北京市2001～2010年能值生态足迹分析

刘洋

(吉林省环境监测中心站，吉林长春130011)

“生态足迹(ecological footprint)是由Rees于1992年提出的”①,“经过Wackernagel和Rees发展为生态足迹分析法(eco-footprintAnalysis)”②,“并得到广泛应用。Wackernagel等采用世界平均产量分析了意大利1993年的生态足迹。Vuuren在2000年应用生态足迹的时间序列分析，对贝宁、不丹、哥斯达尼加和荷兰的生态承载力进行了比较研究③”，Erb以当地的平均生产力为标准对奥地利的生态足迹进行了纵向分析，之后还有WWF组织对世界150多个国家的生态足迹计算③④⑤。生态足迹的概念自2000年徐中民、杨开中等学者将其引入国内以来，得到了很多相关学者的重视，应用于各种尺度各种时段的研究。如徐中民等对1999年生态足迹的分析⑥，“Kimber ley War ren-Rhodes等对香港地区的研究，冯君君对台湾地区的研究（1991）⑦⑧，等等”，“刘宇辉等⑨和陈东景等⑩对中国历年生态足迹的研究”。

生态足迹是一种非常简单易用的自然资本的统计工具，而且缺陷也很明显，近些年很多学者对生态足迹模型的改进不断，其中最具代表性的是能值理论与生态足迹理论结合,改进和完善了生态足迹模型。20世纪80年代美国著名生态学家Odum在能量系统分析的基础上，创立了能值分析理论，能值理论为生态经济系统过程及格局的定量研究开拓了一条新的途径，“赵晟⑾等通过结合能值分析和传统生态足迹计算形式建立了修正的生态足迹计算方法，并以甘肃省为例进行了传统方法与改进方法的分析比较”，“陈斌和陈国谦⑿运用传统生态足迹法和基于生态热力学的修正方法提出了休现佣的概念，张芳怡⒀、王建源⒁、王明全⒂等人曾利用能值改进的生态足迹方法计算了江苏省、山东省、黑龙江省和云南省的生态足迹、生态承载力和生态赤字，以此为基础评价了各省的可持续发展状况和潜力。”

1 基于能值的生态足迹模型

“生态足迹法由Wi l l iam Rees于1992年提出并由Wackernagel进一步完善的生态资本的核算方法⒃。”该方法通过计算特定区域内消费及废弃物排放所需要的生物或生态产性面积(biological or ecological productive area)来表征发展造成的生态负荷(即生态足迹需求),用该区域能够提供的生态生产性土地面积表征其生态承载力。“生态足迹的计算基于以下基本事实⒄:①人类消费的绝大多数资源、能源及其所产生的废弃物的数量可确定；②这些资源和废弃物大多能折算成生产和吸收这些资源和废弃物的生态生产面积。生态足迹分析的一个基本假设是：各类土地在空间上互斥。如一块土地被用来修建楼房,就不可能同时用作耕地或其它用地。任何已知人口(一个地区或一个国家)所能获得的自然资源(可更新资源)与消费的各种资源及消费这些资源时产生的废弃物所对应的能值面积.它包括两方面的含义，一方面是人类所能获得的自然资源对应的能值面积,称为能值承载力；另一方面是人类消费的自然资源及消费这些资源产生的废弃物所对应的能值面积，称为能值生态足迹⒅。”

(1)能值生态足迹

式中,Ef为人均能值足迹(hm2或m2)；i为消费资源类型；ai为人均第i种资源消费对应的能值面积(hm2或m2)；ci为人均第i种资源消费的能值数量,单位为太阳能焦耳(Solar emjoules；缩写为Sej)；p1为区域能值密度,即单位时间(1年)单位面积(m2)上的能值数量,单位为Sej·m-2·a-1。在计算区域总能值时，主要考虑N种可更新资源的能值：太阳辐射能、风能、雨水化学潜能、雨水势能及地球旋转能，为避免重复计算，以其中最大能值作为区域总能值。

(2)能值生态承载力

研究自然资本的变化是测量可持续发展的重要方法之一，当自然的资本输入输出处于平衡状态的时候说明已达到可持续发展，所以我们能消耗的能源不能超过可更新能源的产出量，此时的能值量为生态承载力。因此，计算能值生态承载力的公式是：

式中，Ec表示人均能值生态承载力；e表示可更新资源的人均太阳能值；Pc表示全球平均能值密度。

(3)生态赤字

将计算的各消费项目的人均生态足迹汇总，与人均生态承载力进行比较，计算得到生态赤字或盈余，从而衡量研究区域的可持续发展状况。

2 北京市2001～2010年能值生态足迹与能值生态承载力

(1)研究区域概况

北京地处北纬39°56’，东经116°20’，西北毗邻山西，内蒙古高原，南与华北大平原衔接，东近渤海，平均海拔44.4米。北京的气候为典型的暖温带半湿润大陆性季风气候，夏季高温多雨，冬季寒冷干燥，春、秋短促。北京太阳辐射量全年平均为112-136千卡/厘米。年平均降雨量483.9毫米，为华北地区降雨最多的地区之一。

