安徽省生态足迹演变特征及驱动力研究

高乐红，董洪光，耿家营，雷思友

(安徽理工大学 经济与管理学院，安徽 淮南 232001)

一、研究概述

安徽省作为长三角经济区的后起之秀，近年来在取得经济发展成就的同时，其污染日益加剧。2017年安徽省空气质量优良天数仅为66.7%，发布重污染天气黄色预警 2 次，地表水总体为轻度污染状态，铜陵、黄山、滁州等6个城市出现酸雨，其中铜陵、黄山被确定为酸雨城市[1]。如何协调经济的快速发展和生态保护之间的关系，成为安徽省区域可持续发展的焦点问题。

面对日益恶化的生态环境，国内外学者从不同的视角对区域可持续发展的问题进行了研究[2-3]。1992年加拿大生态学家Ree和Wackernagel[4]提出了可以定量评价某一区域的生态可持续发展水平的生态足迹理论，被全球研究机构、政府组织和学者们广泛接受，已经成为定量评价区域可持续发展水平最流行的方法，如世界自然基金会定期发布的《地球生态报告》、我国定期发布的《中国生态足迹报告》都采用生态足迹方法。

目前，学者利用生态足迹理论对安徽省生态可持续发展的研究主要集中在3个方面：(1)安徽省生态足迹发展现状评价，如汪欣、许典舟等学者对安徽省不同时间生态足迹的评价研究[5-6]；(2)不同时间区间的安徽省生态足迹动态测度分析，如任自然、彭位华等学者对安徽省2000—2010年间的生态足迹进行了动态分析[7]；牟格格等学者对安徽省2002—2012年间的生态足迹指标演变情况进行的分析[8]，等等；(3)安徽省生态足迹影响因素分析。如陶旺泽[9]采用多元回归法分析了安徽省生态足迹不断上升的驱动因素；胡雪萍等[10]学者采用偏最小二乘(PLS)回归方法、王仙慧[11]采用因子分析法对安徽省生态足迹的驱动力进行的研究，等等。

以上研究成果展示了安徽省不同时点的生态足迹状况，不同时间区间的生态足迹动态演变规律，以及安徽省生态足迹的主要影响因素，在一定程度上促进了安徽省生态文明建设，但研究成果多依据2014年以前数据进行分析，时效性有所降低。

本文拟在前人研究的基础上，采用最新的数据(2017年安徽统计年鉴)展现安徽省生态足迹的发展现状，发现安徽省生态资源存在的不足；采用更长的时间序列(1994—2016年)展现安徽省可持续发展的时空演变特征，为生态治理奠定基础；根据安徽省实际情况，采用改进后的STIRPAT模型，寻找安徽省生态足迹的主要驱动力因素，为生态治理指明工作对象。

二、安徽省生态足迹演变特征分析

(一)生态足迹的核算

生态足迹理论通过核算研究区域自然资本的供求状况，对研究区域内的可持续发展状况进行定量判断。依据相关研究[9]7-8，生态足迹模型中相关指标的计算公式如下：

生态足迹：

(1)

式中：EF为总的生态足迹；N为人口数；ef为人均生态足迹；ci为第i种商品的人均消费量；pi为第i类消费商品的世界平均生产能力；i为消费商品和投入的类型；ri为当量因子。

生态承载力：

(2)

式中：EC为区域总生态承载力；N为人口数；ec为人均生态承载力；aj为人均生物生产性土地面积；yj为产量因子；rj为当量因子；j为生物生产性土地的类型。

生态赤字/生态盈余：

ED(ES)=EC-EF

(3)

EC-EF>0表示区域生态盈余(ES)，表示该地区处于生态可持续发展状态；EC-EF<0表示区域生态赤字(ED)，表示该地区生态处于不可持续发展状态。

生态足迹理论在自然资本的核算过程中，可以发现研究区域某类型生态资源的不足，因而为政府制定生态保护政策提供了依据，因此，该方法具有政策导向强的特点，受到国际组织和政府部门的重视。

