基于生态足迹理论的黄河流域可持续发展研究

刘家旗 茹少峰

摘   要：基于生态足迹理论，采用人均生态赤字、万元GDP生态足迹、生态足迹多样性指数和生态可持续指数对黄河流域2010—2017年可持续发展状态进行评价，结果表明：黄河流域处于强不可持续发展状态，其原因是黄河流域人均生态赤字逐年加大，生态资源利用效率提高不显著，生态足迹需求不均衡。依据黄河流域生态保护和高质量发展政策导向并结合GM（1，1）模型，预测了2020—2025年四种政策情景下黄河流域的可持续发展状态。结果表明：如果不采取政策措施，黄河流域不可持续状态将进一步恶化。未来黄河流域要坚持生态优先，推行绿色发展模式，这样才能实现生态环境保护与经济发展的双赢。

关键词：黄河流域高质量发展;生态足迹理论;可持续发展

中图分类号：X826   文献标识码：A   文章编号：1003-7543（2020）09-0139-10

黄河流域在我国经济社会发展中占据重要地位。然而，目前黄河流域生态环境脆弱，不同区域间的自然资源禀赋差异较大，这对经济社会可持续发展构成了严峻挑战。2019年9月，习近平总书记在郑州主持召开黄河流域生态保护和高质量发展座谈会并发表重要讲话，强调黄河流域的发展方式必须体现生态保护和经济发展相统一的理念。黄河流域必须摆脱对传统发展方式的路徑依赖，以可持续发展为突破口，真正实现发展质量的全面提升。

一、相关文献综述

对黄河流域可持续发展的定性研究主要涉及两方面：一是绿色发展问题。绿色发展是可持续发展的新时代延续。金凤君从黄河流域生态环境脆弱、水资源短缺、发展与保护矛盾突出等方面剖析了黄河流域生态保护中面临的问题，认为黄河流域未来发展应选择绿色发展模式[1]。姜长云等也从生态承载、资源约束、产业结构等方面分析了黄河流域绿色发展中存在的问题，认为推进黄河流域绿色发展对于提升黄河流域在我国经济社会发展、生态安全和文化传承中的战略地位具有重要作用[2]。二是高质量发展问题。人口、社会、经济与资源环境相协调的发展是经济高质量发展的一个重要指标，有部分学者把可持续发展纳入高质量发展中进行研究。任保平、张倩认为，黄河流域高质量发展要以生态保护为前提，实现流域当前利益和长远利益相结合[3];陈晓东、金碚同样强调了生态保护是黄河流域高质量发展的首要问题，是实现经济社会繁荣的根本保证[4]。

从现有文献来看，更多的研究是对黄河流域可持续发展水平进行定量评价。评价方法主要有两种：一是指标体系法，即通过建立综合指标体系，对其进行评价以描述流域可持续发展水平。雷仲敏从压力与状态、响应与动员能力两个方面构建了黄河流域可持续发展评价指标体系，采用等权平均法对2005年黄河流域可持续发展水平进行了评价[5]。二是生态足迹法，依据1992年加拿大经济学家William Rees提出的生态足迹理论[6]，通过对比生态足迹和生态承载力的大小来评估可持续发展状态。生态足迹法相较于指标体系法的优势在于有理论支撑，考虑到了生态资源环境在可持续发展中的重要性。一些学者采用生态足迹法对黄河流域部分省区的可持续发展状态进行了评价。如王晓鹏、丁生喜对青海省2000—2008年的生态足迹、生态承载力进行了计算，研究结果表明青海省的生态足迹逐年上升，生态资源的消耗严重超过了生态资源的再生能力，生态可持续发展面临巨大压力[7];梁春玲对黄河三角洲1994—2008年的生态足迹和生态承载力进行对比分析，结果表明黄河三角洲对生态资源的需求超出了生态承载的最大限度，处于不可持续状态[8]。生态足迹理论只衡量了生态的可持续程度，而没有考虑经济、社会等方面的可持续性，作为可持续发展的评价指标是不够全面的。为此，韩文文等在测算生态足迹和生态承载力的基础上，采用万元GDP生态足迹、生态足迹多样性指数和发展能力指数对宁夏2000—2013年的可持续发展状态进行了评价[9];田杰、姚顺波利用生态压力指数、万元GDP生态足迹、生态足迹多样性指数和生态系统发展能力四个指标对陕西省2001—2010年的可持续发展水平进行了评价[10]。

