资源型城市克拉玛依的生态可持续发展研究

2014-12-22张传平高伟刘乐张大宇

中国石油大学学报(社会科学版) 2014年6期

张传平+高伟+刘乐+张大宇

[摘要] 生态可持续发展是资源型城市可持续发展的基础。考虑到生态足迹模型中均衡因子的地域差异性，采用市域均衡因子量化评估克拉玛依生态可持续发展。2012年克拉玛依市人均生态足迹为5.6587 hm2，人均生态承载力为5.8774 hm2，仅存在0.2187 hm2的生态盈余，耕地、林地及牧草地均出现了不同程度的生态赤字：-0.0431 hm2、-0.0032 hm2、-0.2514 hm2。研究揭示，克拉玛依市正处于弱可持续发展阶段，水资源匮乏严重制约农业、林业以及畜牧业的发展，同时支柱产业的发展乏力和单一的产业结构警示克拉玛依市应避免陷入“矿竭城废，源尽城衰”的困境。

[关键词] 土地生态；生态可持续发展；生态足迹；克拉玛依

[中图分类号]X171.1 [文献标识码]A [文章编号] 1673-5595（2014）06-0021-05

可持续发展已成为全球发展的主流，对于资源型城市来说生态可持续发展更有现实意义与深远历史意义。生态足迹模型的出现与应用，为生态可持续发展的定量评价提供了一种新的思路和方法。[1]生态足迹模型是由加拿大学者William Rees和 Wackernagel提出的一种以土地为度量单位的生态可持续性评估方法[2]，生态足迹模型于1999年首次引入中国，此后，很多学者分别对生态足迹模型的理论、方法和计算进行了系统的介绍。[3]徐中民进一步解析了生态足迹的概念，重点介绍了生态足迹计算过程中容易引起误解和忽视的问题；[4]张宇鹏对各省之间的生态足迹差异做了比较，研究了全国和各省的生态利用效率[5]。经过十余年的完善与发展，此方法已趋于成熟，但在运用的过程中仍存一定缺陷。例如，在综合比较各类土地生态足迹时，虽然张恒义等引入了“国家公顷”和“省公顷”模型[6]，但由于社会的发展和地域的差异，不同地市或县域均衡因子和产量因子也不尽相同，因此基于改进的生态足迹模型进行研究，正是为了规避以上问题。

克拉玛依市是国家重要的石油石化基地，是一座典型的西部资源型城市。2002年，克拉玛依油田原油产量突破1×107 t，成为中国西部第一个原油产量1×107 t的大油田。克拉玛依市地处中纬度内陆地区，属于典型的温带大陆性气候，突出特点是：寒暑差异悬殊且全年干燥少雨。另外，又面临着资源型城市的共性问题：资源日益减少、产业结构单一、经济发展后劲不足等。因此本研究从市域尺度上基于改进的生态足迹模型对克拉玛依市的生态可持续发展能力做定量分析，以识别制约克拉玛依市生态可持续发展的关键因素，为提高其生态可持续发展能力提供政策建议。

一、研究方法

生态足迹（Ecological Footprint， EF）是指单位时间内能够持续地维持一个人、地区、国家的生存所需要的或者指能够容纳人类所排放的废物的、具有生物生产力的地域面积。生态足迹主要由以下两部分组成：生物账户和能源账户。生态承载力（Ecological Carrying Capacity，EC）是指区域内部所能提供的生物生产土地的数量。生物生产面积主要考虑下面6 类土地：耕地、林地、牧草地、水域、化石能源用地、建筑用地。由于各类土地生产力和不同地域土地生产力存在差异，因此引入均衡因子和产量因子对其进行调整，以进行不同类型的生产性土地汇总以及不同地区之间的生态足迹比较。生态足迹模型就是通过比较生态足迹和生态承载力两者的大小，来评估区域发展的可持续性。人均生态赤字计算公式为：ep=ec-ef。若ep<0，表明存在生态赤字，不利于该地区的生态可持续发展；若ep>0，表明存在生态盈余，有利于该地区的生态可持续发展。

二、统计分析

（一）均衡因子和产量因子的核算

尽管“国家公顷”模型的引入很大程度上解决了中国实际生产力水平与世界平均生产力差异带来的计算结果不可靠性问题，但考虑到克拉玛依市自然条件和经济状况仍然与中国其他地区有很大的不同，因此有必要根据克拉玛依市实际情况对各类土地的均衡因子加以改进，从而更真实反映克拉玛依市对自然资本的利用情况和生态可持续发展状态。将各种生物产品转化为热值单位，并将属于相同土地类型的热值加总与整个克拉玛依地区土地平均生产力水平比较得出均衡因子，具体计算方法如下：