(二)安徽省生态足迹核算与分析

1.数据来源说明。安徽省生态足迹模型中，生态足迹、生态承载力及生态盈亏指标的计算数据均来源于《安徽统计年鉴》(1995—2017年)[12]、《安徽省土地利用总体规划大纲》(1997—2010年)[13]、《安徽省土地利用总体规划大纲》(2006—2020年)[14]，世界各类产品的产量来源于世界粮农组织数据库[15]。

目前，安徽统计年鉴数据更新到2017年(2016年数据)，国际粮农组织数据库数据更新到2016年，因此本课题研究最新数据为2016年。

2.安徽省生态足迹现状分析。依据“数据来源说明”中的相关统计数据，对安徽省生态足迹、生态承载力、生态赤字等生态指标的计算结果如表1所示。

表1 2016年安徽省人均生态盈余/赤字计算汇总表 单位Ha/Cap

生态指标资源类型 生态承载力生态足迹生态盈余/赤字研究结论 耕地0.288 50.403 3-0.114 8生态赤字 牧草地0.000 10.442 1-0.442生态赤字 林地0.070 70.010 60.060 1生态盈余 水域0.004 40.002 00.002 4生态盈余 建筑用地0.093 10.066 20.026 9生态盈余 化石能源用地01.113 2-1.113 2生态赤字 合 计0.456 72.033 4-1.576 7生态赤字

根据表1数据分析可知：

(1)安徽省2016年的人均生态承载力为0.456 7Ha/Cap，即安徽省可以为区域内人均提供0.456 7全球公顷的生物生产性土地产出。各类土地提供的生态承载力由大到小的顺序为：耕地、建筑用地、林地、水域、牧草地。耕地是安徽人民最主要的生态承载力来源，耕地、建设用地和林地提供了99%的生态承载力，成为安徽省区域内最重要的生物生产性土地资源。

(2)2016年，安徽省人均生态足迹是2.033 4Ha，即安徽省一个人的消费量，需2.033 4全球公顷的生物生产性土地的产出才能满足。其中化石能源消费产生的生态足迹最大(占人均生态足迹的54.75%)；其他依次为牧草地、耕地、建筑用地消费、林地和水域类产品消费产生的生态足迹。

(3)2016年，安徽省人均生态状况总体表现为生态赤字(-1.576 7Ha)，即安徽省人均消费所需的生物土地面积比当地可供给的生物生产性土地面积少1.576 7全球公顷，安徽省当前的发展处在不可持续状态。

从资源类型上看，耕地、牧草地、化石能源用地表现为生态赤字，其中化石能源用地的赤字最大(占人均总赤字的70.6%)，牧草地生态赤字次之，耕地的生态赤字最小；而林地、水域、建筑用地处于生态盈余状态。

(三)安徽省生态足迹演变特征分析

依据“数据来源说明”中的相关统计数据，对安徽省1994—2016年的生态足迹、生态承载力、生态赤字等指标的计算结果如表2、图1所示。

表2 1994—2016年安徽省生态足迹相关指标统计表 单位Ha/Cap

图1 1994—2016年安徽省生态指标变化趋势图

由图1的时间序列分析可知：

研究期间(1994—2016年)内，安徽省人均生态承载力呈缓慢下降趋势，这与环境破坏、人口增长等实际情况相符合；安徽省人均生态足迹呈加速增加趋势；安徽省人均生态赤字呈加剧趋势，表明安徽省处于加速不可持续发展状态。

三、安徽省生态足迹驱动力分析

(一)指标的选取

根据相关研究[9-11，16-18]，近年来学者们对生态足迹影响因素的研究结论如表3所示。

表3 生态足迹驱动因子研究统计

由表3可知：(1)学者们研究的对象不同、研究方法不同、研究的时间序列不同，得到生态足迹的影响因素结论也有所差异；(2)对学者们的研究结论根据相关性进行归纳，发现绝大多数学者认为“人口、GDP、居民消费支出、产业结构”是影响区域生态足迹的主要因素。

