甘肃省生态足迹动态变化及其影响因素研究
2012-12-20岳立赵婷
岳立赵婷
(兰州大学 经济学院,甘肃 兰州 730000)
一、背景及文献回顾
生态足迹的概念最早由加拿大学者Rees和Wackernagel提出,后经徐中民等应用而传入中国,并成为新的研究热点。这一指标衡量的是在一定的经济技术条件下,一定人口或个人消耗所占生物生产性土地面积的大小,从而判断其对自然生态环境造成的影响。该方法主要从需求方面计算生态足迹的大小,从供给方面计算生态承载力,通过二者的比较,评价研究对象的生态可持续发展状况。这种方法较准确地判定评价对象的可持续发展状况,结果直观明了、具有区域对比性、注重区域生态的可持续性,因此被广泛使用。
国内对生态足迹的研究大多是运用生态足迹对某一地区进行测度。赵晟、吴常文根据基于能值分析理论改进的生态足迹计算模型——能值足迹和能值承载力模型,在空间尺度上从地区一级上升到国家尺度,探讨能值足迹和能值承载力在国家层面上若干年时间序列的变化趋势,并以中国和韩国为例,对两国在1980~2006年(韩国1980~2004年)期间的能值足迹和能值承载力进行了计算与分析,探讨中国和韩国的可持续发展状况。结果表明:目前,中国已不能满足基本可持续性的要求,而韩国能够满足这一要求[1]。在对甘肃省生态足迹的研究中,朱国锋等应用生态足迹分析方法对甘肃省2004年的生态足迹进行了实证计算,计算结果表明甘肃省2004年的人均生态足迹是2.4905hm2,人均生态赤字为1.066hm2,同时还参照甘肃省1998年的生态足迹计算结果做了对比分析,结果表明甘肃省的生态赤字越来越大,始终处于不可持续的发展之中。生态赤字的主要原因是:人口过快增长、不合理的资源利用和土地利用强度的加大[2]。张永芳、张勃、郭玲霞等运用相关分析、主成分分析法分析了影响生态足迹的主要因子,第一主成分为经济状况,第二主成分为人口情况[3]。
本文将对2000-2009年甘肃省生态承载力的动态变化进行研究,并运用灰色关联度分析影响其变动的各项因素及其影响程度,以期对甘肃省生态环境保护决策提供借鉴。
二、生态足迹及其动态变化分析
(一)理论及模型介绍
1.生态足迹模型及计算
生态足迹的计算基于以下假设:人类可以确定自身消费的绝大多数资源、能源及其所产生的废弃物的数量;这些资源和废弃物j能折算成生产和吸纳这些资源和废弃物的生物生产面积;不重复计算能同时提供多种功能的土地面积。
(1)人均生态足迹:
式中,ef为区域人均生态足迹(hm2/人),rj为均衡因子,j=1,2,……,6,表示六种生物土地类型;i为消费项目商品类型;aai为人均占用i种的交易商品折算的生物生产土地面积;ci为i种商品的人均消费量;pi为i种商品的世界平均生产能力。
(2)区域生态足迹:
式中,EF为总生态足迹;N为总人口。
2.生态承载力模型及计算
得出某国家或地区的生态足迹后,还需要与该国家或地区的生态承载力进行比较,得出该国家或地区是否存在生态盈余或生态赤字的结论。生态承载力又称为生态足迹供给。在生态承载力计算中,由于不同国家或地区的资源禀赋差异很大,不仅单位面积耕地、牧草地、林地、建筑用地、水域等的生态生产能力差异很大,而且单位面积同类型生物生产面积的生态生产力差异也很大。不同国家或地区的生物生产面积的生态生产力也差异很大。不同国家或地区地生物生产面积所代表的国家或局部地区产量与世界平均产量的差异可用“产量因子”表示。生态承载力的计算就是将现有的耕地、牧草地、林地、建筑用地、水域等面积乘以相应的均衡因子和产量因子。同时处于谨慎性考虑,在生态承载力计算时应扣除12%的生物多样性保护面积。
(1)人均生态承载力:
式中,rj为均衡因子,yj为产量因子;j=1,2……,6表示6种生物生产土地面积(分别是耕地、草地、林地、建筑用地、化石燃料用地和水域)。
(2)区域生态承载力:
式中,EC为区域总的生态承载力,N为区域人口数。
3.生态赤字或生态盈余计算方法
将一个地区的生态承载力与该地区的生态足迹进行比较,当生态承载力大于生态足迹时即存在生态盈余;当生态承载力小于生态足迹时,就表现为生态赤字。
