临汾市城乡居民生活消费的生态足迹分析

宋思维+郑国璋

摘要：指出了生态足迹是一种研究可持续发展的评价方法。通过计算临汾市居民生物和能源资源的消耗所需要的生物生产性土地面积， 并与生态承载力进行比较，以此分析衡量了社会的可持续发展程度。分析结果表明：临汾市城乡居民的人均生态足迹为0.7767 hm2，人均生态承载力为0.5986 hm2，生态赤字为0.1778 hm2。这表明临汾市城乡居民对资源环境的压力超过了该地的生态承载力，其中生态足迹中耕地和化石燃料用地的比重最大，而生态承载力中化石燃料用地的生态赤字最大。

关键词：生态足迹；居民生活消费；生态赤字；临汾市

1 引言

生态足迹理论最早由加拿大生态经济学家威廉（William）于20世纪90年代初提出，再由其博士生瓦克纳格尔（Wackernagel）进一步完善的一种理论和方法[1]。它是测量人类社会可持续发展程度的一种重要方法，也是研究人类社会发展所面临的资源与环境问题应用最广泛的评价方法。伴随着中国近几十年经济的快速发展以及工业化和城镇化进程的不断加快，使一些地区出现了人口、资源和环境之间的矛盾越来越突出，因此需要对资源环境做出合理的分析与评价，以保证该地区的可持续发展。近年来，我国学者利用生态足迹理论从不同尺度和角度展开了大量的研究工作，同时也针对生态足迹理论存在的缺陷与不足提出了许多改进的方法和模型。笔者利用生态足迹理论来分析临汾市城乡居民人口对自然资源的需求和利用现状，讨论居民对生态系统的需求和依赖程度，对于城市的健康可持续发展具有重要的意义。

2 研究区概况

临汾市位于山西省西南部，地理坐标为北纬35°23′～36°57′，东经110°22′～112°34′之间，总面积约20275 km2。至2014年底，总人口441.46万人，其中城镇人口和乡村人口各占总人口的47%和53%。临汾市地处半干旱、半湿润季风气候区，属温带大陆性气候，四季分明，雨热同期。临汾市农业基础以粮棉和多种经济作物为主，土地产出率高，特别是临汾中部盆地土壤肥沃、气候温和，特产丰富。临汾市矿产资源也十分丰富，是山西省能源重化工生产基地之一。临汾盆地纵贯临汾市中部，四周环山，中间平川，全境分山地、丘陵、盆地三大地形单元。境内有黄河、汾河、沁河等7条河流和郭庄、龙祠、霍泉三大名泉。

3 生态足迹分析方法概述

3.1 生态足迹概念

生态足迹指现有生活水平下人类占用的能提供资源或消纳废弃物的、具有生物生产性土地面积，其中包括耕地、草地、林地、建设用地、化石能源用地和水域6大类型。而与其相对应的生态承载力则是各类生物生产性土地面积的总和。生态足迹理论从需求面计算生态足迹的大小，从供给面计算生态承载力的大小， 通过对二者的比较来评价和衡量一个地区的生态平衡和可持续发展状况。

3.2 计算公式

（1）生态足迹计算的一般公式可表示为：

EF=N·ef=N∑ai=N∑ri（Ci/Pi），（1）

式（1）中，N为人口数；ef为人均生态足迹；ai 为人均i种消费品折算的生产土地面积；ri 为第i种消费品所占土地类型的均衡因子；Ci为 i种商品的人均消费量；Pi 为i种消费商品的平均生产能力（kg/hm2 ）；i为消费品的类型。

（2）生态承载力的计算式为：

EC=N∑（Aj·yj·rj）， （2）

式（2）中，Aj为第j类土地利用类型的实际面积；yj为第j类土地利用类型的产量因子；rj 为第j类土地利用类型的均衡因子；j为土地类型。

（3） 生态盈余/生态赤字公式为：

ER/ED = EC-EF， （3）

式（3）中，ER 为生态盈余；ED 为生态赤字；当 EC>EF 时，为生态盈余；当 EC

3.3 均衡因子

在生态足迹的计算过程中，把提供资源和吸纳废弃物的生态生产性土地分为6种类型，即耕地、林地、牧草地、水域、建设用地和化石燃料用地。由于每一类土地类型具有不同的生产能力，为了使不同土地类型的面积可以相互比较运算，需要在计算时，将每类土地的面积各乘以相应的均衡因子[2]。由于均衡因子随年代的变化较小，故大多数研究均采用全球一致的均衡因子[3]。此研究中的均衡因子根据WWF的《Living Plant Report 2012》中计算的2010年全球均衡因子，其取值见表1。

3.4 产量因子

在生态承载力的计算中，由于不同地区的不同用地类型土地间的生产能力差异比较大，而且单位面积内同一种类的作物生产力也差异很大。因此，需要对不同类型的土地产量进行标准化处理。不同国家或地区的某类生物的本地产量与世界平均产量的比值用产量因子来表示[4]。此处参照李炳意，师学义关于晋城市生态足迹的可持续发展研究中的利用2010年山西省与全球的净初级生产力的比值计算出的产量因子[5]，这样能更好地反映临汾市的实际生产能力。笔者从碳循环的角度对化石燃料用地进行调整，产量因子见表1。

4 临汾市居民生活消费的生态足迹计算

4.1 生态足迹的计算

4.1.1 生物资源消费的生态足迹

由于缺乏生物资源的具体消费数据 ， 国内大多数研究采用相同的处理方式， 即认为生物资源生产供需平衡 ，采用生产量代替消费量[3]。根据《2015临汾市统计年鉴》列出年临汾市城乡居民生物资源消费品的生态账户，具体结果见表2。

