生態(tài)足跡視角下的宜居城市建設＊——以許昌市為例

劉陽煉

(許昌學院旅游文化資源規(guī)劃與開發(fā)研究所,河南許昌461000)

1 生態(tài)足跡理論與宜居城市

生態(tài)足跡理論(Ecological Footprint,簡稱EF)1992年由加拿大生態(tài)經(jīng)濟學家William Rees等最早提出,1996年由Wackernagel進行了完善。生態(tài)足跡方法模型現(xiàn)已發(fā)展成為衡量人類對自然資源利用程度以及自然界為人類提供生命支持服務功能的一種常用方法。本文旨在利用生態(tài)足跡理論和方法,來定量評價許昌市的宜居城市建設前景,為許昌市城市空間開發(fā)利用、生態(tài)保護和宜居建設提供參考[1]。宜居城市是指經(jīng)濟、社會、文化、環(huán)境協(xié)調發(fā)展,人居環(huán)境良好,能夠滿足居民物質和精神生活需求,適宜人類工作、生活和居住的城市。這里的宜居環(huán)境,不僅是指擁有適宜就業(yè)、出行及充足的教育、醫(yī)療、文化資源等多項內容,還包括適宜居住的生態(tài)環(huán)境。

近些年日益嚴重的城市生態(tài)環(huán)境建設、城市空間開發(fā)利用、環(huán)境保護政策,都必須遵循系統(tǒng)整體優(yōu)化原理,綜合考慮生態(tài)因子相互作用的動態(tài)過程。改革開放以來,我國經(jīng)濟持續(xù)高速增長,城市化水平大幅提高,但城市生態(tài)安全卻面臨著越來越嚴峻的挑戰(zhàn)。生態(tài)足跡理論為我們提供了衡量和評價城市可持續(xù)發(fā)展能力的理論和方法,對分析和解決生態(tài)環(huán)境問題,有著科學的理論基礎和評價體系,可以從定量的角度對城市生態(tài)現(xiàn)狀進行分析和比較[2]。將生態(tài)足跡理論應用于城市生態(tài)宜居評價,對宜居城市建設提供了新的視角和有益的補充。

2 研究區(qū)域生態(tài)足跡計算

2.1 研究區(qū)域

許昌市可利用土地面積4 978.36 km2。2008年末總人口430.89萬人,市區(qū)人口達到59萬人,城鎮(zhèn)化率達到36%。

許昌市屬北暖溫帶季風氣候區(qū),熱量資源豐富,年平均氣溫在14.3℃～14.6℃,日照2 280 h,年降水量579 mm,無霜期217 d。區(qū)域平均海拔72.8 m,南水北調,西氣東輸經(jīng)過境內。土地面積75%為平原,25%為丘陵崗地。土壤類型以潮土、褐土和黑土為主,肥力指數(shù)比較高[3]。農產(chǎn)品主要有小麥、玉米、紅薯、大豆、花生、芝麻、棉花等。

近年來,許昌市積極推進城市創(chuàng)建工作,先后榮獲“國家園林城市”、“國家森林城市”、“中國優(yōu)秀旅游城市”、“國家衛(wèi)生城市”等稱號,極大地改善了居民的人居環(huán)境和生活質量,向“宜居城市”目標堅實邁進。但隨著人口增加和經(jīng)濟快速發(fā)展,許昌市人地空間的不協(xié)調矛盾逐漸顯露,特別是東西兩極,經(jīng)濟發(fā)展差異日益顯現(xiàn),生態(tài)建設不平衡,給整個市域的宜居建設帶來影響。

2.2 計算方法

生態(tài)足跡的計算,基于生物對資源消耗及其處理均可以折算為一定生產(chǎn)力的土地類型所對應的面積和空間。生態(tài)足跡的計算步驟如下：

⑴計算各種消費項目的人均生態(tài)足跡Ai,其計算公式為：

式中：Ai為第i種消費項目;Ci為第i種消費項目的人均消費量;Yi為生物生產(chǎn)土地生產(chǎn)第i種消費項目的世界年均產(chǎn)量(kg/hm2);Pi、Ii、Ei分別為第i種消費項目的年生產(chǎn)量、年進口量和年出口量;N為人口數(shù)。

