基于物质流和生态足迹的环境承载力评价研究——以南京市为例

秦海旭，姚利鹏，于忠华，陈华阳，黄逸敏

（1.南京市生态环境保护科学研究院，江苏南京210013；2.福建师范大学地理科学学院，福建福州350007）

《关于开展市县“多规合一”试点工作的通知》中明确提出，“多规合一”的一个重要任务就是“按照环境承载能力，合理规划引导人口、产业、城镇、公共服务、基础设施、生态环境、社会管理等方面的发展方向与布局重点”。党的十八届三中全会通过的《中共中央关于全面深化改革若干重大问题的决定》提出“建立资源环境承载能力监测预警机制，对水土资源、环境容量和海洋资源超载区域实行限制性措施”。可见承载力计算是框总量、定上线的重要基础性工作，是确定城市建设用地规模、人口规模等内容的重要依据，必须明确基于人口、资源、环境承载力的城市发展阈值，为开发强度控制和产业结构调整提供指引。同时在大部制改革之后，目前“双评价”（“资源环境承载力评价”和“国土空间开发适宜性评价”）已成为国土空间规划编制的重要基础性工作，可见资源环境承载力评价不仅作为生态环境部门的重要工作内容，也是规划部门开展规划编制的重要工作基础。

1 环境承载力评价方法比较

目前涉及资源环境承载力评价的方法很多，国家也有相关指南，实际的应用状况也有很大的差别，其中矢量模法运算简单，分析较全面，结果易于比较，但在指数权重的选取上，具有一定的主观性[1,2]；模糊综合评价法分析较全面，结果清晰，系统性强，但在指数权重的选取上，具有一定的主观性[3,4]；主成分分析法简化了评级指标系统，权重的确定较为客观，但降维后的主成分的含义解释比较模糊，不像原始变量那么清晰明确[5-7]。以上三种方法适用范围较广，但在需要具体指导意见的场合效果较差。多目标优化模型法可以计算出一定环境、社会条件下，所能承载人类活动强度的阈值，但要求的数据量大，模型求解也较为困难，适用于系统规模较小的环境承载力评价[8-11]。

生态足迹法基于土地面积的量化指标，因而更为直观，便于规划参考，但侧重从资源因素的环境承载力，从功能性土地为人类提供资源的角度评估环境承载力，对环境容量、人口、经济、技术等方面缺乏考虑，不适用于要求对环境承载力评价进行全面评价的场合，在需要对区域发展提供详细意见的场合效果较好。生态足迹法能根据各类土地的生态赤字，从土地利用的角度为人口、产业、城镇、基础设施等方面提供一定的建议，也能根据各类物质消费的生态足迹，判断是哪些物质占用了较多的环境承载力。但是生态足迹法对消费物质是来自本地开采还是进口缺乏考虑，也不能判断本地开采的物质最终是在区域内被消费、还是被出口到区域外，因而对产业的发展、布局没有充分具体的指导意见。[12-14]

物质流分析法对区域的资源供给、消费、需求分析全面，但侧重对环境承载现状的评价，不能对承载能力做出判断，不能单独进行环境承载力评价。物质流分析主要是对区域经济系统物质投入和产出进行全面的核算分析，其中不仅涵盖了提供的水、电、气等公共服务资源，也包括了三大产业之下更为具体的产业的所生产或消费的资源，因此物质流分析法可以直接指导城市产业、公共服务的发展方向和布局重点。此外，还可以根据人口、城镇、基础设施、生态环境、环境管理与各种物质的输入、输出关系，来从这些方面提供规划建议。但是单独的物质流分析仅是对物质的实际输入、输出的统计分析，并不能判断这些输入、输出是否超过了环境承载力，也不能判断哪些物质的输入、输出是占用环境承载力的主要因素。[14-16]

通过结合物质流分析法和生态足迹法，弥补了两种方法各自的不足，可以较为全面简单地完成环境承载力评估提出的任务。因此，本文对于南京市环境承载力研究评估采取物质流分析法和生态足迹法相结合的方法进行评价研究。

2 物质流分析法评价

2.1 数据收集与处理

研究的时间尺度为2010-2014年，所需的原始数据主要来自《南京统计年鉴》等，根据南京市的实际情况，对数据收集统计过程中出现的问题与其解决办法进行说明如下：

（1）由于南京统计年鉴上只有规模以上工业企业的化石能源相关数据，所以本次计算使用规模以上工业企业的化石能源数据代替对应的南京市化石能源数据；（2）由于缺乏南京城镇居民人均生物质消费的数据，所以这部分用长沙市同年的数据来进行计算；（3）由于部分生物质只有开采量而没有消费量的数据，这部分不加入到生物质的物质流分析中；（4）由于南京统计年鉴上，金属矿物、非金属矿物及其产品、建筑材料的原矿及产品的相关数据缺失太多，无法进行计算，所以不将纳入本次物质流分析的考量中；（5）平衡项缺乏必要的原始数据，同样不考虑在内；（6）由于水的输入量通常比其他物质高出很多，所以不将其列入计算，与之对应的水的输出量也同样不计在内；

2.2 结果分析

研究对2010-2014年南京市物质流分析的结果如图1所示。

虽然由于统计时缺少许多数据，导致一些计算结果没有可比性，但还是可以从中得到一些结论。从图1（a）可以看出南京市的直接物质输入逐年上升，从2010年的5025万t提高到2014年的5975万t，说明南京市经济发展对资源的需求也在逐渐提高。另外，虽然进口物质在计算时忽略了成品、半成品、非规模以上工业企业进口物质等多方面数据，但进口物质所占比例仍远大于本地开采的物质的比例，说明南京市对外界的资源依赖较大。

