基于生態足跡模型的西部資源型城市可持續發展評價

陳 晨，夏顯力

（西北農林科技大學 經管學院，陜西 楊凌712100）

資源型城市是指以當地不可再生的自然資源開采和加工為主導產業的工業城市。長期以來，這類城市在產業發展過程中對當地自然資源和生態環境有著一定程度的破壞性，其可持續發展性一直備受各界的廣泛關注。西部資源型城市大多處于水土流失嚴重、生態環境脆弱、干旱半干旱的內陸性地區，與中東部地區相比，其在自然條件、區位條件、產業結構、科技進步、區域競爭力等方面還存在許多劣勢[1]。但是，由于他們大多是我國重要的能源和原材料供應地，這類城市的可持續發展問題更應得到關注。

關于資源型城市可持續發展問題，理論界和實踐界討論頗多[2－3]。生態足跡法就是以生態足跡指標來衡量區域可持續發展狀況的一種較為常用的評價方法，是由加拿大生態經濟學家 William Rees和Wackermgel于1992年提出，目前在世界范圍內得到了廣泛的應用和認可。不少學者基于生態足跡模型就不同地域空間尺度和社會領域進行相關研究，其中對資源型地區也有著較多的應用。如金丹和卞正富[4]關于采煤業的生態足跡分析以及陳秋計等[5]對礦業城市生態足跡的變化研究等等，都為資源型城市的經濟轉型和可持續發展提供了理論基礎。近幾年，隨著理論研究和實際研究的深入，國內研究者在生態足跡的應用和方法上也有較大的改進，如白鈺等人[6]對生態足跡模型的改進和一些學者提出了“本地生態足跡”、“生態可持續指數”等概念以及相應的計算方法等等。

綜上所述，本文將在前人研究的基礎上，利用改進后的生態足跡模型，對西部9個資源型城市的生態足跡和生態承載力進行計算，客觀、真實地評判西部9個資源型城市的可持續發展狀況及其存在的突出問題，最后提出提升西部資源型城市可持續發展能力的具體建議。

1 研究區域的選擇與基本特征

按照王青云對資源型城市的劃分標準，全國共有118個資源型城市[7]。本文從其中選取地級以上的西部資源型城市，包括陜西省的銅川市，內蒙古的烏海市、赤峰市，甘肅省的金昌市、白銀市，四川省的攀枝花市，寧夏的石嘴山市，貴州省的六盤水市和新疆的克拉瑪依市，共9座城市。其中，煤炭城市是銅川市、烏海市、赤峰市、石嘴山市和六盤水市，金昌市和白銀市是有色金屬冶煉之城，攀枝花市是黑色冶金城市，克拉瑪依市是石油之城。這些城市共同的特征是自然資源開采和加工是各城市的主導產業，其中，采掘業產值占工業總產值的比重在10%以上，采掘業從業人員占全部從業人員的比重在5%以上。

2 生態足跡模型及其應用

2.1 生態足跡模型的內涵及修正

生態足跡，是指支持特定人口或經濟體所消費的所有資源所需要的具有一定生物生產力的土地面積。生物生產性土地面積是生態足跡法為各類自然資本提供統一度量的基礎，指具有生態生產能力的土地或水體。可分為耕地、草地、林地、水域、建設用地、化石能源用地6大類。為了方便數據統計和計算，本文將6大類土地類型分為三個帳戶：生物資源帳戶（包含耕地、草地、林地和水域）、建設用地帳戶（即建設用地）和能源用地帳戶（即化石能源用地）。