黄河流域未来可持续发展水平是我们关注的重点问题。已有研究中，王兆华等、姜绵峰和叶春明等采用ARIMA模型对地区可持续发展水平进行了定量预测[11-12]。该方法根据变量的长期历史发展规律预测将来，仅适用于波动不大的短期预测。向秀容等、李健和张吉辉等则采用一元线性回归进行预测分析，该方法依据变量间的相关关系进行拟合和预测，适用于有明显线性变化趋势的中短期预测[13-14]。以上两种方法都必须依赖多期样本数据，为了规避这一缺点，郭荣中等、广佳选择灰色GM（1，1）模型对可持续发展水平进行预测分析[15-16]。该方法对不确定因素的复杂系统预测精度较高，且所需样本量少。

总体来看，围绕黄河流域可持续发展的研究成果较为丰富，但也存在不足之处。一方面，上述以生态足迹法评价黄河流域可持续发展的研究都是针对黄河流域的部分省区，缺乏从全局视角评价黄河流域整体可持续发展水平的研究成果;另一方面，现有预测研究采用的方法都是建立在“过去的决定因素保持不变且持续影响未来”的假设基础上，如果预测期受到外部影响，预测模型的解释力度就会下降。黄河流域生态保护和高质量发展战略提出后，相关政策规划将相继出台。此时如果仍按照过去的发展趋势进行预测，而不考虑政策实施的作用，显然是不合理的。因此，本文从以下两个方面对现有研究进行拓展：第一，依据生态足迹理论，对2010—2017年黄河流域整体及流域各省区的可持续发展状态进行评价;第二，依据当前黄河流域生态保护和高质量发展相关政策，设定不同政策情景并结合灰色预测方法，对2020—2025年黄河流域可持续发展水平进行预测。

二、黄河流域可持续发展的内涵及其要求

流域可持续发展既有可持续发展的一般性，又有其特殊性。流域是以自然河流为基础，以水资源综合开发利用为核心的跨区域经济系统。因此，流域可持续发展更强调人口、社会、经济发展与生态资源，尤其是水资源的承载能力相协调。黄河流域可持续发展属于典型的大流域可持续发展问题。具体来看，黄河流域可持续发展的内涵及其要求如下：

第一，生态优先发展。黄河流域人口、社会和经济发展与生态资源供给不匹配、不协调，导致黄河流域生态资源供给短缺，特别是水资源短缺严重。黄河流域的资源环境容量有限。黄河流域废污水排放量占全国的6%，化学需氧量排放占全国的7%。污染加剧使黄河水体稀释与降解能力愈发薄弱，特别是汾河支流，劣Ⅴ类断面比例高达61.5%。因此，黄河流域可持续发展应优先进行生态建设和环境保护。

第二，经济绿色发展。黄河流域不仅是我国重要的生态屏障，而且是我国关键的经济地带。2019年，黄河流域GDP达24.7万亿元，占全国的25.1%。然而，这些产出的取得是以过度利用土地资源和环境资源为代价的，这种发展模式不仅不可持续，而且会带来诸多问题。为了经济增长过度牺牲资源环境或为了保护生态环境而放弃经济发展的做法，都是不可取的。黄河流域在发展中应走绿色经济发展模式，实现“生态保护”和“经济发展”共同推进。

第三，高质量发展。黄河流域可持续发展不仅强调生态资源的当代作用，而且要考虑对后代人需要的满足。可持续发展的最终目的是增进人民群众的生活福祉。黄河流域横跨我国的东中西部，流域内经济发展水平差距悬殊。同时，黄河流域贫困人口集中，全国14个集中连片特困地区有5个涉及黄河流域。因此，黄河流域可持续发展更要在生态優先发展和绿色经济发展中坚持以人为本，解决区域协调发展和贫困等问题，满足黄河流域当代和后代人民群众日益增长的美好生活需要，使黄河真正成为造福人民的幸福河。

