基于生態足跡的京津冀區域土地綜合承載力評價

[摘 要] 京津冀區域經濟的快速發展和人口數量的不斷增長，給區域生態帶來巨大壓力。本文采用生態足跡法分別核算了2007-2011年區域的生態足跡、生態承載力和生態赤字狀況。計算的結果表明，在核算時間區間內，京津冀區域的生態足跡在逐漸增大，生態承載力在不斷降低，總的生態赤字和人均生態赤字均在逐年升高；區域生態可持續發展的壓力也隨之增大，區域的生態平衡主要依賴外部區域的資源供給。

[關鍵詞] 生態足跡；生態承載力；生態赤字；京津冀區域

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2013 . 23. 019

[中圖分類號] F207 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673 - 0194（2013）23- 0036- 05

1 引 言

生態足跡（Ecological Footprint，EF），也稱生態空間占用，最早由加拿大生態經濟學家William Rees 等在1992 年提出，之后Wackernagel（1996）給出了具體的計算步驟。生態足跡是指能夠持續地提供資源或消納廢物的、具有生物生產力的地域空間（Biologically Productive Areas）。其含義就是要維持一個人、地區、國家或者全球人類的生產和生活所需要的或者所排放的廢物應具有生物生產力的地域面積。生態足跡法實際上是對可持續發展的一種定量測度方法，它通過將區域的資源和能源消費轉化為提供這些物質所必需的生物生產性土地面積，并同區域能提供的生物生產性土地面積進行比較，來定量判斷一個區域的發展是否處于生態承載能力的范圍之內。在實際應用中，通常用生態承載力與生態足跡的差值來反映一個地區的生態環境狀況，并根據這個差值的正負定義為生態盈余或生態赤字。

生態足跡的計算包括生物資源消費和能源消費兩方面。生物資源消費主要包括林產品、農產品、水產品以及動物產品等； 能源消費包括煤、原油、柴油、汽油、天然氣等。從生態足跡的構成要素不難看出，其反映的是與人們生活息息相關的各種資源，這些資源的變化能夠反映人口、資源、環境、社會經濟發展四者之間的關系。因此，生態足跡法雖然計算方法較為簡單，但體現的理論思想深刻，已經被國內外眾多的生態經濟學者所接納。在國外，一些學者采用生態足跡法對一個或多個國家、地區的生態狀況進行了研究，如研究意大利的生態足跡、奧地利的生態足跡、澳大利亞的生態足跡、秘魯的生態足跡、中國和印度生態足跡的對比、多個國家和全球范圍的生態足跡。而國內的研究主要集中于一些省、市、區域的生態狀況，如研究甘肅省土地綜合承載力、西安市的生態足跡、成都市的生態足跡、唐山市的生態足跡、開縣的生態足跡。國內外的這些研究，加深了人們對生態足跡的理解和認識；更為重要的是，這種方法計算的結果直觀而真實地向人們展示了世界各地的生態狀況，同時也進一步表明生態足跡方法應用的普遍性和可行性。

京津冀地區是我國政治、文化中心以及經濟最發達地區之一。近年來，伴隨著區域經濟一體化的發展，京津冀區域的經濟取得了飛速的發展。2011年，地區國民生產總值達到5.2萬億元，成為繼長三角、珠三角之后經濟發展的第三極。然而，隨之而來的是區域的人口也不斷增加，尤其是大量外來人口的涌入，給區域生態造成巨大壓力。2010年第六次全國人口普查顯示，京津冀地區人口數量為104 404 794人，占全國人口的7.79%；而區域面積為21.71萬平方千米，僅占全國土地面積的2.26%。同時，隨著城市化進程的不斷推進，原本用于農業生產的耕地被城市建設所侵占，巨大的人口和經濟壓力使區域土地綜合承載力不斷下降。在這種新形勢下，當前京津冀區域土地綜合承載力的現實狀況到底如何，這是政府和百姓都十分關心和關注的重要問題。為此，本文將采用生態足跡法來對京津冀地區的土地綜合承載力進行評估。

