甘肅省生態(tài)足跡動態(tài)變化及其影響因素研究

岳立趙婷

(蘭州大學(xué) 經(jīng)濟(jì)學(xué)院，甘肅 蘭州 730000)

一、背景及文獻(xiàn)回顧

生態(tài)足跡的概念最早由加拿大學(xué)者Rees和Wackernagel提出，后經(jīng)徐中民等應(yīng)用而傳入中國，并成為新的研究熱點。這一指標(biāo)衡量的是在一定的經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件下，一定人口或個人消耗所占生物生產(chǎn)性土地面積的大小，從而判斷其對自然生態(tài)環(huán)境造成的影響。該方法主要從需求方面計算生態(tài)足跡的大小，從供給方面計算生態(tài)承載力，通過二者的比較，評價研究對象的生態(tài)可持續(xù)發(fā)展?fàn)顩r。這種方法較準(zhǔn)確地判定評價對象的可持續(xù)發(fā)展?fàn)顩r，結(jié)果直觀明了、具有區(qū)域?qū)Ρ刃浴⒆⒅貐^(qū)域生態(tài)的可持續(xù)性，因此被廣泛使用。

國內(nèi)對生態(tài)足跡的研究大多是運用生態(tài)足跡對某一地區(qū)進(jìn)行測度。趙晟、吳常文根據(jù)基于能值分析理論改進(jìn)的生態(tài)足跡計算模型——能值足跡和能值承載力模型，在空間尺度上從地區(qū)一級上升到國家尺度，探討能值足跡和能值承載力在國家層面上若干年時間序列的變化趨勢，并以中國和韓國為例，對兩國在1980～2006年(韓國1980～2004年)期間的能值足跡和能值承載力進(jìn)行了計算與分析，探討中國和韓國的可持續(xù)發(fā)展?fàn)顩r。結(jié)果表明:目前，中國已不能滿足基本可持續(xù)性的要求，而韓國能夠滿足這一要求［1］。在對甘肅省生態(tài)足跡的研究中，朱國鋒等應(yīng)用生態(tài)足跡分析方法對甘肅省2004年的生態(tài)足跡進(jìn)行了實證計算，計算結(jié)果表明甘肅省2004年的人均生態(tài)足跡是2.4905hm2，人均生態(tài)赤字為1.066hm2，同時還參照甘肅省1998年的生態(tài)足跡計算結(jié)果做了對比分析，結(jié)果表明甘肅省的生態(tài)赤字越來越大，始終處于不可持續(xù)的發(fā)展之中。生態(tài)赤字的主要原因是:人口過快增長、不合理的資源利用和土地利用強(qiáng)度的加大［2］。張永芳、張勃、郭玲霞等運用相關(guān)分析、主成分分析法分析了影響生態(tài)足跡的主要因子，第一主成分為經(jīng)濟(jì)狀況，第二主成分為人口情況［3］。

本文將對2000－2009年甘肅省生態(tài)承載力的動態(tài)變化進(jìn)行研究，并運用灰色關(guān)聯(lián)度分析影響其變動的各項因素及其影響程度，以期對甘肅省生態(tài)環(huán)境保護(hù)決策提供借鑒。

二、生態(tài)足跡及其動態(tài)變化分析

(一)理論及模型介紹

1.生態(tài)足跡模型及計算

生態(tài)足跡的計算基于以下假設(shè):人類可以確定自身消費的絕大多數(shù)資源、能源及其所產(chǎn)生的廢棄物的數(shù)量;這些資源和廢棄物j能折算成生產(chǎn)和吸納這些資源和廢棄物的生物生產(chǎn)面積;不重復(fù)計算能同時提供多種功能的土地面積。

(1)人均生態(tài)足跡:

式中，ef為區(qū)域人均生態(tài)足跡(hm2/人)，rj為均衡因子，j=1，2，……，6，表示六種生物土地類型;i為消費項目商品類型;aai為人均占用i種的交易商品折算的生物生產(chǎn)土地面積;ci為i種商品的人均消費量;pi為i種商品的世界平均生產(chǎn)能力。

(2)區(qū)域生態(tài)足跡:

