福建省1990～2008年能源足迹强度及生态压力分析

刘建兴，许 肃

(1.福州大学紫金矿业学院，福建 福州 350008；2.福州大学环境与资源学院，福建 福州 350008)

工业化和城市化发展，不仅要消耗大量的资源和能源，占用耕地等生态土地，同时也产生许多对自然生态环境造成巨大冲击和破坏的污染物。生态足迹为测度分析某区域(经济系统)的资源占用与生态压力提供了新的研究视角。该方法自20世纪90年代初提出以来，已在国内外得到广泛应用[1-3]，在能源生态足迹领域也有一定的应用研究成果[4-7]。

福建省作为海峡西岸经济区的主体，如何在快速经济增长的同时，合理、充分地使用能源并控制其产生的生态压力，是该区域实现可持续发展面临的一项重大研究课题。

本文利用生态足迹理论和方法，通过对1992～2008年福建省能源足迹以及生态压力加以分析，并与中国能源足迹指标做以比较，测度分析该区域能源消费对生态环境造成的冲击和影响，进而对存在的问题和发展提出一些建议。

1 能源生态足迹的概念与计算分析方法

1.1 能源生态足迹与生态承载力的概念与计算方法

1.1.1 能源生态足迹的概念与计算方法

生态足迹的基本思想是把资源消费转换为占用的生态生产性土地面积，用以度量人类消费活动对生态环境的冲击[1]。能源消费占用的生态土地即为能源生态足迹(Energy ecological footprint)，简称能源足迹。占用土地的类型，包括水电站等直接占用的建设用地(耕地)，也包括吸收化石能源排放的CO2而需要预留的林地。能源生态足迹的计算，用本地能源消费量除世界平均能源足迹，可求出各类能源的生态占地[1]。世界平均能源足迹采用能地比(Energy to land ratio)估算，即每公顷土地能够产生多少焦耳的能源。

某一区域(经济体)能源消费所占用的生态足迹EFe可表示为：

(1)

式中：K为能源热值换算系数，此处1t标准煤=29.3GJ；Qi为某一地区某年第i种能源消费量，单位为吨标准煤，能源主要包括煤、石油、天然气、携带能源以及核能、风能、水电、生物能、薪炭等；γi为第i种能源占用的土地类型对应的均衡因子；Pi为第i种能源世界平均生产力，单位GJ/hm2；N指区域人口。需要说明的是，一般所研究的区域为陆地，不包括海域面积，故能源占用的生态足迹实际值需再乘以2/3的系数[6-7]。

1.1.2 能源生态承载力概念和计算方法

土地是为人类提供资源和各种生态服务、支撑人类社会发展的最根本资源。几乎所有生物性物质和能源等矿产都来源于土地，社会代谢所产生的废弃物也靠土地来容纳和生长在其上的生物来降解、吸收。为实现强可持续性目标和生态系统良性发展，人类资源与能源的消费必须考虑土地的承受能力。

按照传统生态足迹理论，假定能源消费占用土地为林地。为抵消能源消费的环境冲击，需要有大面积的森林来吸收温室气体，但人们没有为能源足迹提供预留的林地。由于假设“不同类型的土地的使用是互斥的”，林地仅用以供给木材等林产品需求的足迹。实际上，现实中，林地(也包括牧草地等生态土地)不仅提供林产品，同时也提供了包括吸纳CO2排放在内的一系列生态系统的物质代谢服务功能[1,7]。研究表明，陆地生态系统碳循环中，森林和草原占总碳蓄积量93%[8]。故本文将林地(牧草地)等作为吸收化石能源燃烧排放的温室气体的生态土地供给定义为能源生态承载力。

能源生态承载力(Energy ecological carrying capacity)ECe可表达为：

(2)

式中：Si是区域第i类生态土地的面积；λi是区域第i类土地的产量系数，用该类土地在这个区域的平均生产力yi与同类土地的全球平均生产力Yi之比表示，γi是等量因子以及N区域人口，含义同式(1)；一般地，i主要对应林地、牧草地这两种生态地供给类型，其他陆地生态土地碳蓄积量较小，暂不考虑。

1.2 能源足迹分析指标

1.2.1 能源足迹生态压力指数与生态承载度

将能源足迹(需求)与生态承载力(供给)的比例定义为能源足迹压力指数(Ecological Pressure Intensity of Energy Footprint)。该指数可表示为EPI=EFe/ECe。能源生态足迹压力指数表征能源消费对自然生态系统产生的压力大小，该指标越大，表明资源的供需矛盾越大，区域生态压力也越大。能源足迹生态压力指数的倒数定义为能源生态承载度(Energy Footprint Carrying ratio)，该指标反映反映一个静点区域环境所承受的压力的程度。该指标越大，表明区域自然生态系统承受能力越大。

1.2.2 能源足迹的强度与生态效率

能源足迹强度(Energy Footprint Intensity)是指单位国内生产总值能源消费所占用的生态土地。该指标的高低，反映了区域经济发展所付出的生态代价(自然资本)，也反映了资源利用水平。将生态足迹强度的倒数定义为生态效率，即单位生态足迹的经济产出值。生态效率可用以定量表征区域资源利用效益的高低。

1.2.3 能源足迹的经济弹性与脱钩率

能源足迹的经济弹性(Elasticity Analysis)，定义为某一时期一个区域或经济体国内生产总值变化1%，能源足迹变化的百分比。该指标反映了区域经济发展所要求的能源足迹增长情况。

