基于改进生态足迹模型的河南省生态可持续发展评价

2013-05-29王冠

中州大学学报 2013年6期

王冠

(河南理工大学经济管理学院，河南焦作 454000)

20世纪新技术革命以后，人类利用所掌握的科学技术疯狂地掠夺自然资源，以满足无限的物质需求。但随着人化自然资源程度逐步加深，也带来了生态危机。生态危机已经成为摆在世界各国和地区及人类面前亟待解决的重大问题，并引发世界各国和地方政府及学者们对生态问题的思考。中国共产党的十七大报告提出“建设生态文明”的理念，是我党首次将“生态文明”写入政治报告。胡锦涛总书记在党的十八大报告以独立篇幅阐述大力推进生态文明建设，并提出要构建包括生态文明在内的五位一体总体布局。生态文明已从一种理念上升为国家战略，成为我国未来应对生态危机的总对策、总抓手。而生态文明是以生态可持续发展为前提，脱离了这个前提，生态文明将成为无本之木、无源之水。

中国将进入一个以区域为主要单位、以区域与区域之间的互动为主要格局的发展新阶段。区域兴则中国兴，区域生态文明建设的好则中国建设生态文明社会目标就能够早日实现。河南省无论是在地理位置、经济增长、市场潜力，还是文化传承等方面，在我国小康社会建成的过程中都具有重要的战略地位。笔者运用改进后的生态足迹模型［1］，计算河南省的生态足迹，定量分析其生态可持续发展状况，破解生态危机难题，为河南省生态文明社会建设提供理论依据。

1.研究区概况

河南界于北纬 31°23＇-36°22＇，东经 110°21＇-116°39＇之间，地势西高东低，北、西、南三面由太行山、伏牛山、桐柏山、大别山沿省界呈半环形分布，中、东部为黄淮海冲积平原。河南横跨海河、淮河、黄河、长江四大河流，大部分地处暖温带，南部跨亚热带，属北亚热带向暖温带过渡的大陆性季风气候，灌溉条件便利，利于农作物生长，是我国重要的粮仓;拥有丰富多样的生物，高等植物、脊椎动物种类、昆虫种类分别占全国总数的12.2%、23.9%、66.7%;蕴藏着丰富的矿产资源，石油、天然气、煤炭等资源储量丰富，形成了以煤炭为主的能源消耗结构，长期低效率的粗放式开采对生态环境造成巨大压力。未来一个时期，上升为国家战略层面的中原经济区经济社会将迎来新一轮的快速发展，并将对河南省自然生态系统带来的压力持续增大。

2.研究方法

生态足迹于20世纪90年代由加拿大环境经济学家William和Wackernagel提出，是指生产相应人口消费所需要的资源和吸纳所产生废物需要的生态生产性土地总面积［2］。该方法通过比较一个地区在一定时间内的生态足迹与生态承载力，来衡量该地区的生态发展状况，为改善生态环境，促进生态可持续发展提供数据支撑。

人类消费的资源和吸纳废物的资源按照区域的生态能力，被分门别类地归为六类生态生产性土地的面积，即:化石能源地、可耕地、牧草地、森林、建成地和水域。为了消除地区因素对生态足迹的影响，能更客观、准确地计算区域生态足迹，学者们提出对传统生态足迹模型进行改进，改进后生态足迹计算方法见公式(1):

式中:Aj为改进后的第j类生态生产性土地生态足迹(hm2);j=1，2，…，6，分别代表各类生态生产性土地;i=1，2，…，n，表示各生态产品;Ci代表第i种资源消费量(t);EPi为第i种产品的单位生态生产力(t/hm2);yFi为产量调整因子。

可耕地、牧草地、森林、水域的生态足迹计算可直接使用公式(1)，而建成地和化石能源地的计算则需要进行一些改动。

化石能源地指用于吸收化石能源燃烧排放的温室气体的森林和牧草地［1］，其生态足迹计算公式为:

式中:Ace为某一化石能源的生态足迹(hm2);Ace2为某一化石能源归于牧草地的生态足迹(hm2);Ace3为某一化石能源归于森林的生态足迹(hm2);Cce为某一化石能源的消费量(t);Hce为某一化石能源的燃烧热值系数(TJ/103t);Cd为某一化石能源的碳排放系数(tc/TJ);Perf为森林碳蓄积量占陆地生态系统碳蓄积量的比重(%);Perf为牧草地碳蓄积量占陆地生态系统碳蓄积量的比重(%);EPf为全球森林平均碳吸收能力(t/hm2);EPg为全球牧草地平均碳吸收能力(t/hm2)。

建成地主要指畜禽饲养地、农村道路、农田水利设施用地和晒谷场地等占用的耕地，因此其生态足迹等于相同面积耕地的产出量，其计算公式为:

式中:A为建成地生态足迹(hm2);Ab为建成地面积(hm2);yF为本地可耕地平均产量调整因子。

与生态足迹需求对应的生态足迹供给，即生态承载力指自然所能够提供的为人类所利用的生态生产性土地面积的总和［3］，计算公式为:

式中:ACj为生态承载力(hm2);j=1，2，…，6;Pi为第j类生态生产性土地中第i种产品的生产量(t);EPi为第j类生态生产性土地中第i种产品的全球平均产量(t/hm2);eFj为第j类生态生产性土地的等量化因子。

当生态足迹大于生态承载力时，出现生态赤字，表明生态已经成为可持续发展制约因素;当生态足迹小于生态承载力时，出现生态盈余，表明生态是可持续发展的有利因素。

3.河南省生态足迹计算

根据改进型生态足迹计算方法，笔者从生物资源和化石能源两个账户计算了2008-2011年河南省生态足迹。生物资源主要包括农产品(粮食、小麦、玉米、蔬菜)、动物产品(猪肉、牛羊肉、牛奶)、水果林业产品(水果、木材)，其生产面积采用FAO1993年计算世界平均产量时采用的方法［4］，将河南省生物资源的消费转化为提供这类消费所需要的生物生产面积。能源账户包括原煤、焦炭、汽油、煤油、柴油、燃料油、天然气、电力等，河南省能源消费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［5］。等量化因子采用世界自然基金会2006年提出的土地等价因子，可耕地为2.21，森林为1.34，牧草地为0.49、水域为 0.36、建成地为2.21、化石能源地为1.34［6］。产量因子根据河南省的平均产量与同期世界平均产量进行比较得到，由于河南省牧草地少，其产量因子采用世界平均产量因子。世界平均产量来源于世界粮农组织网站数据库［7］。生态容量扣除12%的生物多样性保护面积［8］。相关数据来源《河南省统计年鉴》(2007、2008、2009、2010、2011)。河南省 2007-2011 年生态足迹、生态承载力和生态盈余/赤字分别见表1、表2和表3。

表1 河南省2007-2011年人均生态足迹

表2 河南省2007-2011年人均生态承载力

表3 河南省2007-2011年生态赤字

4.结果分析

4.1 结构分析

由表1可以计算出，可耕地、牧草地、森林、水域、化石能源地和建成地六类土地对河南省生态足迹的贡献率依次为 9.41%、7.01%、0.79%、2.83%、77.98%和1.98%。化石能源地、可耕地和牧草地的累积贡献达到94.4%，表明这三者是河南省消费的主要土地类型。化石能源地所占比例最高，这与河南省是一个新兴工业大省有关，食品工业、石油化工、煤化工业、有色工业是河南省的支柱产业，化石燃料消耗量大。森林和水域所占比例远远小于可耕地和牧草地，说明河南省还是传统的农业大省，人们对鱼等水产品和苹果等水果的消耗量低，粮食和畜牧产品是河南省人口的主要生物资源。

4.2 人均生态足迹变化分析

由表1可知，河南省人均生态足迹从2007年的1.7219hm2上升到2011年的1.9591hm2，增加了0.2372 hm2，增长率13.775%。六类生态生产性土地中，化石能源地增幅最大，增加了0.2333 hm2，其次是牧草地和建成地，分别增加了0.0263 hm2和0.012 hm2，水域增幅最小，仅有0.004 hm2。而可耕地的人均生态足迹在减少，减少了0.0483 hm2。说明随着河南省经济社会的发展，河南省人均生态足迹之所以增加，主要是由于人们对化石能源地需求的增加导致的。这为河南省经济社会可持续发展指明了方向，要将降低对化石能源地的消耗和依存度作为转变经济增长方式的突破口和着力点。