式中，αi表示第i类土地的均衡因子（s-nhm2/hm2）；Qi表示第i类土地的总生物热值生产量（109 J）；Si表示第i类土地的总面积（hm2）；Pij 表示第i土地类型中第j种生物生产量（kg）；qij 表示第i土地类型中第j种生物单位产量热值（109 J/kg）。

资源型城市克拉玛依的生态可持续发展研究考虑到克拉玛依市相同土地类型下各种生物生产面积存在交叉导致的各类生物生产土地平均产量难以单独计量的事实，本研究仍将克拉玛依市的生产承载力通过各类土地的产量因子调整为全球平均水平，进而与生态足迹比较。产量因子为所研究地区某类土地单位面积产量与全球同类土地平均单位面积产量的比值[7]，具体计算方法如下：

式中，βi表示第i类土地产量因子；Pi表示第i类土地全球单位面积生产量（109 J/hm2），其他参数含义与式（1）中参数含义相同。

建筑用地生态足迹主要是指电力的消费足迹，根据中国统计年鉴，2012年中国电力消费中81.56%由化石能源提供，因此将建筑用地归于化石能源用地。在克拉玛依均衡因子的核算中把生物生产性土地分成耕地、林地、牧草地、水域、化石能源用地/建筑用地5大类。畜牧业的发展并非完全依靠牧草地供应的草料，其中猪和禽类的饲养主要依靠粮食或农作物加工品，因此耕地的生态足迹核算主要考虑了小麦、玉米、蔬菜、西瓜、油菜籽、向日葵籽、棉花、甜菜、打瓜籽、苜蓿、青储玉米、猪肉、禽类、禽蛋等14项。克拉玛依的植被主要是胡杨次生林和荒漠灌木林，植被的种类较少，因此本文用木材总的生产量核算林地的生态足迹。牧草地主要考虑了牛肉、羊肉、马肉、牛奶、羊毛等5项。在渔业的生产中，包括野生和养殖两大类，由于野生水域面积无法精确估算且极其有限，本研究以养殖业的生产情况代替。本文研究采用的基础数据来源于新疆维吾尔自治区和克拉玛依市2012年的统计年鉴。[8]

由式（1）、（2）和表1的数据，可计算克拉玛依各类土地的平均生产力、均衡因子、产量因子，见表2。化石能源用地均衡因子的计算采用谢鸿宇等提出的基于碳循环化石能源生态足迹的计算方法[9]，吸收温室气体的土地包括森林和草地，因此化石能源用地生态足迹等于林地和牧草地的均值，为0.145 s-nhm2/hm2；由于化石能源用地平均产量地区相关性小，所以假设化石能源用地生产力与世界平均生产力相等，因此产量因子为1。

克拉玛依市耕地、林地和牧草地的单位面积生产能力（分别为60.72×109 J/hm2、2.04×109 J/hm2、3.4×109 J/hm2）均低于世界平均生产能力（分别为81.4×109 J/hm2、10.12×109 J/hm2、6.4×109 J/hm2），这与其特殊的自然条件是密切相关的。克拉玛依市年平均降水量为108.9 mm，蒸发量为2692.1 mm，是同期降水量的24.7倍。另外，近年来由于地下水位下降和过度放牧还造成了林地和草场的逐年退化。克拉玛依市的单位水域面积生产能力（53.50×109 J/hm2）明显高于世界平均生产能力（5.6×109 J/hm2），是因为克拉玛依水域面积有限，几乎所有水产品都是通过人工养殖得到的，因此单位水域面积生产量较大。

（二）生态足迹和生态承载力的计算

生物消费足迹的计算，采用联合国粮农组织有关生物资源的世界平均产量资料，将克拉玛依市的人均生物消费量转化为提供这些消费需要的人均生物生产面积。化石能源消费足迹的计算则采用世界平均能源产量和折算系数将人均消费量转化成人均消费生态足迹，进而将各类生态足迹乘以改进的均衡因子得到克拉玛依人均生态足迹[10]，具体计算方法如下：

ef=∑iαi×ci=∑iαi×∑jcijpij

（3）

式中，ef表示人均生态足迹（hm2/人）；ci表示第i类土地的人均需求面积（hm2/人）；cij 表示第i类土地的第j种生物的人均需求量（109 J/人）；pij表示第i类土地的第j种生物的全球平均生产能力（109 J/hm2）。生态足迹计算见表3、4。