脱钩(Decoupling)可用来衡量资源消费、环境压力与经济增长之间的相互关系[8]。借鉴OECD的定义，此处引入能源足迹脱钩率的概念，即能源足迹的经济脱钩率=能源足迹年均增长速度-经济年均增长速度。某一时期，如果经济增长率高于能源足迹增长率，称为相对脱钩，倘若经济保持增长，而能源足迹不变或反而减少，称为绝对脱钩。

能源足迹的经济弹性与脱钩率指标，可用来洞悉生态压力变化与经济增长的关系或规律，从而为能源可持续利用相关决策分析提供参考信息。

2 福建省能源足迹分析与比较

2.1 福建省能源足迹分析

为阐明后续计算结果，现对所用的数据资料做如下说明：消费量数据按吨标准煤折合系数按29.3GJ/t计算；煤炭、石油、天然气足迹均衡因子按林地计算；可再生能源提供的生产力比化石能源高，水电和风电按建设用地(耕地)计算，全球平均能源足迹取值均为1000 GJ/hm2[1]；林地面积指有林地面积；牧草地面积来自福建省国土资源厅土地变更调查汇总的数据(http://www.fjsq.gov.cn/showtext.asp?ToBook=58&index=65)；产量系数数据因资料限制，且为便于国际比较，此处参考WWF中国的产量系数(Living Planet Report,2006)。应用上述方法以及福建省统计年鉴和资料，对福建省能源足迹加以计算分析，结果如表1和图1所示。

表1 福建省1990～2008年能源生态足迹分析指标

表1计算结果看，1990～2008年，福建省能源生态足迹总体呈上升趋势，年均增长率9.27%。生态压力指数由1990年的1.33升值到2008年的5.08，年均升幅7.74%，这说明维持这一期间经济增长的能源消耗，对本地区生态环境造成的冲击和压力在不断增长；与此同时，生态承载度由1990年75%降低到2008年的20%，呈现大幅下降，年均下降率为7.18%，这说明一方面，能源足迹增长过快，应予以重视，而另一方面，生态承载力供给水平增长缓慢，自然资本开发潜力有限或仍有很大开发潜力(福建省牧草地97%尚未开发利用)。总体看，GDP增加1%，能源足迹增幅为0.56%，能源足迹年均增长率低于人均GDP年均增长水平，以能源足迹表征的生态压力与以GDP表征的经济发展水平，表现出“相对脱钩”的趋势。

图1 福建省1990～2008年能源生态足迹

图1揭示研究期煤炭和石油构成能源足迹的最大两部分，且自2001年有明显的增幅，尤其是煤炭。虽然水电能源消费占有一定比重(20%左右)，风电能源近年也有较快的发展，但是它们在能源足迹结构所占比重较低，石油和天然气等化石能源发展较慢，这表明当前和今后很长时期，煤炭占据主导地位的能源足迹(消费)结构对区域生态压力仍有显著影响。

2.2 福建能源足迹分析指标与中国的比较

将本文计算结果与有关研究加以比较[5,9]，对福建省能源足迹指标进一步分析(为具有可比性，文献5能源足迹乘以2/3，并采用文献[9]能源生态承载力的数据)，结果如图2所示。

图2 福建省能源足迹强度和生态压力与中国比较

从能源生态压力看，研究期福建省能源压力低于我国平均水平；从发展过程看，福建省近年来增长速率较快，已接近我国平均水平。具体而言：总体看，福建省能源足迹强度小于我国平均水平。从发展过程看，1990～2000年，福建省能源足迹强度指标虽有所下降，但下降幅度显著小于我国平均水平；2001～2005年，福建省能源足迹强度小幅上升，而同期我国平均水平缓慢下降；2006～2008年，福建省能源足迹强度和我国平均水平均呈现下降趋势，但前者下降幅度缓于后者。总的趋势看，研究期福建省能源足迹强度与我国平均水平呈缓慢下降趋势，而前者降幅小于后者，后期两者该指标渐趋于同一水平。

3 结论与建议

能源是经济发展的驱动力，也是CO2排放的主要源头[10]。本研究通过对福建省1990～2008年能源足迹研究并与中国平均水平加以比较，对这一期间区域经济增长驱动的能源消费生态占用及相应的生态压力做了较深入的分析。研究结论如下：①研究期福建省能源生态足迹呈上升趋势，幅度远超过同期承载力水平，生态压力指数不断增高，其中煤炭占据主导地位的消费结构对其影响巨大。②福建省生态压力增长率低于经济增长幅度，研究其总体经济成长与生态压力上升之间呈现“相对脱钩”的关系。③与我国平均水平相比较，福建省能源生态压力低于中国平均水平，且近年来能源生态压力指数增幅较快；福建省生态占用强度较高且降低幅度较低，这体现了该区域经济增长所付出的自然生态资本高于中国平均水平，能源利用效率有待改善提高。

基于以上分析，对福建省能源使用和区域经济发展提出以下建议：①坚持经济发展过程中全方位推进循环经济和生态经济的战略，通过产业结构调整和升级，不断加强能源的合理配置和充分挖潜，高度重视提高能源利用效率；②利用本土自然地理优势，积极调整能源结构控制煤炭消费，扩大石油天然气优质资源比重，充分挖潜水电、大力发展风能等优势生物能源，减缓生态压力不断增长和升级的趋势。③加强有关研究的力度。比如对区域经济系统的产业结构和能源生态压力的关系，发展生物质能源对改善生态压力的影响，以及如何发挥区位优势提高能源利用率，从而降低生态压力等问题可展开深入研究。

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