基于生态足迹模型的贵州省仁怀市可持续发展及其影响因素研究

赵立君，杨 帆，王 楠，吕锡斌，李海东，王 莉①

(1.生态环境部南京环境科学研究所，江苏 南京 210042；2.贵州茅台酒股份有限公司，贵州 仁怀 564501)

城市是各类要素、资源聚集最集中的地区[1]，随着城市化进程的演进，到2050年，城市地区将居住68%的全球人口[2]，而城市化带来经济增长和社会进步的同时，也导致了一系列生态环境问题，如土地资源浪费、生态失调[3-4]。协调城市经济增长与生态环境保护之间的关系，使城市发展更具可持续性，对于保护自然环境以及人民和整个社会福祉至关重要。2015年，联合国可持续发展峰会通过了《变革我们的世界：2030年可持续发展议程》[5]，其中目标11提出“建设包容、安全、有抵御灾害能力和可持续的城市和人类住区”。2020年3月，习近平在湖北考察时指出“城市是生命体、有机体，要敬畏城市、善待城市，树立‘全周期管理意识’”[6]。因此，科学度量和评价城市可持续发展水平尤为必要。

城市可持续发展水平测度方法主要包括生态足迹分析法、环境可持续性指数法、指标体系综合评价法和能值分析法[7]。其中，生态足迹分析法是对可持续发展状况进行定量研究的一种有效测度方法，由REES等[8]提出，可通过比较需求面(生态足迹)与供给面(生态承载力)来衡量一个地区生态环境是否处于可持续发展状态。该方法具有所需资料获取容易、计算过程简便、结果直观等优点，在水资源、区域可持续发展和生态安全等多个领域得到广泛应用[9-10]。

仁怀市地处贵州省西北部、赤水河中游，以酒闻名，目前全市有白酒生产企业352家，销售企业1 497 家，年产能可达40多万m3，白酒已成为仁怀支柱产业、特色产业。目前，鲜有针对该区域可持续发展状况的评价研究。以白酒产业城市仁怀市为研究对象，以可持续发展为背景，利用生态足迹测度方法，对2010—2018年仁怀市生态足迹、生态承载力和生态盈亏进行测算，在分析仁怀市生态足迹时空特征的基础上，对仁怀市可持续发展进行多角度评价，探寻影响区域生态承载力的关键因素，为仁怀市特色产业和可持续发展提供依据。

1 研究区概况

仁怀市隶属贵州省遵义市，属云贵高原向四川盆地过渡的山地地带。全市面积为1 788 km2，属地少人多的喀斯特山区内陆城市，其南部、中部地区地貌类型主要为低山、中山、丘陵盆地，西北部地区主要为山地峡谷，有小型河谷盆地。全市平均海拔为880 m，年平均气温为16.3 ℃，年降水量为800～1 000 mm，森林覆盖率为26.47%。2010—2018年仁怀市人口与地区生产总值持续增长，人口从66.3万增至73.0万，GDP从200.23亿元增至722.74亿元，年均增长28.99%，远超全国GDP年均增速水平(15.47%)。

2 研究方法与数据来源

2.1 研究方法

2.1.1生态足迹及生态承载力模型

生态足迹(ecological footprint，EF，FE)[11]计算模型为

FE=N×fe=N×∑(ri×ci/pi)。

(1)

式(1)中，FE为总生态足迹；N为人口总数；fe为人均生态足迹；ri为均衡因子；ci为第i种商品的人均消费量；pi为第i种商品的平均生产能力。

生态承载力(ecological capacity，EC，CE)[11]计算模型为

CE=N×ce=N×∑(ai×ri×ji)。

(2)

式(2)中，CE为总生态承载力；N为人口总数；ce为人均生态承载力；ai为实际人均占有i类生物生产土地面积；ri为均衡因子；ji为产量因子。

生态盈亏[11]为生态足迹与生态承载力之差，其值<0时为生态赤字(ecological deficit，ED)，表示人类负荷超过了生态容量，地区发展处于相对不可持续状态；反之，则为生态盈余(ecological surplus，ES)，表示区域生态容量足以支持人类负荷，处于相对可持续状态。

