基于生态足迹方法的西南地区典型资源型城市攀枝花市的可持续发展研究

杨丹荔，罗怀良，蒋景龙



基于生态足迹方法的西南地区典型资源型城市攀枝花市的可持续发展研究

杨丹荔1，罗怀良2,*，蒋景龙3

1. 成都理工大学，成都 10616；2. 四川师范大学，成都 10636；3. 内江师范学院，四川 内江 10640

生态足迹是衡量区域可持续发展程度的重要评价指标。运用生态足迹方法, 估算西南地区典型资源型城市攀枝花市1995—2013年人均生态足迹及人均生态承载力, 并在此基础上通过生态压力指数、单位万元GDP生态足迹以及生态可持续指数对攀枝花市生态可持续利用状况进行评价与分析。结果表明：攀枝花市人均生态足迹上升较快尤其是能源生态足迹, 同期人均生态承载力变化趋势较小, 人均生态赤字的变化与人均生态足迹的增长具有同步性, 从1995年的4.783 hm2·人-1增长到2013的11.74 hm2人-1, 人均生态赤字较大; 生态压力指数逐年增加, 2013达22.15, 较1995年增长8.69, 生态环境压力较大; 单位万元GDP生态足迹随着攀枝花市经济转型, 从1995年的6.14 hm2·万元-1下降到2013年的1.72 hm2·万元-1, 自然资源的利用率有逐年提高的趋势; 但近年来生态可持续指数<0.2, 且有下降趋势, 其可持续发展程度仍属于强不可持续。

生态足迹; 生态赤字; 可持续发展; 攀枝花市

1 前言

生态足迹也称“生态占用”, 是一种度量区域可持续发展程度的方法。自1992年加拿大生态经济学家E.R.William及其博士生Wackernagel提出以来[1-2], 诸多学者将其用于国家或区域的可持续发展评价[3-6]。但仅用生态赤字(盈余)来评价区域的可持续发展程度, 难以完整反映系统的可持续状态[7]。为此, 国内相关学者对生态足迹方法的应用进行了有益探索, 如将生态足迹区分为消费性生态足迹和生产性生态足迹, 并以生产性生态足迹作为区域可持续发展的评价指标[8]; 通过投入占用产出模式来完善生态占用方法, 并引入综合发展度全面反映可持续发展程度[9]; 通过构建可持续发展定量评价的新指标体系, 完善可持续发展评价法[10]; 对生态足迹模型进行改进, 并运用“生态可持续指数”分析区域生态可持续利用程度[11]。

资源型城市是以本区域自然资源开采、加工为主导产业的城市类型[11]。在长期的发展过程中, 由于资源型城市产业结构单一、资源依赖强, 都面临转型问题[12]。而对资源型城市发展过程的可持续性测度, 是其转型发展的前提与基础。攀枝花市作为西南地区典型的资源型城市, 从上世纪90年代起开始进行转型探索。为测度其发展的可持续性, 本文在生态足迹方法的基础上通过生态压力指数、单位万元GDP生态足迹以及生态可持续指数, 对攀枝花市1995—2013年城市可持续发展状态进行定量分析, 以期为区域未来可持续发展战略的制定提供理论依据。

2 研究方法和数据来源

2.1 研究方法

本文在生态足迹估算的基础上, 引入与生态环境相关的生态压力指数和与经济发展相关的单位万元GDP生态足迹, 综合分析攀枝花市的可持续发展能力, 并通过生态可持续指数评价攀枝花市生态可持续利用程度。

2.1.1 生态足迹估算方法

生态足迹的估算基于两个基本事实: 1)人类可以确定自身消费的绝大多数资源及其所产生的废弃物的数量; 2)这些资源和废弃物能转换成相应的生物生产性土地面积[14]。根据生产力大小的差异, 生态足迹将地球表面的生物生产性土地分为6大类: 耕地、林地、草地、水域、建设用地和化石能源用地。在生态足迹消费项目的核算中, 各种生物资源和能源资源消费项目均按相应的换算比例折算成相应的土地面积。由于各类土地的生物生产力不同, 需要对每一项折算成生产性土地面积的消费项目乘以一个均衡因子。本文采用Wackernagel的研究成果[15], 均衡因子取值为: 耕地、建筑用地为2.8, 森林、化石能源用地为1.1, 草地为0.5, 水域为0.2。人均生态足迹的计算公式为:

人均生态承载力表示一个地区各类土地类型所提供给人类生活的生物生产性面积。在计算式应扣除12%的生物多样性保护面积。其计算公式为:

人均生态赤字或盈余是将人均生态足迹与人均生态承载力结合起来进行比较, 可以判定一个区域的人类生产消费活动是否处于承载力的范围之内。其计算公式为:

2.1.2 基于生态足迹的可持续发展评价指标

生态足迹研究者在生态足迹方法的基础上对可持续发展评价指标做了一定的发展和完善, 从生态环境、经济发展等多方面来评价区域自然资源的供需情况和可持续发展程度。

生态压力指数[17]。生态压力指数是区域人均生态足迹与人均生态承载力的比值, 反映区域生态环境所受压力强度的大小。其计算公式为:

式中:为区域生态压力指数;为人均生态足迹;为人均生态承载力。的值越小, 表示生态压力越小, 生态环境越安全; 反之, 则生态压力越大。

(2)单位万元GDP生态足迹[17]。单位万元GDP生态足迹是区域总人口生态足迹与国内生产总值的比值, 体现了区域社会经济发展与资源利用之间的关系。其计算公式为:

式中:为单位万元生态足迹;为区域总人口生态足迹;为区域国内生产总值。值越大, 表明区域资源利用效率越低, 反之, 则资源利用效率越高。

(3)生态可持续指数[11]。生态可持续指数表示一个地区生态可持续利用的程度, 体现区域生态可持续供给满足人类生态需求的程度。其公式为:

2.2 数据来源与选取

生态足迹包括生物资源消费和能源资源消费。本文依据攀枝花市经济发展状况及主要资源的消费情况, 选取粮食、蔬菜、植物油等13种生物资源消费项目以及原煤、汽油等7种能源消费项目(见表1)。各消费项目的人均消费量以及各土地类型的人均占有面积数据均来自1995—2013年攀枝花市统计年鉴。

3 结果与分析

3.1 攀枝花市生态足迹的动态变化

3.1.1 攀枝花市人均生态足迹的动态变化

将1995—2013年攀枝花市20种主要消费项目的人均消费量以及各土地类型的均衡因子带入公式(1), 得到攀枝花市人均生态足迹, 计算结果见表2。

从表2中可以看出攀枝花市1995—2013年人均生态足迹总体上升较快, 由1995年的5.167 hm2·人-1增长到2013年12.295 hm2·人-1, 增长幅度达138%。各类生产性土地的生态足迹变化差异大, 化石能源用地的人均生态足迹增长最快, 增长6.336 hm2·人-1, 上升1.8倍; 其次是草地, 增长0.34 hm2·人-1; 水域、建设用地和林地的增幅较小, 分别增长0.104 hm2·人-1、0.028 hm2·人-1和0.005 hm2·人-1。耕地人均生态足迹略有下降, 2013年较1995年下降0.041 hm2·人-1。

表1 攀枝花市主要消费项目及所对应的生产性土地类型

表2 1995年—2013年攀枝花市人均生态足迹

从图1攀枝花市近19年来各类生态生产性土地人均生态足迹结构比重中可以看出, 各类土地人均生态足迹平均构成所占比重由大到小依次为: 化石能源用地(77%)、草地(15.2%)、水域(4.6%)、耕地(2.7%)、林地(0.3%)、建设用地(0.2%)。其中, 化石能源用地人均生态足迹所占比例最高且增长最快, 2013年达81%。草地、耕地、水域和林地人均生态足迹占有量呈下降趋势, 分别下降9.48%、2.68%、2.1%和0.16%。建设用地人均生态足迹占有量略有升高, 增加0.13%。

