資源型城市邢臺市生態(tài)足跡核算與預測研究

李玉平，朱 琛，朱金亮，閆偉樂

（1.邢臺學院 地理系，河北 邢臺054001；2.河北師范大學資源與環(huán)境科學學院，河北 石家莊050016；3.西北大學 城市與環(huán)境學院，西安710000）

資源型城市是指以當地不可再生自然資源的開采和加工為主導產業(yè)的工業(yè)城市。資源型城市可持續(xù)發(fā)展問題一直備受各界的廣泛關注［1－2］。邢臺市是全國重要的煤炭基地和以裝備制造、煤鹽化工、新能源、汽車工業(yè)、新型建材為主的新型工業(yè)基地，屬于典型的資源型城市。生態(tài)足跡模型［3］作為一種衡量自然資源可持續(xù)利用的生物物理定量評價工具，以其理論思想的新穎性、概念的形象性、內涵的豐富性、可操作性、易接受性、全球可比性、計算項目的綜合性和教育性等優(yōu)點，很快得到國際學術界、政府組織和非政府組織的廣泛關注和積極響應，并在眾多研究者的質疑和爭論中不斷改進、發(fā)展和完善［4－19］。本研究在對資源型城市——邢臺市生態(tài)足跡動態(tài)研究的基礎上，進行生態(tài)足跡的預測研究，通過縱向對比探索邢臺市生態(tài)足跡發(fā)展規(guī)律，以期為邢臺市產業(yè)結構調整、產業(yè)布局優(yōu)化和城鄉(xiāng)統(tǒng)籌發(fā)展策略制定、實現可持續(xù)發(fā)展提供科學的決策依據。

1 研究區(qū)域概況與研究方法

1.1 研究區(qū)域概況

邢臺市位于河北省南部，處于北緯36°50′—37°47′，東經113°52′—115°49′之間，總面積12 486 k m2。東以衛(wèi)運河為界與山東省相望，西依太行山與山西省毗鄰，南與邯鄲市相連，北分別與石家莊市、衡水市接壤，轄區(qū)東西最長處約185 k m，南北最寬處約80 k m，市政府所在地北距省會石家莊市106 k m，距首都北京396 k m。邢臺市是我國重要的煤炭基地和以裝備制造、煤鹽化工、新能源、汽車工業(yè)、新型建材為主的新型工業(yè)基地。邢臺市生態(tài)環(huán)境能否承載社會經濟的可持續(xù)發(fā)展是值得研究的問題，因而迫切需要對該市經濟社會可持續(xù)發(fā)展狀態(tài)有清醒的認識和定位。

1.2 數據來源

研究數據主要來自河北年鑒（2003—2011年）［20］、河北經濟年鑒（2003—2011年）［21］和中國統(tǒng)計年鑒（2003—2011年）［22］。

1.3 研究方法

1.3.1 生態(tài)足跡模型 生態(tài)足跡是指為了滿足一定地區(qū)的人口消費所需的生產性土地和水域的面積，以及吸納這些人口所產生的廢棄物的土地面積之和［23］。

本文采用世界自然基金會2002年公布的均衡因子，即：耕地為2.11，草地為0.47，林地為1.35，水域為0.35，能源用地為1.35，建筑用地為2.11。產量因子采用Wacker nagel等計算中國生態(tài)足跡時的取值：耕地為1.66，草地為0.19，林地為0.91，水域為1.00，能源用地為0［24－25］。

式中：EC——區(qū)域總生態(tài)承載力；N——區(qū)域人口總數；ec——區(qū)域人均生態(tài)承載力；j——區(qū)域生物生產性土地的類型；aj——區(qū)域人均生物生產性土地面積；rj——均衡因子；yj——產量因子。

最后，將生態(tài)足跡和生態(tài)承載力的計算結果進行比較：如果生態(tài)足跡大于生態(tài)承載力，形成生態(tài)赤字，是不利于可持續(xù)發(fā)展的；如果生態(tài)足跡小于生態(tài)承載力，則形成生態(tài)盈余，這是有利于可持續(xù)發(fā)展的。

1.3.2 灰色預測模型 灰色預測模型就是對某一指標的發(fā)展變化情況所作的預測，其預測的結果是該指標在未來各個時刻的具體數值。如果所要預測的某項指標的原始數據波動性太大，其發(fā)展趨勢無規(guī)律可循時，則無法用回歸預測法對其進行預測，鑒于此，邢臺市生態(tài)足跡更適合用灰色預測法［26－27］進行預測。

式中：EF——區(qū)域總的生態(tài)足跡；N——區(qū)域人口總數；ef——區(qū)域人均生態(tài)足跡；i——消費商品和投入的類型；ri——均衡因子；ci——第i類商品的人均消費量；pi——第i類消費商品的世界平均生產能力。

生態(tài)承載力是指區(qū)域內部的生物生產性土地數量。

其計算公式為：

2 結果與分析

2.1 2003—2011年邢臺市人均生態(tài)足跡

表1顯示，邢臺市2003—2011年間，人均生態(tài)足跡需求總體呈波動上升趨勢；從生態(tài)足跡各組份結構比例來看，能源用地、耕地、草地三者所占比例達95%以上，林地、水域、建筑用地所占的比例較小。

