文/中國城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院 馬曉虹
“生態(tài)足跡”(ecological footprint)又稱為“生態(tài)占用”,是20世紀(jì)90年代初由加拿大大不列顛哥倫比亞大學(xué)規(guī)劃與資源生態(tài)學(xué)教授里斯提出[1]。生態(tài)足跡法是指特定數(shù)量的人群按照某種生活方式所消費(fèi)的由自然生態(tài)系統(tǒng)提供的各種商品和服務(wù)功能,以及在這一過程中所產(chǎn)生的廢棄物需要生態(tài)系統(tǒng)吸納,并以生物生產(chǎn)性土地面積表示的一種可操作的定量方法[2]。
通過測算生態(tài)足跡需求與自然生態(tài)系統(tǒng)的承載力,可定量判斷某一地區(qū)生物資源的消費(fèi)需求與其供給能力的平衡狀況的變化趨勢,進(jìn)而確定其可持續(xù)發(fā)展?fàn)顟B(tài)。本文應(yīng)用生態(tài)足跡模型,對某資源型城市2008—2019年的生態(tài)足跡進(jìn)行測算,并以此為基礎(chǔ)分析資源型城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展的限制性因素,由此給出資源型城市可持續(xù)發(fā)展策略與建議。
本文選取的城市模型為《全國資源型城市可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃》確定的全國262個(gè)資源型城市之一。當(dāng)前我國經(jīng)濟(jì)正由高速增長階段轉(zhuǎn)向高質(zhì)量發(fā)展階段,資源型城市面臨轉(zhuǎn)型發(fā)展壓力,資源型城市轉(zhuǎn)型升級、綠色發(fā)展路徑、模式等區(qū)別于其他城市。隨著生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展等國家重大戰(zhàn)略的持續(xù)深入推進(jìn),資源型城市也將迎來前所未有的轉(zhuǎn)型升級的重大歷史發(fā)展機(jī)遇。
本文涉及的土地資源數(shù)據(jù)、生物資源消費(fèi)和能源消費(fèi)等研究數(shù)據(jù)來源于2009—2020年《中國統(tǒng)計(jì)年鑒》及《國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)》。
生態(tài)足跡定義為在一定技術(shù)條件下,為維持某種物質(zhì)消費(fèi)水平下某區(qū)域的持續(xù)生存所必需的生態(tài)生產(chǎn)性土地面積[3-5]。物質(zhì)消費(fèi)類型大致可分為生物資源消費(fèi)和能源消費(fèi)兩大類,各類消費(fèi)按照相應(yīng)的換算比例折算成各種土地面積,根據(jù)不同消費(fèi)類型,生態(tài)足跡可劃分為可耕地、林地、草地、水域、建設(shè)用地和化石能源用地6類土地類型。
不同土地類型的生態(tài)生產(chǎn)力各不相同,為將不同生態(tài)生產(chǎn)性土地類型的空間匯總為總生態(tài)生產(chǎn)力和生態(tài)足跡,需引入均衡因子進(jìn)行等量化處理。均衡因子是全球某一類生物生產(chǎn)性土地與全球所有生物生產(chǎn)性土地生產(chǎn)能力的比值,表示不同土地類型之間生物生產(chǎn)能力的差異[6-7]。生態(tài)足跡計(jì)算公式如下:
式中:EF為總生態(tài)足跡;ef為人均生態(tài)足跡;N為人口數(shù);i為消費(fèi)商品的類別;pi為第i種消費(fèi)商品的平均生產(chǎn)能力;ci為第i種商品的人均消費(fèi)量;ri為均衡因子。
生態(tài)承載力為一個(gè)區(qū)域所能提供給人類的所有生態(tài)生產(chǎn)性土地面積的總和。不同國家在土地生產(chǎn)能力方面存在很大差別,為反映所研究地區(qū)與全球平均生產(chǎn)能力間的差異,引入產(chǎn)量因子進(jìn)行等量化處理方便比較。