3.1.2 攀枝花市人均生态承载力的动态变化

将1995—2013年攀枝花市各类生产性土地的实际人均占有面积以及所对应的均衡因子及产量因子代入公式(2), 得到1995—2013年人均生态承载力, 计算结果见表3。

由表3可知, 1995—2013年攀枝花市人均生态承载力略微增长, 从1995年的0.384 hm2·人-1增长到2013年的0.555 hm2·人-1, 增幅达0.5倍。从所选年份各类生物生产性土地的人均承载力变化情况来看, 除草地人均承载力略微下降以外, 林地、耕地、建设用地和水域人均生态承载力均有所增长, 分别增长0.183 hm2·人-1、0.155 hm2·人-1、0.035 hm2·人-1、0.002 hm2·人-1。其中林地人均生态承载力增长较快且所占比重最大, 2013年林地对生态承载力的贡献率达71.5%, 其次为耕地、建设用地、草地和水域。

3.1.3 攀枝花市人均生态赤字(盈余)的变化分析

根据公式(1)—(2)所得的攀枝花市1995—2013年人均生态足迹和人均生态承载力, 代入公式(3), 得到攀枝花市人均生态赤字的动态变化, 其结果见图2。从图中可知, 1995—2013年攀枝花市人均生态足迹远高于生态系统的承载能力, 其生态足迹一直处于赤字状态, 且随年份的增长, 生态赤字还将进一步扩大。1995—2013年攀枝花市人均生态足迹增长迅速, 而人均生态承载力由于实际生产性土地面积变化较小, 其变化趋势也较小, 人均生态赤字增长与人均生态足迹的变化具有同步性。人均生态赤字由1995年4.783 hm2·人-1增长到2013年11.74 hm2·人-1, 增长幅度达1.5倍。其中1995—2001年, 攀枝花市人均生态赤字变化相对较为平稳, 年平均生态赤字为4.724 hm2·人-1, 1998年略微下降。2004—2013年, 人均生态赤字迅速增长, 从2004年6.264 hm2·人-1增长到2013年的11.74 hm2·人-1, 增幅为87%。结果表明, 攀枝花市的生态需求已经远远超出了生态系统的自然承载能力, 尤其是能源足迹的需求情况对生态赤字的影响较大。

图1 攀枝花市1995—2013年各土地类型人均生态足迹结构图

表3 1995—2013年攀枝花市人均生态承载力

图2 1995—2013年攀枝花市人均生态足迹与生态承载力变化趋势

3.2 攀枝花市可持续发展评价分析

将攀枝花市人均生态足迹、人均生态承载力以及国内生产总值(GDP)代入公式(4)—(5), 得到1995—2013年攀枝花市生态压力指数和单位万元GDP生态足迹, 其结果见图3。从图中可知, 1995—2013年攀枝花市生态压力指数总体上升较快, 从1995年13.46增长到2013年22.15, 增幅达65%。但1995—2001年出现了明显的下降, 1998年达最低值9.07。结果表明, 1995—2013年间, 攀枝花市生态压力指数虽有下降, 但1998年以后呈大幅增长趋势, 生态环境面临较大压力。

单位万元GDP生态足迹体现了区域自然资源的利用效率。1995—2013年攀枝花市单位万元GDP生态足迹逐年递减, 从1995年6.14 hm2·万元-1降到2013年1.72 hm2·万元-1, 降幅72%, 表明在资源消费增加的同时, 攀枝花市对资源的利用率逐年提高, 生产方式由粗放转向集约, 并向资源的循环利用发展。

3.2.2 攀枝花市生态可持续发展评价

生态赤字仅说明一个区域的不可持续性, 但不能反映该区域不可持续的程度。为了进一步分析攀枝花市资源利用状况, 本文引入生态可持续指数来表示该地区生态可持续利用程度。将人均生态足迹和人均生态承载力代入公式(6), 得到攀枝花市1995—2013年生态可持续指数, 其结果见表4。