由克拉玛依市的生物生产性土地面积，乘以各自的生产因子和均衡因子，得到克拉玛依市生态承载力，具体计算方法如下：

式中，ec表示人均生态承载力（hm2/人）；si表示该地区可提供的人均第i类土地面积。生态承载力计算结果见表5。

通过对克拉玛依市2012年人均生态足迹分析发现，2012年克拉玛依市人均生态足迹为5.6587 hm2，人均生态承载力为5.8774 hm2，尽管存在一定的生态盈余，但其数值较小（0.2187 hm2），可以判定克拉玛依市正处于一种弱可持续发展状态。从生态足迹的供需结构看，2012年在人均总需求足迹的各类生态生产性土地中，化石能源用地>牧草地>耕地>水域>林地，化石能源用地所占比重最大，这是因为克拉玛依市是典型的石油之城，大量的石油资源输出增加了生态足迹，但随着资源的日益减少，化石能源用地生态承载力将逐渐不能满足其生态足迹，进而严重制约整个城市的可持续发展。牧草地和耕地所占比重次之，这符合当地的文化习俗，克拉玛依市居民食用的主要肉制品为牛羊肉，耕地以棉花产业为支柱产业，但由于水资源匮乏等特殊的自然条件，两种土地均出现不同程度的生态赤字（分别为-0.0431 hm2、-0.2514 hm2）。水域和林地所占比重微乎其微，其中人均林地生态承载力为0，这是因为干旱少雨导致本地区几乎不生产林果。

（三）制约因素分析

基于生态足迹模型分析，耕地、林地及牧草地均出现不同程度的生态赤字（-0.0431 hm2、-0.0032 hm2、-0.2514 hm2），可知水资源匮乏已严重制约着克拉玛依市的生态可持续发展，同时克拉玛依市是因石油资源开发而形成的新城市，资源的日益减少和经济结构单一将越来越制约着城市的可持续发展。[11]

一是水资源匮乏制约城市的生态可持续发展。克拉玛依市地处准噶尔盆地西北缘，气候条件和自然生态环境十分恶劣，干旱少雨，年均降水量108.9 mm。经初步测算，目前，克拉玛依市现有可利用水资源量大约为3.43×108 m3，若2020年生产总值实现翻番，达到2000亿元，每年虽有0.53×108 m3的污水回收利用量，但水资源需求量每年仍有1.29×108～1.67×108 m3的缺口；若2030年生产总值实现3000亿元，届时每年的水资源量缺口将达到3.5×108～4.47×108 m3。

二是受资源开采周期性制约，油田稳产基础薄弱。随着准噶尔盆地的勘探程度不断提高，石油勘探日益复杂，寻找优质、有效储量的难度越来越大。同时老区油田开发进程不断推进，目前多数油田已进入“双高”开发期，油藏类型复杂，开发主控技术还待继续攻关，油田稳产基础薄弱。

三是产业结构不合理，产业链条简单。统计年鉴显示，克拉玛依市的产业产值过分集中于第二产业的现实并没有得到有效的改善，2012年第二产业产值占全市生产总值的91.27%。克拉玛依市的经济增长总体上还处于较低的水平，增长主要依靠投资和资源驱动，粗放型特征还比较明显。克拉玛依市虽然长期以石油勘探开发和石油的初级炼制为主导产业，但至今尚未形成为油田生产配套服务的具有一定规模的装备制造业，也未能利用丰富的油气资源优势形成大规模的深加工产业链，石油工业附加值低严重制约了城市的自主性增长和生态可持续发展的能力。

三、政策建议

随着经济快速增长和人民生活水平的不断提高，人类活动所必需的生态足迹将越来越大，只有不断增加区域生态承载力才能有效实现克拉玛依的生态可持续发展。

其一，政府应不断鼓励优质高效农业和生态旅游业的发展。政府要鼓励规模化农场、农业园区的建设，以农场驻地为依托，加大对蓄水工程和引水工程等基础设施的修建。除此之外，结合当地土壤含盐量高的实际情况和昼夜温差大的自然条件，推广棉花等耐碱抗旱农作物和水果类农作物的种植。开发以魔鬼城、乌伦古湖等为代表的自然生态旅游群，完善相配套的服务业项目。要鼓励对未利用荒山、荒地和荒滩进行植树造林、种草等，发展其他生态旅游。