產(chǎn)量因子是研究區(qū)某一類土地的生物生產(chǎn)能力與這類土地全球平均生產(chǎn)能力的比值,表示當(dāng)?shù)睾腿蚱骄鶎?shí)際生產(chǎn)能力的差異。生態(tài)承載力計(jì)算公式如下:
式中:EC為總生態(tài)承載力;N為人口數(shù);eC為人均生態(tài)承載力;ai為人均生物生產(chǎn)面積;ri為均衡因子;yi為產(chǎn)量因子。
當(dāng)生態(tài)承載力大于生態(tài)足跡時(shí)出現(xiàn)生態(tài)盈余,表明該地區(qū)的發(fā)展處于生態(tài)承載力范圍內(nèi),生態(tài)系統(tǒng)安全穩(wěn)定,資源可持續(xù)利用;當(dāng)一個(gè)地區(qū)的生態(tài)承載力小于生態(tài)足跡時(shí)出現(xiàn)生態(tài)赤字,表明該地區(qū)的生態(tài)承載力不能滿足當(dāng)前經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的生態(tài)需求,產(chǎn)生生態(tài)透支,生態(tài)環(huán)境處于不可持續(xù)發(fā)展的狀態(tài)。生態(tài)赤字(盈余)計(jì)算公式如下:
式中:ED為生態(tài)盈虧;EC為總生態(tài)承載力;EF為總生態(tài)足跡。
萬元GDP生態(tài)足跡是計(jì)算區(qū)域單位末端產(chǎn)出耗費(fèi)的各種資源折算生物生產(chǎn)性土地面積的指標(biāo),反映經(jīng)濟(jì)發(fā)展對土地資源利用率、經(jīng)濟(jì)增長和技術(shù)進(jìn)步對可持續(xù)發(fā)展的影響。該指標(biāo)越大,區(qū)域系統(tǒng)資源的利用率越低,反之則說明利用率越高[8]。萬元GDP生態(tài)足跡計(jì)算公式如下:
式中:EF為總生態(tài)足跡;GDP為該市國內(nèi)生產(chǎn)總值。
城市消費(fèi)總體可分為生物資源消費(fèi)和能源消費(fèi)兩大類。這兩類消費(fèi)的生態(tài)足跡累加大體可得到城市總生態(tài)足跡。
1)生物資源消費(fèi)分為糧食、油料、棉花、蔬菜、瓜類、水果、肉類、蛋類、奶類和水產(chǎn)品。各類生物資源的消費(fèi)量由本地的生產(chǎn)量加消費(fèi)量再減去進(jìn)口量后與全球平均產(chǎn)量相除,得到的數(shù)據(jù)即為該市各年份生物資源消費(fèi)的生態(tài)足跡。為保證計(jì)算結(jié)果可與其他國家和地區(qū)進(jìn)行比較,本文所述的生物資源消費(fèi)的世界平均產(chǎn)量采用2006年聯(lián)合國糧農(nóng)組織生物資源的世界平均產(chǎn)量。
2)能源消費(fèi)按原煤、焦炭、汽油、天然氣、熱力和電力等進(jìn)行統(tǒng)計(jì),其中將液化石油氣、原煤、焦炭、原油、汽油、柴油、煤油、天然氣、燃料油、液化石油氣劃為化石能源用地組分,電力、熱力劃分為建筑用地組分。由于該市是石油資源型城市,石油資源大量輸出,其石油資源生態(tài)足跡既包括自身的消費(fèi),又包括其對外的輸出,因此石油資源的消費(fèi)量采用其生產(chǎn)量,避免進(jìn)行貿(mào)易調(diào)整。能源消費(fèi)足跡的計(jì)算以世界單位化石燃料生產(chǎn)土地面積的平均發(fā)熱量作為標(biāo)準(zhǔn),將能源消費(fèi)所消耗的熱量折算成一定的化石燃料土地面積,進(jìn)而計(jì)算出該市各年份人均能源消費(fèi)的生態(tài)足跡(見表1)。
表1 2008-2019年人均生態(tài)足跡計(jì)算