式中：Ef為人均生態(tài)足跡(hm2/人);Ei為人均足跡分量;rj為均衡因子。

式中：EC為人均生態(tài)承載力(hm2/人);Cj為人均生態(tài)承載力分量;aj為人均生物生產(chǎn)面積;rj為均衡因子;yj為產(chǎn)量因子[4]。

2.3 許昌市生態(tài)足跡計算

人類的適宜性居住,必須有充足的生產(chǎn)生活資料保障。地表所有居民生物性生產(chǎn)資源和能源的消費都來自唯一的自然因素——土地。生物資源的生產(chǎn)性土地包括化石能源用地、耕地、牧草地、林地、建筑用地、水域等六大類[5],能源消費受地表熱力和礦產(chǎn)分布的影響具有地理空間差異。許昌市能源消費形式主要有原煤、焦炭、汽油、柴油、燃料油、液化石油氣、天然氣、其他石油制品、電力、熱力等。能源消費量轉化為化石燃料用地面積時,采用世界上單位化石燃料生產(chǎn)土地面積平均發(fā)熱量為標準,折算成一定的化石燃料土地面積[6]。根據(jù)生態(tài)足跡計算方法和許昌市居民家庭平均每人全年消費的主要商品數(shù)據(jù),得到許昌市2008年生物資源消費和能源消費生態(tài)足跡,見表1、表2、表3。

表1 許昌市2008年生物資源消費生態(tài)足跡

表2 許昌市2008年能源消費生態(tài)足跡

許昌市2008年擁有耕地366 892.08 hm2,草地30 901.41 hm2,林地11 379.20 hm2,建筑用地82 321.85 hm2,水域7 059.44 hm2,人均生態(tài)供給0.115 7 hm2。根據(jù)前述計算方法,依據(jù)Wackernernagel等對中國生態(tài)足跡計算時均衡因子和產(chǎn)量因子的賦值[7-9],得到2008年許昌市人均生態(tài)足跡需求和供給。

表3 2008年許昌市人均生態(tài)足跡需求和供給

3 結果分析

2008年許昌市人均生態(tài)足跡為1.970 5 hm2,人均生態(tài)承載力0.488 2 hm2,減去12%的生物多樣性保護0.058 6 hm2,實際可利用的人均生態(tài)承載力0.429 6 hm2。就生態(tài)足跡而言,化石燃料用地占46.22%,耕地占46.14%,兩項合計為92.36%,化石燃料用地生態(tài)足跡超過了耕地面積。原因是許昌市處于快速的工業(yè)化進程中,城市化水平增長快,這個階段城市消費主要是工業(yè)能源消費,居民的生活消費退居次席。生物性資源人均生態(tài)足跡中,水產(chǎn)品占46.93%,豬肉占24.16%,表明居民開始注重生活的質量。同時,生態(tài)足跡供給中,建筑用地達0.088 8 hm2/人,僅次于耕地,是因為許昌市正處快速的城市化進程中,城市設施、交通水利等建設用地多。

從生態(tài)足跡的需供比來看,比例最大的是水域,達252.3倍,其次是草地,再次是林地。這與許昌市平原耕地多、丘陵崗地少、河流稀疏的自然分布有關,居民消費的水產(chǎn)品主要從外部輸入,豬、牛、羊等以家庭、農場圈養(yǎng)方式為主。

許昌市生態(tài)赤字達1.540 9 hm2/人。其中,化石能源用地最大(0.910 7 hm2),其次為耕地(0.513 4 hm2)、水域(0.075 4 hm2),只有建筑用地存在一定的生態(tài)盈余,為0.079 3hm2。生態(tài)赤字的存在,說明許昌市城市居民生產(chǎn)生活對土地的需求超過了土地供給,城市發(fā)展對自然的影響超過了生態(tài)承載力的范圍,人均消費需求超過了自然系統(tǒng)的再生能力,自然生態(tài)系統(tǒng)處于不可持續(xù)的發(fā)展狀態(tài)。許昌市當前的城市發(fā)展是在消耗自然資源的歷史積累或通過從外部輸入獲得補充,其生態(tài)發(fā)展處于負持續(xù)增長狀態(tài)。一旦供給鏈條發(fā)生斷裂,城市發(fā)展和建設將面臨困境。