其二，油田公司要继续大力发展国内和国外油气的勘探。“以油养城”的经济模式在近期不会得到改变，油田公司的生态可持续发展是克拉玛依市生态可持续发展的基础保障。在发展策略上，要专注于对资源的掌控和发展领域的延伸，逐步形成“三位一体”的发展新格局，即以油田公司为主体，立足准噶尔盆地现有资源，延伸利用新疆境内资源，拓展泛中亚油气富集区资源合作开发。要超前谋划非常规油气资源的发展，争取更大的发展空间，尽快突破勘探开发技术、工艺、安全环保等方面的瓶颈问题，逐步形成产业化，夯实资源条件可持续的物质基础。

其三，探索产业延伸新路径，加大对可再生能源的开发。克拉玛依市所处的准噶尔盆地是新疆九大风口之一，加之地区干旱少云，所以克拉玛依市除了石油资源丰富外，其风能和太阳能等可再生能源资源储量同样丰富。“十二五”期间，中国将风能和太阳能开发与利用的国际合作的内容纳入国家科技计划，列入双边或多边政府间科技合作协议框架，鼓励发展与风能领域主要国家、国际组织、知名研究机构等的长期合作关系。克拉玛依市应牢牢把握新能源开发的有利机遇，加大对可再生能源研究开发的投入，为克拉玛依市的产业延伸探索新路径。[12]

其四，重点发展油气工程技术服务和油气装备制造业。发展工程技术是克拉玛依市集中发展石油工业的现实选择，将为城市的生态可持续发展提供强有力的技术支撑，同时也带动和促进克拉玛依市地方经济的发展，这对开创油地经济融合发展、对社会和谐进步和建设“世界石油城”都具有重要的现实意义。油气装备制造业务包括钻井、采油、集输装备和基础制造业等发展领域。目前，国内外油气装备制造产业技术成熟，发展迅猛，竞争激烈。为此，要合理确定发展定位。要坚持“引进与培育并重，立足西部，辐射中亚”的大战略、大市场、大集群的发展理念，在引进国内外龙头企业的同时，培育带动地方民营企业，面向国内外市场，放开多元投资，规模化集群化发展，在满足油田发展需要的同时，也为克拉玛依市注入新的经济活力。

[参考文献]

[1] 康彦彦，张寿庭.基于生态足迹的资源型城市可持续发展分析[J].山东社会科学，2013（2）：170-173.

[2] William Rees， Wackernagel. Urban Ecological Footprints： Why Cities Cannot Be Sustainable and Why They Are a Key to Sustainability [J]. Environmental Impact Assessment Review， 1996，16 （4-6）：223-248.

[3] 徐中民，张志强，程国栋.甘肃省1998年生态足迹计算与分析[J].地理学报，2000，55（5）：607-616.

[4] 徐中民，程国栋，张志强. 生态足迹方法的理论解析[J].中国人口·资源与环境，2006，16（6）：69-78.

[5] 张宇鹏.我国生态足迹区域差异比较研究[D].长春：吉林大学，2010.

[6] 张恒义.“省公顷”生态足迹模型中均衡因子及产量因子的计算[J].自然资源学报， 2009，24（1）：82-92.

[7] 曹宝，秦其明，王秀波，等.生态足迹改进模型在可持续发展评价中的应用研究[J]. 生态环境， 2007， 16（3）： 968-972.

[8] 克拉玛依市统计年鉴 [EB/OL].（2012-11-12）.http：//tjj.klmy.gov.cn.

[9] 谢鸿宇，王羚郦，陈贤生.生态足迹评价模型的改进与应用[M].北京：化学工业出版社，2008.

[10] 朱琳，卞正富，赵华，等.资源枯竭城市转型生态足迹分析——以徐州市贾汪区为例[J].中国土地科学，2013，27（5）：78-84.

[11] 高志刚.关于资源型城市克拉玛依经济转型的思考[J].干旱区资源与环境，2005，19（6）：13-16.

[12] 孙增芹，刘芳.完善我国可再生能源法律制度的几点建议[J]. 干旱区资源与环境，2013，27（2）：6-10.

[责任编辑：张岩林]

[参考文献]