2 生態足跡法計算步驟

生態足跡法具體的計算可以通過以下幾個步驟來完成：

第一步，計算各主要消費項目的人均年消費量。

（1）根據區域或者國家特點來劃分消費項目。

（2）計算區域各項消費的年消費總量和人均消費量。

第二步，計算生產各種消費項目的人均生物生產性土地面積。將各項資源或產品的消費折算成實際的生物生產性土地面積。計算公式為：

ai=ci/pi（1）

式中，pi為生產第i項消費項目的生物生產性土地的年平均生產力（kg/hm2）。

第三步，計算生態足跡。

（1）通過均衡因子計算各消費項目的人均各類生物生產性土地面積。

（2）計算人均生態足跡總和。

（3）計算地區總人口的總生態足跡。

第四步，計算生態承載力。

（1）計算各類生物生產性土地面積。

（2）計算產量因子。相同的生物生產性土地在不同區域的生產力存在差異，因此，在計算土地總產出時，需要計算區域各種類型土地的產量因子。

（3）計算各類人均生態承載力和總的生態承載力。

第五步，計算生態盈余或生態赤字。

根據以上的計算步驟，可以將生態足跡法評價土地綜合承載力的計算過程總結如下：

生態足跡的計算主要包括生態足跡和生態承載力的計算。其中，生態足跡的計算公式為：

EF=N×ef=N×rj■ai=N×rj■（ci/pi）（2）

式中，EF為總的生態足跡；N為人口數量；ef為人均生態足跡；i為消費商品和投入的類型；ci為第i種商品的人均消費量；pi為第i種消費商品的平均生產能力；ai為人均的第i種商品折算成的生物生產性土地面積；rj為均衡因子。

生態承載力的計算公式為：

EC=N×ec=N×■ajrjyj（3）

式中，EC為區域總生態承載力；N為人口數；ec為人均生態承載力（hm2/人）；aj為人均占有第j類生物生產性土地的面積；rj為均衡因子；yj為產量因子。

因而，可以得到生態赤字的計算模型：

生態赤字（ED）=生態承載力（EC）一生態足跡（EF）。（4）

若一個區域的生態赤字為正值，即生態承載力大于生態足跡，說明這個區域的人們對自然的索取小于自然界的承受范圍，則該區域處于可持續發展階段；反之，若一個區域的生態赤字為負值，即生態承載力小于生態足跡，說明這個區域的人們對自然的索取大于自然界的承受范圍，則該區域處于不可持續發展階段；若一個區域的生態赤字為零，則該區域的發展處于均衡階段。

3 京津冀區域土地綜合承載力評價過程

本部分將首先計算京津冀區域生態足跡，然后計算區域的生態承載力，最后計算區域的生態赤字狀況。計算所用數據來源于2008-2012年的《中國統計年鑒》和京津冀3個地區的統計年鑒。模型中存在著兩個結合區域情況而確定的調整因子：產量因子和均衡因子。對于產量因子，本文借鑒Wackernagel等人（2004）在計算中國生態足跡時所采用的產量因子。均衡因子根據各個區域統計年鑒的提供數據加權匯總而得出。

3.1 京津冀地區的生態足跡計算

本節計算的生態足跡包括生物資源消費和能源消費兩個方面。計算區域性的生態足跡，忽略進出口的影響；在能源消費方面，采用的數據為實際消費量。

京津冀地區各年末的人口數據見表1。

3.1.1 生物資源消費

生物資源消費主要涵蓋糧食、棉花、油料、麻類、甜菜、煙葉、水果、水產品、肉類、奶類、禽蛋、木材12種消費品。利用生產力數據，將各項資源或者產品的消費折算為實際生物生產面積。由（2）式可知：