根據國內外學者對生態足跡模型的應用和研究，筆者將對本文的生態足跡計算采取兩點修正之處。第一點，原始的生態足跡是基于資源的消費量核算得到的，當其應用于全球可持續評價時，由于全球生態系統是一個自給自足的封閉系統，其消費量與生產量相等，因而可以反映人類對全球生態系統的影響。但是當其應用于區域層次時，由于區域存在進出口，那么基于消費量核算的生態足跡就不能真實地反映出當地人口對當地的生態系統的壓力。針對這一問題，有些學者采取了調整進出口項目，或熊德國[8]等人對生態足跡的改進方法等等，筆者選擇東北大學資源與生態經濟研究中心的研究人員[9－11]從環境壓力承受角度提出的本地生態足跡概念，以調整區域生態足跡。第二點，在整個生態足跡核算中需要的主要數據之一是全球平均產量，這是生態足跡核算體系的基礎。而目前絕大部分國內研究所引用的農產品全球平均產量數據來源于 WWF的《Living Planet Report》（根據 FA02002年數據）和《National naturalcapital accounting with the ecological footprint concept》（根據1993年數據）。考慮到我國農業生產特點以及數據的更新，文中將采用謝鴻宇、葉慧珊[12]的《中國主要農產品全球平均產量更新》中的農產品全球平均產量數據來計算生物帳戶中的生態足跡。

2.2 本地生態足跡的內涵及其模型

由于區域間貿易的存在，一個區域上的生態足跡也不只是由發生在本區域內的消費而產生的，可能一部分是由其他地區消費引起的。如就生物資源而言，發生在某個區域內的某項生物資源的消費總量應該等于本區域產量加上外調入量再減去調出量。但是，外調入生物資源的生產發生在外部區域，占用的是外部區域的生產性土地，對本區域環境不造成影響；而外調出生物資源的消費雖然發生在外部區域，但其生產發生在本區域，對本區域的環境造成影響。而對于化石能源消費，無論能源資源是生產于本區域還是外調入的，其消費所產生的溫室氣體均排放到本區域內，須由本地環境承受。因此，要反映一個區域的環境所承受的壓力，需計算的是真正發生在本地區土地上的生態足跡。為與一般意義上的生態足跡相區別，稱為本地生態足跡。因此，對生物資源而言，本地生態足跡實際上就是本地區內的生物資源的生產足跡；而對于化石能源來說，本地生態足跡是其消費足跡。則其計算公式為：

式中：k＝1，2，3，4，分別表示耕地、草地、林地和水域4種用于生物資源生產的土地類型；βk——生產生物的第k類土地的均衡因子；n——該地區第k類土地生產的生物種數；Pki——表示該地區由第k類土地生產的第i種生物的人均產量；Yki——該地區由第k類土地生產的第i種生物世界平均生產力；βe——化石能源地的均衡因子；m——化石能源用地中本地區消耗的能源種類數；Qj——第j類能源的未均衡的人均生態足跡；βv——建筑用地的均衡因子；建筑用地只包含電力和熱能消耗；Aa——電力和熱能的年人均消費量；Ya——世界平均生產力。

在能源用地賬戶的計算中，以世界上單位化石燃料生產土地面積的平均發熱量為標準，各種能源項目的全球平均能量產出率和折算系數參考文獻[13—14]中的相關數據。則化石能源的人均生態足跡

由于各類型土地的生物生產能力差異很大，要在各類型生物生產面積前乘上一個轉換因子，即均衡因子，以轉化為統一的、可比較的生物生產性面積。根據文獻[2]中的數據，各類型的均衡因子：耕地、建筑用地為2.8；森林、化石能源土地為1.1；草地為0.5，水域為0.2。

2.3 生態承載力

生態承載力是指生態系統自我維持、自我調整的能力，或資源與環境子系統的供容能力[17]。具體表示為一個區域所能提供給人類生活的生物生產性面積。生態承載力的計算公式為：

式中：ecj——第j類土地類型的生態承載力；aj——研究區域中某項生物生產性土地的人均土地面積（hm2／人）；rj——產量因子；yj——均衡因子。區域總的生態承載力為，其中j的生產性土地類型包括：耕地、林地、草地、水域、建設用地及能源用地。