2.1.2可持续发展评价指标

生态足迹指数(ecological footprint index，EFI，IEF)[12]是衡量可持续发展状况的度量指标之一，IEF可分为4个等级：当50%

生态压力指数(ecological pressure index，EPI，IEP)[13]表示区域生态环境承压程度，生态安全评价可分为6个等级[14]：当IEP<0.5时，区域发展处于很安全状态；当0.5≤IEP<0.8时，处于较安全状态；当0.8≤IEP<1.0时，处于稍不安全状态；当1.0≤IEP<1.5时，处于较不安全状态；当1.5≤IEP<2.0时，处于很不安全状态；当IEP≥2.0时，处于极不安全状态。IEP计算公式为

IEP=fe/ce。

生态协调系数(DS，SD)[15]表示区域发展协调状态，其值越接近1则协调性越差，越接近1.414则协调性越好，计算公式为

万元GDP生态足迹(WEF，FWE)[16]表示居民每生产万元GDP所占用的生态足迹，万元GDP生态足迹大小与资源利用效率之间呈负相关，计算公式为

FWE=FE/PGD。

(3)

式(3)中，FE为区域总生态足迹；PGD为区域生产总值。

2.1.3均衡因子与产量因子

由于6种生态生产性土地单位面积生态生产力不同，采用均衡因子和产量因子[17-18]将各种土地类型面积转换为具有相同生态生产力的等量面积。均衡因子取值参照刘某承等[19]对中国各地均衡因子的测算结果，同时借鉴向书坚等[20]和COSTANZA等[21]对林地和草地均衡因子的修正；产量因子参照刘某承等[22]提出的中国各土地利用类型的产量因子(表1)。

表1 均衡因子与产量因子

2.2 数据来源

生物资源、能源消费、土地利用、人口和生产总值等数据主要来自遵义市和仁怀市统计年鉴。对于无法从年鉴获取的数据，通过查找相关政府部门颁布的规划、报告等文件获取，如2011—2019年仁怀市《政府工作报告》、仁怀市人民政府官网(http:∥www.rh.gov.cn/)等。

3 结果与分析

3.1 生态足迹变化趋势

2010—2018年仁怀市人均生态足迹呈现先降后升趋势(图1)，从2010年的1.5 hm2·人-1升至2018年的1.8 hm2·人-1，增幅20%。其中，2010—2014年人均生态足迹总体呈下降趋势，由1.5 hm2·人-1降至1.29 hm2·人-1，而在2015年之后，人均生态足迹开始呈上升趋势，由1.61 hm2·人-1增至1.8 hm2·人-1，并呈进一步上升趋势。

根据世界环境与发展委员会建议，在计算生态承载力时扣除12%的生物多样性保护面积[23]。图1显示，人均生态承载力的时间变化特征与人均生态足迹相似，也呈先下降后上升趋势，其中，2010—2014年人均生态承载力由0.94 hm2·人-1降至0.77 hm2·人-1，2015年之后人均生态承载力持续上升，2018年人均生态承载力为1.08 hm2·人-1。

图1显示，2010—2018年仁怀市均处于生态赤字状态。2010—2014年仁怀市生态赤字相对稳定，并有所好转，由2010年的-0.56 hm2·人-1降至2014年的-0.52 hm2·人-1。而在2015年之后，生态赤字快速增加，至2017年时，达到最大值(-0.77 hm2·人-1)，2018年生态赤字有所缓解，为-0.72 hm2·人-1，并呈进一步好转趋势。