式中，EF為總生態(tài)足跡;N為總?cè)丝凇?/p>

2.生態(tài)承載力模型及計算

得出某國家或地區(qū)的生態(tài)足跡后，還需要與該國家或地區(qū)的生態(tài)承載力進(jìn)行比較，得出該國家或地區(qū)是否存在生態(tài)盈余或生態(tài)赤字的結(jié)論。生態(tài)承載力又稱為生態(tài)足跡供給。在生態(tài)承載力計算中，由于不同國家或地區(qū)的資源稟賦差異很大，不僅單位面積耕地、牧草地、林地、建筑用地、水域等的生態(tài)生產(chǎn)能力差異很大，而且單位面積同類型生物生產(chǎn)面積的生態(tài)生產(chǎn)力差異也很大。不同國家或地區(qū)的生物生產(chǎn)面積的生態(tài)生產(chǎn)力也差異很大。不同國家或地區(qū)地生物生產(chǎn)面積所代表的國家或局部地區(qū)產(chǎn)量與世界平均產(chǎn)量的差異可用“產(chǎn)量因子”表示。生態(tài)承載力的計算就是將現(xiàn)有的耕地、牧草地、林地、建筑用地、水域等面積乘以相應(yīng)的均衡因子和產(chǎn)量因子。同時處于謹(jǐn)慎性考慮，在生態(tài)承載力計算時應(yīng)扣除12%的生物多樣性保護(hù)面積。

(1)人均生態(tài)承載力:

式中，rj為均衡因子，yj為產(chǎn)量因子;j=1，2……，6表示6種生物生產(chǎn)土地面積(分別是耕地、草地、林地、建筑用地、化石燃料用地和水域)。

(2)區(qū)域生態(tài)承載力:

式中，EC為區(qū)域總的生態(tài)承載力，N為區(qū)域人口數(shù)。

3.生態(tài)赤字或生態(tài)盈余計算方法

將一個地區(qū)的生態(tài)承載力與該地區(qū)的生態(tài)足跡進(jìn)行比較，當(dāng)生態(tài)承載力大于生態(tài)足跡時即存在生態(tài)盈余;當(dāng)生態(tài)承載力小于生態(tài)足跡時，就表現(xiàn)為生態(tài)赤字。

4.數(shù)據(jù)來源及參數(shù)選取

該文所用均衡因子和產(chǎn)量因子均沿用徐中民在計算我國各地區(qū)生態(tài)足跡時所用數(shù)值。原始數(shù)據(jù)來自歷年甘肅年鑒。生物資源主要包括農(nóng)產(chǎn)品、水產(chǎn)品、畜產(chǎn)品、林產(chǎn)品及木材采伐等。能源主要考查了原煤、焦炭、原油、汽油、煤油、柴油、燃料油、液化石油氣、天然氣及電力10種能源。

表1 甘肅省2009年生物生產(chǎn)面積

(二)甘肅省生態(tài)足跡計算結(jié)果及分析

1.2009 年生態(tài)足跡現(xiàn)狀

根據(jù)生態(tài)足跡的概念及計算方法，對甘肅省2009年生態(tài)承載力進(jìn)行計算和分析。主要從生物生產(chǎn)面積，生態(tài)足跡中的生物資源賬戶、能源賬戶方面研究甘肅省生態(tài)承載力。甘肅省2009年的生物生產(chǎn)面積從耕地、草地、林地、水域四種類型生物土地面積進(jìn)行分析。各類生物生產(chǎn)面積的數(shù)據(jù)見表1。

生態(tài)足跡中的生物資源主要從農(nóng)產(chǎn)品(糧食作物、經(jīng)濟(jì)作物)、動物產(chǎn)品(肉禽蛋類)、林業(yè)產(chǎn)品(木材)和水產(chǎn)品方面研究甘肅省的生物資源的生態(tài)足跡。表2中甘肅省生物資源生產(chǎn)面積折算的具體計算中采用聯(lián)合國糧農(nóng)組織1993年計算的有關(guān)生物資源的世界平均產(chǎn)量資料。甘肅省生物足跡中生物資源的計算見表2。

甘肅省生態(tài)足跡的能源賬戶中能源消費轉(zhuǎn)化為化石燃料生產(chǎn)面積時，采用世界上單位化石燃料生產(chǎn)土地面積的平均發(fā)熱量為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行折算。生態(tài)足跡中能源的計算數(shù)據(jù)如表3。

表2 2009年生態(tài)足跡計算中生物資源賬戶

表3 生態(tài)足跡計算能源部分賬戶

資料來源:《2010甘肅發(fā)展年鑒》。標(biāo)注“*”的單位為103m3;標(biāo)注“＊＊”的單位為103kw·h.