本文認為能源用地的供給為吸收CO2的林地，即以林地的面積來計算能源用地的生態承載力。此外，生態承載力計算模型中，由于不同國家或地區同類型生物生產面積的生態生產力存在差異，因此在計算不同區域的某類生態生產性面積所代表的局部產量與世界平均產量的差異就可用產量因子來表示。（Qj）的計算公式為：本文中的產量因子采用世界糧農組織（FAO）網站[18－19]的相關數據。最后，根據世界環境發展委員會的報告，生態承載力計算時要扣除生態系統中12%生物多樣性的保護面積。

2.4 生態赤字（盈余）

生態足跡是人類生產或消費對生態資源的需求量，生態承載力是生態系統可以提供的生態資源供給量，兩者之差就是生態赤字或生態盈余。如果某區域的生態足跡超過了區域所能提供的生態承載力，就會出現生態赤字，反之則表現為盈余。區域的生態赤字或盈余，反映了區域人口對自然資源的利用狀況。如果以ED表示本地生態赤字，則：

EDi＝ECi－EFi，i＝1，2，…，9；i表示9個資源型城市。

3 各城市可持續發展測度與分析

3.1 數據來源與測度結果

根據上述計算模型，計算西部9個資源型城市2008年的人均生態足跡和人均生態承載力。各市生態足跡所需的農作物產量、能源消耗及總人口數來源于各省市統計年鑒；計算各市生態承載力所需的耕地、林地、草地等土地面積來源于各市統計年鑒，建設用地面積參考《中國城市統計年鑒》（2009）。

計算得到各市三個帳戶的生態足跡匯總結果見表1；各市三個賬戶的生態承載力和生態赤字的計算結果見表2。

表1 各市生態足跡匯總 hm2／人

表2 各市的生態承載力與生態赤字 hm2／人

3.2 結果與分析

第一，由表1和表2的結果可知，9個資源型城市均為生態赤字，能源用地生態赤字的所占比例最大，表明各個城市對生產性土地的利用都已經超過了各

式中：EC——人均生態承載力；EF——人均生態足跡。生態可持續指數介于1和0之間，當ESI等于0.5時，則EC和EF相等，說明兩者處于平衡狀態，根據生態可持續指數遠離0.5的程度，可持續發展程度可從強到弱分為6個等級類型，見表3。市土地的供給能力。具體來講，在各城市的6種生產性土地的生態赤字中，各市能源消耗生態赤字占了總生態赤字的絕大部分，這反映出資源型城市在經濟發展中高度依賴化石能源消耗的這種產業結構形式。也就是說，造成9個資源型城市生態赤字的主要原因就是以礦產資源的開采及利用為主的資源消費結構導致了對化石能源的巨大需求。耕地方面，除去烏海市、金昌市、攀枝花市和石嘴山市出現了較小的生態赤字外，其余城市均有生態盈余。這表明各市耕地的可持續發展情況較良好，還有可利用的潛力，但是這不等于說可以不顧一切地去開發耕地，而是要在全面考慮其它因素，防止不合理的開發而引起得不償失的后果發生。而對于草地方面，各城市普遍出現了草地生態赤字，反映出隨著人們生活水平的提高，人們對肉類和奶類的需求量加大，而同時對草地的生態保護力度不夠，造成了草地的過度利用。在林地方面，各城市均是生態盈余，仍有可利用空間。雖然盈余不大，但也反映出各市實施對林地的保護和植樹造林及退耕還林政策的良好效果，因此，應繼續開發林地的發展空間，并且貫徹實行國家對林地的各項保護措施。

第二，9個資源型城市均呈現出不可持續性。一個區域出現了生態赤字就只能說明該區域表現為不可持續性，但并不能反映某區域的不可持續的程度，為了進一步反映各城市的資源利用狀況，本文將引入生態可持續指數（ESI）。它表示一個地區生態可持續利用程度，是指一定區域的生態可持續供給滿足人類生態需求的程度。其公式為：