4.数据来源及参数选取
该文所用均衡因子和产量因子均沿用徐中民在计算我国各地区生态足迹时所用数值。原始数据来自历年甘肃年鉴。生物资源主要包括农产品、水产品、畜产品、林产品及木材采伐等。能源主要考查了原煤、焦炭、原油、汽油、煤油、柴油、燃料油、液化石油气、天然气及电力10种能源。
表1 甘肃省2009年生物生产面积
(二)甘肃省生态足迹计算结果及分析
1.2009 年生态足迹现状
根据生态足迹的概念及计算方法,对甘肃省2009年生态承载力进行计算和分析。主要从生物生产面积,生态足迹中的生物资源账户、能源账户方面研究甘肃省生态承载力。甘肃省2009年的生物生产面积从耕地、草地、林地、水域四种类型生物土地面积进行分析。各类生物生产面积的数据见表1。
生态足迹中的生物资源主要从农产品(粮食作物、经济作物)、动物产品(肉禽蛋类)、林业产品(木材)和水产品方面研究甘肃省的生物资源的生态足迹。表2中甘肃省生物资源生产面积折算的具体计算中采用联合国粮农组织1993年计算的有关生物资源的世界平均产量资料。甘肃省生物足迹中生物资源的计算见表2。
甘肃省生态足迹的能源账户中能源消费转化为化石燃料生产面积时,采用世界上单位化石燃料生产土地面积的平均发热量为标准进行折算。生态足迹中能源的计算数据如表3。
表2 2009年生态足迹计算中生物资源账户
表3 生态足迹计算能源部分账户
资料来源:《2010甘肃发展年鉴》。标注“*”的单位为103m3;标注“**”的单位为103kw·h.
2.2009 年生态承载力计算结果
甘肃省生态足迹的需求中的均衡因子的选取来自世界各国生态足迹计量研究报告。在生态足迹供给中,根据联合国环境和发展委员会在《我们共同的未来》中的建议扣除了12%的生物多样性保护面积。最后计算出甘肃省生态足迹供求中各类用地的均衡面积,计算结果见表4。
由计算结果得出甘肃省全省人均生态赤字为0.8133hm2/人。说明甘肃省生态足迹供给小于其需求,其发展处于一种生态不可持续的状态。从整个甘肃省的各类生态生产性土地的生态足迹供求来看生物生产土地的人均生态足迹逐渐增大,甘肃省生态赤字最大项为化石燃料地,其次为耕地,最后为林地。甘肃省化石燃料地生态赤字最大的原因主要是由于甘肃省经济发展对能源和资源的依赖程度较大,而且利用资源的效率低下、方式粗放,资源利用的废弃物排放量较大,相对于工业的高消耗,甘肃省资源储量显得相对不足。甘肃省耕地生态赤字较大原因在于随着经济的发展,人口的不断增长,对农产品的消耗也不断增加,虽然农业生产效率不断提高,但人均耕地也在不断减少,这无疑将给生态环境及人类生存造成很大的压力。
表4 2009年生态足迹计算与分析
3.历年生态足迹及生态赤字动态变化
从2000年开始,甘肃省总需求足迹逐年增长,平均增长率为10%;在各资源生态足迹中,以化石燃料地生态足迹增长最快,平均增长率为6.24%;草地生态足迹次之,平均增长率为4.92%;耕地生态足迹平均增长率为2.37%。从该图中也可以看出,在2009年总生态足迹和化石燃料生态足迹均产生了一定程度的下降,这与甘肃省在环境保护、节能减排方面做出的努力是分不开的,2009年甘肃省在环境政策与法规的制定、污染减排、污染防治、循环经济与清洁生产与环境宣传教育方面均取得了一定的成效。耕地生态足迹呈不断增长的态势,但人均耕地生态承载力却在不断减少,说明甘肃省耕地资源目前处于超负荷利用的状态(见图1)。
甘肃省生态承载力虽然未出现较大的变化,但也呈现小幅的减少,说明其生态环境日趋脆弱。2001年开始出现生态赤字,在以后几年中呈不断增长状态,于2009年出现拐点,有小幅减少(见图2)。
图1 2000—2009年甘肃省各资源生态足迹及总需求足迹变化
图2 甘肃省生态足迹、生态承载力及生态赤字动态变化
三、甘肃省生态赤字影响因素分析
(一)理论及模型介绍
