日照市生态足迹时间演变特征及影响因素分析

2020-07-04孙炜李俊莉

山东农业科学 2020年3期

孙炜　李俊莉

摘要：基于生态足迹计量模型，对日照市1994—2017年生态足迹变化轨迹及生态压力变化特征进行测算分析;采用弹性系数法，对生态足迹影响因素进行剖析。结果显示：日照市生态足迹构成中化石燃料用地占比逐年增加，2008年开始成为占比最高的用地类型;人均生态足迹呈现波动上升态势，人均生态承载力变化较小，生态赤字明显，呈现出较为明显的阶段变化特征;研究期内，生态足迹的主要驱动因素为第二产业比重，抑制因素为第三产业比重，且主要驱动因素与抑制因素伴随人均生态足迹的阶段变化而存在一定差别。合理控制人口增长、提高人口素质，建构生态文明、减少化石能源的使用、提高不可再生资源的循环利用率，发展第三产业、促进产业结构转型升级，是保障日照市生态足迹稳定、实现可持续发展的关键。

关键词：生态足迹;弹性系数;影响因素;时间演变;日照市

中图分类号：S126文献标识号：A文章编号：1001-4942（2020）03-0090-07

AbstractIn the study， the variation track of ecological footprint and the change feature of ecological pressure of Rizhao City from 1994 to 2017 were calculated and analyzed by the ecological footprint measurement model， and the factors influencing ecological footprint were dissected by the elastic coefficient method. The results showed that the proportion of fossil fuels in the ecological footprint of Rizhao City increased year by year，and it began to become the one with highest proportion since 2008. The per capita ecological footprint showed an fluctuant upward trend， and the per capita ecological carrying capacity changed little， while the ecological deficit changed significantly， which showed obvious stage change characteristics. During the study period， the main driving factor of ecological footprint was the proportion of the secondary industry， and the main inhibitory factor was the proportion of the tertiary industry， and the main driving factors and inhibitors were different with the stage change of per capita ecological footprint. Reasonable control of population growth， improvement of population quality， construction of ecological civilization， reduction of fossil energy use， improvement of resource recycling rate， development of the tertiary industry and promotion of industrial structure transformation and upgrading were the key to ensuring the stability of ecological footprint of Rizhao City and achieving sustainable development.

KeywordsEcological footprint; Elastic coefficient; Influencing factor; Temporal evolution; Rizhao City

生態足迹概念最早由加拿大生态学家Rees[1]提出，Wackernagel等[2]进一步完善，其定义为“生产一定人口所消费的所有资源和吸纳这些人口所产生的所有资源及其废弃物所需要的生物生产土地的总面积和水资源量”。生态足迹是度量生态容量、生态承载、可持续发展状态的重要指标[3]，通过估算某一区域内人类生存发展的资源消耗量与人口规模所需的生物生产性土地面积，与该区域生态承载力进行比较，综合评价区域的可持续发展状态。生态足迹作为一种较为完善的可持续发展分析方法，已在全世界范围内得到广泛认可与应用[2，4]。关于生态足迹的研究，主要呈现以下3种变化趋势：研究尺度从全球范围、国家等大尺度区域逐渐向省域、市域等中小尺度区域扩展[5-7];研究方法的创新、应用，生态足迹与空间分析相结合以揭示其空间变化规律[8]，将传统的生态足迹扩展为消费性与生产性两种类型[9];研究内容侧重于生态足迹模型改进[10]，与脱钩分析、灰色预测、ARIMA等模型的结合[11，12]，影响因素分析[13]等。目前关于生态足迹影响因素的研究方法已有很多，有的采用STIRPAT模型分析经济增长与能源消耗的关系[14]、有的采用LMDI分解法对影响因素进行分解与定量分析[15]、还有的采用层次聚类与偏最小二乘法分析度量影响因素之间的相关性[16]，但通过弹性系数法测算影响因素的系数变化[7，17]的相关研究较为少见。

本文以山东省沿海欠发达城市日照市为研究区域，采用生态足迹法并结合弹性系数法从生态足迹的结构与时间变化、影响因素两方面对日照市生态足迹进行探究，剖析生态系统与社会经济环境之间的联系，缓解其发展与保护的矛盾，为日照市可持续发展与生态城市建设提供理论基础。