根據(jù)2008—2019年土地利用類型計(jì)算出該市的生態(tài)承載力,均衡因子的取值采用世界自然基金會(WWF)發(fā)布的《地球生命力報(bào)告2008》中的數(shù)據(jù),產(chǎn)量因子依據(jù)世界自然基金會和《中國生態(tài)足跡報(bào)告技術(shù)手冊》推薦的數(shù)據(jù)并結(jié)合我國的生產(chǎn)能力測度得到。
根據(jù)世界環(huán)境與發(fā)展委員會(WCED)的報(bào)告,至少有12%的生態(tài)容量需被保存以保護(hù)生物多樣性,因此在計(jì)算該市生態(tài)承載力時(shí)扣除12%的生物多樣性保護(hù)面積,得到的是實(shí)際可利用的人均生態(tài)承載力。
根據(jù)不同的消費(fèi)類型,生態(tài)足跡可劃分為耕地、林地、草地、水域、建設(shè)用地和化石能源地6類土地類型。根據(jù)式(1)分別計(jì)算2008—2019年該市6類土地類型的人均生態(tài)足跡。數(shù)據(jù)顯示,2008—2019年該市生態(tài)足跡總體呈逐年上升趨勢(見圖1),其中化石能源用地占比最大,其次為耕地和建設(shè)用地,林地、草地、水域占比較少。
圖1 2008—2019年各類用地人均生態(tài)足跡構(gòu)成
化石能源用地人均生態(tài)足跡逐年增加,化石能源用地占比逐年增大,從2008年的60%增加至2019年的79%。結(jié)果顯示,作為石油資源型城市,大量的石油資源開采對其生態(tài)足跡貢獻(xiàn)較大,化石能源用地生態(tài)足跡逐年增加,說明該市對石油產(chǎn)業(yè)的依賴過重且呈增長趨勢,產(chǎn)業(yè)化結(jié)構(gòu)分配并不合理。
耕地人均生態(tài)足跡呈現(xiàn)波動(dòng)狀態(tài),由圖2可看出,2008—2019年耕地生物資源消費(fèi)量總量呈下降趨勢,其中蔬菜產(chǎn)量降幅較大,原因在于該市深入推進(jìn)農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革,大力發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè),提升農(nóng)業(yè)發(fā)展質(zhì)量,蔬菜種植規(guī)?;l(fā)展,散戶種植不斷減少,全市蔬菜播種面積逐漸縮減。糧食產(chǎn)量逐年增加,棉花和油料作物產(chǎn)量逐年減少,原因在于黃河三角洲地區(qū)種植結(jié)構(gòu)的變化,黃河三角洲是我國重要的糧棉產(chǎn)區(qū),近年來受到棉花價(jià)格下降的影響,鹽堿地棉花種植面積大幅減少,糧食作物種植面積持續(xù)擴(kuò)大,主要種植以小麥和玉米為主的旱地作物。
圖2 2008—2019年生物資源消費(fèi)量
水域用地人均生態(tài)足跡呈現(xiàn)先增后減的趨勢,說明該地區(qū)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的區(qū)域優(yōu)勢并不明顯,增量不足。建筑用地的人均生態(tài)足跡呈逐漸上升狀態(tài),反映出電力、熱力消耗逐年增加。林地與草地人均生態(tài)足跡呈小幅波動(dòng)、總體回落狀態(tài),說明畜牧業(yè)生產(chǎn)出現(xiàn)一定程度的縮減,近年來該市提出構(gòu)建“種”“養(yǎng)”“管”標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)體系,助推畜牧業(yè)高質(zhì)量發(fā)展,但受限于養(yǎng)殖基地建設(shè)融資、動(dòng)物防疫保障、養(yǎng)殖污染治理等問題,畜牧產(chǎn)品消費(fèi)市場受到影響。
根據(jù)式(2)分別計(jì)算2008—2019年各類用地的人均生態(tài)承載力。數(shù)據(jù)顯示,生態(tài)承載力總體呈遞減趨勢(見圖3),2013年略有上升,主要是由水域和建設(shè)用地生態(tài)承載力提升導(dǎo)致。生態(tài)承載力構(gòu)成中,耕地所占比重最大。人均生態(tài)承載力排序依次是耕地>建設(shè)用地>水域>林地>草地。
