基于足跡家族的廣西壯族自治區資源與環境壓力評價

趙先貴，趙 晶，馬彩虹，肖 玲，申燁紅

（1.陜西師范大學旅游與環境學院，陜西 西安 710062；2.西安石油大學思想政治理論教學科研部， 陜西西安 710065；3.寧夏大學資源環境學院，寧夏 銀川750021）

基于足跡家族的廣西壯族自治區資源與環境壓力評價

趙先貴1，趙 晶2，馬彩虹3，肖 玲1，申燁紅1

（1.陜西師范大學旅游與環境學院，陜西 西安 710062；2.西安石油大學思想政治理論教學科研部， 陜西西安 710065；3.寧夏大學資源環境學院，寧夏 銀川750021）

研究目的：評估廣西資源與環境的壓力，為該區的生態文明建設提供參考依據。研究方法：基于足跡家族中的生態足跡、碳足跡和水足跡， 構建由生態壓力、GHG（溫室氣體）排放和水資源壓力構成的資源環境壓力評價指標體系。研究結果：（1）廣西的生態壓力從1990年的中上（Ⅱb）升為2013年的很高（Ⅲb）。2013年防城港和百色的生態壓力為中上（Ⅱb），柳州、梧州、來賓和崇左較高（Ⅲa），南寧、桂林、柳州和北海等其余8市很高（Ⅲb）。（2）1990年以來廣西的GHG 排放等級較低（Ⅰb）。2013年北海的GHG排放為中上（Ⅱb），貴港和玉林為中下（Ⅱa），河池和梧州為很低（Ⅰa），柳州、防城港、南寧和桂林等其余9市較低（Ⅰb）。（3）1990年以來廣西的水資源壓力很低（Ⅰa）。2013年北海的水資源壓力為中下（Ⅱa），南寧、玉林和貴港較低（Ⅰb），其余地區很低（Ⅰa）。（4）1990—2013年廣西的資源環境壓力由較低（Ⅰb）上升為中下（Ⅱa）。2013年北海和貴港的資源環境壓力為中上（Ⅱb），玉林、南寧、欽州和柳州為中下（Ⅱa），桂林、百色和防城港等其余8市較低（Ⅰb）。研究結論：廣西的資源環境壓力主要歸因于較高的生態壓力。GHG排放等級雖不高，但其指數增高的勢頭不容忽視。

土地生態；足跡家族；資源環境壓力；生態文明建設；廣西壯族自治區

人類不合理開發利用自然資源導致自然資本供需矛盾，大氣中GHG（溫室氣體）濃度增加引起全球變暖，以及水資源短缺與污染等問題已經對自然生態系統和人類生存環境產生了嚴重影響，生態文明已成為全社會關注的重點［1-2］，區域資源與環境的壓力及其可持續性是生態文明建設首先要考慮的關鍵問題。資源與環境壓力的評價方法很多，常用的有多指標綜合評價法［3-5］、模型法［6-7］、足跡法［8-9］等。綜合評價法的缺點在于評價因子的選取受人為因素影響大；就模型法而言，有的僅提供評價框架（如PSR模型），有的提供分析影響因子的模式（如IPAT模型），但評價因子的選擇仍受人為因素的影響；常見生態足跡、水足跡等方法雖可彌補上述不足，但由于資源與環境的多樣性和復雜性，任何單一的指標難以全面評價某一區域資源環境的壓力。足跡家族法（包括生態、碳和水足跡）與國際接軌［10-12］，不受主觀因素的影響，且考慮了土地和水資源承載力、碳排放與林業碳匯及可持續發展等問題，涵蓋了認識、尊重、順應、利用和改造自然，以造福人類的生態文明建設的基本內涵［2］，但足跡家族法缺少評價指標的細化、整合及等級劃分標準。本文旨在構建基于足跡家族的資源環境壓力評價體系，并應用于廣西的資源環境壓力評價，以期為政府相關部門在生態紅線、生態補償等生態文明制度建設方面提供依據。