2.2009 年生態(tài)承載力計算結(jié)果

甘肅省生態(tài)足跡的需求中的均衡因子的選取來自世界各國生態(tài)足跡計量研究報告。在生態(tài)足跡供給中，根據(jù)聯(lián)合國環(huán)境和發(fā)展委員會在《我們共同的未來》中的建議扣除了12%的生物多樣性保護(hù)面積。最后計算出甘肅省生態(tài)足跡供求中各類用地的均衡面積，計算結(jié)果見表4。

由計算結(jié)果得出甘肅省全省人均生態(tài)赤字為0.8133hm2/人。說明甘肅省生態(tài)足跡供給小于其需求，其發(fā)展處于一種生態(tài)不可持續(xù)的狀態(tài)。從整個甘肅省的各類生態(tài)生產(chǎn)性土地的生態(tài)足跡供求來看生物生產(chǎn)土地的人均生態(tài)足跡逐漸增大，甘肅省生態(tài)赤字最大項為化石燃料地，其次為耕地，最后為林地。甘肅省化石燃料地生態(tài)赤字最大的原因主要是由于甘肅省經(jīng)濟(jì)發(fā)展對能源和資源的依賴程度較大，而且利用資源的效率低下、方式粗放，資源利用的廢棄物排放量較大，相對于工業(yè)的高消耗，甘肅省資源儲量顯得相對不足。甘肅省耕地生態(tài)赤字較大原因在于隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人口的不斷增長，對農(nóng)產(chǎn)品的消耗也不斷增加，雖然農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率不斷提高，但人均耕地也在不斷減少，這無疑將給生態(tài)環(huán)境及人類生存造成很大的壓力。

表4 2009年生態(tài)足跡計算與分析

3.歷年生態(tài)足跡及生態(tài)赤字動態(tài)變化

從2000年開始，甘肅省總需求足跡逐年增長，平均增長率為10%;在各資源生態(tài)足跡中，以化石燃料地生態(tài)足跡增長最快，平均增長率為6.24%;草地生態(tài)足跡次之，平均增長率為4.92%;耕地生態(tài)足跡平均增長率為2.37%。從該圖中也可以看出，在2009年總生態(tài)足跡和化石燃料生態(tài)足跡均產(chǎn)生了一定程度的下降，這與甘肅省在環(huán)境保護(hù)、節(jié)能減排方面做出的努力是分不開的，2009年甘肅省在環(huán)境政策與法規(guī)的制定、污染減排、污染防治、循環(huán)經(jīng)濟(jì)與清潔生產(chǎn)與環(huán)境宣傳教育方面均取得了一定的成效。耕地生態(tài)足跡呈不斷增長的態(tài)勢，但人均耕地生態(tài)承載力卻在不斷減少，說明甘肅省耕地資源目前處于超負(fù)荷利用的狀態(tài)(見圖1)。

甘肅省生態(tài)承載力雖然未出現(xiàn)較大的變化，但也呈現(xiàn)小幅的減少，說明其生態(tài)環(huán)境日趨脆弱。2001年開始出現(xiàn)生態(tài)赤字，在以后幾年中呈不斷增長狀態(tài)，于2009年出現(xiàn)拐點，有小幅減少(見圖2)。

圖1 2000—2009年甘肅省各資源生態(tài)足跡及總需求足跡變化

圖2 甘肅省生態(tài)足跡、生態(tài)承載力及生態(tài)赤字動態(tài)變化

三、甘肅省生態(tài)赤字影響因素分析

(一)理論及模型介紹

在對生態(tài)赤字或生態(tài)盈余的影響因素的分析中，采用灰色關(guān)聯(lián)分析?；疑到y(tǒng)理論提出了一種新的分析方法——關(guān)聯(lián)度分析法，即根據(jù)因素之間發(fā)展態(tài)勢的相似或相異程度來衡量因素間關(guān)聯(lián)的程度，它揭示了事物動態(tài)關(guān)聯(lián)的特征與程度。文中主要選取甘肅省歷年人均GDP、城鎮(zhèn)化水平、國內(nèi)生產(chǎn)總值、第一產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值、第二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值、第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值、固定資產(chǎn)投資、FDI(外商直接投資)、人口自然增長率、人口總數(shù)10個指標(biāo)，計算歷年生態(tài)足跡與各指標(biāo)之間的相對關(guān)聯(lián)程度，以此分析各指標(biāo)對生態(tài)足跡變化的影響程度。具體計算方法如下:

設(shè)長度相同的系統(tǒng)行為序列為Xi=(xi(1)，xi(2)，…，xi(n))，其中 i=0，1，2，…，其中 X0為參考序列，其他為對比序列。首先求出Xi的初值像:

然后X'i的始點零化像為:

令:

則X0與Xi的灰色關(guān)聯(lián)度為:

(二)甘肅省生態(tài)赤字影響因素分析

甘肅省歷年生態(tài)赤字各影響因素如表5所示，根據(jù)式(6)計算方法和表5提供的各項數(shù)據(jù)計算得出甘肅省歷年生態(tài)赤字與其影響因素的灰色關(guān)聯(lián)度如表6所示，根據(jù)計算結(jié)果可知r01＞r03＞r07＞r05＞r06＞r04)＞r10＞r09＞r02＞r08，即人均GDP對生態(tài)赤字的影響最大，關(guān)聯(lián)度為0.748527，國內(nèi)生產(chǎn)總值和固定資產(chǎn)投資對生態(tài)赤字的影響次之，關(guān)聯(lián)度均在0.6以上，分別為0.618222和0.60149。各產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值對生態(tài)赤字的影響程度依次為第二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值、第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值、第一產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值;這主要是由于甘肅省經(jīng)濟(jì)發(fā)展靠重工業(yè)拉動，隨著經(jīng)濟(jì)的增長，生態(tài)赤字也會隨之增加。固定資產(chǎn)投資對生態(tài)赤字的影響程度較大主要是由于在固定資產(chǎn)生產(chǎn)能力飽和的情況下，經(jīng)濟(jì)增長必然會帶來固定資產(chǎn)投資的增加，從而使得固定資產(chǎn)投資對生態(tài)赤字的影響也較大。其余四個因素對生態(tài)赤字的影響程度依次為人口總數(shù)、人口自然增長率、城鎮(zhèn)化水平和FDI。

表5 甘肅省2000－2009年生態(tài)赤字影響因素

資料來源:《甘肅發(fā)展年鑒2010》

表6 生態(tài)足跡與各影響因素的絕對關(guān)聯(lián)度

四、結(jié)論

通過對甘肅省2000－2009年生態(tài)足跡及生態(tài)承載力的動態(tài)變化及其影響因素的分析可以得出以下結(jié)論:

1.甘肅省從2001年開始出現(xiàn)生態(tài)赤字，并呈逐年增長的態(tài)勢。人均生態(tài)足跡和生態(tài)承載力分別由2000 年的 1.707hm2、1.7414hm2變?yōu)?2009 年的2.523hm2、1.709hm2，說明在人均生態(tài)足跡不斷增加的同時，生態(tài)承載力卻在不斷地減少，這無疑將會使甘肅省生態(tài)環(huán)境更加脆弱，對其保護(hù)造成很大的壓力。

2.甘肅省各資源生態(tài)足跡中，以化石燃料用地生態(tài)足跡增長最快，平均增長率為6.24%，草地生態(tài)足跡次之，平均增長率為4.92%;耕地生態(tài)足跡平均增長率為2.37%;其他資源(林地、建筑用地、水域)生態(tài)足跡未出現(xiàn)很大程度的增長。而化石燃料用地生態(tài)足跡快速增長的原因在于甘肅經(jīng)濟(jì)發(fā)展主要靠第二產(chǎn)業(yè)來拉動，而在其第二產(chǎn)業(yè)中又以工業(yè)、建筑業(yè)等為主，這些產(chǎn)業(yè)發(fā)展中以煤炭、石油等高碳能源的消耗為主，必然造成化石燃料用地生態(tài)足跡增加。

3.甘肅省生態(tài)赤字的影響因素中，人均GDP對生態(tài)赤字的影響最大，其次為國內(nèi)生產(chǎn)總值和固定資產(chǎn)投資。隨著人口的不斷增加，人類對各類資源的消費也不斷增加，而人均GDP的增加無疑伴隨著更多能源資源的消耗，也從一定程度上增加了生態(tài)赤字。在生產(chǎn)能力飽和的情況下，經(jīng)濟(jì)增長必然帶來固定資產(chǎn)投資的增加，從而使固定資產(chǎn)投資對生態(tài)赤字的影響也較大。

［1］趙晟，吳常文.中國、韓國1980～2006年能值足跡與能值承載力［J］.環(huán)境科學(xué)學(xué)報，2009，29(10):2231－224.

［2］朱國鋒，楊小梅，萬國寧，楊林.甘肅省2004年生態(tài)足跡計算與分析［J］.甘肅聯(lián)合大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2008，(9):62 －68.

［3］張永芳，張勃，郭玲霞.蘭州市生態(tài)足跡變化趨勢及其影響因子分析［J］.干旱區(qū)資源與環(huán)境，2008，(9):25－29.

［4］徐中民，張志強(qiáng)，等.甘肅省1998年生態(tài)足跡計算與分析［J］.地理學(xué)報，2000，55(5):607 －616.

［5］徐中民，陳東景，張志強(qiáng)，等.中國1999年的生態(tài)足跡分析［J］.土壤學(xué)報，2002，39(3):442 －445.

［6］甘肅年鑒［Z］.北京:中國統(tǒng)計出版社，2001－2010.