3.2 生态足迹分布特征

对仁怀市耕地、林地、草地、水域、建筑用地和化石能源用地6种土地利用类型的人均生态足迹和人均生态承载力分别进行测算(图2)。图2显示，2010—2018年仁怀市人均生态足迹以林地(55%)、耕地(26%)和建筑用地(13%)贡献为主，3者合计占比为94%，草地、化石能源用地和水域占比较小。从时间变化特征上来看，耕地和水域的人均生态足迹基本保持稳定态势，而林地、草地、建筑用地和化石能源用地的人均生态足迹则呈不同程度的上升趋势，且均在2015年之后增加幅度变大。2010—2018年仁怀市草地人均生态足迹增加幅度(116.22%)>建筑用地(102.16%)>化石能源用地(87.70%)>林地(36.37%)。

人均生态承载力以林地(40%)、耕地(39%)、建筑用地(19%)贡献为主，草地、水域占比较小。其中，林地、草地和建筑用地的人均生态承载力呈上升趋势，耕地和水域则基本保持稳定。2010—2018年仁怀市建筑用地的人均生态承载力增加幅度(126.56%)>草地(115.73%)>林地(36.37%)。总体上，仁怀市各种土地利用类型均处于生态赤字，但是耕地和建筑用地的生态盈亏相对稳定，并有所改善。其余各类型的生态赤字仍有进一步增大的风险。

3.3 可持续发展评价与影响因素分析

2010—2018年仁怀市可持续发展面临一定程度挑战。4项可持续发展评价指标(图3)计算结果表明，仁怀市生态足迹指数(EFI)为-76.96%～-59.22% 之间，处于第3等级(不可持续)状态；生态压力指数(EPI)为1.59～1.77之间，处于第5等级(很不安全)状态；生态协调系数(DS)为1.36～1.38，接近1.414，表明仁怀市生态供给与需求趋于平衡；万元GDP生态足迹(WEF)持续下降，由2010年的0.42 hm2·万元-1下降至2018年的0.14 hm2·万元-1，说明仁怀市资源利用效率不断提高，生产方式由粗放转向集约。

考虑到仁怀市实际情况，结合文献[24-26]，选择白酒产量、常住人口数、高粱种植面积、工业能源消费、工业废水排放量和旅客周转量6项指标，与仁怀市生态足迹、生态承载力和生态盈亏进行相关性分析(表2)，探究影响仁怀市可持续发展的制约因素。2010—2018年仁怀市6项指标均有不同程度增长，其中旅客周转量和白酒产量分别增长331%和164%，而工业能源消费和工业废水排放量在2014年之后有所减少，表明仁怀市工业绿色发展有成效。

表 2 仁怀市可持续发展影响因素相关性分析

常住人口数和旅客周转量与生态足迹呈显著正相关，与生态承载力呈显著负相关，是影响仁怀市生态足迹和生态承载力的关键因素；旅客周转量、常住人口数、白酒产量和工业废水排放量是影响生态盈亏的重要因素。相关性分析发现，人口数量、产业结构和环境容量均不同程度制约仁怀市可持续发展。

4 讨论

4.1 仁怀市生态承载力变化路径

2010—2018年，仁怀市人均生态足迹与生态承载力均呈现先降后升趋势，生态赤字总体上有所增大。高鑫[27]对2009—2016年贵州省生态足迹测算发现，贵州人均生态足迹具有逐渐增长趋势，由2009年的2.2 hm2增加到2016年的2.61 hm2，增长18.6%，人均生态承载力缓慢降低，生态压力不断加大。与贵州省人均生态足迹变化路径相似，仁怀市依靠自然资源禀赋和特色产业带动经济快速增长的同时，产生大量资源消耗和污染排放，导致人均生态足迹快速增长。与贵州省人均生态承载力缓慢降低的趋势不同，“十三五”以来仁怀市先后制定并实施了《仁怀市环境容量核定与污染防治规划》《仁怀市酱香型白酒产业发展区域布局规划》《赤水河流域(仁怀段)生态环境保护规划》，保护区域生态环境，控制开发强度，保障区域与产业的可持续发展，使得仁怀市人均生态承载力持续增加。2016年，仁怀市人均生态承载力(0.97 hm2·人-1)比贵州省水平(0.83 hm2·人-1[27])高16.9%。2017年之后，仁怀市生态赤字呈现好转趋势。