1　研究區概況

廣西壯族自治區位于104°26'—112°04'E，20°54'—26°24'N，地處中國西南部，南瀕北部灣，面向東南亞，西南與越南毗鄰，從東至西分別與廣東、湖南、貴州、廣西4省接壤。轄14個地級市，面積23.76×104km2，山地、石山以及丘陵占總面積的69.7%，平原和臺地僅占23.4%。大部分地區的氣候屬于典型亞熱帶季風氣候，但桂南的北海、防城港等市瀕臨熱帶海洋北部灣，南部地區則偏向熱帶季風氣候。溫和多雨的氣候為植物提供了良好的生存環境。年均溫16.5—23.1℃。水資源充沛，河流多，降水豐富；能源資源缺乏；旅游資源豐富，是全國著名的旅游省區。廣西是一個以農業為主，經濟相對落后的省區，人均GDP僅為國家平均水平的70.60%。2013年全省森林覆蓋率為56.5%，居全國第3名，林業碳匯潛力巨大。2013年常住人口5282×104人。

2　研究方法

2.1足跡家族法

采用Galli等［10-11］的定義：足跡家族由生態、碳和水足跡組成，用于評估人類對生物和水資源的需求以及GHG排放對環境的影響。

2.1.1生態足跡 生態足跡是人類活動對生物圈需求的度量；生物承載力指生物生產土地和海域能夠提供給人類消費的生態服務總量；人均生態足跡與人均生物承載力之差值即為人均生態赤字（ed）［13］。生態足跡可分為生物質足跡和能源足跡。

2.1.2碳足跡 碳足跡是人類活動過程中直接和間接的GHG排放量［10-11］。本文采用《2006年IPCC國家溫室氣體清單指南》和《省級溫室氣體編制指南》推薦的方法，計算公式和因子取值見文獻［14］。碳足跡以t CO2e（CO2當量）表示。

2.1.3水足跡 水足跡由直接水足跡（實體水）和間接水足跡（虛擬水）兩部分組成，間接水足跡等于某種消費品的消費量與其單位產品的虛擬水含量的乘積［15-16］，單位產品的虛擬水含量取值見文獻［17］和［18］。

2.2資源環境壓力評價體系的構建

基于足跡家族原理，本文提出由生態壓力指數（EPI）、GHG排放指數（CEI）和水資源壓力指數（WPI）綜合而成的資源環境壓力指數（RPI）。生態壓力指數是指某一區域生物質足跡與生物承載力的比率，反映區域生態安全程度［19-20］。水資源壓力指數（WPI）為區域水足跡與其可用水資源量的比值，反映水資源壓力狀況［19］。GHG排放指數由人均GHG排放指數（Cp）和單位面積GHG排放指數（Ca）綜合而成［14］，反映區域GHG排放對全球氣候變化貢獻的大小。其中，Cp定義為區域人均碳足跡與應對全球氣候變化目標的人均碳足跡的比值；Ca定義為單位面積的碳足跡（碳足跡密度）與應對全球氣候變化目標的碳足跡密度的比值（面積換算為生物承載力的生物生產面積）。Stern提出人均2 t CO2e作為各國承擔減排義務的目標［21］。2014年WWF公布的全球生物承載力為人均1.7 hm2，故應對全球氣候變化目標的碳足跡密度為1.18 t/hm2。文中各指數皆采用極值法進行標準化；EPI 和WPI的最大值分別取2和1。本文權重的確定選用熵權法［4］。CEI的計算方法如下：式（4）中，Cpmax和Camax分別為全球人均碳足跡及碳足跡密度的最大值15和20；權重Wp和Wa分別為0.5001和0.4999。

為便于判斷某一區域資源環境壓力總體狀況，在上述EPI、CEI和WPI等三個指數的基礎上，構建出資源環境壓力指數（RPI）。通過熵權法確定權重依次為0.3330、0.3339和0.3331，分別以We、Wc和Ww表示，計算方法為：