1研究区概况

日照因“日出初光先照”而得名，地处山东半岛南翼，是我国“一带一路”战略的主要节点城市，区位优势明显，发展前景广阔;海岸线总长168.5 km，海域面积广阔，海洋资源丰富。日照市坚持“以人为本”和“生态建市”的理念，人居环境与生态环境建设成效显著，并于2009年荣获“联合国人居奖”。全市总面积5 358 km2，2017年户籍总人口约304万，地区生产总值2 002.65亿元，三大产业结构比例为7.5∶48.1∶44.4，能源消费总量1.48×107吨标准煤，农业、渔业增加值分别为76.65亿、33.87亿元。因发展起步晚，经济总量小，综合经济实力较弱，长期以来处于沿海欠发达状态。日照精品钢铁基地建设虽然带来了GDP的增长，同时也导致环境压力增大。能源、资源相对匮乏，经济发展对于煤炭等不可再生能源的消耗较大，生态环境压力较大。发展经济与保护环境的矛盾，以及资源短缺与资源利用效率低的现象越发突出，生态环境面临严峻挑战。“五化协同”推进生态文明建设，力求实现绿色发展、循环发展、低碳发展。基于此，以发展与保护矛盾突出的日照市为研究区域，采用生态足迹模型的方法探究1994—2017年日照市生态足迹变化趋势，在生态足迹的基础上结合弹性系数法对其影响因素进行研究，分析主导驱动因素与抑制因素的变化，进而寻求经济与生态的协调发展。

2研究方法与数据来源

2.1生态足迹模型

生态足迹的计算采用国际通用公式，将生物消费量和能源消费量转换成生产性土地面积，生态承载力表示生态系统对于经济活动的最大承受能力[18]。生态盈亏为一个地区生态足迹与生态承载力的差值，若生态足迹大于生态承载力，则出现生态赤字，反之，则出现生态盈余。

2.3数据来源与指标处理

本研究的原始数据主要来源于1994—2017年《日照市统计年鉴》、《山东省统计年鉴》及相关资料。在对产值类指标进行统计核算时，按照基期年（1994年）的不变价格进行折算，以剔除物价变动的影响。

Kitzes将生态足迹账户提出以来出现的问题划分为三大类：生态足迹的计算方法、生态足迹与环境要素间的关系及对生态足迹指标的解释与应用[19]。均衡因子根据Wackernagel等对不同国家测算结果获得[20]。受统计资料限制，生态足迹所需的生物消费指标由产量替代消费数据。根据各类型生物生产性土地面积及各类消费项目的产品产量，确定两部分数据，即生物资源消费数据和能源消费数据（表1）。生物资源消费包括耕地、林地、草地、水域。能源消费划分为建筑用地与化石燃料用地。

3生态压力分析

图1显示了日照市1994—2017年人均生态足迹（ef）、人均生态承载力（ec）、人均生态盈亏（ed）的动态变化。人均生态承载力在1994—2008年大致呈下降趋势，并在2008年降至最小值0.4662，2008年之后呈“M”型波动上升，2014年达到最大值0.5086，但总体来说，研究期内人均生态承载力波动变化较小，总体保持稳定。人均生态足迹在研究期内整体呈上升趋势，从1994年的1.65公顷/[KG-*4]人增加到6.26公顷/[KG-*4]人，增加了约2.8倍。从人均生态足迹和人均生态承载力来看，日照的人均生态盈亏表现为生态赤字，且呈现出与人均生态足迹同步增长的趋势，从1994年的1.173公顷/[KG-*4]人增长到了2017年的5.764公顷/[KG-*4]人，增长了3.9倍，增长速度明显。

根据人均生态承载力、人均生态足迹构成的变化趋势（图1、图2）将研究期划分为三个阶段：

（1）小幅增长阶段（1994—1996年）。在此阶段，人均生態足迹呈上升趋势，人均生态承载力变化幅度较小，人均生态赤字与人均生态足迹同步增长，生态压力相对较小。从生态足迹的人均构成来看，耕地与水域的生态足迹占比较高，分别达到42%、47%，其他用地类型的生态足迹占比较小;耕地、水域的生态足迹增长较为明显，其他几种用地类型的生态足迹呈现上升趋势，但变化较小。

（2）平稳增长阶段（1997—2006年）。人均生态承载力下降，人均生态赤字随人均生态足迹变化而发生变化。人均生态足迹中，耕地生态足迹相对稳定，变化幅度较小;水域生态足迹变化较为明显;化石燃料用地的生态足迹增长快速，2000年以后增长明显，成为此阶段增长幅度最大的用地类型。

（3）波动增长阶段（2007—2017年）。人均生态承载力与人均生态足迹相较前一阶段都出现波动增长，但人均生态承载力变化微弱，生态压力进一步加大。化石燃料用地的生态足迹自2008年起全面超过其他几种土地类型，并呈快速增长的趋势;而水域的生态足迹相较前一阶段有所减小，与耕地生态足迹基本保持稳定;其他几种用地类型的生态足迹占比较小，变化幅度不大。