图1 2010-2014年南京市物质流分析评价

从直接物质输入的组成上看（图1（b）、1（c）），化石能源输入量远大于生物质，生物质的输入量五年间一直在增长，而化石能源直接输入量在前四年表现出增长趋势，但在2014年略微下降。

从图1（d）可以看出，南京的物质排放在2010年到2014年间呈现上升后下降的趋势，其中区域内物质开采加工的隐藏流占了物质排放的绝大部分，可见区内隐藏流为南京市区域内环境压力的主要来源。其中，建筑营建剩余土石方是这部分隐藏流的主要成分，隐藏流在2011年到2014年的下降就是由于期间南京市建筑竣工面积的减少。虽然隐藏流对环境的影响，不如污染物排放来得直接，但同样会引起不可忽视的环境破坏，必须予以相当的重视。污染物的排放在这五年间呈波动趋势，南京市的污染治理工作仍然不能松懈以保持环境污染排放处于稳定下降的趋势。

3 生态足迹法评价

3.1 数据收集与处理

本次研究的时间尺度为2010-2014年，资料主要来自《南京统计年鉴》等，对这部分在数据收集统计过程中出现的问题与其解决办法进行说明如下：

（1）由于缺乏南京城镇居民人均生物质消费的数据，以同年产量或参考相关文献中长沙市城镇居民生物质消费代替；缺少2014年农村居民的生物质消费量数据，只有购买量数据，根据2013年的消费量、购买量按比例估算2014年的生物质；（2）除了液化石油气、天然气、电力为全市的消费量，其他能源数据均为规模以上工业企业的消费量；（3）由于部分原煤和原油被用于生产焦炭、汽油等二次能源，为了不重复计算，二次能源的消费量要减去南京二次能源的产量，若小于0，则该二次能源消费量取0；（4）由于部分土地没有说明用途，本次计算将这部分面积计入草地面积中；（5）水域面积缺乏，用南京市总面积的11.4%表示；（6）在实际中，人们并没有留出CO2用地，所以本次计算把它的面积记为0。

3.2 结果分析

本次南京市生态足迹法的计算结果如表1、图2所示：

图2 2010-2014年南京市生态足迹评价（hm²/人）

表1 南京2010-2014年人均生态赤字（hm²/人）

从表1可以看出，这5年间南京市的人均生态足迹均大于4.8 hm²，远高于2010年全国人均生态足迹2.43 hm²，可以看出南京市发展高度的环境压力。

从生态足迹的产生来源来看，能源资源消费产生的生态足迹要远大于生物消费产生的生态足迹。说明南京市的经济发展对于能源的依赖较高，而且这种依赖在这5年间呈上升的趋势（图2（a）），生物资源消费产生的生态足迹则表现为“下降-上升-下降”的状态（图2（b））。

从人均生态承载力的变化来看（表1），这5年间呈下降趋势，由2010年的0.2730 hm²/人降低到0.2688 hm²/人，其中耕地、林地、草地、水域提供的人均生态承载力均呈下降趋势，建设用地的呈上升趋势。

总的来说，南京市的2010-2014年的生态赤字较大，并有继续扩大的趋势（图2（c））。主要原因在于南京市发展对于能源尤其是化石能源的依赖性仍然很大，为了实现经济的可持续发展，南京需继续改变经济增长方式，调整能源结构，减轻对资源环境的消耗力度。

4 结论

通过对2010-2014年南京市区域经济系统物质输入、输出和消耗的物质流数据的全面核算，结合南京市社会经济统计数据，综合评估了南京市2010-2014年期间资源、环境、经济状况。结果表明南京市物质投入量持续增长，其中尤其以进口物质的增长较为显著，反映了南京市对于进口资源的依赖性增强；全市范围内污染排放逐年减少，体现了南京市在环境保护方面取得了一定成效。综合分析南京经济、资源、环境状况的历年变化，发现南京市正逐步走向高科技、低污染的发展道路，在此过程中如果能够进一步处理好环境保护与经济发展之间的关系，将能够实现又好又快的发展目标。

生态足迹为我们提供了衡量地区资源环境生态承载力的方法，通过对南京市的生态足迹、生态承载力的计算，分析了南京市的生态足迹供给需求，对比江苏省乃至全国、全球平均水平，可以看出南京市目前面临的生态赤字较大，本地环境承载力不足以支持南京市社会经济发展，整个城市的发展需要不断地从外界输入大量的物质和能量。这一结论与物质流分析结果相吻合。南京市的发展限制在于高强度的能源消耗导致资源供不应求，南京市的发展高度依赖高能耗企业，整个城市的发展需要不断地从外界输入大量的物质和能量，同时又不断地向自然界排出大量废弃物，否则无法维持下去。高强度的能源消耗将是限制南京市经济进一步发展的制约因素。

通过上面的结论，可以分别从提高环境承载力和减小生态足迹两个方面着手，以缓解生态赤字，促进南京市的可持续发展。从提高环境承载力的角度，可以采用的方法有依靠科技创新和资金投入，提高单位土地的产出率；实施严格的耕地保护措施，保护并扩大草地、林地、水域等生态面积，提高作物单产；合理规划建筑用地的使用，保障土地的经济服务与生态服务价值并存等。从减小生态足迹的角度，可以采用的方法有控制人口增长可以减少新增人口的资源消耗，从而减少区域内总的生态足迹；提倡绿色生产与消费等。