(2)结果与分析

根据能值生态足迹、能值生态承载力的概念与计算方法，对北京市2001～2010年的年能值生态足迹与能值生态承载力进行了计算与分析。

对人均生态足迹进行结构性分析发现，5类生物生产性土地对生态足迹贡献的大小顺序为：化石能源用地﹥耕地﹥草地﹥水域﹥林地。随着北京市的社会经济的发展人均能值生态足迹呈上升趋势，尤其是能源消费量上升速度惊人，到2004年化石能源用地已超过人均承载力，而且化石能源用地占有量达到了全部能值生态足迹的83%，年均增长率达到了15.16%。人均赤字一直处于高速增长阶段，年均增长率达到18.98%。

表1 北京市2001～2010年能值生态足迹与能值生态承载力Table 1 Calculations for emergy footprint and emergy carrying capacity in Beij ing(2001～2010)

?

由图1可看出北京市2001～2010年资源利用效率不断在提高。但2009年开始有些反弹趋势。

3 结论

(1)节约能源，调整产业结构，逐步减缓生态足迹的增加并优化生态足迹结构，是北京面临的一项艰巨任务。目前浙江省生态足迹仍在快速增长，并且化石燃料和电力是其主要贡献者，亟待关注生态足迹结构失调现象。今后应通过开展节能措施，开发利用新能源，控制化石能源和电力的消耗量，将遏制生态足迹的快速增长作为一项长期战略。

(2)继续保持高效的资源能源利用效率。万元G D P生态足迹逐年减小的趋势表明北京市资源能源利用效率在不断提高，体现了经济与环境的协调共赢，应该继续保持这种良好的发展态势。

注 释：

①陶在朴.生态包袱与生态足迹.北京：经济科学出版社.2003.3～10.

②Chen DJ, Cheng GD, Xu ZM, Zhang ZQ, Ecological footprint of the Chinese population, environment and development. Environmental Conservation, 31 (1)： MAR 2004.63～68.

③WWF,1999. Living Planet Report 1999. World Wide Fund for Nature,Gland,Switzerland.

④WWF,2000. Living Planet Report 2000. World Wide Fund for Nature,Gland,Switzerland.

⑤WWF,2002. Living Planet Report 2002. World Wide Fund for Nature,Gland,Switzerland.

⑥徐中民,张志强,程国栋.甘肃省 1998 年生态足迹计算与分析.北京.地理学报.Vol.55,No 5, 2000.607 ～616.

⑦Kimberley Warren-Rhodes, Albert Koenig, 2001. Ecosystem appropriation by Hong Kong and its implications for sustainable development. Ecological Economics, 39：347～359.

⑧Jiun-Jiun Ferng, Using composition of land multiplier to estimate ecological footprints associated with production activity. Ecological Economics, 37： 2001. 159～172.

⑨刘宇辉, 彭希哲.中国历年生态足迹计算与发展可持续性评估.北京.生态学报.Vol.24, No.10,2004. 2257～2262.

⑩C. Monfreda,1, M. Wackernagel, D. Deumling, 2004.Establishing national natural capital accounts based on detailed Ecological Footprint and biological capacity assessments. Land Use Policy, 21：231～246.

⑾赵晟,吴常文.中国、韩国 1980～2006 年能值足迹与能值承载力.北京.环境科学学报,2009,10.2231～2240.

⑿Mathis Wackernagel, Larry Onisto, Patricia Bello, Alejandro Callejas Linares, Ina Susana Lo?pez Falfa?n, Jesus Me?ndez Garca, Ana Isabel Sua?rez Guerrero, Ma. Guadalupe Sua?rez Guerrero. 1999. National natural capital accounting with the ecological footprint concept. Ecological Economics, 29： 375～390.

⒀徐中民,张志强,程国栋,陈东景.中国 1999 年生态足迹计算与发展能力分析.用生态学报 .Vol.14, No.2,2003.280～285.

⒁王书华，毛汉英, 王忠静.生态足迹研究的国内外近期进展.自然资源学报.2002, 17 (6) ： 776～ 782.

⒂张芳怡，濮励杰，张 健. 基于能值分析理论的生态足迹模型及应用[J]. 自然资源学报,2006,7.653～660.

⒃Mathis Wackernagel, Chad Monfreda,Karl-Heinz Erb,Helmut Haberl, Niels B. Schulz, 2004. Ecological footprint time series of Austria, the Philippines, and South Korea for 1961–1999： comparing the conventional approach to an ‘actual land area’approach. Land Use Policy, 21：261～269.

⒄ Helmut Haberl,Karl-Heinz Erb, Fridolin Krausmann,2001. How to calculate and interpret ecological footprints for long periods of time： the case of Austria 1926–1995. Ecological Economics, 38：25～45.

⒅(加)马希斯·威克那格(Mathis Wackernagel)，(加)威廉·雷斯(William E.Rees)著?;?李永展,李钦汉译.生态足迹?：?减低人类对地球的冲击.台北：创兴出版社,?2000：53～88.

⒆北京市统计局. 北京统计年鉴 2001～2010. 北京： 中国统计出版社.2002～2011.