基于生態足跡模型的福建省可持續發展研究

王 庚, 查 軒, 黃少燕, 陳世發

(1. 濕潤亞熱帶山地生態國家重點實驗室培育基地, 福州 350007;2. 福建師范大學 地理科學研究所, 福州 350007)

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基于生態足跡模型的福建省可持續發展研究

王 庚1,2, 查 軒1,2, 黃少燕1,2, 陳世發1,2

(1. 濕潤亞熱帶山地生態國家重點實驗室培育基地, 福州 350007;2. 福建師范大學 地理科學研究所, 福州 350007)

生態足跡是衡量區域可持續發展通用的指標,運用生態足跡模型計算了2009—2013年福建省人均生態足跡、人均生態承載力及生態赤字,結果表明,2009—2013年福建省人均生態足跡不斷增大,由2009年的1.930 hm2上升到2013年的2.358 hm2;人均生態承載力不斷減小,由2009年的0.501 hm2減小到2013年的0.397 hm2。人均生態赤字由2009年的-1.429 hm2增大到2013年的-1.961 hm2。并用灰色GM(1,1)預測模型對福建省可持續發展狀況進行預測,表明福建省生態赤字將進一步加大,生態環境處于不安全狀態,社會經濟屬于不可持續發展狀態。

生態足跡; 生態承載力; 生態赤字; GM(1,1); 福建省

0 引 言

自《21世紀議程》在1992年簽署以來,可持續發展終于成為整個人類的共識。定量測度可持續發展狀態的方法一直是國際研究的熱點和前沿領域之一[1]。生態足跡模型是在加拿大生態經濟學家Rees及其博士生Wackernagel等的共同努力下于1992年提出的[2]。生態足跡是根據人類社會對自然資源的依賴性來定量測度區域可持續發展狀態的一種理論與方法,它形象地反映了人類經濟活動對環境影響的程度[3-5]。經過20年的發展,其指標體系和計算方法已趨完善,生態足跡模型在評價區域可持續發展程度方面得到廣泛的應用,它反映人類對資源的開發利用是否在生態承載力的范圍之內[3]。Wackernagel計算了世界50多個國家的生態足跡[4]。生態足跡理論引入國內后,有關學者運用其對我國多個地區的生態足跡進行了計算和分析。張志強等計算了中國西部12省市生態足跡[5],趙先貴計算了陜西省的生態足跡和承載力[6], 朱國鋒等計算了甘肅省2004年的生態足跡[7]。近年來,針對運用生態足跡模型來研究特定城市的研究越來越多,周靜等用生態足跡方法對南京可持續發展進行研究[11]。宋亞洲,韓寶平用生態足跡方法對徐淮地區礦業城市可持續發展進行研究[12]。近幾年福建省在國家政策的大力支持下經濟快速發展,GDP增長一度達到9.9%,名列全國前茅,但是經濟快速發展帶來了一些諸如資源的過度開發、環境的破壞等問題,生態環境承載壓力將逐步增大。因此,對福建省近年來經濟發展的可持續性研究就顯得尤為重要。福建省為海西經濟區的核心區域,又是近年來發展最快的省份之一,因此,選取福建省作為研究對象具有代表性。本文系統探討了福建省可持續發展狀況,分析其存在的問題,為經濟社會的可持續發展提供參考和指導。

1 研究區概況與研究方法

1.1 研究區概況

福建省位于我國東南部沿海,與臺灣島隔海相望。陸地面積12.4萬km2,海域面積13.6萬km2,2014年常住人口3 806萬,耕地總面積12 365 km2,人均耕地0.04 hm2,不及全國平均水平的一半。亞熱帶季風氣候,水熱條件的垂直分帶較明顯,氣候復雜多樣,利于發展農業多種經營,森林覆蓋率65.95%,居全國首位。福建省礦產資源比較豐富。已知礦產116種,具有明顯經濟優勢的礦產有鐵、錳、石灰巖等,石油、天然氣等為短缺的礦產[8]。近年來,福建省大力推進海峽西岸經濟區建設,經濟高速發展,綜合實力不斷加強。

1.2 生態足跡計算方法

生態足跡是將某區域所有人口所消費的全部資源和吸收的全部廢棄物轉化為標準的生物生產性土地面積,是從需求方面進行計算。生態承載力是該區域實際進行生產的生物生產性面積,是從供給方面進行計算,通過二者的比較,評價研究對象的可持續發展狀況[9]。即:計算區域的耕地、草地、林地、水域、建筑面積、化石燃料用地對應的土地面積,通過對比分析該區域的生態足跡和承載力來評價該區域發展的可持續性程度。