表3 生態可持續指數分級表

根據表1和表2中的各市生態足跡和生態承載力的結果，計算各城市的生態可持續指數，得到9個城市的生態可持續指數。銅川市、烏海市、赤峰市、金昌市、白銀市、攀枝花市、石嘴山市、六盤水市、克拉瑪依市的生態可持續指數分別為0.310，0.078，0.386，0.189，0.293，0.093，0.053，0.126，0.061。

從上述結果可以看出，赤峰市屬于弱不可持續，銅川市、白銀市屬于中等不可持續，其余城市都表現出強不可持續。強不可持續的城市中除了金昌市的ESI＞0.1外，烏海市、攀枝花市、石嘴山市和克拉瑪依市生態可持續指數更甚是小于0.1，表現出較為嚴重的強不可持續性。

4 結論及討論

4.1 結 論

從結果上看，9個資源型城市均表現出較強的生態赤字，主要原因是各市出現較大的能源生態赤字，并且可持續指數亦評價出除了赤峰市為弱不可持續性外，其余城市則表現為中等不可持續或強不可持續。這些都表明當前9個資源型城市的生態經濟發展已經呈現出較強的不可持續性，而核心問題就是各市對能源化石產業的高度依賴，使其能源消耗的生態足跡遠遠超過了其生態承載力。因此，要扭轉這種嚴峻的不可持續的發展態勢，今后一方面要通過優化需求結構、加大科技投入來控制生態足跡的過快增長；另一方面要通過加大綠化環保力度，提高資源利用效率來增強生態承載力。具體可采取以下措施：（1）加快產業結構調整，實現產業結構優化。鼓勵發展經濟效益好、產業關聯度大、技術含量高的大型項目。充分挖掘傳統產業的潛在優勢，大力扶持優勢產品和優勢產業的發展。嚴格控制和淘汰技術產業落后、高耗能、嚴重污染環境的項目。（2）加大科技投入力度和大力發展低碳技術。首先增強生態修復和環境治理的科技能力，改善農業生產條件，提高生物性土地的生態承載力。其次，通過科技的投入來最大限度地減少CO2等溫室氣體的排放量，提高化石能源的利用率，減少能源消費帶來的生態赤字，提高生態環境質量。（3）大力提倡發展循環經濟。從生產方式上，應大力倡導循環經濟，努力減少對各種自然資源的消耗，建立起循環經濟為核心的經濟體系，實現廢物的循環利用。這是降低生態足跡，提高生態承載力最根本的途徑。

4.2 討 論

生態足跡研究方法自提出以后，由于具有形象直觀及可操作性強的特點，受到普遍關注，但是盡管經過多年的改進，生態足跡法還存在著一些局限性。第一，土地互斥性這一假設使得土地功能的多樣性和一定的可替代性被完全忽略，并受到了國內外學者的廣泛批評。例如文中能源用地的供給假定為吸收CO2的林地，而實際上，草地和耕地中的綠色植物都具有吸收CO2的功能，考慮這一點，9個城市的能源用地的生態承載力將被低估。第二，筆者在本次計算中發現，統計數據較為籠統，將導致計算結果因數據的簡單相加產生偏大的估算。第三，由于化石能源消耗而排放的氣體具有擴散性，化石能源足跡產生的生態壓力雖然大部分都作用在當地的環境中，但不應該由該地區完全獨自承擔。因此，通過上述討論，可以認為9個城市得到的生態足跡是偏大的，對當地的生態壓力并不如數據看到的那么悲觀。但是不管怎樣，基于生態足跡理論得到的結果仍然反映出西部資源型城市目前的可持續發展狀況，表現出化石能源的消耗對當地的生態系統帶來了巨大壓力的這一嚴峻事實，應值得我們認真對待并制定相關的發展政策。

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