生態足跡在小型城市的運用

摘要：本文通過對江蘇省高郵市1996年與2003年生態足跡的計算與分析，加深了對高郵市可持續發展狀況的認識。結果表明，高郵市雖然存在生態赤字，但生態赤字較低，基本可以滿足其人口在現有生活水平下的消費需求。但隨著城市化與工業化進程的加快，高郵市的生態赤字將會增大，這勢必會對高郵市未來的可持續發展造成不利的影響。

關鍵詞：生態足跡；生態承載力；生態赤字；可持續發展

一、引言

自1987年《我們共同的未來》發表以來，可持續發展作為一種新的發展理念和模式，已經從理論走向了實踐。它是一種全新的發展戰略和發展觀，而要將這種發展理念變成可操作的發展模式，就必須定量測度發展的可持續性狀態，但如何測度發展的可持續性卻是一個世界性的難題。

自從1992年聯合國環境與發展大會制訂的《21世紀議程》號召世界各國、國際組織和非政府組織建立和運用可持續發展的指標體系以來，一些國際組織及相關研究人員就努力探尋能定量衡量國家或地區發展的可持續性指標，先后提出一些富有價值的評價方法和指標體系，如聯合國可持續發展委員會（UNCSD）于1996年建立的“驅動力—狀態—響應”（DSR）指標體系、“可持續發展的晴雨表”（Barometer of Sustainability）、綠色國內生產總值（綠色GDP）、可持續的經濟福利指標（ISEW）和真實發展指標（GPI）以及生態足跡（Ecological Footprint）概念等。這些評價方法和指標體系均可在一定程度上反映某國家或地區發展的可持續性，但同時也存在一定的局限性。相比之下，生態足跡的評價方法具有易于理解、分析直觀明了和可操作性強的優點。

二、生態足跡的基本概念

生態足跡（Ecological Footprint）分析法是由加拿大生態經濟學家William Rees和其博士生Wackernagel于1996年提出的一種度量可持續發展程度的方法，是一組基于土地面積的量化指標。

生態足跡是“一只負載著人類與人類所創造的城市、工廠……的巨腳踏在地球上留下的腳印”，這一形象化概念既反映了人類對地球環境的影響，也包含了可持續性機制。也指“在一定的人口與經濟規模條件下，維持資源消費和廢物消納所必需的生物生產面積”，即在一定技術條件下，為維持某一物質消費水平下的某一人口、某一區域持續生存所必需的生物生產性土地面積。生態承載力則是一個區域所能提供給人類生物生產性土地面積的總和。這里涉及到的生物生產性土地這一概念，是指那些具有生物生產能力的土地或水體，是各類自然資本的統一度量基礎。生物生產是指生態系統中的生物從外界環境中吸收生命過程所必需的物質和能量化為新物質，從而實現物質和能量的積累。

因此，將一個地區或國家的資源、能源消費同自己所擁有的生態能力進行比較，能判斷一個國家或地區的發展是否處于其生態承載力的范圍內，是否具有安全性。在一個國家或地區內，如果自然生態系統所提供的生態足跡（SEF）大于人類對生態足跡的需求（DEF），則出現生態盈余（Ecological Surplus），表明人類對自然生態系統的壓力處于本地區所提供的生態承載力范圍內，生態系統是安全的；否則，會出現生態赤字（Ecological Deficit），則可能是區域從其它地區輸入資源、在其它區域處置廢棄物、耗竭該區域的自然資本存量，這表明該地區的人們對本地區的自然生態系統所提供的產品和服務需求超過了其供給。為了滿足需求，人們通常會采取以下兩種方法：過度開發本地資源以及大量進口產品和服務，這都會產生一定的外部性效果。

要實現可持續發展的生活方式，城市和地區起著關鍵的杠桿作用。而生態足跡的理論對于研究區域生態系統具有指導意義，通過對城市或地區生態足跡的計算與分析，可定量測度城市人類活動對生態系統產生的壓力和影響程度，有助于推動地區制定生態足跡消減政策，減少人類對自然界的負面影響，為城市生態建設提供新的思路和方向。