随着人类活动对生态环境的影响不断增加，日照市生态足迹与生态承载力之间的矛盾愈发突出，生态压力持续增大，生态系统呈现出不可持续状态。

4影响因素分析

4.1影响因素选取

有关生态足迹影响因素研究中，社会经济因素包括人口总数、GDP、城市化水平、产业结构比重、耕地面积等，资源环境因素包括能源消耗总量、煤炭消费比重、能源消费结构等，技术因素包括单位GDP能耗、单位工业增加值能耗。结合上述生态足迹结构的分析，耕地、水域、化石燃料用地的生态足迹在生态足迹结构中变化明显且对生态足迹的整体变化影响较大，但由于耕地面积在日照市生态足迹的弹性系数变化中出现突变现象，因而选取农业（种植业）产值、渔业产值和能源消费总量为相应影响因素。在相关研究[13，16，17]的基础上，结合日照市生态足迹变化特征，本研究选取人口总数、GDP、城市化水平、农业产值、渔业产值反映社会经济发展状况，选取能源消费总量、人均能源消费量作为能源因素，以一、二、三产业比重反映产业要素，选取直接反映经济发展对能源依赖程度的单位GDP能耗作为生态足迹的技术因素。

4.2影响因素分类与阶段划分

根据公式（4）计算出各影响因素的弹性系数，结合杨足膺等[17]对弹性系数的类型划分，将日照市生态足迹影响因素分为2种类型：ηEF>0为驱动因素，ηEF<0为抑制因素，具体见表3。

4.2.1驱动因素分析根据表2，1994—2017年生态足迹的主要驱动因素为第二产业比重，其次为人口总数。“工业强市”与“工业带动战略”的实施加速了日照市工业发展，第二产业比重快速增长，并长期在三种产业结构中占据主导，第二产业对于化石能源的高需求加速了生态足迹的增长;经济发展加速了人口增长，人口数量增多在带来劳动力的同时也加剧了城市拥堵、生活耗能，城市负荷增加，推动生态足迹增长。单位GDP能耗能够反映能源的利用状况，工业发展过程中对于能源的低利用率加快了生态足迹的增长，随着环保意识的提升，单位GDP能耗也在一定时期对生态足迹产生抑制作用;以高耗能产业带动的GDP也在不同程度上对生态足迹产生促进作用。

4.2.2抑制因素分析根据表2，1994—2017年生态足迹的主导抑制因素为第三产业比重。日照市依托滨海旅游资源，坚持实施“旅游富市”战略，以旅游业带动第三产业的发展，减少化石能源的使用，减轻环境压力，推动生态城市建设。由于城市战略发展规划和城市总体规划的修订以及城市基础设施的完善，城市空间与功能定位得到优化，城市绿地覆盖率提升，对于缓解人口增长带来的负效应与抑制生态足迹的增长具有积极作用。农业作为政府工作的重点，农业现代化与生态农业的发展改善了农业的生产环境，对于生态足迹增长产生一定的抑制作用。

4.2.3影响因素阶段划分根据表3，结合图1和图2中日照市人均生态足迹及其构成的发展阶段，可将各影响因素按照在各发展阶段中出现的频率及其弹性系数的大小，对其进行“某因素驱动—某因素抑制阶段”的类型划分，并对各阶段影响因素的作用方式进行剖析。

（1）人口驱动—第一产业抑制阶段：对应生态压力分析中的小幅增长阶段（1994—1996年）。日照市发展起步晚，综合实力较弱，大力发展第二产业以刺激经济增长。日照市总人口中农业人口所占比重较高，对于耕地的依赖性较大，且日照作为滨海城市，渔业较为发达，但在生产过程中由于技术、观念等问题存在污染和浪费，因此导致在这一阶段耕地与水域生态足迹所占比重远高于其他类型。日照市农业结构不合理，增产与增收之间矛盾突出，但在此阶段，农业成为经济工作的重点，科教兴农战略实施，农村经济发展稳定，农业生产环境得到改善，农业现代化水平提高，同时生态农业的发展减少了农业种植培育过程中造成的污染，农业产业化战略的实施促进了农业结构调整，减缓了生态足迹的增长。

（2）人口驱动—第三产业抑制阶段：对应生态压力分析中的平稳增长阶段（1997—2006年）。日照市在撤县设市之后，人口在自然增长的基础上伴随着快速的机械增长，新增人口对生产生活提出更高的要求，能源和用地需求不断增加，因此人口增长从多方面推动了生态足迹的增长。随着经济和旅游产业的发展，人口流动增强对生产生活造成巨大压力，消耗大量能源，人口持续增长形成的环境压力也是生态足迹增长不可忽视的因素。日照市在“生态立市”的统领下坚持推进“旅游富市”，依托优越的滨海生态环境，以“蓝天、碧海、金沙滩”为基础大力发展旅游业，以此带动相关产业的发展，第三产业快速增长，从而减少了经济发展过程中不可再生能源的消耗，减轻了生态环境压力，有助于抑制生态足迹的增长。