4.2 特色产业区域生态承载力特征

贵州省人均生态承载力主要依靠耕地和林地贡献，占比高达91%[28]，仁怀市人均生态足迹和生态承载力的分布特征与贵州省相一致，耕地和林地贡献分别占人均生态足迹的81%和人均生态承载力的79%。与其他白酒产地区域特征相比，2006—2015年四川省宜宾市生态承载力主要来自耕地，而林地、草地、水域和建筑用地人均生态承载力都较弱[29]。2015年江苏省宿迁市人均生态足迹以化石能源用地、林地和耕地贡献为主，人均生态承载力以耕地贡献为主，占比为89.6%[30]。仁怀市人均生态承载力分布与同处于赤水河流域的宜宾市类似，主要来自耕地，但宜宾市林地的生态承载力贡献相对较弱；仁怀市人均生态足迹分布与宿迁市差异较大，宿迁市生态足迹贡献中化石能源用地占比突出，这是由于宿迁处于东部平原地区，人口规模、人均消费和资源消费强度明显高于西部地区，导致化石能源用地在人均生态足迹中占比较高。

4.3 仁怀市可持续发展关键影响因素识别

仁怀市生态足迹指数(EFI)和生态压力指数(EPI)分别处于第3和第5等级状态，区域可持续发展面临一定挑战，但生态协调系数(DS)和万元GDP生态足迹(WEF)状态良好。与其他白酒产地相比，2015年宜宾市翠屏区和宿迁市万元GDP生态足迹分别为0.498[31]和0.396 hm2·万元-1[30]，而仁怀市万元GDP生态足迹为0.178 hm2·万元-1，表明仁怀市资源利用效益最高，资源利用方式更为集中。仁怀市可持续发展影响因素分析结果表明，常住人口数和旅客周转量是影响仁怀市生态承载力的关键因素。2010—2018年，仁怀市常住人口数增长5%，旅客周转量增长331%，人口数量的增加，特别是外来旅游人口的涌入，给仁怀市环境容量带来巨大压力。林地和耕地作为影响仁怀市可持续发展的基本因素，两者面积占全市面积的90%以上，生态功能明显，生态保护地位极为重要。但目前仍存在森林总量不足、分布不均、质量不高，产业发展相对滞后，大量坡耕地和石漠化面积需要治理等问题，严重制约仁怀市可持续发展空间。作为影响仁怀市可持续发展的重要因素，白酒产量与生态足迹呈正相关，与生态承载力和生态盈亏呈负相关，而仁怀市白酒生产企业数量众多，用地需求量大。同时，白酒生产产生的大量废水、废弃物也给仁怀市生态环境带来挑战。

5 结论

(1)2010—2018年仁怀市人均生态足迹和人均生态承载力均呈先降后升趋势，人均生态足迹由1.5 hm2·人-1升至1.8 hm2·人-1，增幅为20%，人均生态承载力由0.94 hm2·人-1升至1.08 hm2·人-1，增幅为14.89%，生态赤字有所增大，由-0.56 hm2增至-0.74 hm2。

(2)仁怀市的人均生态足迹和人均生态承载力分别以耕地和林地贡献为主，分别占人均生态足迹的81%和人均生态承载力的79%。2014年之后，林地、草地、建筑用地和化石能源用地的人均生态足迹均呈现不同程度上升趋势。2010—2018年仁怀市建筑用地的人均生态承载力增加幅度(126.56%)>草地(115.73%)>林地(36.37%)。

(3)仁怀市生态足迹指数(EFI)在-76.96%～-59.22%之间，处于不可持续状态；生态压力指数(EPI)在1.59～1.77之间，处于很不安全状态，区域可持续发展面临挑战；影响仁怀市生态承载力的因素主要有常住人口数、旅客周转量、白酒产量和工业废水排放量等。