人均毛生態足跡=生產量/（區域平均產量×人口數）。（5）

根據（5）式計算所得結果（以2011年為例）見表2。

3.1.2 能源消費

對于能源消費品，考慮的對象主要為煤炭、石油、一次電力和熱力。將各項能源的消費轉換成相應的生物生產性土地，根據（2）式可知：

人均毛生態足跡=消費量×折算系數/（區域平均產量×人口數）。（6）

根據（6）式，計算結果見表3所示（以2011年為例）。

表3中，將4種消費品全部轉化成標準煤的質量，折算系數均為標準煤的熱值。區域能源生態足跡根據區域生態數據計算得出。

3.1.3 總生態足跡

以上分別計算了生物資源和能源消費的生態足跡，由于各類型生物生產性土地的生產力水平不盡相同，因此，在對兩種類型的生態足跡進行匯總時，需要對其進行標準化處理，同時乘以相應的均衡因子，進而將其轉化成統一的、可直接進行比較的生物生產性土地面積。

根據（2）式，對每種土地人均面積進行匯總：

人均面積=■第j項消費的人均毛生態足跡（7）

人均均衡面積=人均面積×均衡因子（8）

總面積=人均均衡面積×人口數 （9）

根據上述計算公式，可以求出2011年京津冀區域的人均生態足跡，具體結果見表4所示（以2011年為例）。

表4中各種土地的人均面積為計算生物資源和能源消費生態足跡中按土地類型匯總的結果。

3.1.4 各年生態足跡的計算

應用同樣的方法計算京津冀地區2007-2010年的生態足跡，具體結果見表5所示。

3.2 京津冀地區的生態承載力計算

3.2.1 生態承載力的計算

生態承載力的計算主要是將不同的生物生產性土地進行同一化處理，進而能夠與生態足跡進行比較。根據（2）式容易得到如下計算公式：

人均面積=總面積/人口數（10）

人均均衡面積=人均面積×均衡因子×產量因子 （11）

總生態承載力=人均均衡面積×人口數（12）

根據上述公式，可以計算京津冀區域生態承載力，具體結果見表6所示（以2011年為例）。

需要說明的是，計算出生態承載力后，按照慣例，需要扣除12%的承載力來保護生物多樣性。

3.2.2 生態承載力的匯總

應用相同方法，分別計算2007-2010年京津冀區域的生態承載力，最終得到的匯總結果見表7。

3.3 京津冀地區的生態赤字計算

計算生態足跡的主要目的是分析京津冀區域的環境狀況是生態盈余，還是生態赤字狀態，以指導未來區域政策的制定。

根據（2）式可以得出如下生態赤字的計算公式：

人均生態赤字=人均生態承載力-人均生態足跡（13）

總生態赤字=總生態承載力-總生態足跡（14）

由于京津冀區域的人口數量每年都在發生變化，因此在計算中考慮了生態赤字的總量和人均量。具體結果見表8所示。

從表8可以看出，從2007-2011年，無論是生態赤字的總量，還是人均量，京津冀區域一直處于生態赤字狀態，并且生態赤字有加重的趨勢，這對未來區域生態建設提出了嚴峻的挑戰。

為了更好地反映區域生態狀況，定義生態壓力指數來衡量自然能夠承受人類索取的程度，這里生態壓力指數為人均生態足跡與人均生態承載力之比。2007-2011年，京津冀區域生態壓力指數見表9所示。

從表9可以看出，京津冀區域2007-2011年的生態壓力指數一直超過6.5，且呈現逐年上升趨勢，這說明需要超過6個京津冀地區的土地面積才能承載目前該區域人群的生活，這是一個十分危險的生態狀態，意味著京津冀地區超過80%的人口都處于其他區域的供養狀態，對其他補給地區的生態環境造成了巨大壓力。

4 生態赤字原因分析

由于涵蓋北京、天津這兩個一線都市，人口高度集中，土地產出十分有限，京津冀區域呈現生態赤字是在意料之中，但生態赤字的數額之大卻是始料未及。從本文的計算過程來看，京津冀地區的生態赤字的增加源于生態足跡的上升和生態承載力的下降。而區域土地綜合承載力出現赤字可能由人口、土地資源、環境、經濟四方面因素共同導致。