三、生態足跡的計算模型與方法

1.生態足跡的計算模型

生態足跡分析法的基本假設是：各類土地在空間上是互斥的。譬如，一塊地被用作交通用地時，它就不可能同時是林地、耕地或牧草地等。生態足跡計算模型如下式：

或 EF＝（區內生產量＋進口量－出口量）×土地轉換率

其中，ef為人均生態足跡面積；EF為總的生態足跡；N為人口數；r_i為第i種消費品或生物資源土地類型生產力權重，因為各類單位面積的生物生產能力差異很大，為了使計算結果轉化為一個可比較的標準，有必要在每種類型生物生產面積前面乘上一個均衡因子（權重）以轉化為統一的、可比較的生物生產面積；P_i為相應的生態生產性土地生產第i項消費項目的年平均生產力（kg/hm²）；C_i為第i種商品的人均年消費量(kg/人)。

在生態足跡分析法中的所有指標都是基于生態生產性土地這一概念而定義的，根據生產力大小的差異，地球表面的生態生產性土地可分為6大類：化石能源土地(fossil energy land)、可耕地(arable land)、林地(forest)、牧草地（pasture）、建筑用地(built-up areas)和水域(sea)。

①化石能源土地：是指人類消耗化石能源所“挪用”的土地。

②可耕地：耕地是所有生物生產性土地中生產力最大的一類土地，所能聚集的生物量是最多的。全球大約13.5億公頃耕地處于耕種狀態，但人均耕地面積已不足0.25公頃。

③草地：即適合發展畜牧業的土地。全球目前大約有33.5億公頃的草地，折合人均約0.6公頃。

④林地：指可產出木材產品的人造林或天然林。全球現有森林約34.4億公頃，相當于人均0.6公頃的面積。

⑤建筑用地：包括各類人居設施及道路所占用的土地，這類土地的世界人均擁有量已接近0.03公頃。

⑥水域：海洋覆蓋了地球上366億公頃的面積，相當于人均6公頃。

2.生態承載力的計算模型

在計算生態足跡的供給（生態承載力）時，由于不同國家或地區的資源稟賦不同，不僅單位面積不同類型的土地生物生產能力差異很大，而且單位面積同類型生物生產土地的生產力也有很大差異。因此，不同國家或地區同類生物生產土地的實際面積是不能直接對比的，需要對不同類型的土地面積進行調整。這可以通過引進產量因子（yield factor）來實現，它是指某個國家或地區某種類型土地的平均生產力與世界同類土地的平均生產力的比率。將現有的耕地、草地、林地、建筑用地、水域等物理空間的面積乘以相應的均衡因子和產量因子，就可以得到世界平均生態空間面積——生態承載力，其計算公式為：

EC＝N×（ec）＝N×a_i×r_i×y_i

其中，EC為總生態承載力（公頃）；N為人口數；ec為人均生態承載力（公頃/人）；a_i為人均生物生產面積；r_i為均衡因子；y_i為產量因子。

四、案例分析

本文選擇江蘇省高郵市為案例城市，將生態足跡方法運用到小型城市的生態系統中，分別計算了在1996年和2004年的消費水平下，維持城市人群的生存和發展所必需的生物生產面積，為高郵市生態建設及實現可持續發展提供研究基礎和建議。

1.高郵市生態足跡計算

高郵市的生態足跡主要由生物資源消費與能源的消費兩部分組成。

（1）生物資源消費

生物資源消費的計算，采用聯合國糧農組織1993年計算的有關生物資源的世界平均產量資料(采用這一公共標準主要是使計算結果可以進行國與國、地區和地區之間的比較)。

生物資源消費部分，主要包括農產品、動物產品、林產品、水果和木材等14項消費項目。將高郵市1996年和2004年的消費轉化為提供這些消費需要的生物生產面積，其結果見表1。

表1 1996年和2004年高郵市生態足跡中生物生態足跡

資料來源：《1996年高郵市統計年鑒》、《2004年高郵市統計年鑒》

從生物資源消費部分的生態足跡來看，人們對糧食、蔬菜、水果、糕點的需求呈減少趨勢，而對鮮乳品、家禽、糖酒、蛋類等的需求呈增加趨勢，這說明了由于人們隨著社會經濟的發展，人民的生活水平的提高，人們對飲食結構的需求和對食物的喜好也發生了變化。

