基于生态足迹模型的川西北沙化地区生态补偿量化研究*

郭孟瑶

(西安建筑科技大学管理学院，陕西西安 7100055)

0 引言

生态补偿是以经济手段为主，以保护和可持续性利用生态系统服务为目的，来协调相关者之间利益关系的制度安排[1]。近年来，随着我国经济的快速发展，资源环境矛盾日益艰巨，生态补偿量化研究越来越备受关注。我国地域差异较大，不同地区对资源环境的消费和当地的生态承载能力不同。周晨等[2]评估了我国南水北调中线工程水源区生态补偿标准，为确立该工程生态环境保护激励机制提供重要的理论依据。熊鹰等[3]评估了洞庭湖区湿地恢复的生态补偿效应，研究结果表明所产生的生态补偿价值主要是以气候调节价值和游乐科研价值为主。也有关于通过市辖区生态补偿服务价值高低，判断优先补偿顺序的研究[4]。生态补偿是生态维护与建设的重要手段，便于对生态系统运行的成本进行补偿，有利于维持生态系统的稳态。由于自然地理环境和人为因素的综合影响，我国川西北地区土壤沙漠化和水土流失严重，该地区是四川省沙漠化最严重的地区，沙漠化面积达74.5万hm2，占全省沙化面积的81.5%[5]。土地沙化趋势日趋严重，对社会经济的可持续发展构成了严重的威胁。人类对资源和环境的消耗必须考虑当前生态系统的承载能力。结合川西北地区生态系统承载能力，对该地区生态补偿进行量化，以便调整各相关利益之间的关系，促进各地区间的公平性和协调发展是目前亟待解决的问题，也具有重要的现实意义。

目前，有关如何进行生态补偿量化并没有统一的方法。王飞儿等[6]以污染物通量为核心，对钱塘江流域水污染生态补偿进行了探讨，并提出了生态补偿运作模式。生态补偿机制的实施，对流域水环境保护起到了积极的推动作用。金艳[7]在定量测算全国、省和县3个空间尺度的生态资产的基础上，结合国内生产总值和人口数量等社会经济统计数据，创建了生态补偿遥感估算模型，并对我国多尺度生态补偿格局进行了分析。张皓玮等[8]结合江苏省社会经济发展水平，依据生态服务价值理论，以生态超载指数为测度，构建了市域间生态补偿量化研究，并对补偿量进行了测算。

生态足迹模型是当前运用比较广泛，对生态补偿进行量化的一种直观而综合的方法[9]。该方法从人类的现实需求与生态系统的实际供给两个方面进行定量研究，能够评估某个地区人类是否生存于生态环境容量范围之内，将人类对生态系统的影响进行定量化，这是维持生态系统的平衡和稳定，实现可持续发展的前提。靳相木和柳乾坤[10]采用三维生态足迹模型研究温州市土地承载力，并通过该方法测算了该市2000～2012年的生态足迹、赤字盈余及足迹深度。梁浩等[11]采用生态足迹模型，从生物资源(小麦、玉米、大豆等)消费生态足迹、能源(电力、原煤、天然气等)消费生态足迹和能源输出生态足迹3个方面量化了鄂尔多斯市的生态补偿标准，并计算出了补偿总和。由于使用生态足迹模型对川西北沙化地区的生态补偿量进行量化所涉及到的数据容易获取，计算方法的可操作性和可重复性强，并且能够形象反映该地区人为活动和对生态环境产生的影响，基于前人的研究成果，并综合考虑川西北地区当前经济发展和资源环境现状的前提下，采用该方法对该地区2011～2015年生态补偿进行量化，研究当前生态足迹与生态容量之间的差距以及2011～2015年川西北地区生态补偿变化趋势，以期对未来的发展提供有效的建议。

1 研究区概况和数据来源

1.1 研究区概况

川西北地区是青藏高原东南缘和横断山脉的一部分，一般是指位于四川省西部的包括甘孜藏族自治州和阿坝藏族羌族自治州的31个县市区， 544个乡镇，总面积23.26万km2。属于大陆性高原气候，全年寒冷，年平均气温0～6℃，年降水量在500mm以下。该地区是四川省地势最高的地区，日照充足，光能资源丰富。境内植被分为天然草原植被和农林区植被，植被种类较为简单，以草本低矮灌木和针叶林为主[12]。

