山东半岛城市群生态足迹变化及驱动机理研究

□闫 申

（曲阜师范大学 山东 日照 276800）

经济发展与环境保护问题是很多国家面临的重要课题，应采用科学有效的方式解决这一问题[1]。在过去几十年中，我国的高消耗发展模式已经对生态环境造成很大威胁。通过计算生态足迹，逐步量化人类对自然资源的需求程度和自然能源供给能力，从而监测生态承载力，成为一种高效的方法[2]。国内学者主要用景观生态学开展土地优化研究，基于生态保护重要性评价、生态适宜性评价、景观空间结构和生态敏感性分析来确定生态源地[3]。

本研究通过生态足迹模型定量分析山东半岛城市群1995—2015 年生物生态足迹的变化特征，从而探究各个城市的影响因子。研究表明，1995—2015 年山东半岛城市群生态足迹整体呈上升趋势。把山东半岛城市群中的8 个城市分3 类，第一类是增加速度快、增幅明显的城市，分别是威海、日照和东营。第二类是生态足迹有所下降的城市，分别是淄博和烟台。第三类是增幅较小，变化不明显的城市，分别是潍坊、济南和青岛[4]。

1 研究区概况

1.1 区域概况

山东半岛城市群是山东省重点发展的先导区，是我国北部和东部地区的一个人口密集区，也是黄河中下游的出口区。山东省具有地理位置优势，是东北亚区域合作的前沿，经济发展快，工业基础强，城镇体系相对完善，综合交通网络发达。

随着山东半岛城市群经济的快速发展，环境压力在短时间内急剧上升。城市建设用地骤然扩张，大面积占用生态用地，使得城市生态系统以及生态环境的自我恢复功能受到了很大破坏。随着能源与资源的大量消耗，在城市化与居民生活水平迅速提高的同时，山东半岛城市群生态环境不断恶化。

1.2 数据来源

本研究的生物生产量和能源消费量数据来源于1995—2015 年《山东省统计年鉴》，8 个市的生物消费情况来源于各地级市的《统计年鉴》，部分人均消费量和城市GDP 来源于《中国交通年鉴》，部分社会经济发展、人均GDP 和人均消费的数据来源于《国民经济和社会发展统计公报》。

2 研究方法

2.1 生态足迹模型

生态足迹是指人类为自身活动和发展需要消耗的自然资源和能源，以及从这些资源转化为生态生产用地的区域。生态足迹的计算主要包括公式（1）生物资源账户和公式（2）能源账户。具体计算公式如下。

式中，EF为区域人均生产性生态足迹（hm2·人-1）；j是生物生产性土地类型；i为消费资源的类别；pi为生态生产性土地生产第i种消费资源的世界平均产量（kg·hm-2）；ci为i种消费品的人均生产量（kg·人-1）；Ai为根据世界第i种消费品平均产量占有的生态生产性土地面积（hm2·人-1）；rj为第j种生态生产性土地的均衡因子。

式中，EC为生态承载力（hm2）；ai为人均占有的第i类生物生态生产性土地面积；Ei为均衡因子；λi为产量因子。

生态盈余计算公式如下。

当ED＞0 时，该地区为生态赤字；当ED＜0 时，此地区为生产性生态盈余；当ED=0 时，则处于生态平衡状态。

2.2 参数因子的选取

一是产量因子。计算生态足迹时，产量因子采用中国粮农官方网站上公布的各类生物资源1995—2015年世界平均产量[5]。

二是均衡因子。耕地生物资源账户主要有粮食、豆类、蔬菜、油料、麻类棉花、猪肉和蛋类等；草地生物资源账户选取牛羊肉和奶类为消费项；水域消费足迹仅考虑淡水产品产量土地利用类型。查找年鉴得到，1995—2015 年山东省各类土地的均衡因子。1995—2015 年（每隔5 年记录一次数据，共有5 个数据）耕地分别为4.77、4.73、4.68、4.65、4.6，草地都是0.04，林地分别为0.15、0.17、0.18、0.19、0.21，水域分别为0.26、0.29、0.3、0.33、0.39，化石能源用地分别为0.15、0.17、0.18、0.19、0.21，建筑用地分别为4.75、4.72、4.68、4.65、4.60。