(二)研究方法选择

1.研究方法的确定。STIRPAT模型是一种可拓展的随机性的环境影响评估模型，主要用于分析人口规模、居民富裕程度、技术水平等因素对环境的影响，该模型的数学表达式为：

I=αPbAcTde

(4)

其中，I代表人类活动对生态环境的影响，α代表模型的系数，P表示人口规模，A代表居民富裕程度，T代表技术水平；e是随机误差项；b、c、d分别为各变量相应的指数。

生态足迹实质上反映的是人类对生态环境的影响，因此本文拟采用STIRPAT模型对安徽省生态足迹影响因素进行分析。

2.模型指标的选取。本文以安徽省人均生态足迹为研究变量，因而可以将人口规模变量从原STIRPAT模型中剔除；表3中，多数学者认为产业结构对生态足迹有影响，因此本文将“产业结构”变量引入模型；根据相关研究[18]34，居民富裕程度(A)用安徽省每年的人均消费支出金额表示；产业结构(S)用安徽省第二产业比重表示；技术水平(T)用单位GDP能耗表示，其计算公式为：单位GDP能耗=总能耗(吨标准煤)/国内生产总值(万元)。

基于以上分析，本文将传统的STIRPAT模型改为以下形式：

I=αAcTdSfe

(5)

其中，I代表安徽省的人均生态足迹；α代表模型的系数；A代表居民富裕程度；T代表技术水平；S代表产业结构；c、d、f分别为各变量相应的指数；e是随机误差项。

为减少STIRPAT模型中异方差的影响，在实际计算时需要对公式5进行对数变换：

LnI=α+cLnA+dLnT+fLnS+e

(6)

(三)结果分析

依据STIRPAT模型计算需要，通过查询相关年度的《安徽统计年鉴》，搜集安徽省1994—2016年人均消费支出、单位GDP能耗、第二产业比重等相关数据， 运用SPSS22.0对上述数据采用逐步回归方式进行多元回归分析，得到的最终回归模型如下：

LnI=-4.527+0.4531LnS+0.388LnA

t值：(-14.706) (3.405) (13.722)

p值：(0.000) (0.003) (0.000)

VIF值： (4.911) (4.911)

由回归方程可以得到如下结论：

1.回归方程代表性较强。回归方程拟合优度为0.984，表明安徽省人均生态足迹变异的98.4%可以由回归方程进行解释；回归方程中各项均通过了t值及其0.01水平的伴随概率检验，表明回归方程中常数项、第二产业占GDP的比重、人均消费水平对安徽省人均生态足迹的影响显著；方程膨胀因子VIF小于10，表明回归方程不存在多重共线性，各变量之间相对独立性好。

2.安徽省人均生态足迹显著影响因素有2个：一是第二产业占GDP的比重，二是人均消费支出水平。从回归方程的系数上看，安徽省人均生态足迹与两个主要影响因素呈正比关系，且第二产业占GDP比重对安徽省人均生态足迹的影响最大，人均消费水平次之。

3.单位GDP能耗对安徽省人均生态足迹的影响并不显著。单位GDP能耗没有通过t检验及伴随概率检验，从回归方程中剔除。

(四)影响因素分析

1.单位GDP能耗对安徽省人均生态足迹没有显著影响。依据研究期间的安徽统计年鉴相关数据，可以绘制安徽省历年单位GDP能耗及能源消费总量对比图，具体如图2所示。

图2 安徽省历年单位GDP能耗与能源消费总量对比图

由图2可知，安徽省单位GDP能耗在研究期间由1994年的2.8吨标准煤降低为2016年的0.53吨标准煤，单位GDP能耗在研究期间降低了5.3倍，表明安徽省在节能减排技术领域取得了显著的技术进步；但由于安徽省经济发展迅速，能源总量消耗不断增加，能源消耗总量由1994年的3 738.14万吨标准煤增加为2016年的12 694.96万吨标准煤，研究期间能源消耗总量增长了3.4倍。能源消耗总量的增加部分抵消了节能减排技术进步对人均生态足迹降低的影响，导致单位GDP能耗降低对人均生态足迹的影响不显著。