在对生态赤字或生态盈余的影响因素的分析中,采用灰色关联分析。灰色系统理论提出了一种新的分析方法——关联度分析法,即根据因素之间发展态势的相似或相异程度来衡量因素间关联的程度,它揭示了事物动态关联的特征与程度。文中主要选取甘肃省历年人均GDP、城镇化水平、国内生产总值、第一产业产值、第二产业产值、第三产业产值、固定资产投资、FDI(外商直接投资)、人口自然增长率、人口总数10个指标,计算历年生态足迹与各指标之间的相对关联程度,以此分析各指标对生态足迹变化的影响程度。具体计算方法如下:
设长度相同的系统行为序列为Xi=(xi(1),xi(2),…,xi(n)),其中 i=0,1,2,…,其中 X0为参考序列,其他为对比序列。首先求出Xi的初值像:
然后X'i的始点零化像为:
令:
则X0与Xi的灰色关联度为:
(二)甘肃省生态赤字影响因素分析
甘肃省历年生态赤字各影响因素如表5所示,根据式(6)计算方法和表5提供的各项数据计算得出甘肃省历年生态赤字与其影响因素的灰色关联度如表6所示,根据计算结果可知r01>r03>r07>r05>r06>r04)>r10>r09>r02>r08,即人均GDP对生态赤字的影响最大,关联度为0.748527,国内生产总值和固定资产投资对生态赤字的影响次之,关联度均在0.6以上,分别为0.618222和0.60149。各产业产值对生态赤字的影响程度依次为第二产业产值、第三产业产值、第一产业产值;这主要是由于甘肃省经济发展靠重工业拉动,随着经济的增长,生态赤字也会随之增加。固定资产投资对生态赤字的影响程度较大主要是由于在固定资产生产能力饱和的情况下,经济增长必然会带来固定资产投资的增加,从而使得固定资产投资对生态赤字的影响也较大。其余四个因素对生态赤字的影响程度依次为人口总数、人口自然增长率、城镇化水平和FDI。
表5 甘肃省2000-2009年生态赤字影响因素
资料来源:《甘肃发展年鉴2010》
表6 生态足迹与各影响因素的绝对关联度
四、结论
通过对甘肃省2000-2009年生态足迹及生态承载力的动态变化及其影响因素的分析可以得出以下结论:
1.甘肃省从2001年开始出现生态赤字,并呈逐年增长的态势。人均生态足迹和生态承载力分别由2000 年的 1.707hm2、1.7414hm2变为 2009 年的2.523hm2、1.709hm2,说明在人均生态足迹不断增加的同时,生态承载力却在不断地减少,这无疑将会使甘肃省生态环境更加脆弱,对其保护造成很大的压力。
2.甘肃省各资源生态足迹中,以化石燃料用地生态足迹增长最快,平均增长率为6.24%,草地生态足迹次之,平均增长率为4.92%;耕地生态足迹平均增长率为2.37%;其他资源(林地、建筑用地、水域)生态足迹未出现很大程度的增长。而化石燃料用地生态足迹快速增长的原因在于甘肃经济发展主要靠第二产业来拉动,而在其第二产业中又以工业、建筑业等为主,这些产业发展中以煤炭、石油等高碳能源的消耗为主,必然造成化石燃料用地生态足迹增加。
3.甘肃省生态赤字的影响因素中,人均GDP对生态赤字的影响最大,其次为国内生产总值和固定资产投资。随着人口的不断增加,人类对各类资源的消费也不断增加,而人均GDP的增加无疑伴随着更多能源资源的消耗,也从一定程度上增加了生态赤字。在生产能力饱和的情况下,经济增长必然带来固定资产投资的增加,从而使固定资产投资对生态赤字的影响也较大。
[1]赵晟,吴常文.中国、韩国1980~2006年能值足迹与能值承载力[J].环境科学学报,2009,29(10):2231-224.
[2]朱国锋,杨小梅,万国宁,杨林.甘肃省2004年生态足迹计算与分析[J].甘肃联合大学学报(自然科学版),2008,(9):62 -68.
[3]张永芳,张勃,郭玲霞.兰州市生态足迹变化趋势及其影响因子分析[J].干旱区资源与环境,2008,(9):25-29.
[4]徐中民,张志强,等.甘肃省1998年生态足迹计算与分析[J].地理学报,2000,55(5):607 -616.
[5]徐中民,陈东景,张志强,等.中国1999年的生态足迹分析[J].土壤学报,2002,39(3):442 -445.
[6]甘肃年鉴[Z].北京:中国统计出版社,2001-2010.