重庆市生态足迹与生态承载力动态演变特征

杨权伍等

摘要：运用生态足迹理论，计算和分析了重庆市1997-2012年间的生态足迹动态变化过程，并利用SPSS软件对重庆市2013-2022年的生态足迹做出预测。结果表明，重庆市人均生态足迹呈持续增长趋势，人均生态承载力呈逐年递减趋势，从而造成生态赤字逐年扩大。人均生态足迹从1997年的1.795 8 hm2增加到2012年的3.057 5 hm2，人均生态承载力从1997年的0.460 6 hm2下降到2012年的0.434 8 hm2，而生态赤字从1997年的1.299 2 hm2扩大到2012年的2.622 7 hm2；万元GDP生态足迹从1997年的3.350 1 hm2减少到2012年的0.782 3 hm2。发展预测结果显示，到2022年，重庆市生态赤字将高达4.275 1 hm2，且生态赤字与总人口呈显著正相关，而与耕地、草地、水域、化石燃料呈显著负相关。

关键词：生态足迹；生态承载力；动态分析；预测；相关性；重庆市

中图分类号：F062.2 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2015）16-3918-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.16.022

The Dynamic Evolution Characteristics of the Ecological Footprint and

Ecological Capacity of Chongqing

YANG Quan-wu，TU Jian-jun， JIA Lin-rui， HOU Rui， ZHOU Xue-rong

（School of Geographical Sciences， Southwest University， Chongqing 400715， China）

Abstract： Based on the ecological footprint method， calculated and analyzed the dynamic change of ecological footprint in Chongqing from1997 to 2012，and predicted the development of the ecological footprint in Chongqing from 2013 to 2022 using SPSS .The results indicate that the ecological footprint per capita of Chongqing city was increasing， the ecological carrying capacity per capita was decreasing year by year， and the ecological deficit was increasing year by year. From 1997 to 2012， the ecological footprint per capita increased from 1.759 8 hm2 to 3.057 5 hm2， the ecological carrying capacity per capita decreased from 0.460 6 hm2 to 0.434 8 hm2， but the ecological deficit showed a trend to increase that enlarges from 1.299 2 hm2 to 2.622 7 hm2， while the ecological footprint for ten thousand Yuan GDP decreased from 3.350 1 hm2 to 0.782 3 hm2. Prediction results showed that the ecological deficit were as high as 4.275 1 hm2 by 2022， and the ecological deficit was significantly positive correlation with the total population， while was significantly negative correlation with the land， grassland， water， fossil fuels.

Key words： ecological footprint； ecological capacity； dynamic analysis ；prediction； correlation；Chongqing city

生态足迹理论是由加拿大生态经济学家William Rees在1992年提出，并由Wackernagel完善的一种定量评价可持续发展状态的方法[1]。自1999年该理论引进中国以来[2，3]，随着该理论的不断发展和完善，对时间序列上的动态分析研究已经成为许多专家和学者们研究的重点[4-10]。基于此，本研究运用生态足迹模型对重庆市1997-2012年生态足迹进行了动态变化分析，并利用SPSS19.0软件对生态赤字进行预测与相关性分析，最后针对重庆市可持续发展中存在的问题提出相关措施和建议，以期为政府或相关部门制定政策与规划提供科学依据。

1 研究区概况

重庆市位于北纬28°10′-32°13′，东经105°11′-110°11′，地处较为发达的东部地区和资源丰富的西部地区的结合部，东邻湖北、湖南，南靠贵州，西接四川，北连陕西，是长江上游最大的经济中心、西南工商业重镇和水陆交通枢纽。地势由南北向长江河谷逐级降低，西北部和中部以丘陵、低山为主，东南部靠大巴山和武陵山两座大山脉。重庆幅员面积8.24万km2，占全国国土面积的0.86%。到2012年末，重庆市户籍统计人口3 343.44万人，常住总人口约294 5.00万人，全年实现生产总值11 409.60 亿元，占全国国内生产总值的2.20%。

2 研究方法与数据来源

2.1 研究方法

2.1.1 生态足迹的模型 生态足迹是指为了满足一定地区的人口消费所需的生产性土地和水域的面积，以及吸纳这些人口所产生的废弃物的土地面积之和[10，11]。在生态足迹模型中，生物生产性土地主要考虑以下6种类型，即化石燃料用地、耕地、林地、草地、建筑用地和水域。其计算公式[12]为：

