水域承載力增幅較大,耕地承載力先增后降。技術(shù)進(jìn)步促進(jìn)了生產(chǎn)承載力的提高,但是人類對資源環(huán)境占用,使環(huán)境承載力能力下降。③海南生態(tài)環(huán)境整體表現(xiàn)為生態(tài)盈余,2000年至2016年盈余上升了33.38%,生態(tài)環(huán)境良好；林地盈余逐年降低,污染賬戶、能源賬戶盈余縮減,2011年能源賬戶開始出現(xiàn)赤字。說明海南生態(tài)環(huán)境質(zhì)量面臨的壓力正在日趨增大,如果繼續(xù)忽視持續(xù)增加的人類活動壓力,海南良好的生態(tài)環(huán)境優(yōu)勢將逐漸喪失。

3.2 討論

(1)能值生態(tài)足跡模型分析的關(guān)鍵在于能值密度的應(yīng)用,對于能值密度的計算,采用多年平均數(shù)據(jù)模糊了年際間的變化,沒有考慮年際間變化水平。能值密度仍有待改進(jìn)。

(2)由于區(qū)域間貿(mào)易的存在,生物產(chǎn)品賬戶足跡可以發(fā)生轉(zhuǎn)移且生物產(chǎn)品由可更新資源生產(chǎn)獲得,可持續(xù)性強。而能源賬戶、污染賬戶足跡需要直接占用本地環(huán)境資源,尤其是污染賬戶,對環(huán)境有直接的負(fù)面影響。因此,應(yīng)更加重視能源足跡、污染足跡、灰水足跡等研究。

(3)海洋為人類經(jīng)濟(jì)社會活動提供了豐富的資源和重要的環(huán)境功能。但是,海洋和沿海生態(tài)系統(tǒng)維持海產(chǎn)品生產(chǎn)和消費的能力在研究生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展中很少考慮[53]。由于缺乏系統(tǒng)詳實的數(shù)據(jù),本文在海南海洋生態(tài)足跡方面未能做具體研究。因此,以生態(tài)足跡為理論基礎(chǔ)的濱海地區(qū)可持續(xù)發(fā)展問題是下一步研究重點。

(4)隨著區(qū)域間人口和物質(zhì)的頻繁交流,尤其是以旅游者為主體的外來人口對本地自然資本的占用影響逐漸增大。但在研究中難以對其消費的生物產(chǎn)品進(jìn)行統(tǒng)計,所以造成地區(qū)消費產(chǎn)品統(tǒng)計范圍小于實際消費群體,實際消費量被漏算。對于以旅游業(yè)為主的地區(qū)來說,旅游生態(tài)足跡不可忽視,要重視地區(qū)旅游生態(tài)足跡的評估。