《四川省统计年鉴2016》显示，截止2015年，该地区年末常住人口209.5万人，其中农业人口161.7万人，占总人口的77.18%。川西北地区经济发展以农业和畜牧业为主，近年来紧紧围绕我国建设川西北生态经济示范区，大力发展生态农业和现代草原畜牧业，生产基地逐步向高半山区和高寒牧区延伸。2015年，该地区国内生产总值478.08亿元，比2014年同比增长5.16%(图1)。其中第一产业增加值95.25亿元，第二产业增加值205.81亿元，第三产业增加值177.02亿元，分别比2014年增长7.9%， 1.63%和8.06%。全区全年实现粮食总产量98.94万t。在经济作物中，全区内全年油菜籽1.87万t，中草药材0.98万t，蔬菜总产量98.94万t，园林水果总产量17.95万t。

1.2 数据来源

该文数据主要来源于《四川省统计年鉴》《阿坝藏族羌族自治州统计年鉴》《甘孜藏族自治州统计年鉴》、中华人民共和国国民经济和社会发展统计公报、阿坝藏族羌族自治州国民经济和社会发展统计公报，甘孜藏族自治州国民经济和社会发展统计公报，截取2011～2015年有关研究指标，部分数据经过计算所得。

2 研究方法

该研究结合研究区内的生态自然环境和经济要素，通过对各种生态补偿量化模型对比，最终选取生态足迹模型来研究川西北沙化地区的生态补偿量。

(1)确定人均生态足迹

根据我国一级地划分标准，将该区域生物生产性土地类型划分为耕地、林地、草地、水域、建筑用地和能源用地。依据式(1)确定人均生态足迹：

(1)

式(1)中，ef表示人均生态足迹(hm2/人)；hj表示某种生物生产性土地类型的均衡因子；Pi表示i种消费品的人均消费量(kg)，Vi表示i种消费品的全球年平均生产能力(kg/hm2)，各生物资源的全球年平均生产能力如表1，能源资源全球平均生产力如表2；j表示生物生产性土地的类型。

均衡因子是在一定技术水平下，某种类型生物生产性土地的全球平均生产力与全球所有生物生产性土地平均生产力的比率[13]。不同学者对均衡因子的测算值不同，但不同土地类型均衡因子的大小顺序一致。该文选择刘某承等人[13]基于净初级生产力测算的我国四川地区各类型土地的均衡因子(表3)为参数来计算人均生态足迹，更接近川西北地区的实际生产能力。

(2)确定人均生态容量

根据式(2)确定人均生态容量：

(2)

式(2)中，ec表示人均生态容量(hm2/人)；hj表示某种生物生产性土地类型的均衡因子；lj表示产量因子；Wj表示人均占有的第j类生物生产性土地的面积(hm2/人)。

国内有关产量因子的研究较少，该文引用Wackernagel和Mathis的测算结果[14]，如表4。

表1 生物资源全球年平均生产能力 kg/hm2

表2 能源资源全球年平均生产能力

表3 生态足迹均衡因子

表4 中国各土地类型产量因子

(3)总生态盈余/生态赤字的计算

总生态盈余/生态赤字的计算公式：

EP/ED=N×(ec-ef)

(3)

式(3)中，EP表示生态足迹盈余；ED表示生态足迹赤字；N表示总人口数。

(4)生态补偿量化

该研究以生态足迹模型和生态系统服务价值为基础，川西北地区生态补偿量进行量化，计算公式如下：

Sj=EPj/EDj×Vj

(4)

式(4)中，EPj表示区域内第j种土地类型生态盈余；EDj表示第j种土地类型生态赤字；Vj表示第j种土地类型的生态服务价值，各土地类型的生态服务价值如表5。

表5 各土地类型生态系统服务价值

3 研究结果与分析

3.1 人均生态足迹的测算结果

对人均生态足迹的测算结果如图2， 2011～2013年川西北地区人均生态足迹呈上升趋势， 2013～2015年呈下降趋势。一方面，这5年来，随着社会经济的发展，人们的生产生活方式和消费结构在发生变化，川西北地区对肉类、水产品和牛奶的需求逐渐增多，其中对猪肉的需求由人均年消费量30kg增加到34.92kg，对水产品的需求由5.62kg增加到6.8kg。对粮食作物的需求变化不大，对其他消费品的需求也有不同程度的改变，生态足迹随之发生变化。另一方面， 2013年以来，政府加大了对资源环境的保护力度，人们的资源节约意识逐渐提高，部分消费品得到了集约化利用，人均消费量降低，表现最明显的是对原煤的需求，由人均年消费量1.42kg降低到1.13kg，导致人均生态足迹明显下降。

Wackernagel和Willian Rees对世界上52个国家和地区1997年的生态足迹进行了测算，其中我国的生态足迹为1.2hm2。《2004地球生态报告》中指出，中国生态足迹在全世界排名第75位，人均生态足迹为1.5hm2。《中国生态足迹报告2010》指出， 2008年中国人均生态足迹已达2.1hm2。该研究测算的结果低于全国平均水平，但目前我国产业结构仍为资源消耗型，全国人均生态足迹在逐步增加，长远看来，该地区人均生态足迹的变化不容乐观。

