杜雪蓮，井 彤

(貴州財經(jīng)大學 經(jīng)濟學院，貴州 貴陽 550025)

1 引言

生態(tài)足跡法是定量評估自然資本利用和可持續(xù)狀況的重要方法。Rees[1]首次提出生態(tài)足跡概念，即能夠滿足人類生產(chǎn)生活需求的生態(tài)生產(chǎn)性土地面積。Wackernagel[2]通過引入生態(tài)承載力形成二維生態(tài)足跡模型，Niccolucci等[3]加入足跡深度和足跡廣度兩個新指標，將模型范圍擴大至三維。方愷[4，5]首次把三維生態(tài)足跡模型引進國內(nèi)，并進一步完善了模型。此后，國內(nèi)三維生態(tài)足跡研究逐漸展開。研究尺度主要涉及國家宏觀層面[6，7]、省市層面[8～10]等，研究內(nèi)容涉及自然資本利用評估[6，7]、資源環(huán)境承載力評價[8]、區(qū)域生態(tài)安全評價[9]及生態(tài)補償研究[10]等領域。但針對喀斯特生態(tài)脆弱區(qū)的研究尚不多見。貴州是長江和珠江上游重要生態(tài)屏障，喀斯特地貌導致其生態(tài)環(huán)境脆弱，長期以來經(jīng)濟較為落后。隨著2012年國發(fā)2號文件的發(fā)布，該區(qū)社會經(jīng)濟發(fā)展迅速。如何守好發(fā)展和生態(tài)兩條底線，是貴州面臨的重大課題。鑒于此，本文以典型喀斯特山區(qū)貴州省為研究對象，通過改進三維生態(tài)足跡模型評估該區(qū)2010～2019年自然資本利用情況以及可持續(xù)發(fā)展狀況，為該區(qū)自然資本的可持續(xù)利用和生態(tài)文明建設提供依據(jù)，也為其他喀斯特生態(tài)脆弱區(qū)的可持續(xù)發(fā)展提供一定的參考。

2 研究方法

2.1 改進三維生態(tài)足跡模型及補充指標

2.1.1 改進三維生態(tài)足跡模型

方愷[27]指出傳統(tǒng)三維生態(tài)足跡模型存在不足，為此推導出改進三維生態(tài)足跡模型，計算公式如下：

EFsize,i=min{EFi,BCi}

(1)

(2)

(3)

(4)

EF3D,region=EFsize, region×EFdepth, region

(5)

式(1)～式(5)中：EFsize, i為第i地類的足跡廣度，EFdepth, i為第i地類的足跡深度；EFi、BCi分別為第i地類生態(tài)足跡和生態(tài)承載力；EFsize, region表示區(qū)域生態(tài)足跡廣度，EFdepth, region表示區(qū)域生態(tài)足跡深度，EF3D ,region表示區(qū)域三維生態(tài)足跡。

2.1.2 模型補充指標

當資本流量未被完全占用時，足跡深度處于自然原長(為1)，不能表示人類對資本流量的實際占用程度。引入資本流量占用率指標，其計算公式為：

(6)

當資本流量被完全占用時，存量資本開始消耗。引入存量流量利用比指標來表征實際利用自然資本中存量與流量的大小關系，其計算公式為：

(7)

2.2 可持續(xù)發(fā)展綜合指數(shù)

2.2.1 生態(tài)資源利用效率指數(shù)

EE=(N×ef)/GDP

(8)

式(8)中，EE為生態(tài)資源利用效率指數(shù)，N為人口數(shù)，ef為人均生態(tài)足跡。

2.2.2 生態(tài)壓力指數(shù)

生態(tài)壓力指數(shù)可以反映區(qū)域生態(tài)環(huán)境承壓能力的強弱， 計算公式為：

(9)

式(9)中，PP為生態(tài)壓力指數(shù)，ef'為可更新資源的人均生態(tài)足跡，bc為人均生態(tài)承載力。

參考趙先貴等學者[14]對生態(tài)壓力指數(shù)等級進行了劃分，如表1所示。

表1 生態(tài)壓力指數(shù)等級

2.2.3 生態(tài)多樣性指數(shù)