EF=N×ef=N∑（？琢ai）=N∑（？琢ci/pi）（1）

式（1）中，EF为生态足迹；N为总人口；ef为人均生态足迹；i为消费品的类型；ai为生产第i种消费品需要占用的人均生态生产性土地面积；α为i种消费品对应土地类型的均衡因子；ci为i种消费品的人均消费量；pi为i种消费品的世界平均生产力。本研究采用全球一致的均衡因子[12]，林地和化石燃料用地为1.14，耕地和建筑用地为2.82，草地为0.54，水域为0.22。

2.1.2 生态承载力模型 生态承载力是指一个地区所能提供给人类的生态生产性土地的面积总和。在其计算过程中，由于不同国家或地区资源禀赋的差异性，不仅单位面积不同类型土地的生产力存在一定差别，而且单位面积同类型生物生产性土地的生产力的差异也较大，因此不同国家或地区需要对“产量因子”进行校正，产量因子指的是某个国家或地区的某一类型土地的生产力与该类型土地的世界平均生产力的比率。其计算公式[12]为：

ec=aj×rj×yj（2）

式（2）中，ec为人均生态承载力，即实际生态生产性土地面积；aj为人均第j类生态生产性土地面积；rj为均衡因子；yj为产量因子。

EC=（1-12%）×ec×N（3）

式（3）中，EC为区域总生态承载力；N为区域人口数。根据世界环境发展委员会报告，生态承载力计算时应扣除12%生态系统中生物多样性的保护面积。本研究的产量因子[12]是采用Wackernagel计算中国生态足迹时的取值，耕地和建筑用地为1.66，森林为0.91，草地为0.19，水域为1.00。

2.1.3 生态赤字与生态盈余 生态足迹与生态承载力的差值为正值时，则为生态盈余，表明该地区的发展可利用自身资源维持其可持续发展；反之，则表现为生态赤字，表明需消耗该地区的自然资源超出其自身生态环境承载范围，即处于不安全不可持续的发展状态。

2.2 数据来源

本研究中原始数据来自重庆市土地利用现状变更调查（1997-2012年）、中国国家统计局中国统计年鉴（1998-2013年）、重庆市统计年鉴（1998-2013年）、中国农村统计年鉴（1998-2013年）、重庆市国土资源与房屋管理局信息网（http：//www.cqgtfw.gov.cn/）、世界粮农组织（FAO）网上数据库（http：//faostat.fao.org/）。

3 结果与分析

利用上述生态足迹模型对重庆市1997-2012年 的人均生态足迹和人均生态承载力进行了计算和分析。

3.1 人均生态足迹与其构成要素的动态分析

由表1可知，在研究期间，重庆市人均生态足迹总体上呈持续增长趋势，从1997年的1.759 8 hm2/人增加到2012年的3.057 5 hm2/人，净增长1.297 7 hm2/人，年均增长0.086 5 hm2/人，涨幅为73.74%，说明随着重庆市经济社会的快速发展，重庆市对生物资源和能源资源的消耗在逐年增加，对自身生态环境承载力造成的压力也在不断增大。

按照1997-2012年时间序列分析重庆市各类型土地的人均生态足迹变化，由表1可知，耕地、草地和化石能源用地的人均生态足迹呈波动增长，水域、建筑用地、林地呈稳定递增趋势。从人均生态足迹的构成要素来看，对重庆市人均生态足迹贡献最大的是化石燃料用地，其次是耕地、林地、草地、水域和建筑用地，自1997年至2012年分别增加了0.385 2、0.010 7、0.131 7、0.035 5和0.006 5 hm2/人，增速最快的是化石燃料用地，比1997年增加了2.7倍。据《重庆市统计年鉴》的统计，可以看到重庆市工业发展对煤炭的消耗量从1997年的1 383.98 万t增加到2012年5 521.11万t，16年间增长了近3倍。而煤炭等化石燃料是第二产业主要的能耗，消耗量不断增加且在人均生态足迹中贡献最大，说明重庆市仍是一个以工业尤其是重工业为主的城市。

3.2 人均生态承载力与其构成要素的动态分析

由表2可知，在研究期间，重庆市人均生态承载力总体上呈波动递减，从1997年的0.460 6 hm2/人下降到2012年的0.434 8 hm2，净减少0.025 8 hm2/人，年均减少0.001 7 hm2/人，降幅为5.60%，说明重庆市在城市化进程中，生态环境承载力逐年下降。