（2）能源消費

能源消費的計算，采用世界上單位化石能源土地面積的平均發熱量為標準，將當地能源消費所消耗的熱量折算成一定的化石能源土地面積。

能源消費部分，主要包括原煤、焦炭、汽油、柴油和電力等8項消費項目。將高郵市1996年和2004年的消費轉化為提供這些消費需要的能源消費用地，其結果見表2。

表2 1996年和2004年高郵市生態足跡中能源生態足跡

資料來源：《1996年高郵市統計年鑒》、《2004年高郵市統計年鑒》

高郵市的能源主要都是通過進出口和國內貿易而來。也就是說，高郵市的發展除了消耗了本地區自然生態系統提供的生態產品及服務，還依賴于該區域外自然生態系統提供的生態產品及服務。隨著社會經濟的發展，城市化和工業化進程的加快，高郵市對能源的需求也越來越大，尤其是對液化石油氣和柴油的消耗，這也必然加大該區域外的生態系統壓力。

2.高郵市生態承載力計算

生態承載力反映本地的資源的實際供給能力，其中產量因子采用了Wackernagel對中國因子選取的算法。通過計算匯總便可得到高郵市1996年與2004年人均生態承載力的最終結果，見表3。

表3 1996年與2004年高郵市生態承載力計算

注：EC為可利用的人均生態承載力、BD為生物多樣性保護面積，按照世界環境與發展委員會（WCED）的報告《我們共同的未來》所建議的，留出12%的生物生產土地面積以保護生物多樣性即其它幾千萬物種。

高郵市的生態承載力變化較為微弱，只有水域面積略有增加。

3.生態足跡與生態承載力分析

通過計算匯總，分別得出高郵市1996年和2004年生態足跡的需求和供給的最終結果，見表4、表5。其中，生態足跡的需求部分是前面計算的匯總。均衡因子的選取來自世界各國生態足跡計量研究報告，而產量因子是Wackernagel文獻中計算中國生態足跡時所采用的產出因子。

表4 1996年高郵市生態足跡計算匯總

表5 2004年高郵市生態足跡計算匯總

（1）高郵市生態足跡的分析

2004年高郵市的生態足跡較1996年相比有所增加，而且生態足跡也大于生態承載力。這與加拿大的Williams Rees課題組對世界上其它城市的生態足跡計算結果相一致，幾乎所有城市都占有比其自身生態承載力大得多的生態足跡，發達國家的生態足跡更是數倍乃至數十倍于自身的面積。但是與其它地區尤其是發達地區相比較，高郵市的生態足跡還是較低的。這說明高郵市的城市化和工業化發展以及人均消耗資源量都處于一個相對較低的水平。

（2）高郵市生態承載力的分析

高郵市生態空間供給基本上由耕地、水域和建筑用地三者供給，其它類型的生態供給較小。高郵市地處長江三角洲的江蘇省，與我國東部地區其他沿海城市一樣都存在地少人多的現象，人均生態承載力很小。“發展重定義組織”于2004年測算出世界人均生態承載力為2.20公頃，我國人均生態承載力為1.50公頃。而2004年高郵市的人均生態承載力只有0.549公頃，低于全國水平和世界平均水平。這說明高郵市的人均國土資源、耕地、林地等遠低于世界水平，與全國的平均水平也有較大的差距。

（3）高郵市生態赤字分析

將計算所得到的高郵市生態足跡與生態承載力進行比較，就可以確定人類生產活動對自然的占用與自然所能提供的生態服務狀況之間的關系。從生態足跡模型測試結果看，高郵市2004年人均生態赤字為0.32公頃，雖高于1996年人均生態赤字水平，但是低于全國平均水平的0.8公頃。這說明高郵市的生態赤字較低，基本可以滿足其人口在現有生活水平下的消費需求。但是就未來高郵市的發展狀況來看，如果要加快經濟發展與工業化發展的步伐，滿足未來人口不斷增長的消費需求，高郵市只能從地區之外進口欠缺的資源以平衡生態足跡或是通過消耗自然資本來彌補供給流量的不足。這種狀況會導致高郵市的生態環境不僅不能為經濟、社會的可持續發展提供可靠支持和必要的良好環境，而且還會成為社會、經濟和實現現代化的主要制約因素之一。這也從一方面說明了高郵市只有在保證生態資源合理利用與加大生態環境建設的前提下，才能夠使社會和經濟持續、穩定、協調的發展。

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