生態(tài)多樣性指數(shù)可用來衡量各土地類型的占比均勻程度，指數(shù)越高代表生態(tài)穩(wěn)定性越高[11]。計算公式為：

(10)

式(10)中，H為生態(tài)多樣性指數(shù)，Pi為第i類土地生態(tài)足跡占總生態(tài)足跡的比例。

2.2.4 可持續(xù)發(fā)展能力綜合指數(shù)

(11)

2.3 數(shù)據(jù)來源

本文選取生物資源、能源和污染物排放的指標及數(shù)據(jù)源如表2。生物資源賬戶中的畜產(chǎn)品按其飼料來源分別歸入相對應的土地類型，各初級產(chǎn)品全球平均產(chǎn)量來自謝鴻宇等的研究[12]。土地利用數(shù)據(jù)來自《貴州省國土資源公報》(2010～2017年)和《貴州省自然資源公報》(2018～2019年)，人口數(shù)據(jù)來自《貴州統(tǒng)計年鑒》(2011～2020年)，化石能源計算參考徐中民等[13]的研究。

表2 指標選取及數(shù)據(jù)來源 生態(tài)足跡/(hm2/人)，占比/%

3 結果與分析

3.1 生態(tài)足跡分析

3.1.1 不同地類生態(tài)足跡分析

由表3和圖1可知，2010～2019年人均生態(tài)足跡呈“倒U型”趨勢變化：2010～2014年人均生態(tài)足跡逐年上升，由4.1589 hm2/人增加到4.9048 hm2/人，平均增速4.48%。2016年后，人均生態(tài)足跡呈現(xiàn)下降趨勢，由4.9086降至4.4629，表明2016年以來研究區(qū)可持續(xù)能力增強。2016年《巖溶地區(qū)石漠化綜合治理工程“十三五”建設規(guī)劃》發(fā)布，同年貴州省被列為國家生態(tài)文明試驗區(qū)，這些都促進了貴州省生態(tài)建設和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型，經(jīng)濟社會發(fā)展對生態(tài)環(huán)境的壓力不斷減小。從表3可知，不同地類生態(tài)足跡排名為：化石能源>耕地>草地>林地>建設用地>水域?；茉纯傮w呈現(xiàn)出“增-減-增-減”的趨勢，2016年后開始下降，說明近年來化石燃料消費的減少緩和了該區(qū)生態(tài)環(huán)境壓力。耕地生態(tài)足跡呈現(xiàn)先增加后降低的變化，從2010年的1.6243hm2/人上升到2014年的1.9531hm2/人，隨后持續(xù)穩(wěn)定下降至2019年的1.6529 hm2/人。2016年《貴州省“十三五”現(xiàn)代山地特色高效農(nóng)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》發(fā)布，2018年起貴州開展農(nóng)村產(chǎn)業(yè)革命推進農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結構調(diào)整，進而促進貴州農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動對生態(tài)環(huán)境的影響逐漸減輕。草地生態(tài)足跡總體呈上升趨勢，從2010年的0.3166 hm2/人增加到2019年的0.4838 hm2/人，而林地生態(tài)足跡總體呈下降態(tài)勢，從2010年的0.3851 hm2/人增加到2019年的0.1550 hm2/人。水域和建設用地生態(tài)足跡最小，均不到0.1 hm2/人，兩者整體趨于穩(wěn)定并呈小幅度上升趨勢，10年間均增加了約0.05 hm2/人。