三、黄河流域可持续发展评价指标的选取及数据来源

（一）评价指标的选取

生态足迹理论认为，经济社会发展是由生态足迹和生态承载力的大小关系决定的。其中，生态足迹是指生产人们消费的资源和吸纳人们产生的废物所需要的生物生产土地总面积，反映了人们对生态资源的需求;生态承载力是指区域能提供的各类生物生产性土地总面积，反映了区域的生态资源总供给。当生态足迹小于生态承载力时，就出现了生态赤字;反之，则为生态盈余。生态赤字说明该地区生态资源供给难以维持该地区人们的需求，发展是不可持续的。生态足迹理论只衡量了生态资源的供给和需求信息，而没有考虑人口数量、GDP产出和生态资源的需求结构等因素。因此，本文在生态足迹理论的基础上，选取人均生态赤字指标来衡量人均生态资源的供需，用万元GDP生态足迹指标来衡量生态资源的利用效率，用生态足迹多样性指数来衡量生态资源利用的均衡程度，用生态可持续指数来衡量生态资源利用的可持续性。指标具体说明如下：

1.人均生态赤字

人均生态赤字反映了一个国家或地区的人们对生态资源需求和土地生态资源供给能力的大小关系。当出现生态赤字时，说明该地区生态资源供给难以维持需求，发展是不可持续的。其计算公式为：ed=ec-ef。式中，ed为人均生态赤字（盈余），ec为人均生态承载力，ef为人均生态足迹。当ec>ef时，ed为生态盈余;当ec

式中，i为第i种土地类型;λi为第i种类土地的均衡因子，它能将生产能力不同的土地转化为生产能力相同的土地;Ci和Yi分别为第i种资源的地区消费量和世界平均产量;N为地区总人口数。

式中，？覣i为第i类土地的产量因子，其乘以均衡因子λi能将式中生产能力不同的土地转化为与生态足迹测算式中属性相同的土地。Li为第i类土地的实际面积。根据世界环境与发展委员会的报告《我们共同的未来》的建议，需留出12%的土地面积保护生物多样性，因此实际人均生态承载力应在原有基础上乘以0.88。

2.万元GDP生态足迹

万元GDP生态足迹直接反映了地区每万元GDP所消耗的生态资源，体现了生态资源的利用效率。万元GDP生态足迹越小，说明生态资源利用效率越高;反之，生态资源利用效率越低。计算公式为：万元GDP生态足迹=ef/人均GDP。

3.生态足迹多样性指数

生态足迹多样性指数反映了地区消费所需生物生产性土地面积的均衡程度。生态足迹多样性指数越大，表明生态系统中生态足迹的需求越接近均衡。其计算公式为：

式中，H为生态足迹多样性指数，pi是第i种土地类型在总生态足迹中的比例。

4.生态可持续指数

生态可持续指数反映了生态可持续利用的程度。生态可持续指数越大，说明生态可持续利用程度越高;反之，生态可持续利用程度越低。计算公式为： ESI=ec/（ec+ef）。式中，ESI为生态可持续指数。按ESI大小可将可持续发展程度分为6个等级[15]。具体划分标准如表1（下页）所示。

（二）数据来源及处理

本文以2010—2017年为研究区间，选取黄河流域9省（区）73个地级市（州、盟）为研究样本（见表2，下页）。根据黄河流域实际种植、养殖情况，将生态足迹计算中地区人均消费量分为生物资源账户和化石能源账户，选取生物资源账户消费品共39种、化石能源账户消费品5种①。

各类土地的全球平均产量数据来源于联合国粮食及农业组织数据库和《BP世界能源统计年鉴（2018）》。各种类型土地的均衡因子和产量因子参考《国家足迹账户2016：工作指导手册》公布的数值。考虑到黄河流域的地理特性，本文以2010—2017年黄河流域粮食单位面积平均产量与全国粮食单位面积平均产量之比的均值作为调整系数，对产量因子进行了修正。修正后耕地、草地、林地、化石能源用地、建筑用地、水域的产量因子分别为1.46、0.17、0.80、0.00、1.46、0.88。均衡因子分别为2.52、0.43、1.28、1.28、2.52、0.35，其余数据来源于黄河流域各省（区）、市（州、盟）水资源公报、统计年鉴和能源统计年鉴。