生態足跡計算公式:

(1)

式中:EF為總生態足跡;N為人口數;ef為人均生態足跡;rj為均衡因子;aai為人均i種消費項目折算的生物生產面積;i為消費項目類型;j為生物生產性土地類型;pi為i種消費品的平均生產能力;Ci為i種消費品的人均年消費量[10]。

均衡因子選取來自于世界各國的生態足跡計算研究報告,耕地、林地、草地、建筑用地、水域、化石燃料用地的均衡因子分別為2.82、1.14、0.54、2.82、0.22、1.14[11]。采納 “世界環境與發展委員會”在報告《我們共同的未來》中的建議,在計算人均生態承載力時扣除12%的面積用于生物多樣性保護,實際中人們并沒有留出CO2吸收地。

生態承載力計算公式:

(2)

式中:EC為人均生態承載力;aj為實際人均占有的土地面積;rj為均衡因子;yj為產量因子。 根據楊建明等計算生態足跡時的取值方法,耕地、草地、林地、水域、建筑用地、化石燃料土地的產量因子分別取1.66、0.19、0.91、1.00、1.66、0。

1.3 生態赤字或生態盈余計算方法

將維持一定生活水平所必需的生物生產面積(生態足跡)與同區域所能提供的生物生產面積(生態承載力)比較,就可判定一個國家或地區的生產消費活動是否處于當地生態系統承載力范圍內[12]。即當生態足跡超過生態承載力,就會出現生態赤字,表明該地區區域發展模式處于相對不可持續狀態,當生態足跡小于生態承載力,則會形成生態盈余,表明人類活動處于生態承載力范圍之內,生態環境處于可持續狀態。

2 計算結果及分析

2.1 生態足跡計算結果及分析

以2010—2014年《福建省統計年鑒》相關數據為基礎,分別計算福建省2009年、2010年、2011年、2012年、2013年的生態足跡,得到福建省2009—2013年人均生態足跡、人均生態承載力及生態赤字,如表1和表2。根據計算結果對福建省可持續發展狀況進行分析。

表1 人均生態足跡

從圖1和表1可看出2009—2013年福建省人均生態足跡呈現逐年增加的趨勢,并且增速較快,從2009年的1.930 4 hm2增至2013年的2.358 4 hm2,人均生態足跡增加0.428 hm2。生態足跡反映了人類社會對資源的利用情況,對資源消耗越多,足跡越大。從生態足跡的構成來看,福建省對化石燃料用地、草地、耕地的需求較大,對水域、林地、建筑用地需求較少。其中化石燃料用地、草地、耕地的需求有逐漸上升的趨勢,說明隨著生活水平提高,人們對能源和食物的消費量增大。能源的生態足跡占比例最大說明能源供給對整個社會的發展極其重要。

表2 人均生態承載力

其次,2009—2013年福建省人均生態承載力表現為逐年下降的趨勢,扣除12%的生物多樣性保護面積,可利用的生態承載力由2009年的0.500 96 hm2/人下降到2013年的0.397 32 hm2/人。生態足跡呈現出現赤字,并由2009年的1.429 44增加到2013年的1.961 08,5年增長了0.53 hm2/人,表明福建省經濟社會發展處于一種不可持續狀態,福建省生態足跡已經超過自然系統的再生能力,需求量已經大于自身的供給能力,當前福建省的發展是消耗自然資本存量和從外部獲得生態足跡來彌補生態承載力的不足,因此,要提高能源的利用率,調整消費結構,向可持續發展方向轉變。

圖1 2009—2013年福建省生態足跡動態變化

2.2 生態足跡預測結果及分析

生態足跡預測的模型主要有以下方法:灰色動態模型[12]、遺傳神經網絡[13]、灰色馬爾柯夫鏈[14]、多元非線性回歸[15]。實踐表明GM(1,1)灰色預測模型的結果相對來說比較準確,因此,本文采用灰色系統預測模型對福建省2014—2018年的生態足跡和生態承載力進行預測?；疑到y是將未知的信息做為灰色信息,用已知的白色信息將其白色化,簡單易行,預測精度高[16]。GM(1,1)模型是應用最為廣泛的灰色預測模型,它是在原始時間序列的基礎上,按時間進行累加,從而得到新的時間序列。