根据生态可持续指数分级表可知, 1995—2013年攀枝花市生态可持续指数均<0.2, 其可持续发展程度属于强不可持续。从攀枝花市生态可持续指数的变化趋势来看, 其强不可持续的发展状态还将进一步加深, 攀枝花市生态可持续发展建设面临严峻的挑战。

图3 1995—2013年攀枝花市生态压力指数与万元GDP的变化趋势

表4 1995—2013年攀枝花市生态可持续指数的动态变化

表5 生态可持续指数分级表

3 结果与分析

本文在对攀枝花市1995—2013年生态赤字估算的基础上, 通过计算生态压力指数、单位万元GDP生态足迹以及生态可持续发展指数, 综合分析攀枝花市的可持续发展现状, 得到以下结论:

从人均生态足迹估算结果可知, 攀枝花市2013年人均生态足迹较1995年增长138%, 增速较快。其中化石能源用地生态足迹增长最快且所占比重最大, 这主要是由于攀枝花市属于典型的资源型城市, 以钢铁工业为主的支柱性产业对能源资源的消耗巨大, 使得化石能源用地人均生态足迹成为拉动攀枝花市人均生态足迹快速增长的主要原因。与此同时, 随着人民生活水平的提高, 食物消费结构也发生了改变。粮食的需求量减少, 畜牧产品尤其是肉类和乳制品的需求量增多, 导致草地的人均生态足迹逐年增长而耕地人均生态足迹略有下降, 攀枝花市人均生态足迹结构也发生改变。从攀枝花市人均生态承载力可知, 1995—2013年人均生态承载力略微增加, 但总体在0.7 hm2·人-1以下, 除草地以外, 耕地、林地、水域和建设用地人均生态承载力均有所增长。其中林地人均生态承载力增长较快且所占比重最大, 对生态承载力年均贡献达50%以上。这主要是由于各类生产性土地面积中, 林地面积最大, 2013年攀枝花市森林覆盖率达60.03%, 加之近几年攀枝花市实施严格的退耕还林和林地保护措施, 使得林地的面积逐年增大, 是导致攀枝花市人均生态承载力增长的主要因素。根据攀枝花市人均生态足迹和人均生态承载力的估算可知, 攀枝花市处于生态赤字状态, 2013年人均生态赤字达11.74 hm2·人-1, 且随着年份的增长, 人均生态赤字还将进一步扩大。单一的产业结构以及能源资源的高消耗是造成攀枝花市生态赤字扩大的主要原因。如不积极的调整高耗能的产业结构, 实现资源的合理利用, 生态系统还将进一步遭到破坏。

通过估算攀枝花市生态压力指数, 单位万元GDP生态足迹以及生态可持续发展指数可知, 攀枝花市生态压力指数逐年增大, 2013年其值达22.15较1995年增长65%。这主要是由于1995—2013年间, 攀枝花市人均生态足迹迅猛增长, 人均生态承载力虽有所增加但远低于生态足迹, 导致其比值逐年扩大, 攀枝花市生态压力逐年增长。随着生态赤字和生态压力的逐年扩大, 攀枝花市生态可持续指数略有下降且均<0.2, 其可持续发展程度属于强不可持续, 且随着年份的增加, 其不可持续程度还将进一步加深, 攀枝花市可持续发展建设仍面临严峻考验。但1995—2013年间, 攀枝花市经历了资源型城市的经济转型升级, 从资源综合开发与产业多元化时期向资源综合利用与循环经济发展时期转变。2006年攀枝花市提出循环经济发展模式; 2010年攀钢和鞍钢重组; 2013年光伏发电项目启动。这一系列举措提高了攀枝花市资源的综合利用和循环经济的发展。从单位万元GDP生态足迹的动态变化可以看出, 从1995年6.14 hm2·万元-1下降到2013年1.72 hm2·万元-1, 攀枝花市对资源的利用率逐年提高, 生产方式由粗放转向集约, 并向资源的循环利用发展。