圖3 2008—2019年各類用地人均生態(tài)承載力構(gòu)成
各類用地中,水域和建設(shè)用地總面積出現(xiàn)增長,其他用地土地面積均不同程度減少,說明城市發(fā)展被占用的土地面積逐漸增加,水域和建設(shè)用地開發(fā)利用占比有所提升。數(shù)據(jù)顯示,各類用地的生態(tài)承載能力中,耕地的生態(tài)承載能力最大,原因在于該市土地資源豐富而人口相對較少。隨著城市的發(fā)展,耕地被占用,同時(shí)人口增長和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平偏低導(dǎo)致該市的耕地人均生態(tài)承載力下降。草地與林地在生態(tài)承載力構(gòu)成中的占比和變化幅度均相對較小,原因在于該市位于海陸交錯(cuò)地帶的獨(dú)特區(qū)位,導(dǎo)致其土壤鹽堿化程度高,原生植被稀少,土地生產(chǎn)力差。
水域的生態(tài)承載力占比僅次于耕地和建設(shè)用地,是除了建設(shè)用地外唯一面積增加的土地類型。說明該市海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展基礎(chǔ)較好,是今后生態(tài)承載力提升的重點(diǎn)。
根據(jù)式(3)、人均足跡、人均生態(tài)承載力計(jì)算結(jié)果得到各土地類型生態(tài)赤字或盈余和生態(tài)足跡動(dòng)態(tài)變化(見圖4)??傮w上,該市生態(tài)足跡遠(yuǎn)大于生態(tài)承載力,而且屬于嚴(yán)重生態(tài)赤字區(qū)。
圖4 2008—2019年各類用地人均生態(tài)赤字構(gòu)成
1)從趨勢上看,2008—2019年生態(tài)赤字呈現(xiàn)逐年增加趨勢。人均生態(tài)赤字的持續(xù)增加說明了該市用以維持生產(chǎn)和社會正常消費(fèi)的人均生物生產(chǎn)性面積在逐年增加。
2)從結(jié)構(gòu)上看,各類用地中,除林地處于生態(tài)盈余狀態(tài),其他用地均處于生態(tài)赤字狀態(tài)。化石能源用地的人均生態(tài)赤字最大,而且增長幅度較大??紤]到該市作為石油資源型城市,大量的石油資源輸出增加其生態(tài)足跡,資源輸出型城市承擔(dān)其他資源輸入型城市的化石能源用地的生態(tài)足跡。水域人均生態(tài)赤字也處于增長趨勢,本地淡水資源匱乏,但漁業(yè)資源很豐富,漁業(yè)發(fā)展優(yōu)勢明顯,但水產(chǎn)品養(yǎng)殖規(guī)模的擴(kuò)大加劇了水域生態(tài)赤字。耕地和草地雖然也處于生態(tài)赤字狀態(tài),但生態(tài)赤字逐漸減少,主要是由于近年聚焦發(fā)展現(xiàn)代高效農(nóng)業(yè),實(shí)施種養(yǎng)殖業(yè)產(chǎn)業(yè)化、規(guī)?;l(fā)展,提升現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展水平,促使耕地和草地的生態(tài)足跡逐步降低。
萬元GDP生態(tài)足跡反映資源利用率和區(qū)域單位產(chǎn)出對生態(tài)環(huán)境的影響[9-10]。計(jì)算結(jié)果如圖5所示,2008—2018年萬元GDP生態(tài)足跡總體呈“減-增-減”的趨勢,表明資源利用效率正逐步提高,資源利用方式正逐步從粗放型向集約節(jié)約型轉(zhuǎn)變,經(jīng)濟(jì)增長方式逐步調(diào)整趨于合理。
圖5 2008—2018人均生態(tài)足跡及萬元GDP生態(tài)足跡