2.2 2003－2011年邢臺市人均生態(tài)承載力

同類生物生產性土地的生產力，在不同區(qū)域之間存在一定差異，因而不同區(qū)域同類生物生產性土地的實際面積不能直接進行比較。因此，在測算任何區(qū)域的生態(tài)承載力時，需要引入產量因子，將各區(qū)域同類生物生產性土地轉化為可比面積的參數，同時，按照世界環(huán)境與發(fā)展委員會的建議，還要留出12%的生物生產性土地面積來保護生物多樣性，所以實際可以利用的生態(tài)承載力應該是扣除生物多樣性保護面積之后的生態(tài)承載力［24－25］，經計算得出邢臺市2003—2011年的人均生態(tài)承載力（表2）。

表1 邢臺市2003－2011年人均生態(tài)足跡及各組份結構比例

表2 邢臺市2003－2011年人均生態(tài)承載力及結構比例

表2顯示，邢臺市2003—2011人均生態(tài)承載力總體呈下降趨勢，年均下降幅度為0.002 2 h m2／人。從組成結構來看，耕地的人均生態(tài)承載力所占的比例最大，占79%左右，其它組分所占比例較小。所以保護耕地就是保障生態(tài)承載力，在今后的社會經濟發(fā)展中要將保護耕地放在首位。

2.3 生態(tài)赤字匯總

比較表1，2可得出生態(tài)赤字狀況（圖1）。圖1顯示，2003—2011年，邢臺市人均生態(tài)足跡從1.866 h m2／人增至2.133 h m2／人，增加了0.267 h m2／人；而生態(tài)承載力卻由0.376 5 h m2／人降至0.356 8 h m2／人，下降了0.019 7 h m2／人，從而產生了生態(tài)赤字；生態(tài)赤字由2003年的－1.489 5 h m2／人降至2005年的－1.951 2 h m2／人，出現了極值，然后又升至2011年的－1.776 2 h m2／人，呈“V”字形。此期間，生態(tài)赤字的極值和生態(tài)足跡的極值是一致的。從生態(tài)足跡各組份結構比例來看，2005年能源用地、耕地、草地增加顯著。這說明邢臺市的消費結構主要集中在能源、糧食、蔬菜及肉蛋奶類，這與邢臺資源型城市的實際情況是吻合的，也和先破壞后治理的狀況相一致?？傊?，2003—2011年邢臺市一直處于生態(tài)赤字狀態(tài)，說明此期間邢臺市的可持續(xù)發(fā)展水平不容樂觀，形勢嚴峻。

圖1 邢臺市2003－2011年生態(tài)赤字的動態(tài)變化

2.4 生態(tài)赤字預測

根據2003—2011年邢臺市的生態(tài)赤字，利用灰色預測理論建立 GM（1，1）預測模型［26－27］，得到公式（1）—（2）。

由此得到模型的平均相對誤差為2.368%，相對精度為97.632%＞90%，模型可信，預測值可用。根據公式（1）—（2）預測得到2012—2025年的生態(tài)赤字（圖2）。圖2顯示：2012—2025年邢臺市生態(tài)赤字逐年增大，從2012年的－1.746 6 h m2／人，增加到2025年的－1.685 6 h m2／人。說明邢臺市未來資源消費仍將大大超過生態(tài)承載力，該地區(qū)生態(tài)環(huán)境仍很嚴峻，屬于不可持續(xù)的發(fā)展類型，生態(tài)環(huán)境處于不安全狀態(tài)。

圖2 邢臺市2012－2025年生態(tài)赤字預測

3 討論與結論

生態(tài)足跡模型是一個很好的測度可持續(xù)發(fā)展能力的工具，能夠很直觀地表現一個地區(qū)的可持續(xù)發(fā)展狀況。運用生態(tài)足跡模型對邢臺市2003年—2011年的生態(tài)足跡進行定量計算，并對2012—2025年的生態(tài)赤字進行了預測，結果顯示：（1）2003—2011年邢臺市處于生態(tài)赤字，并有逐年減小的趨勢。其主要驅動因素為能源用地遞增幅度明顯，耕地生態(tài)承載力下降。此期間邢臺市的經濟社會發(fā)展是以對資源的過度開發(fā)為代價的，特別是對耕地和能源的過度開發(fā)程度已相當嚴重，邢臺市的可持續(xù)性需引起高度關注。（2）生態(tài)赤字預測結果呈逐年增加的趨勢，生態(tài)環(huán)境有所改善，但邢臺市未來資源消費仍將大大超過生態(tài)承載力，該地區(qū)生態(tài)環(huán)境狀況仍很嚴峻，處于不安全狀態(tài)。

針對以上分析結果，要實現邢臺市生態(tài)經濟的可持續(xù)發(fā)展，提出如下建議：（1）大力推進土地開發(fā)整理復墾，保持耕地動態(tài)平衡。加大對礦坑、廢棄磚瓦窯、空心村等的整理力度。（2）開展城市土地收益分配制度創(chuàng)新，健全城鎮(zhèn)土地市場機制，促進城鎮(zhèn)土地的合理利用，避免對耕地的過度開發(fā)。（3）優(yōu)化能源利用結構，利用新技術提高煤炭的利用效率。（4）完善資源管理體制，建立資源節(jié)約型社會。對資源消耗大的企業(yè)應該采用經濟、法律等有效的管理手段，提高資源高效利用率，維持良好的生態(tài)環(huán)境。針對廣大群眾進行大力宣傳，引導人們合理消費，提高資源利用率。

由于數據收集上存在一定的困難，在生態(tài)足跡計算分析過程中，只計算和分析了部分生物和能源消費項目，人均生態(tài)足跡的計算結果難免有偏差，但通過縱向對比，仍然可以得到與實際情況相符的評價結果，因此本研究具有一定的意義。本文以2003—2011年邢臺市為研究對象，在不同空間尺度和時間尺度上，生態(tài)足跡如何變化，將有待于進一步地深入研究。

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