將福建省2009—2013年的生態足跡計算結果作為原始數據,建立起灰色預測GM(1,1)模型,運用DPS數據處理軟件進行處理,得到預測模型中的a=0.445 333,b=0.004 28,則福建省人均生態足跡預測公式如下:

X(t+1)=-0.007 790e-0.445 333t+0.009 624

式中:X為預測年份的人均生態足跡;t為年份,以2013年1。運用模型對2014—2018年5年的生態足跡進行預測,小概率誤差P值為1>0.95,C為0.007 4<0.35,對照灰色預測精度檢驗等級標準,精確等級為一級(好),因此可以用來預測福建省生態足跡的變化趨勢。

同理,運用DPS數據處理軟件對生態承載力進行預測,得到預測模型中a=-0.310 667,b=0.001 666,則福建省人均生態足跡預測公式為

X(t+1)=0.011 230e0.310 667t-0.005 364

預測值均方差比值c=0.148 2<0.35,小概率誤差p值為1>0.95。對照灰色預測精度檢驗等級標準,精確等級為一級(好),因此可以用來預測福建省生態承載力的變化趨勢。表3為預測結果。

表3 福建省2014—2018年人均生態足跡和生態承載力的預測值 (hm2·人-1)

對福建省可持續發展的預測結果為:2014—2018年生態足跡不斷增大,由2014年的2.522 2 hm2/人,增至2018年的3.239 1 hm2/人,增長28.4%,相對于2009年的1.930 4 hm2/人,10年間增加了1.68倍;人均生態承載力呈現相反的變化趨勢,逐年遞減,由2014年的0.403 8 hm2減至2018年的0.396 6 hm2,相對于2009年的0.501 0 hm2下降了26.3%;人均生態赤字由2014年的2.118 4 hm2增加到2018年的2.842 5 hm2,5年間增加0.724 1 hm2。

3 結論與對策

福建省人均生態足跡2013年為2.358 4 hm2,超過生態承載力,生態赤字為1.961 1 hm2,并且預測結果顯示生態足跡和生態赤字仍會繼續增大,這表明按現在的發展模式發展,到2018年,為了滿足人們的生活水平,每人還需要額外的0.724 1 hm2的生態生產性土地面積,將消耗更多的自然資本存量和從外部獲得更多的生態足跡來彌補生態承載力的不足。因此,福建省目前屬于不可持續性的發展,由于化石燃料的生態足跡最大,實際上也沒有留出專門的碳吸收地,所以,必須提高化石能源的利用效益,提高新能源的比例,以期向可持續發展方向轉變。

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Research of the sustainable development in Fujian province based on the ecological footprint model

WANGGeng1,2,ZHAXuan1,2,HUANGShaoyan1,2,CHENShifa1,2

(1. State Key Laboratory of Subtropical Mountain Ecology Funded by Ministry of Science and Technology and Fujian Province, Fuzhou 350007, China; 2. Institute of Geography, Fujian Normal University, Fuzhou 350007, China)

The ecological footprint is a measure of general indicator of regional sustainable development. In this work, an ecological footprint model was applied to calculate the per capita ecological footprint, the per capita ecological carrying capacity and ecological deficit in fujian province from 2009 to 2013 , the results show that per capita ecological footprint of fujian province was constantly increased, from 1.930 hm2in 2009 to 2.358 hm2in 2013, while the per capita ecological carrying capacity was gradually decreased from 0.501 hm2in 2009 to 0.397 hm2in 2013, and the per capita ecological deficit was negatively increased from -1.429 hm2in 2009 to -1.961 hm2in 2013. The use of grey GM (1, 1) forecast model to forecast the sustainable development in fujian province shows that ecological deficit will further increase, the ecological environment will be in an unsafe state, social economy belongs to the situation of unsustainable development.

ecological footprint; ecapacity; ecological deficit; GM(1.1); Fujian province

2016-01-15。

國家科技支撐計劃項目(2014BAD15B02)。

王 庚(1990-),男,陜西漢中人,福建師范大學碩士研究生; 通信作者: 查 軒(1961-),男,陜西咸陽人,福建師范大學研究員,博士研究生導師。

1673-5862(2016)02-0178-05

資源與環境

F301

A

10.3969/ j.issn.1673-5862.2016.02.011