生態(tài)足跡是評價(jià)區(qū)域生態(tài)可持續(xù)發(fā)展的量化指標(biāo)[11]。該資源型城市在2008—2019年始終處于生態(tài)赤字狀態(tài),且生態(tài)赤字水平持續(xù)增長,這與其城市定位、產(chǎn)能結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式和本底生態(tài)條件等因素均有很大關(guān)系,通過以上計(jì)算結(jié)果深入分析得出造成該市生態(tài)赤字,限制其可持續(xù)發(fā)展的因素主要有以下方面。
4.5.1 資源型城市,產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與能源結(jié)構(gòu)均偏重
該市屬于石油資源型城市,產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與能源結(jié)構(gòu)均偏重,經(jīng)濟(jì)增長對投資和資源的依賴程度較高,石油經(jīng)濟(jì)占有相當(dāng)大的比重。2008—2019年化石能源生態(tài)足跡占比均在60%以上,且呈現(xiàn)快速持續(xù)增長趨勢,這也是近10年該市生態(tài)足跡和生態(tài)赤字持續(xù)增加的主要原因。
4.5.2 資源利用方式粗放、效率偏低
該市屬于嚴(yán)重缺水地區(qū),水資源利用效率偏低。土地利用粗放,用地規(guī)模大,產(chǎn)出效率偏低。能源結(jié)構(gòu)偏重,能耗高的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)占主導(dǎo)地位的現(xiàn)狀在短時(shí)間內(nèi)難以改變。經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)單一化現(xiàn)象較為嚴(yán)重,繼而帶來發(fā)展方式與資源利用方式粗放,資源利用效率低,資源環(huán)境承載能力弱等結(jié)構(gòu)性問題。
4.5.3 土壤鹽堿化嚴(yán)重,林地與草地生態(tài)系統(tǒng)脆弱
該市土壤鹽堿化程度高,土地生產(chǎn)力差,原生植被稀少,林地與草地對資源環(huán)境的支撐能力不足。造林綠化難度大,樹種較為單一,易造成林草生態(tài)系統(tǒng)失衡。
近10年該市生態(tài)足跡和生態(tài)承載力極不平衡,生態(tài)赤字維持在較高水平,且呈現(xiàn)出逐年上升趨勢,說明其自然資源利用程度已超過生態(tài)承載力范圍,處于不可持續(xù)發(fā)展的狀態(tài)。但其萬元GDP生態(tài)足跡總體呈下降的趨勢,說明資源利用效率正逐步提升,資源利用方式也更加集約高效,經(jīng)濟(jì)增長方式正向可持續(xù)發(fā)展轉(zhuǎn)變,城市可持續(xù)發(fā)展策略如下。
1)貫徹落實(shí)好生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展重大國家戰(zhàn)略,堅(jiān)持高效生態(tài)基本定位,加快調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),充分發(fā)揮區(qū)位和資源優(yōu)勢,推動(dòng)發(fā)展由資源依賴向創(chuàng)新引領(lǐng)、粗放型增長向集約型發(fā)展轉(zhuǎn)變。
2)加快改造提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè),加快培育新興產(chǎn)業(yè),圍繞產(chǎn)業(yè)集群精準(zhǔn)發(fā)力。為加快清理淘汰落后產(chǎn)能,實(shí)施能耗強(qiáng)度和總量“雙控”,建設(shè)清潔低碳、安全高效的現(xiàn)代能源體系。優(yōu)化交通運(yùn)輸結(jié)構(gòu),提高多式聯(lián)運(yùn)能力。以工業(yè)化推進(jìn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化,推動(dòng)農(nóng)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)?;C(jī)械化、融合化發(fā)展。