（3）第二产业驱动-第三产业抑制阶段：对应生态压力分析中的波动增长阶段（2007—2017年）。日照市大力实施“工业带动战略”，加快工业发展，消耗了大量的不可再生能源，产生大量的污染，生态环境压力增大，第二产业比重超越人口总数成为驱动因素。日照市产业结构中第二产业比重较大且持续增长，对于能源的需求较强。虽然近年来日照市的产业结构有所调整，但第二产业在三大产业中的比重始终维持在45%以上，第二产业的高耗能、高污染也是推动生态足迹增长的重要因素。2007—2008年日照市產业结构向三次产业协调带动转变，第三产业快速发展并主导影响生态足迹的增长。近年来，日照市坚定进行产业结构优化以及实施“旅游富市”，第三产业的增长速度达到9.4%，在2017年第三产业比重达44.4%，与第二产业并列。以旅游业为龙头的第三产业在发展过程中能源消耗较少，对生态环境的影响远小于一、二产业。因此调整产业结构，发展第三产业有利于抑制生态足迹的增长。

5结论与建议

基于日照市1994—2017年生态足迹时间变化轨迹及影响因素的研究分析，确定生态足迹的驱动因素与抑制因素，得出以下结论：①生态足迹与生态压力呈上升趋势。研究期内，日照市生态足迹增长迅速且幅度较大，人均生态承载力增长微弱，导致人均生态赤字增长的同时生态压力随之增大。②从生态足迹结构来看，2008年以后化石燃料用地所占比重不断增加，对生态足迹产生显著影响。建筑用地与城市规模同步增长，虽然在生态足迹中所占比重较小但增长速度快。③从土地利用类型来看，耕地、水域生态足迹前期占比较高，是生态足迹增长的主要用地类型，化石燃料用地、建筑用地生态足迹的快速增长也是生态足迹增加的强有力因素。④不同时期日照市生态足迹的影响因素不同，人口与第二产业比重在生态足迹增长中具有推动作用，日照市经济发展呈现出“高投入、低产出、高污染”的特征。随着第三产业比重的增加，对于生态足迹的抑制作用更加突出，因此调整产业结构，转变经济发展方式势在必行。

基于以上结论和存在的问题，为保障生态足迹稳定，实现日照市的可持续发展，提出以下建议：

（1）调整产业结构，实现产业转型升级

推动产业结构从“二三一”向“三二一”转变。工业是日照市经济发展的支柱，带来经济效益的同时也对环境造成巨大压力，因此，需淘汰高耗能产业，提高能源效率，最大限度地减少环境污染。大力发展第三产业，不断提高第三产业比重，坚持“旅游富市”战略，依靠滨海旅游资源，重点发展旅游业，以第三产业带动地区经济的进步，进而缓解生态足迹的增长。坚定实施乡村振兴战略，推广发展生态农业，推进农业产业化、现代化;调整农业结构，因地制宜地发展特色农业，培育高附加值的农产品，减少化肥农药的使用量，提高资源利用率，降低第一产业的生态足迹，提高耕地的环境承载力。

（2）推进节能减排，合理开发新能源

坚持“减量化、再利用、资源化”，提高能源的循环利用率，减少对不可更新资源的依赖，降低化石燃料用地的生态足迹，提高日照市生态环境承载力，缓解环境压力，实现生产过程的可持续。依托滨海优势，积极发展清洁能源与可再生能源，增加风能、潮汐能、太阳能的利用，保障生态安全，促进生态城市建设。

（3）推进技术创新，发展绿色技术

建立完善的科学技术创新体系，加强产学研合作，提高科学技术的支撑能力。发展资源节约技术、废弃物回收处理循环利用技术，提高资源利用效率，降低单位GDP能耗，推动不可再生能源需求向低增长转变。了解、掌握科技信息资源，加强技术合作、交流与引进，提高科学技术的吸收能力。

（4）加强生态保护，建构生态文明

人口是日照市生态足迹增长的重要因素。改善人口结构，提高人口素质，增强群众的环保意识，发展健康的生活方式与消费模式，形成生态文明行为，减轻生态环境压力;构建生态宜居城市，完善基础设施与绿地建设，形成具有地域特色的绿色城市空间。推进产城融合、优化城镇布局、提高城市化质量、增强城市载体功能、缓解人口增长带来的负效应，从而减少生产能耗、增强城市的环境承载力。

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