2.第二产业比重对安徽省人均生态足迹的影响显著。依据1995—2017年《安徽统计年鉴》，可以绘制安徽省三大产业比重演变规律如图3所示。

图3 安徽省三大产业比重演变图

由图3可知：在整个研究期间，安徽省工业产值占GDP比重较大，2005年至今，工业产值一直是驱动安徽GDP增长的第一驱动力，工业的发展必然伴随着化石能源的巨大消耗；由表1可知，化石能源消耗产生的生态足迹最大，占人均生态足迹的54.75%。因此，第二产业比重对安徽省人均生态足迹产生显著影响，符合客观现实。

3.人均消费支出对安徽省人均生态足迹的影响显著。依据《安徽统计年鉴》(1995—2017)，可以绘制安徽省人均消费支出演变情况如图4所示。

图4 安徽省人均消费支出演变图

由图4可知：在研究期间内，安徽省人均消费由1994年的1 251元，增长为2016年的15 466元，增长了12.4倍，表明安徽省人民生活水平大幅度提高。居民人均消费水平的提高，会增加人民对牛奶、肉类、食用油、水果、干果、茶叶、皮毛制品、实木家具等各类生物资源的消耗；同时也会增加对汽车、房子、电气产品等各类工业产品的需要，导致化石能源消费增加，最终导致安徽省人均生态足迹的提升。因此，人均消费支出对安徽省人均生态足迹的影响显著。

四、结论与建议

(一)研究结论

1.安徽省目前(2016年)处于不可持续发展状态，且这种不可持续发展状态有加剧趋势，安徽省生态文明建设任重道远。

2.安徽省生态足迹主要来源于化石能源用地、牧草地和耕地类产品消费，其中化石能源消费产生的生态足迹最大；安徽省生态承载力主要来源于耕地、建设用地和林地，其中，耕地提供的生态承载力最大；安徽省生态赤字主要来源于耕地、牧草地、化石能源用地，其中，化石能源消费产生的生态赤字最大。

3.安徽省人均生态足迹的主要驱动力因素有2个：一是第二产业比重，二是人均消费支出。降低第二产业比重、减少人均消费支出可以有效降低安徽省人均生态足迹。

(二)相关建议

为实现安徽省生态经济可持续发展，依据研究结论，建议政府采取以下管控措施：

1.提高安徽省生态承载力。一是要对安徽省耕地、林地、建设用地等各类生物资源实行严格的保护制度，严禁破坏；二是要提高各类生物资源的使用效率、产出效率。要通过政策扶持、技术改进等手段，提高农、林、牧、渔等各产业的产出效率，提高安徽省生态承载力；三是要优化各类生物土地的结构，在满足各类产出的基础上，将产出效率低的林地、草地等向耕地、建筑用地等产出效率高的土地类型转变。

2.降低化石能源消费。化石能源消费是安徽省生态足迹的重要构成要素，降低化石能源消费可以有效降低安徽省生态足迹。首先，安徽省应加大节能减排投资，研发并推广节能减排技术，不断提高化石能源利用效率；其次，应积极发展新能源技术，用新能源代替传统的化石能源消耗，从源头上降低生态足迹的产生。

3.优化安徽产业结构。一是要通过大力发展第三产业，降低安徽经济发展对工业产值过度依赖的现状；二是要调整安徽工业布局和结构。通过合理规划工业园区，引导园区内企业实施清洁生产，发展循环经济；三是要对现有工业企业进行改造。通过政策引导，努力促进传统工业企业向高新企业转型，对那些能源消耗大、经济效益差、环境污染重的企业采取关停并转等措施。

4.引导区域内居民绿色消费。一是要加大绿色消费宣传，引导居民树立绿色低碳消费理念；二是通过政策引导，让居民采用绿色低碳的出行方式，减少对电力、汽油等传统能源的消耗；三是在饮食上，注重科学健康饮食，避免对粮食等各类生物资源的浪费。