3)嚴(yán)格控制煤炭消費(fèi)總量,新建燃煤項(xiàng)目實(shí)行煤炭等量或減量替代,落實(shí)煤炭替代來源及削減量,切實(shí)降低煤炭消費(fèi)比重。大力發(fā)展清潔低碳能源,推動(dòng)能源結(jié)構(gòu)持續(xù)優(yōu)化,推廣太陽能、地?zé)崮堋⑸镔|(zhì)能、潮汐能等多種能源利用,提高非化石能源占一次能源消費(fèi)比重。
1)摒棄粗放發(fā)展模式,通過加強(qiáng)對技術(shù)創(chuàng)新與科技研發(fā)的投入,提高資源型產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平,延伸產(chǎn)業(yè)鏈條,提升產(chǎn)業(yè)配套能力,大力發(fā)展非油替代產(chǎn)業(yè),形成以高效生態(tài)農(nóng)業(yè)為基礎(chǔ)、環(huán)境友好型工業(yè)為重點(diǎn)、現(xiàn)代服務(wù)業(yè)為支撐的高效生態(tài)產(chǎn)業(yè)體系,實(shí)現(xiàn)資源集約節(jié)約發(fā)展。
2)實(shí)施最嚴(yán)格的水資源管理制度,做到以水定城、以水定產(chǎn)、以水定人。嚴(yán)格執(zhí)行土地利用規(guī)劃,科學(xué)確定各類建設(shè)用地總量,挖掘存量建設(shè)用地潛力,加強(qiáng)建設(shè)用地供后開發(fā)利用全程監(jiān)管。加快改造提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè),加強(qiáng)高能耗行業(yè)能耗管控,提升工業(yè)生產(chǎn)效率和能耗效率,推動(dòng)可再生能源在工業(yè)園區(qū)的應(yīng)用。推進(jìn)煤炭清潔化利用和新能源高效利用。推行綠色節(jié)能建筑,加快淘汰高能耗、低效率的老舊車輛。
建設(shè)高效生態(tài)農(nóng)業(yè)示范區(qū),推進(jìn)農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型升級,發(fā)展綠色循環(huán)農(nóng)業(yè)、設(shè)施農(nóng)業(yè)、生態(tài)農(nóng)業(yè),構(gòu)建特色鮮明、優(yōu)勢集聚、產(chǎn)業(yè)融合、發(fā)展?jié)摿Υ?、帶?dòng)能力強(qiáng)的特色農(nóng)產(chǎn)品優(yōu)勢區(qū)集群,提升特色農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)品優(yōu)勢、產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢和競爭優(yōu)勢,提升生態(tài)系統(tǒng)的承載能力。
本文采用生態(tài)足跡法對我國某資源型城市生態(tài)承載能力進(jìn)行測度,生態(tài)足跡理論是一種衡量區(qū)域可持續(xù)發(fā)展能力的計(jì)算方法,可應(yīng)用于各種空間尺度,且具有全球可比性[12]。由于生態(tài)足跡和生物承載力構(gòu)成的變化受自然、社會、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)等因素影響[13],傳統(tǒng)生態(tài)足跡模型本身存在一定局限性,同時(shí)受限于數(shù)據(jù)獲取的準(zhǔn)確性,部分?jǐn)?shù)據(jù)用生產(chǎn)量替代消費(fèi)量進(jìn)行計(jì)算,導(dǎo)致本文測算結(jié)果與傳統(tǒng)計(jì)算結(jié)果有一定出入,但整體趨勢一致,后續(xù)將持續(xù)關(guān)注并修正完善。