4 讨论

通过对攀枝花市人均生态足迹的估算得到, 1995—2013年攀枝花市人均生态足迹快速增加, 而化石能源用地人均生态足迹的增长是导致人均生态足迹增长的主要原因。人均生态承载力变化趋势较小, 虽有略微增长但总体在0.7 hm2·人-1以下。1995—2013年攀枝花市整体处于生态赤字状态, 其动态变化与人均生态足迹的增长具有同步性, 且随着年份的增长其生态赤字还将进一步扩大。通过基于生态足迹的可持续发展评价指标估算可知, 攀枝花市1995—2013年生态压力指数逐年增大, 生态环境压力巨大。且随着生态赤字和生态压力的扩大, 攀枝花市生态可持续指数逐年下降, 其值均<0.2, 属于强不可持续状态。虽然随着攀枝花市经济转向资源综合利用和循环经济的模式发展, 攀枝花市资源利用率逐年提高, 对生态资源的依赖度降低, 资源利用方式得到一定程度的转变, 但经济转型和生态环境协调发展的任务依然十分艰巨。

由于攀枝花市属于典型的资源型城市, 内部社会经济发展差异显著, 其生态足迹和可持续发展状况也存在明显的地域差异, 本文仅进行了整市的分析, 未进行攀枝花市生态足迹区域分异的探讨, 这是今后研究中需要进一步深化之处。此外化石能源用地对当地生态产生影响的估算也需在后续的研究中进一步探讨。

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YANG Danli, LUO Huailiang, JIANG Jinglong. Study on the sustainable development of typical resource city Panzhihua in Southwest China based on the ecological footprint method[J]. Ecological Science, 2017, 36(6): 64–70.

Study on the sustainable development of typical resource city Panzhihua in Southwest China based on the ecological footprint method

YANG Danli1, LUO Huailiang2,*,JIANG Jinglong3

1. Chengdu University of Technology, Chengdu 10616, China 2. Sichuan Normal University, Chengdu 10636, China3. Neijiang Normal University, Neijiang, Sichuan 10640, China

Ecological footprint is an important indicator to measure the degree of regional sustainable development. In this paper, the method of ecological footprint was used to estimate the per capita ecological footprint and ecological carrying capacity of Panzhihua city from 1995 to 2013. On this basis, the ecological pressure index, ecological footprint per ten thousand (yuan) GDP and ecological sustainability index were used to evaluate and analyse the sustainable utilization of Panzhihua city. The results showed that the per capita ecological footprint of Panzhihua city increased rapidly, especially the energy ecological footprint. In the same period, the changing trend of the per capita ecological carrying capacity was small. The change of per capita ecological deficit and the growth of the per capita ecological footprint were synchronous from 4.783 hm2per person in 1995 to 11.74 hm2per person in 2013, and the per capita ecological deficit was large. Ecological pressure index increased from 8.69 to 22.15 through 19 years, and it was a great pressure on the ecological environment. Ecological footprint per ten thousand (yuan) GDP changed with the economic transformation of Panzhihua city, from 6.14 hm2in 1995 to 1.72 hm2per ten thousand (yuan) in 2013; the utilization rate of natural resources increased year by year. But in recent years, the ecological sustainability index was less than 0.2 (a downward trend was emerging in the meantime) and the sustainable development degree was still strongly unsustainable.

ecological footprint; ecological deficit; sustainable development; Panzhihua city

10.14108/j.cnki.1008-8873.2017.06.009

S157.2

A

1008-8873(2017)06-064-07

2016-07-26;

2016-08-19

2015年教育部人文社科规划基金项目(15XJA790003)

杨丹荔(1992—), 女, 博士研究生, 研究方向: 生态环境与全球变化, E-mail: yangdanli5203@163.com

罗怀良(1966—), 男; 四川洪雅县人, 博士后, 教授, 主要从事资源开发与区域地理研究工作, 已发表论文50余篇, E-mail: huaill@163.com