通過不同區域和不同尺度的試評價，上述4種指數的等級劃分標準見表1。

2.3數據來源

數據主要來源于中國經濟與社會發展統計數據庫、中國及廣西統計局網站、電子年鑒、中經網產業數據庫，以及1991—2014年的《中國統計年鑒》、《中國能源統計年鑒》、《中國奶業統計年鑒》、《中國農村統計年鑒》、《中國林業統計年鑒》和《廣西統計年鑒》等，另外也通過廣西及其各市的統計局、農業廳、林業廳等部門以補充和校對數據。

3　結果與分析

3.1廣西資源環境壓力的動態變化特征

3.1.1廣西生態足跡、碳足跡與水足跡的動態分析 廣西人均生態足跡由1990年的0.86 hm2逐年增高至2013年的1.89 hm2，年均增加3.50%；人均生物承載力在0.65—0.74 hm2之間波動；同期人均生態赤字由0.21 hm2逐年增加到1.24 hm2，年均增高7.9%。生態赤字的不斷增高，說明廣西的生態需求已經超出了生態系統的承載能力，其發展是不可持續的。

表1　資源環境壓力指數等級劃分標準Tab.1 The grades of resource environment pressure index

1990—2013年，廣西碳足跡呈明顯上升趨勢。人均碳足跡由1990年的1.75 t增加到2013年4.77 t，目前廣西的GHG排放量已超過應對氣候變化目標的2.39倍。1990—2013年，能源部門產生的GHG占GHG總量（不包括林業固碳，下同）的比例為41.56%—65.93%，農業占12.60%—49.59%，水泥占4.99%—20.60%，廢棄物處理占2.16%—3.86%；林業固碳占總GHG的7.60%—13.83%。可見能源消費和農業生產是引起廣西碳足跡增高的主要原因，而林業固碳最高可中和全省13.83%的GHG排放。雖然廣西的碳足跡并不很高，但由于該省的能源消費導致的碳足跡增幅遠大于林業碳匯的增速，因此，碳減排和植被保育仍不容忽視。

廣西人均水足跡由1990年的405.75 m3上升到2013年的496.53 m3，年均增加0.88%。其中人均實體用水量由88.87 m3上升到188.75 m3，年均增加3.33%；人均虛擬水在298.57—343.62 m3之間波動。人均可用水資源量由3013.98 m3波動增加到4359.67 m3，增高了44.65%。水資源壓力指數波動在0.09—0.18之間，遠小于1，說明廣西的水資源壓力不高。

3.1.2廣西資源環境壓力的動態特征 1990—2013年，廣西生態壓力指數由0.51增加到0.81，等級由中上（Ⅱb）升至很高（Ⅲb）；GHG排放指數由0.09增加到0.23，表明廣西GHG排放一直位于較低水平（Ⅰb）；水資源壓力很低（Ⅰa）；資源環境壓力指數從0.24上升至0.39，由較低（Ⅰb）上升為中下等級（Ⅱa）。

3.2廣西資源環境壓力的空間差異特征

3.2.1廣西生態足跡、碳足跡與水足跡的空間差異特征 廣西各市2013年人均生態足跡不高（表2），相對而言，來賓、柳州、防城港較高（2.00—2.32 hm2），其余地區較低（0.91—1.78 hm2）；人均生物承載力較高是百色和崇左，兩市均為1.05 hm2，其余地區較低（0.27—0.91 hm2）；人均生態赤字較高的有北海、欽州、防城港、貴港、南寧、來賓、柳州7市（1.06—1.47 hm2），其余7市較低（0.09—0.99 hm2）。

2013年人均碳足跡較高的有北海、百色、來賓、貴港和柳州（5.21—7.69 t）；防城港、南寧、桂林和玉林等4市居中（2.81—4.75 t）；其余地區的人均碳足跡較低（0.76—1.96 t）。2013年人均水足跡可分為3類，南寧和北海的人均水足跡較高，分別為709.03 t和631.53 t；柳州、欽州、來賓、防城港和賀州的人均水足跡居中（536.44—579.10 m3），其余地區較低（419.71—497.52 m3）。人均可用水資源量可分為4類，較高的是防城港市（10200.00 m3）；其次是桂林、賀州、河池和來賓（5196.73—7934.6 m3）；再低的有崇左、欽州、柳州、百色和梧州（3487.74—4813.08 m3）；貴港、南寧、玉林和北海的可用水資源量更低（1551.48—2190.79 m3）。