4.3 人均生态承载力分析

由表2可知，从2007年到2011年，河南省人均生态承载力由1.1498 hm2下降到1.109 hm2，下降0.0408 hm2。六类生态生产性土地中，化石能源地生态承载力下降幅度最大，达到了0.0167 hm2;其次是牧草地，下降了0.0137 hm2;可耕地和森林的承载力也在下降，分别下降了0.0095 hm2和0.0009 hm2。说明化石能源地和牧草地生态承载力下降是导致河南省生态承载力下降的主要原因。因此，保护化石能源地和牧草地对维护河南省可持续发展具有重要意义。

4.4 人均生态赤字变化分析

2007-2011年，河南省人均生态赤字经历了先增加后下降的变化，但总体是在不断增加的。由2007年的0.5721 hm2增加到了2011年的0.8501 hm2，增加了0.278 hm2，增幅达48.59%。化石能源地的生态赤字由2007年的0.55 hm2增加到2011年0.8 hm2，其在六类生态生产性土地中赤字最大，赤字增加幅度也是最大，因此，也是导致河南省人均生态赤字不断增加的主要原因。其次为建成地，其生态赤字2011年达到了0.0449 hm2，直接导致了土地生产力的下降。河南省的牧草地和水域也一直是生态赤字，说明随着河南省经济社会发展，牧草地和水域也面临较大的压力。2007-2011年，河南省可耕地和森林的生态承载力大于生态足迹，表明可耕地和森林的供给大于需求，存在生态盈余，这与河南是全国农业大省的情况相符。但这并不说明河南省的可耕地和森林处于可持续发展状态，只能说明河南省的粮食和林产品的产量能够满足本省的消费需求。从表1可知，河南省对可耕地的需求总体是在不断增加的，因此，如何守住土地红线，保证粮食安全也是摆在河南省发展前进道路上不容忽视的问题。

5.结论与建议

总体来看，2007-2011年的五年间，河南省的平均生态足迹为1.9254 hm2，平均生态承载力为1.12456 hm2，生态生产性土地供给的面积小于需求，生态赤字为0.80084 hm2。表明河南省自然资源利用程度高，生态环境压力大。化石能源地的生态足迹逐年上升是导致河南省生态赤字逐年上升的主要原因。河南省的生态承载力在逐年下降，其主要原因是牧草地的生态承载力的下降。河南省生态足迹和生态承载力之间矛盾的日益凸显将严重威胁河南省的生态安全，影响河南省的可持续发展，也是建设生态省过程中亟待解决的问题。基于此，笔者认为河南省应从以下几个方面入手加快可持续发展:

5.1 切实提高化石能源地的利用效率，逐步完善能源消费结构

表1显示化石能源地的生态足迹在六类生态生产性土地中所占比例达到了近80%，所以，降低化石能源向生态系统排放废弃物的数量是有效控制和降低河南省生态足迹的主要途径。因此，河南省要将提高化石能源地的利用效率作为重点，同时，利用河南省丰富的人力资源，大力开展校企合作，努力发展非化石能源，逐步提高非化石能源在能源消费结构中所占比例。

5.2 切实保护牧草地，保护和恢复生态系统

牧草地的生态承载力下降是导致河南省生态承载力下降的主要原因，同时，牧草地在吸收温室气体、保护生态环境等方面具有不可替代的作用，因此，保护牧草地对保护和恢复河南省生态系统具有重要意义。近年来，河南省大力推进林业生态省建设，以退耕还林、天然林保护等重大林业生态建设工程为抓手，积极推进伏牛山、桐柏山、大别山、太行山山地生态区和平原生态涵养区、沿黄生态涵养带、沿淮生态保育等区域生态网络建设，全省生态环境持续改善，森林面积已达5756万亩，林木蓄积量达1.42亿立方米，森林覆盖率为22.98%，分别比2008年增加了707.15万亩、1300多万立方米和2.82%。河南省可以进一步采取生态补偿制度和森林承包制度，激励农民退耕还林的积极性，明确森林的所有权和经营权，确保林木的成活率。同时，进一步加大农业科技投入力度，鼓励农场式生产和经营，逐步提高耕地的单产量，促进农作物生产由粗放式向集约式转变。