按照1997-2012年时间序列分析各类型土地的人均生态承载力变化，由表2可知，耕地人均生态承载力不断下降，而建筑用地和草地呈波动上升的趋势，林地呈平稳增长的趋势，水域呈先升后降的趋势，基本保持不变。从人均生态承载力的构成要素来看，耕地的人均生态承载力减少最多，从1997年到2012年净减少了0.047 8 hm2/人，而林地、草地和建筑用地均略有增长，但增幅不明显。表明耕地是人均生态承载力的主要构成要素，其变化直接决定了重庆市总体人均生态承载力的变化。具体来看，耕地在1997-2009年一直是处于下降的趋势，而2010-2012年，耕地的人均生态承载力在2009年的基础上有所增长，分别增长了0.026 4、0.024 4和0.023 4 hm2/人。主要是由于通过土地开发整理以及大力实施耕地占补平衡措施来增加耕地面积。

3.3 生态赤字与其构成要素的动态分析

由表3可知，在研究期间，重庆市生态赤字总体上呈逐年增长的趋势，从1997年的1.299 2 hm2/人增长到2012年的2.622 7 hm2/人，增长了1倍以上。这表明重庆市发展所消耗的环境资源已远超出了区域所能提供的生态承载力能力范围，处于不安全不可持续发展的状态。

按照1997-2012年时间序列分析各类型土地的人均生态赤字（盈余）变化，由表3可知，化石燃料用地、耕地、草地和水域的生态赤字均波动上升，林地和建筑用地两者为生态盈余并呈现增长趋势。从具体数值来看，到2012年，化石燃料用地、耕地、草地和水域的生态赤字分别约为1997年的3.7、2.2、1.2和1.9倍。

3.4 人均万元GDP生态足迹的动态分析

人均万元GDP生态足迹即人均生态足迹与人均万元GDP的比值，表示每产生1万元GDP所需要的生物生产性土地面积。万元GDP生态足迹越大，表明单位面积生物生产性土地的产出率越低，研究区的资源利用效率就越低；反之，研究区的资源利用效率就越高。

重庆市从1997年至2012年间，人均GDP由5 252元增长到39 083元，增长了约6.4倍。由图1可知，随着重庆万元人均GDP的增加，万元GDP生态足迹却逐年缩小，从1997年的3.35 hm2/万元减少到2012年的0.78 hm2/万元，反映出重庆市在社会经济快速发展进程中资源利用效率在逐步提高，资源利用方式正逐步由粗放型、能耗型向集约型、节约型转变。

3.5 生态赤字预测与相关性分析

利用重庆市1997-2012年生态赤字的计算结果，以生态赤字为因变量，以时间序号为自变量，运用统计软件SPSS19.0进行曲线拟合分析，得到二者的发展预测模型如下：

Y生态赤字 =0.002 9x2+ 0.042 1x+1.220 1（R2=0.993 0）

假设重庆市未来10年内的人口增长率、经济增长及消费模式和土地利用仍保持1997-2012年间的发展态势，则根据上述的预测模型，到2022年，重庆市生态赤字高达4.275 1 hm2/人，具体预测数值见表4。

由表5可知，总人口的Sig值为0.003（小于0.01），Pearson相关性为0.700，表明生态赤字与总人口呈极显著正相关，而与耕地、草地、水域、化石燃料呈极显著负相关。说明总人口以及耕地、草地、水域和化石燃料是影响生态赤字的主要因素。

4 结论与建议

通过对重庆市1997-2012年人均生态足迹、人均生态承载力和生态赤字的动态分析及预测与相关性分析，可以得出以下结论：①重庆市人均生态足迹呈持续增长，人均生态承载力呈逐年递减趋势，从而造成生态赤字逐年扩大。到2012年人均生态足迹增加了1.297 6 hm2/人，涨幅为73.74%，且化石燃料用地在人均生态足迹中所占比例最大；人均生态承载力减少了0.025 8 hm2/人，降幅为5.60%，且以耕地供给为主。②从万元GDP生态足迹看，重庆市万元人均GDP与万元GDP足迹也呈反方向变化，重庆市万元人均GDP不断上升，而万元GDP的生态足迹却不断减小，说明重庆市发展方式正逐步由粗放型、消耗性向集约型、节约型转变。③根据预测结果显示，到2022年，重庆市生态赤字将高达4.275 1 hm2/人，且通过相关性分析表明生态赤字与总人口呈极显著正相关性，而与耕地、草地、水域、化石燃料呈极显著负相关性。

为了缓解重庆市经济发展对生态环境资源形成的压力，提出以下措施建议，控制人口数量，以减少对生物和能源的需求，从而减少生态承载力；增加政府科技财政投入，提高耕地、草地、水域、化石燃料单位土地面积生物产量；保护现有的耕地资源，通过土地开发整理来增加耕地；高效利用现存资源，使粗放型、消耗性的资源利用方式向集约型、节约型转变；优化产业结构，对高能耗、高污染的产业进行整改，建立资源节约型、环境友好型的双型社会。

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