表2　廣西各市2013年足跡家族的測算結果Tab.2 Results of footprint family of cities in Guangxi， 2013

3.2.2廣西資源環境壓力的空間差異特征 根據研究結果（圖1），從生態資源供需平衡看，2013年防城港和百色的生態壓力為中上等級（Ⅱb），柳州、梧州、來賓和崇左較高（Ⅲa），南寧、桂林、柳州和北海等8市的生態壓力很高（Ⅲb）。從GHG排放看，北海為中上等級（Ⅱb），貴港和玉林為中下（Ⅱa），河池和梧州很低（Ⅰa），柳州、防城港、南寧和桂林等其余9市較低（Ⅰb）。從水資源供需關系看，北海市的水資源壓力為中下等級（Ⅱa），南寧、玉林和貴港較低（Ⅰb），其余地區很低（Ⅰa）。廣西的資源環境壓力可分為兩大類三亞類，北海和貴港的資源環境壓力為中上等級（Ⅱb），玉林、南寧、欽州和柳州為中下（Ⅱa），桂林、百色和防城港等其余8市的資源環境壓力較低（Ⅰb）。

4　結論與討論

由于資源環境的復雜性，任何單一指標都無法全面測評人類活動對生態環境的影響。本文基于足跡家族理論，從區域所承受的生態壓力、社會經濟發展的資源約束以及環境保護等方面綜合考慮，提出了由生態壓力、GHG排放和水資源壓力三個指數構成的資源環境壓力評價指標體系。通過對廣西的實證研究發現，該方法可以彌補多指標綜合評價方法受人為因素影響較大的缺陷。通對廣西1990年以來的資源環境壓力評價的案例分析，證明該評價體系可適用省、市兩級尺度的區域資源環境壓力評估， 并具有良好的時空可比性。在未來的研究中， 一是進一步通過更多的不同尺度的實證研究，不斷修訂有關參數，進一步完善本文所提出的評價方法；二是進一步探討社會足跡的核算方法，不斷豐富足跡家族評價方法。

圖1　廣西2013年資源環境壓力的空間差異Fig.1 Spatial changes of resource environment pressure in Guangxi， 2013

從本文的評價結果看，1990—2013年廣西的生態壓力由中上（Ⅱb）升至很高等級（Ⅲb），GHG排放和水資源壓力一直處于較低（Ⅰb）或很低等級（Ⅰa），資源環境壓力由較低（Ⅰb）上升為中下等級（Ⅱa）。23年間全區的水資源壓力指數降低了15.40%，而生態壓力、GHG排放和資源環境壓力指數分別增高了59.79%、171.61%和59.19%?？梢?，廣西的資源環境壓力主要歸因于較高的生態壓力。全區的GHG排放等級雖不高，但其增高的勢頭不容忽視。因此，在生態文明建設中，應重點降低生態壓力，并遏制和減緩GHG排放增高的趨勢。廣西山多田少，生物承載力不高和人口的增加是引起生態壓力上升的主要原因。1990年以來廣西耕地面積沒有大幅減少，這在全國實屬罕見，但人均土地少，土地質量差，只有確保高質量的基本農田不減少才可保證糧食安全底線。今后應嚴格執行耕地保護制度，堅守全區420×104hm2耕地紅線。廣西耕地的產出因子從1990年的1.28增加到 2013年的1.63，說明由于農業科技的作用 ，23 年來廣西糧食的單位面積產量提高了26.81%。正是由于高新農業技術的作用使得廣西在人口增高了23.88%的情況下，人均生物承載力沒有大幅變化。同時，廣西應始終堅持“生態立區和綠色發展”理念，充分發揮林業資源和旅游資源兩大優勢，通過發展林業脫貧致富并提高碳匯能力；利用桂林山水甲天下的影響力，以桂林—北海黃金旅游帶為基礎，大力發展生態旅游產業，彌補由于人多地少而導致的生物承載力低和生態壓力高的缺陷，有效促進廣西生態文明建設。

（References）:

［1］ 孫新章，王蘭英，姜藝，等.以全球視野推進生態文明建設［J］ .中國人口·資源與環境，2013，23（7）：9 - 12.