四、2010—2017年黄河流域可持续发展状态评价分析

（二）预测结果分析

图1（下页）显示了不同政策情景下2020—2025年黄河流域可持续发展的走势。从图1可以看出，在不采取任何政策措施的情况下，黄河流域利用生态资源换取经济价值的效率虽然会逐步提高，但生态供需失衡将不断加剧。生态资源利用的均衡程度虽然有所改善，但总体水平较低，流域强不可持续发展状态将进一步恶化。而在后三種政策情景下，会出现如下现象：第一，人均生态赤字将得到改善，即生态资源供需逐渐恢复平衡。其中，在绿色发展政策情景下，供需失衡改善速度最快，效果也最为明显。第二，万元GDP生态足迹均呈现下降趋势，即生态资源的利用效率将逐年提升。其中，绿色发展政策实施效果在当期最为明显，但从长期来看，同时实施生态优先与绿色发展政策对资源利用效率的提升效果最佳，而仅实施生态优先政策反而将减缓生态资源利用效率提升的速度。第三，生态足迹多样性指数逐年上涨，即生态资源利用的均衡程度得到改善。其中，综合发展政策效果略优于绿色发展和生态优先单一政策。第四，生态可持续指数不断提升，即生态资源利用的可持续性逐步增强。提升效果从高到低依次为综合发展政策、生态优先政策、绿色发展政策。综上可知，改善黄河流域未来可持续发展状态，不能仅靠单一政策，而应坚持生态优先与绿色发展齐头并进。

六、结论与政策建议

本文采用人均生态赤字、万元GDP生态足迹、生态足迹多样性指数、生态可持续指数对黄河流域及流域各省区可持续发展水平进行了定量评价。依据黄河流域生态保护和高质量发展政策导向，设定了基准情景、生态优先政策情景、绿色发展政策情景和综合发展政策情景并结合GM（1，1）预测模型，对2020—2025年黄河流域可持续发展状态进行了预测分析。评价结果表明：2010—2017年，黄河流域一直处于强不可持续发展状态，存在生态资源供需失衡、生态赤字逐年恶化和生态资源利用不均衡的问题。虽然流域生态资源的利用效率有所改善，但与长江经济带各省市相比仍有较大差距，且流域各省区间生态资源利用效率差异较大。

从2020—2025年黄河流域可持续发展基准情景的预测结果来看，如果不采取任何政策措施，未来黄河流域不可持续发展状态将进一步恶化。为实现黄河流域可持续发展，应采取生态优先与绿色发展“两手抓”的方案。一方面，因地制宜开展生态建设工作，加大生态保护力度。通过天然林保护、人工林抚育、退耕还林还草等工程实施，改善流域生态环境，恢复生态资源承载力。同时，依托科技创新，优化农业节水灌溉、实现工业废水减排、生产生活废水净化等，改善水资源利用效率，优化水资源配置，减少水资源需求，提升水资源承载能力。另一方面，推行绿色发展模式。对于青海、甘肃、宁夏和陕西等省区，尤需加快调整产业结构，降低经济增长对化石能源的依赖，减少生态资源需求。严格管控污染物排放量大、产能过剩严重的产业，限制高耗能、高耗水、高污染工业项目的新增，倒逼企业向低污染、低排放、低消耗、高品质的生产方式转变，向绿色制造、智能制造转型;上游河套、关中平原和下游平原地区应宜水则水、宜山则山、宜粮则粮，发展现代生态农牧业、生态旅游业和文化旅游业等绿色产业;区域中心城市，尤其是黄河入海口地区，应重点发展新一代信息技术、高端装备制造、新材料、节能环保等战略性新兴产业，以吸引东部地区及国际人才、技术、资金等向黄河流域聚集。

参考文献

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（责任编辑：许志敏）