3 结果分析

3.1 山东半岛城市群生态足迹变化分析

根据1995—2015 年山东半岛城市群的各类统计数据和基于国家公顷模型计算得到的我国各类土地的均衡因子，计算出山东半岛城市群生态足迹在1995—2015 年的变化。

从计算结果可以看出，生态足迹整体呈上升趋势。在1995 年所有的生态消费中，水产品的生态足迹从129 716 793.1 hm2下降到34 871 262.07 hm2，年均降幅为13.4%；豆类生态足迹从17 538 658.16 hm2上升至18 549 129.470 408 2 hm2，上升了1 010 471 hm2，年均增幅为1.2%；粮食生态足迹增加了1 010 471.31 hm2，年均增长8.39%；谷物生态足迹增加4 962 574.81 hm2，年均增幅为41%；稻谷生态足迹增加了639 hm2，年均增幅为0.2%；小麦增加了8 10 135 hm2，年均增幅10%；玉米生态足迹减少了6 105 037 hm2，年均降幅为8.6%；薯类生态足迹减少了281 033 hm2，年均降幅为6.7%；油料作物生态足迹减少了669 925 hm2，年均增幅为4.15%。

3.2 各个城市生态足迹的变化

分析生态足迹模型的计算结果，可以得到1995—2015 年山东半岛城市群各个城市的生态足迹的计算结果折线图。由折线图可知，1995—2015 年山东半岛城市群各个城市的生态足迹呈上升趋势，但从年度变化的比较来看，各个城市的生态足迹变化存在很大差异，可分为3 类，其中威海、东营和日照的波动最大；潍坊、济南和青岛生态足迹1995—2015 年较为平稳；淄博和烟台有下降趋势。分析部分城市的具体情况，东营生态足迹1995—2005 年迅速增加，2005—2015 年缓慢减少。威海生态足迹1995—2000 年迅速增加，2000—2015 年先迅速减少，后缓慢减少。烟台生态足迹1995—2015 年一直减少，其中2005 年是一个拐点，2005 年之前迅速减少，但2005 年之后缓慢减少。

各城市生态足迹变化率的相对大小反映了各城市驱动力因素的差异，可以进一步分析产业结构或经济发展对生态足迹的影响。

3.3 生态足迹变化的影响因素分析

山东半岛城市群各城市影响因素主要为人均消费、城市GDP 和产业结构。山东半岛城市群目前处于快速城市化过程，经济快速发展，人口大量聚集，使大部分生态土地遭到破坏，环境承受较大压力。因此，选取人均GDP、第二产业比重、城市GDP 与城镇化水平作为影响能源生态足迹的社会经济因素。利用SPSS对搜集的数据进行分析，计算公式如下。

回归方程分析中，bi代表每个影响因素前面的系数，其系数的绝对值越大，说明此驱动因素的影响力越大。8 个城市的生态足迹影响因素都与第二产业比重和人均消费支出有关。单位GDP 能耗与第二产业比重关联度较大，因此第二产业比重,增加也会促进单位GDP 能耗影响的上升。

在山东半岛群的8 个城市中，济南、淄博、潍坊、东营和日照5 个城市的主要影响因素是第二产业比重，说明这5 个城市目前的发展重点在第二产业上，第二产业也是这5 个城市经济增长的主要动力。由于第二产业工业规模大，且增速迅速，对资源的依赖度高，导致5 个城市庞大的生态赤字和严重的生态危机，从而影响了整个山东半岛城市群。

4 结束语

通过构建生态足迹模型，对山东半岛城市群1995—2015 年生态足迹变化与驱动力因素进行分析，得出以下结论。在时间序列上，山东半岛城市群总体生态足迹在缓慢增加。从各个城市来看，青岛、济南、淄博的生态足迹变化最慢，日照、威海和东营的人均生态足迹增加量较大，说明这3 个城市的总生态足迹变化明显且人口变化较小。从驱动力因素来看，济南、淄博、潍坊、东营和日照5 个城市的主要影响因素是第二产业比重，烟台、威海和青岛的主要影响因素是人均消费支出。