圖1 不同地類生態(tài)足跡變化

表3 貴州省不同地類生態(tài)足跡 hm2/人

3.1.2 不同賬戶構成分析

本文在傳統(tǒng)足跡賬戶基礎上增加污染物足跡賬戶，其中廢水主要被水域吸納，廢氣主要被林地吸收，固體廢棄物處置主要占用耕地，污染物排放折算土地面積借鑒相關學者研究[16～18]。從生態(tài)足跡賬戶構成來看(表4和圖2)，占比最大的是生物資源賬戶，從2010年的46.87%增加到2019年的48.46%，其次是能源消耗賬戶，從2010年的42.46%增加到2010年的46.14%，占比最小的是污染物排放賬戶，從2010年的10.68%下降到2010年的5.41%。由表4可知，研究期內(nèi)生物資源賬戶和能源消耗賬戶生態(tài)足跡呈現(xiàn)先增加后降低的態(tài)勢，生物資源賬戶生態(tài)足跡從2010年的1.9491 hm2/人增加到2016年的2.4252 hm2/人，隨后逐漸降低，2019年降至2.1625 hm2/人，能源消耗資源賬戶生態(tài)足跡從2010年的1.7656 hm2/人增加到2017年的2.2035 hm2/人，隨后逐漸降低，2019年降至2.0590 hm2/人，污染物排放賬戶生態(tài)足跡持續(xù)穩(wěn)步下降，研究期內(nèi)從0.4441 hm2/人降至0.2413 hm2/人，表明貴州省10年來節(jié)能減排工作取得顯著成效，但經(jīng)濟發(fā)展仍然嚴重依賴自然資源和能源。

圖2 人均生態(tài)足跡賬戶組成

表4 貴州省不同地類生態(tài)足跡及占比 hm2/人、%

3.2 足跡深度和足跡廣度分析

3.2.1 三維生態(tài)足跡深度分析

通過公式(2)和(4)計算得出貴州省各年生態(tài)足跡深度如表5所示。足跡深度表示自然資本存量消耗，指標越小說明區(qū)域可持續(xù)發(fā)展程度越好。可以看出，貴州生態(tài)足跡深度(2.7673～3.3311)大于超過同期的全球足跡深度(2.51～2.60)[6]。研究期貴州生態(tài)足跡深度呈先上升后降低的態(tài)勢。其中，2010～2016年，區(qū)域人均生態(tài)足跡深度逐年增加，從2.81上升到3.33，增長了1.2倍。2016年以后，人均足跡深度呈現(xiàn)下降趨勢，2019年降至3.13。足跡深度的下降說明貴州省近年自然資本存量消耗有所降低，生態(tài)可持續(xù)能力逐漸增強，這得益于 “十三五”期間貴州堅持生態(tài)優(yōu)先，全力推進生態(tài)文明建設。不同地類情況為，林地足跡深度逐年下降，2016年以后一直為1(處于自然深度)。這與“十三五”期間貴州石漠化綜合治理進程的推進以及退耕還林行動緊密相關，對林地資源流量的消耗即可滿足對林地資源的消費需求。建設用地自2013年以來流量資本已經(jīng)不能滿足需求，需要動用資本存量，并且消耗的越來越多。這是由于2010年以來貴州經(jīng)濟快速發(fā)展建設用地面積增加所致。耕地、草地和水域的足跡深度均大于1，其中耕地10年來穩(wěn)定在3附近，即要實現(xiàn)貴州省區(qū)域糧食的自給自足，還需要3倍于當前的耕地面積。草地和水域足跡深度多年均值分別達到40.06和62.86，遠高于其他地類。一方面，貴州是典型的喀斯特山區(qū)，草地和水域面積較小;另一方面，隨著居民生活水平的提高，對水產(chǎn)品和畜牧產(chǎn)品需求增加。同時，由于研究期內(nèi)貴州省廢水排放量逐年增加造成水域負荷變大，足跡深度增加了1.7倍。