图2 2011～2015年川西北地区人均生态足迹 图3 2011～2015年川西北沙化地区人均生态容量

图4 2011～2015年川西北沙化地区生态补偿量化

3.2 人均生态容量的测算结果

生态容量是指生态系统所能支持的某些特定种群的限度[15]。随着川西北地区对当地资源的消耗和近年来环境恶化，沙化面积逐渐扩大，除年人均建筑面积有增长的趋势外，年人均耕地面积，年人均林地面积，年人均草地面积和年人均水域面积均有不同程度的减少， 2015年相比2011年分别降低了4.17%， 4.05%， 4.06%和3.98%，导致2011～2015年川西北地区人均生态容量逐年降低， 2015年相比2011年降低了4.01%(图3)。该地区人均生态容量值远高于全国平均水平，是由于该地区人口密度较低，全国人口密度为139.85人/平方公里，而该地区只有9人/km2。虽然各生产性土地的面积总量不足，但人均占有量远高于其他地区，尤其是林地和牧草地，其中2015年林地面积已达4.82hm2/人，牧草地为5.32hm2/人，林地和牧草地对生态容量的贡献最大。

3.3 生态补偿的量化分析

根据不同生产性土地类型的生态服务价值(表5)，计算生态补偿量化值得出图4的结果，可以看出2011～2015年该地区均为生态盈余，生态状况尚处于良好状态，川西北地区不仅可以支持本地区对资源的消费需求，还可以向周围地区输出资源。随着人类对资源和环境的不断消耗，从这5年的变化趋势看，生态盈余额一直成下降趋势，且变化趋势明显， 2015年相比2011年下降了11.52%。

4 结论与建议

4.1 结论

该研究基于生态足迹模型，在量化人均生态足迹和人均生态容量的基础上，并依据不同生产性土地类型的服务价值，对川西北地区的生态补偿值进行了量化。其中生态足迹反映了人类的生活方式和经济活动对生态环境造成的压力和损坏。随着居民生活消费方式的转变，和环保意识的增强，以及当地政府的干预，2011～2013年川西北地区人均生态足迹逐年提高， 2013～2015年逐年降低。但目前全国的平均人均生态足迹在不断提高，人类对消费品的需求有增无减，川西北地区人均生态足迹的降低也只是暂时的。虽然近年来，政府加大了对川西北地区的环境治理，但沙化面积仍然没有减退，该地区沙化面积占到全省沙化面积的81.5%。再加上受北半球西风带的影响，大风和沙尘暴频发，环境逐渐恶化。自然生态系统的资源环境承载力是有限的，随着人类的消耗，人均生态容量必然呈现下降趋势。根据2011～2015年川西北地区生态盈余情况计算每年应获得的生态补偿标准，由于该地区地广人稀，人均生产性土地占有量高于全国平均水平，目前仍处于生态盈余状态。但2011～2015年，生态盈余额逐年递减， 2015年相比2011年下降了11.52%。2011年该地区总人口199.5万人， 2015年已达到207.89万人。随着人口的增加和人类对资源的消耗，目前的生态盈余状态不会维持太久。

4.2 建议

综合考虑当前资源环境现状，人口规模、物质文化水平及生态生产力，尽管川西北地区暂时处于生态盈余，但该地区发展水平在全省比较靠后，从长远看，盈余状态将受到挑战。为维持今后经济社会的可持续发展，一方需要采取措施降低生态足迹，另一方面需要缓解生态容量的降低趋势。基于该文的研究结果，针对川西北地区的生态建设提出4点建议。

(1)发展绿色产业，逐渐淘汰一些高能耗低产出的产业，减少资源的人均消费量，提高资源利用效率，从而降低人均生态足迹。建议将资源利用效率作为衡量该地区政府和企业绿色发展水平的约束行指标。政府可采取涉及法律、财政、税收等方面的倾斜性政策，扶植发展绿色产业，从而推动资源的集约化利用。

(2)减少对原煤等可再生资源的消耗，加大对可再生资源的开发利用，提高人均环境容量。该地区是四川省地势最高的区域，太阳辐射强度较高，利用太阳能发电，可在一定程度上补给当地的电能消耗，在维持生态经济系统平衡的前提下，在时间和空间上合理利用和分配资源。

(3)加强生态保护与修护。加大对生态退化，尤其是土地沙化地区的人工修复和自然修复，扩大可利用的生态空间，不断提高川西北地区的生态承载力。

(4)加大对绿色消费理念的宣传，增强居民的环保意识和资源节约意识，建设资源节约型社会，缓解生态足迹的增长。