4.1.2 能源消费的生态足迹

城乡居民生活用能主要包括：煤炭、电力、天然气等，对于煤、石油、天然气一次能源的消费，根据全球平均发热量和折算因子统一为化石燃料地占用面積[6]。而电力属于二次能源，是间接的煤炭消费，而且临汾市主要是火力发电，因此把电力的消耗转化成煤炭消耗量（我国1kW·h火电需消耗 0.49588kg的原煤）[7]。 建成地生态足迹计算根据生态足迹的定义，建成地一般为宜耕地，因此将其归结为对耕地的消费，其生态足迹可视为同等面积耕地的产出被消费，计算公式为：

E=Eb×ri

（Eb為建成地面积，ri为建成地均衡因子）[8]。由于缺乏燃气消费的数据，因此笔者只计算了居民的煤炭和电力能源消费的生态足迹。计算结果见表3。

4.1.3 总生态足迹

将不同将不同类型的生产性土地面积进行汇总，并利用均衡因子，对临汾市生态足迹进行调整，计算出临汾市2014年人均生态需求总量。结果见表4。

4.2 生态承载力计算

生态承载力的计算，需要扣除12% 的生物多样性保护面积，得出实际的生态供给面积；建成地一般占用的是宜耕地，其生态承载力理论上全由耕地来提供，但在耕地资源急缺的今天，生态承载力视为0，这更符合实际情况[9]；在化石燃料用地承载力计算中，在传统的土地面积法的生态足迹模型中，将化石燃料用地的生态承载力视为0，这忽视了生态环境对能源燃烧排放的CO2等污染物的的吸纳作用，笔者从碳循环的角度，通过林地与草地面积和各地区林地草地的吸碳能力来计算，改变了传统生态足迹中将化石能源生态承载力作为0处理的现象[8，9]，所以在计算化石燃料用地承载力时参照谢鸿宇等[10]改进后的生态足迹模型。计算结果见表5。

4.3 生态盈余/生态赤字

临汾市的生态盈余或生态赤字见临汾市生态供需平衡状况（表6）。

5 结果与分析

从生态足迹方面来看：耕地和化石燃料用地的人均生态足迹的比重最大，分别达到总人均生态足迹的51.47%和21.43%，总和占比高达72.9%，这充分反映出临汾市城乡居民的生态足迹是以粮食作物和能源消费为主；从生态承载力方面来看，耕地的生态承载力最高，占总生态承载力的72.33%，耕地和林地是生态盈余的状况，这表明临汾市的耕地和林地资源丰富，完全能满足当前城乡居民的生活消费需求。

从生态平衡结果看：临汾市城乡居民的人均生态足迹为0.7767 hm2，人均生态承载力为0.5986 hm2，人均生态赤字为0.1778 hm2 ，这表明临汾市居民生活消费的人均生态足迹超过了当地的人均生态承载力。其中，草地、水域、建设用地和化石燃料用地是出现生态赤字，而其中化石燃料用地的生态赤字最大，由于缺乏燃气方面的统计数据，因此实际情况会比统计结果会更高，这也表明临汾市城乡居民的能源消费超出了生态系统潜在的生态容量，这就需要逐步改变本地居民的能源消费结构，倡导居民节约能源，提高能源利用率，从而减少人均能源需求，降低生态赤字，实现本地区的健康可持续发展。

参考文献：

[1]Wackernagel M ，William E R.Our Ecological Footprint[M].Philadelphia，pennsylvania：New Society Publishers，1997.

[2]周 晔，项文化.广西沙田镇农村农户生态足迹及其影响因子分析[J].中南林业科技大学学报 ，2011，31（5）：234～240.

[3]杜加强，滕彦国， 王金生.生态足迹计算过程中的某些细节处理研究[J].地域研究与开发，2009，28（2）：99～103.

[4]张新主， 曹明明.西安生态足迹计算与分析[J].水土保持通报，2005，25（2）：92～96.

[5]李炳意，师学义.基于生态足迹的资源型城市可持续发展能力分析：以山西省晋城市为例[J].水土保持研究，2016，23（2）：255～261.

[6]张泽洪，朱飞燕.成都市城市居民生活消费的生态足迹分析[J].国土资源科技管理， 2006（2）：100～103.

[7]谢鸿宇，陈贤生，林凯荣，等.基于碳循环的化石能源及电力生态足迹[J].生态学报，2008，28 （4）：1730～1735.

[8]师晓娟，石惠春.基于改进生态足迹模型的兰州市生态可持续评价[J].甘肃农业大学学报，2012，47（3）：74～79.

[9]何 锋，张青峰，王 力，等.基于改进生态足迹模型的县域生态可持续评价[J].农业工程学报，2011，27（5）：320～327.

[10]谢鸿宇，王羚郦，陈贤生，等.生态足迹评价模型的改进与应用[M].北京：化学工业出版社，2008：85～93.

Analysis on Ecological Footprint of Residents Consumption in Linfen City

Song Siwei，Zheng Guozhang

（College of Geography Sciences，Shanxi Normal University，Linfen，Shanxi 041000，China）

Abstract： Ecological footprint is an evaluation method for the study of sustainable development. In this paper， we calculated the area of biological productive land needed by Linfen residents and compared it with ecological carrying capacity to measure the degree of sustainable development of society. The results showed that the per capita ecological footprint of urban and rural residents in Linfen was 0.7767 hm2， the ecological carrying capacity per capita was 0.5986 hm2， and the ecological deficit was 0.1778 hm2. This indicated that the urban and rural residents of Linfen have more pressure on the resources and environment than the ecological capacity of the land. The ecological footprint of cultivated land and fossil fuel land has the largest proportion， while the ecological capacity of fossil fuel land has the largest ecological deficit.

Key words： ecological footprint； residents living consumption； ecological deficit；Linfen City