生態(tài)赤字是城市生態(tài)需求和供給的差值,與城市的生產(chǎn)、消費模式和經(jīng)濟發(fā)展水平相關。經(jīng)濟越發(fā)達的地區(qū),生態(tài)足跡和生態(tài)赤字水平相應較高。計算表明,河南省1990年到2004年的14年間,生態(tài)足跡年增長率為4.11%,承載力年增長率為1.64%,生態(tài)赤字年增長率為5.22%。按此比例增長,2008年河南省人均生態(tài)足跡為2.474 hm2,承載力為0.594 hm2,生態(tài)赤字為1.902 hm2,見表4。與河南省人均生態(tài)足跡相比,2008年許昌市人均生態(tài)足跡需求和生態(tài)赤字都較低,人均足跡為河南省的77.08%,生態(tài)赤字為河南省的81.01%。這對許昌市發(fā)展宜居城市的目標而言,是一個有利因素。生態(tài)足跡水平的高低反映人類對生態(tài)系統(tǒng)的影響,它的值越高,人類對生態(tài)的破壞就越嚴重。許昌市人均生態(tài)足跡較全省水平低,城市建設對自然生態(tài)系統(tǒng)的改變比較小,保持了土地生態(tài)系統(tǒng)較高的生產(chǎn)力,居民生產(chǎn)生活對生物性生產(chǎn)資料和化石能源的需求還有較大的空間。許昌市生態(tài)赤字主要來自轉化后的化石能源用地,占59.10%,比實際占用的地理空間要小。只要土地利用得當,生物性消費赤字水平可以控制在一定范圍內。

表4 河南省歷年人均生態(tài)足跡水平

4 宜居城市建設對策

生態(tài)足跡模型及其計算能夠在一定程度上揭示和衡量人類消費對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生的壓力大小,也能夠對城市建設和居民生活環(huán)境的生態(tài)水平提供評估依據(jù)。許昌市2008年生態(tài)足跡水平,雖然不能完全顯示該區(qū)域居民的自然生活環(huán)境,但在客觀上反映出對其宜居城市生態(tài)建設的影響。

4.1 對宜居城市建設的影響

⑴高碳經(jīng)濟帶來潛在社會問題

近年來,許昌市工業(yè)化和城市化步伐日益加快。但是以煤炭為主的能源消費結構,增大了生態(tài)占用面積,同時也是城市大氣污染較為嚴重的主要原因。2008年,許昌市工業(yè)消耗標準煤588.68萬t,占全市直接耗煤的87.91%?；剂嫌玫厣鷳B(tài)消費人均足跡達0.910 7 hm2,占人均生態(tài)足跡的46.22%。吸收CO2等廢氣的生物地,包括林地、草地、耕地在內,人均生態(tài)足跡只有0.399 1 hm2,為化石燃料用地生態(tài)足跡48.32%。環(huán)境污染會給城市生態(tài)造成直接的顯性影響,也會給城市社會造成間接的隱性危害,不僅帶來健康問題,也造成社會問題。

⑵增大農產(chǎn)品流通成本

農產(chǎn)品的持續(xù)供給是保證城市化順利進行的重要基礎,是城市居民安居樂業(yè)的物質前提。許昌市是河南省,也是全國著名的糧食生產(chǎn)地,完全能夠滿足該區(qū)域人口糧食的直接需求。但由于自然條件、農產(chǎn)品加工和居民對食物多樣性需求的影響,人均生態(tài)足跡的需求遠遠大于人均供給。2008年許昌市人均提供耕地、草地、林地、水域生態(tài)足跡合計0.399 4 hm2,但人均需求達1.050 3 hm2,需求是供給的2.63倍,水產(chǎn)品更是高達252.33倍。在全球化、商業(yè)化的市場背景下,這種供需分布不會影響城市居民生活的數(shù)量供給,但是必將增加農產(chǎn)品的流通環(huán)節(jié)、流通成本,同時影響了一些鮮活產(chǎn)品的內在質量。在受到某些不確定因素沖擊時,其價格更是大起大落,嚴重影響城市居民的生活質量。