［2］ 周宏春.生態文明建設的路線圖與制度保障［J］ .中國科學院院刊，2013，（2）：157 - 162.

［3］ 李春燕，南靈.陜西省土地生態安全動態評價及障礙因子診斷［J］ .中國土地科學，2015，29（4）：72 - 81.

［4］ 許倍慎，周勇，徐理，等.湖北省潛江市土地生態脆弱性時空分析［J］ .中國土地科學，2011，25（7）：80 - 85.

［5］ 金悅，陸兆華，檀菲菲，等.典型資源型城市生態承載力評價——以唐山市為例［J］ .生態學報，2015，35（14）：1 - 11.

［6］ 張惠，張志強.民勤縣經濟發展與生態環境的定量關系研究田［J］ .地球科學進展，2014，29（5）：632 - 639.

［7］ 王永剛，王旭，孫長虹，等. IPAT及其擴展模型的應用研究進展［J］ .應用生態學報，2015，26（3）：949 - 957.

［8］ 趙卉卉，王遠，谷學明，等.基于物質流和生態足跡的可持續發展指標體系構建——以安徽省銅陵市為例［J］ .生態學報，2012，32（7）：2025 - 2032.

［9］ 史利潔，吳普特，王玉寶，等.基于作物生產水足跡的陜西省水資源壓力評價［J］ .中國生態農業學報，2015，23（5）：650 - 658.

［10］ Galli A， Wiedmann T， Ercin E， et al. Integrating ecological， carbon and water footprint into a “Footprint Family” of indicators: Definition and role in tracking human pressure on the planet［J］ . Ecological Indicators， 2012， 16: 100 - 112.

［11］ Galli A， Weinzettel J， Cranston G， et al. A Footprint Family extended MRIO model to support Europe’s transition to a One Planet Economy［J］ . Science of the Total Environment， 2013， 461 - 462: 813 - 818.

［12］ 方愷.足跡家族：概念、類型、理論框架與整合模式［J］ .生態學報，2015，35（6）：1647 - 1659.

［13］ Boruckea M， Mooreb D， Cranstonb G， et al. Accounting for demand and supply of the biosphere’s regenerative capacity: The National Footprint Accounts’ underlying methodology and framework［J］ . Ecological Indicators， 2013， 24: 518 - 533.

［14］ Jeroen C J M， van den Bergh， Grazi F. Reply to the first systematic response by the Global Footprint Network to criticism: A real debate finally？［J］ . Ecological Indicators， 2015， 58: 458 - 463.

［15］ 劉某承，李文華，謝高地.基于凈初級生產力的中國生態足跡產量因子測算［J］ .生態學雜志，2010，29（3）：592 - 597.

［16］ 謝高地，魯春霞，成升魁，等.中國的生態空間占用研究［J］ .資源科學，2001，23（6）：20 - 23.

［17］ 張桂賓，王安周.中國中部六省生態足跡實證分析［J］ . 生態環境，2007，16（2）：598 - 601.

［18］ 趙先貴，馬彩虹，肖玲，等.西安市溫室氣體排放的動態分析及等級評估［J］ .生態學報，2015，35（6）：1982 - 1990.

［19］ 馬晶，彭建.水足跡研究進展［J］ .生態學報，2013，33（18）：5458 - 5466.

［20］ Ercin A E， Hoekstra A Y. Water footprint scenarios for 2050: Aglobal analysis［J］ . Environment International， 2014， 64:71 - 82.