3.2.2 三維生態(tài)足跡廣度分析

足跡廣度上限是生物承載力，反映區(qū)域自然資本流動性的強弱。通過公式(1)和(3)的計算得出各年足跡廣度，結果顯示區(qū)域人均生態(tài)足跡廣度呈現(xiàn)先增加后降低的態(tài)勢。從2010年的0.9363增加到2013年的0.9546，隨后呈下降趨勢，2019年降至0.8049。如圖3所示，對足跡廣度貢獻最大的是耕地，從2010年的60.72%增加到2019年的67.83%，這是因為農(nóng)業(yè)是貴州最主要的自然資本利用方式，也是資本流量占用的比較優(yōu)勢，研究期末占比稍有上升。林地和建設用地對區(qū)域足跡廣度也有重要貢獻，研究期內(nèi)林地足跡廣度占比從2010年的30.35 %降至2019年的19.26%，建設用地足跡廣度從2010年的7.66%提高到2019年的11.49%。貴州位于喀斯特山區(qū)，由于小氣候差異大和生境異質(zhì)性高導致物種多樣性高，區(qū)域森林資源豐富，生態(tài)承載力較大。研究期內(nèi)，貴州城鎮(zhèn)化發(fā)展迅速，建設用地面積大幅增加，其占生態(tài)足跡廣度的比例逐年增加?？λ固厣絽^(qū)草地和水域面積較小，二者對足跡廣度貢獻較小。

表5 貴州省人均生態(tài)足跡深度

圖3 人均區(qū)域足跡廣度構成

3.3 資本流量占用率和存量流量利用比分析

根據(jù)式(6)、(7)計算得出相應模型補充指標結果如表6所示?？梢钥闯觯F州省存量流量利用比與區(qū)域足跡深度一致，以2016年為節(jié)點呈“倒U型”變化。從不同地類來看，研究區(qū)耕地、草地和水域流量資本已完全占用，需消耗存量資本來滿足流量資本的不足。耕地存量流量比呈先增加后降低的態(tài)勢，在2014年達到最大值2.4642，2019年降至2.0278，說明耕地生態(tài)壓力有所減輕。研究時段內(nèi)水域存量流量比增速最快，增長了1.8倍。草地存量流量比增長也較快，從2010年的29.0312增加到了2019年的46.7855，增幅為75.28%。建設用地資源流量占用率從2010年的74.44%上升到2012年的93.23%，2013年開始使用自然資本存量，存量流量利用比呈現(xiàn)小幅度增加，表明城市化進程導致城市用地規(guī)模的擴大，自然資本占用越來越高。2010～2015年，林地存量流量利用比從0.3549降至0.0269，從2016年起，林地進入流量資本占用狀態(tài)，且資本流量占用率持續(xù)降低，顯示對林地自然資本利用的持續(xù)性相對較強，“十三五”期間貴州加強推進石漠化治理和退耕還林等生態(tài)治理措施使林地承載力穩(wěn)步提升。

表6 資本流量占用率和存量流量利用比

3.4 可持續(xù)發(fā)展評價

根據(jù)公式(8)～式(11)計算得出可持續(xù)發(fā)展各指數(shù)見圖4?？梢钥闯?，貴州省生態(tài)資源利用效率指數(shù)逐年下降，從2010年的3.2018到2019年的0.9642，減少了69.89%，說明貴州10年來經(jīng)濟高速發(fā)展促進產(chǎn)業(yè)結構優(yōu)化升級，資源利用效率不斷提高。生態(tài)壓力指數(shù)呈現(xiàn)“倒U型”趨勢變化，2015年達到最高值3.4510后開始下降，多年平均值為3.1901，10年來都處于極不安全狀態(tài)。生態(tài)多樣性指數(shù)總體呈現(xiàn)平穩(wěn)態(tài)勢，從2010年的1.2861減少到2019年的1.2696，未來仍要不斷優(yōu)化土地利用結構，增加生態(tài)的穩(wěn)定性。2010～2019年貴州省可持續(xù)發(fā)展綜合指數(shù)小幅增加，增幅為23.85%。研究時段內(nèi)貴州經(jīng)濟增速多年來位于全國前列，產(chǎn)業(yè)結構不斷調(diào)整優(yōu)化，資源利用效率提高，石漠化治理和生態(tài)建設取得較大成效，生態(tài)環(huán)境不斷優(yōu)化，堅持經(jīng)濟和生態(tài)協(xié)同發(fā)展，充分發(fā)揮本省良好的生態(tài)環(huán)境優(yōu)勢，大力發(fā)展山地特色高效農(nóng)業(yè)，可持續(xù)發(fā)展能力穩(wěn)步提升。