從人口方面來看，2007年京津冀地區人口數為9 691萬人，到2011年人口已經突破億人大關，達到10 615萬人，4年間人口凈增加924萬人，而且這只是常住人口數量。2007-2011年的全國年均人口增長率為0.53%，而京津冀地區年均人口增加200萬人左右，人口增長率在1.5%以上，為全國年均人口增長率的3倍左右，新增人口中部分來自于本地人口的自然增長，而更多部分則源于大量外來人口的遷徙進入，尤其是外來人口進一步加劇了京津冀地區的人口負荷。人口增加最直接的后果就是對各種資源的消費增加，因而總的生態足跡增加，對自然的壓力隨之增大。

從土地資源方面來看，人口的增長影響了城市的各種資源供求量，從生態足跡的角度來說，每一種資源最終都轉化成相應的生物生產性土地，因而各種資源的變化實質上就是土地面積的變化。土地資源的變化體現在兩個方面：①為了承載不斷增長的人口，很多原本用于生產的耕地、林地、草地被侵占用于經濟建設，直接導致區域土地的生產能力逐步變小。②城市化進程的加快使得人們不斷進入擁擠的城市，農村的大量耕地被閑置，致使生態足跡增加的同時生態承載力卻在減少。

從環境方面來看，近些年來京津冀地區的自然環境急劇惡化，主要表現為：①西部與北部太行山、燕山山地的水土流失。②北京、天津、石家莊、唐山、保定等大、中城市的生態壓力指數大于1，已經出現了生態超載。③工業快速發展產生大量的廢水、廢渣和廢氣，導致大氣污染嚴重，生態環境惡化。④農業生產過程中添加各種農藥、化肥等，這些都給環境的友好發展帶來了威脅。環境變差的后果是各種生物生產性土地的生產能力不斷變差，出現大量沙漠化土地和鹽堿化土地，整個區域的生態承載力變弱。

從經濟方面來看，經濟的增長不僅僅是城市發展的象征，更是可持續發展的象征和承載力強弱的象征。京津冀地區的GDP一直處于高速增長狀態，但這種高速的增長也是有代價的，它是在高投資水平、高資源消耗、高浪費、高污染的狀態下進行的，盡管這種狀況隨著人們環保意識的增強而有所改觀，但大多數已經破壞或者是嚴重污染的土地短期內不能恢復生產能力，并且伴隨經濟的發展，新的污染還在不斷產生。經濟發展與環境污染似乎總是結伴而行。這對于京津冀區域脆弱的生態環境可謂雪上加霜。

5 總 結

本文利用生態足跡法評估了京津冀區域土地承載力，進而對區域生態的可持續發展進行了量化分析。考慮到京津冀區域人口處于不斷變動之中，本文分別計算了區域生態足跡、生態承載力和生態赤字的總量及人均量。計算結果顯示，從2007至2011年，京津冀地區的人均生態足跡和總的生態足跡逐年增加，分別增長了8.7和18.3個百分點；與此同時，總生態承載力呈現微幅下降趨勢，而伴隨著京津冀區域人口數量的增加，人均生態承載力呈現下降趨勢，由2007年到2011年下降了8.7個百分點。在此背景下，京津冀區域總的生態赤字和人均生態赤字都在逐步擴大，從2007至2011年，兩者分別增加了21.6和11.1個百分點。此外，區域生態壓力指數一直大于6.5并呈上升趨勢，這一數據表明，區域生態可持續發展的壓力巨大，區域生態的平衡主要依賴外部區域的資源補給。嚴重的區域生態超載給區域的可持續發展造成巨大的壓力。因此，未來京津冀區域的可持續發展需要加強兩方面的工作：一是嚴格控制區域人口數量，二是竭盡全力縮減由于經濟發展造成的土地資源流失或土地產出降低。

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