［21］ 孫才志，張蕾.中國農產品虛擬水——耕地資源區域時空差異演變［J］ .資源科學，2009，31（1）：84 - 93.

［22］ 趙達偉，趙先貴，張麗慧，等.襄垣縣虛擬水消費的時空變異分析［J］ .華中師范大學學報（自然科學版），2010，44（2）：315 -318.

［23］ 趙先貴，肖玲，馬彩虹，等.基于生態足跡的可持續評價體系的構建［J］ .中國農業科學，2006，39（5）：1202 - 1207.

［24］ 趙先貴，馬彩虹，高利峰，等.基于生態壓力指數的不同尺度區域生態安全評價［J］ .中國生態農業學報，2007，15（6）：135 -138.

［25］ Stern N. Stern Review: The Economics of Climate Change［M］ . Cambridge， UK: Cambridge University Press， 2007.

［26］ Galli A. On the rationale and policy usefulness of Ecological Footprint Accounting: The case of Morocco［J］ . Environmental Science & Policy， 2015， 48: 210 - 224.

（本文責編：陳美景）

Resource Environment Pressure Assessment from the Perspective of Footprint Family in Guangxi Province

ZHAO Xian-gui1， ZHAO Jing2， MA Cai-hong3， XIAO Ling1， SHEN Ye-hong1
（1. College of Tourism and Environment， Shaanxi Normal University， Xi’an 710062， China； 2. Ideological and Political Theory Teaching and Research Department， Xi’an Shiyou University， Xi’an 710065， China； 3. School of Resource and Environment， Ningxia University， Yinchuan 750021， China）

The purpose of this paper is to understand the resource environment pressure in Guangxi， China and to provide the basis for the eco-civilization construction in this region. The research method is to construct a regional resource environment pressure evaluation system based on the Footprint Family including ecological footprint， carbon footprint and water footprint. The results indicated that， during 1990 to 2013， the ecological pressure in Guangxi increased from above-average grade （IIb）to very high grade （Ⅲb）. In 2013， the ecological pressure was at above-average grade （IIb） in cities of Fangchenggang and Baise and was at high grade （IIIa） in cities of Liuzhou ，Wuzhou， Laibin and Chongzuo as well as was at very high grade （Ⅲb）

in the rest eight regions such as Nanning， Guilin， Liuzhou and Baihai and so on. The greenhouse gas （GHG） emissions were always at low grade （Ib） in Guangxi. In 2013， the GHG emissions were at above-average grade （IIb） in Beihai city and were at below-average grade （IIa） in cities of Guigang and Yulin and were at very low grade （Ia） in cities of Hechi and Wuzhou as well as were at low grade （Ib） in the rest 9 cities including Liuzhou， Fangchenggang， Nanning， Guilin and so on. The water resource pressure was very low （Ia）. In 2013， the water resource pressure was at below-average grade （IIa） in Beihai City，and was at low grade （I b） in cities including Nanning ， Yulin and Guigang as well as was at very low grade （I a） in the rest regions. The resource environment pressure increased from low grade （Ib） to below-average grade （IIa） during 1990-2013. In 2013， the resource environment pressure was at above-average grade （IIb） in cities of Baihai and Guigang， and was at belowaverage grade （IIa） in cities of Yulin， Nanning， Qinzhou and Liuzhou， and was at low grade （Ib） in other 8 cities such as Guilin，Baise and Fangchenggang and so on. The conclusion is that the high ecological pressure mainly contributed to the resource environment pressure in Guangxi. The GHG emission grade was not so high， however， its growth trend should not be ignored.

land ecology； Footprint Family； resource environment pressure； eco-civilization construction； Guangxi Zhuang Autonomous Region

F205

A

1001-8158（2016）03-0071-07

10.11994/zgtdkx.20160317.140541

2015-08-03；

2015-12-31

國家社會科學基金項目（14XKS019）。

趙先貴（1958-），男，陜西耀州人，博士，教授。主要研究方向為生態評價與規劃。E-mail: zhaoxg@snnu.edu.cn