圖4 貴州省可持續(xù)發(fā)展能力綜合指數(shù)變化

4 結論與討論

4.1 結論

(1)貴州省2010～2019年人均生態(tài)足跡呈“倒U型”趨勢變化：2010～2014年人均生態(tài)足跡由4.1589 hm2/人增加到4.9048 hm2/人，2016年以后呈現(xiàn)下降趨勢?；茉础⒏睾土值厣鷳B(tài)足跡近年來有所下降，草地、建設用地和水域生態(tài)足跡趨于穩(wěn)定并呈小幅度上升趨勢。從不同賬戶看，生物資源賬戶、能源消耗賬戶呈現(xiàn)先增加后降低的態(tài)勢，污染物排放賬戶持續(xù)降低。

(2)2010～2016年區(qū)域人均生態(tài)足跡深度逐年增加，從2.81上升到3.33，2016年以后呈現(xiàn)下降態(tài)勢。林地2016年開始處于自然深度，建設用地消耗的資本存量越來越多，耕地足跡深度10年來穩(wěn)定在3附近，草地和水域足跡深度多年均值分別達到40.06和62.86，遠高于其他地類。區(qū)域人均足跡廣度2013年達到最大值0.9546，2019年降至0.8049。對足跡廣度貢獻最大的是耕地，研究期末占比上升。其次為林地和建設用地，研究期內(nèi)二者足跡廣度占比分別為30.35%～19.26%和7.66%～11.49%，草地和水域?qū)ψ阚E廣度貢獻較小。

(3)貴州省存量流量利用比以2016年為節(jié)點呈“倒U型”趨勢變化。耕地存量流量比在2014年達到最大值2.4642，研究期內(nèi)水域和草地存量流量比增速快速，建設用地2013年后存量流量利用比呈現(xiàn)小幅度增加，林地從2016年起進入流量資本占用狀態(tài)，且資本流量占用率持續(xù)降低。貴州省生態(tài)資源利用效率指數(shù)逐年下降，減少了69.89%，說明貴州10年來經(jīng)濟高速發(fā)展促進資源利用效率不斷提高。生態(tài)壓力指數(shù)10年來都處于極不安全狀態(tài)，2015年達到最高值3.4510，近年來持續(xù)降低，呈現(xiàn)“倒U型”趨勢變化。研究期內(nèi)貴州省生態(tài)多樣性指數(shù)小幅下降，總體呈現(xiàn)平穩(wěn)態(tài)勢。2010～2019年貴州省可持續(xù)發(fā)展綜合指數(shù)逐年增加，增幅為23.85%。

4.2 討論

本研究基于三維生態(tài)足跡模型對貴州自然資本的可持續(xù)利用進行評價研究，但本研究中對于三維生態(tài)足跡研究的賬戶設置尚不夠完整。另外，本研究的生態(tài)足跡模型是“封閉”的，即假定研究區(qū)居民的資源消費和生態(tài)占用均由本區(qū)承擔。下一步要將區(qū)域間的貿(mào)易往來考慮到模型當中，同時將水足跡、碳足跡等納入核算范疇形成比較完整的足跡家族框架，從而使評價結果更加全面準確和符合實際。

為實現(xiàn)貴州喀斯特山區(qū)可持續(xù)發(fā)展，提出以下對策措施：

(1)科學推進喀斯特石漠化、水土流失綜合治理，改善提升自然生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量，提供更加優(yōu)質(zhì)的生態(tài)產(chǎn)品；

(2)加快推進“兩山”轉(zhuǎn)化，積極發(fā)展喀斯特山地特色農(nóng)業(yè)和山地旅游；

(3)優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結構和能源結構，提高資源利用效率；

(4)提高人口素質(zhì)，推動教育高質(zhì)量發(fā)展，大力引進高層次人才。