⑶壓縮生物性資料生產(chǎn)空間

生態(tài)足跡需求的增長,市民對生活多樣性的追求,必然會對有限的生物性物資生產(chǎn)空間產(chǎn)生壓縮。2000～2007年,許昌市各類建設用地增長速度約為7%,建設用地占用農用土地問題非常嚴重,耕地面積減少以成倍的速度增加。2008年,許昌市城市建設用地人均足跡需求為0.009 5 hm2,但供給卻達到了0.088 8 hm2,是優(yōu)先提供或規(guī)劃預留建設用地的緣故。在城市生態(tài)赤字和生態(tài)承載力的博弈中,許昌市生態(tài)赤字必將越來越大,生態(tài)承載力越來越小,生物性物資生產(chǎn)空間將面臨更大壓力,城市的宜居建設,居民的宜居生活將面臨巨大挑戰(zhàn)。

4.2 對策

2006年5月30日,國家《宜居城市科學評價標準》正式公布,環(huán)境優(yōu)美度、資源承載度是評價宜居城市的主要指標。良好的自然生態(tài)環(huán)境是建設城市居住適宜性的關鍵,其內涵主要包括生物性資料生產(chǎn)力水平和有效面積,以及對環(huán)境問題的處理能力和空間潛力。許昌市宜居城市的建設,在不降低居民生活現(xiàn)有水平的前提下,應著力減少生態(tài)赤字,提高生態(tài)承載力。

⑴發(fā)展生態(tài)經(jīng)濟,建設低碳城市

許昌市要抓住中部崛起和中原城市群建設的機遇,在產(chǎn)業(yè)結構調整過程中,應重點發(fā)展科技含量高、經(jīng)濟效益好、資源消耗低、無污染和可循環(huán)無廢物排放的產(chǎn)業(yè)。優(yōu)先發(fā)展知識經(jīng)濟和循環(huán)經(jīng)濟產(chǎn)業(yè),制訂承接國內外低碳產(chǎn)業(yè)轉移的優(yōu)惠政策,特別是電子信息和軟件、新材料和新能源、醫(yī)藥與生物工程、精細化工和裝備制造業(yè)等。大力發(fā)展生態(tài)經(jīng)濟,逐步改造和淘汰高碳產(chǎn)業(yè),減少城市本身運行對生態(tài)用地的壓力,逐步形成可持續(xù)發(fā)展的生態(tài)產(chǎn)業(yè)體系,走新型低碳城市化的道路。

⑵優(yōu)化土地利用結構和布局

首要的任務,是穩(wěn)定農用地面積,保障糧食生產(chǎn)基本需求,嚴格保護耕地和基本農田。以現(xiàn)有的生態(tài)足跡水平,許昌市到2020年耕地保有量應在344 400 hm2以上,全市基本農田面積要穩(wěn)定在289 800 hm2。

其次,適當增加草地和林地。推進新農村建設,逐步縮小農村居民點用地。通過未利用地開發(fā)和農村居民點整理,到2020年,每年增加草地面積40 hm2,林地面積1 000 hm2。

⑶提高建設用地生態(tài)效益

在嚴格控制建設用地的基礎上,基本保障全市經(jīng)濟社會發(fā)展用地需求,重點保障既定的重點項目和重點區(qū)域用地需求。高效開發(fā)建設用地生態(tài)效益,建設成為目標用地、林地、水域、自然園地的綜合布局,形成田、水、路、園、林一體的格局及架構,構建城市生態(tài)園(社)區(qū)、生態(tài)廊道、生態(tài)農業(yè)和觀光農業(yè)等城市生態(tài)實體。注重生態(tài)規(guī)劃,并將土地利用規(guī)劃、環(huán)境影響評估、用地生態(tài)效益評價同步進行,使之成為城市建設規(guī)劃的“綠色”通行證。

⑷提高宜居許昌的空間整體性

一方面,應從宏觀層面謀劃好許昌市的自然生態(tài)環(huán)境,另一方面,應從微觀層面抓好居民社區(qū)生態(tài)建設,強化居住區(qū)作為城市居民生活場所的生態(tài)消費、生態(tài)排解功能,建設配套化的生活基礎設施和公共服務設施,優(yōu)化供水、排水、燃氣、環(huán)衛(wèi)、熱力、電力等各類市政基礎設施,引導市民綠色生產(chǎn)、綠色消費,營造生活設施齊全、環(huán)境優(yōu)美的社區(qū)環(huán)境。在城市和鄉(xiāng)村兩個生態(tài)地帶,生產(chǎn)和消費兩個生態(tài)環(huán)節(jié),減少和降低生態(tài)消耗水平,在整體空間上,全面提升區(qū)域生態(tài)承載力,提高宜居許昌的空間整體性。

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