基于生態足跡的城市化進程中土地安全評估
——以安徽省為例

楊冰清，馬俊麗

（1.阜陽師范學院信息工程學院，安徽 阜陽 236041；2.四川大學經濟學院，四川 成都 610065）

城市化進程有力推動區域經濟增長和社會進步，但同時對自然環境、生態系統也產生負面影響。土地是人類賴以生存的基本條件，隨著城市化的快速發展，人口大量涌入，帶來一系列耕地面積銳減，土地利用浪費嚴重，生態失調、環境惡化加劇土地質量降低等問題。以影響自然環境、破壞生態系統為代價的城市化發展模式難以為繼，土地安全是生態安全的重要組成部分，直接關系到區域經濟與環境的可持續發展。如何正確評估城市化進程中的土地安全，已成為城市化研究中的重要課題。

一、研究背景

（一）生態足跡、土地安全與城市化概念

1、生態足跡理論。加拿大生態經濟學家Rees WE在1992年首先構建生態足跡概念，生態足跡又稱生態占用，指生產一定區域內人口活動所消費的資源和吸納這些人口活動產生的廢棄物所需要的生態生產性土地的總面積[1]。生態足跡分析方法以生產維持人類基本生活需求和吸收人類所產生廢棄物的土地（或水域）面積來估量人類對環境產生的影響，并進行定量分析，采取統一數值標示為具有全球可比性的單位——全球公頃（Global hectare，簡稱 Gha）。

2、土地安全概念。土地安全（Land Security）是生態安全的重要組成部分，被歸結為一個國家或者地區內土地資源的持續狀態和能力。土地安全主要包含三方面內容：一是按照人類生產、生活需要持續提供土地資源；二是土地存在狀況健康，能夠保證生物群體長久續存；三是人類可充分利用土地完成高效能生產和高質量生活。1995年，世界銀行、聯合國糧農組織、聯合國環境規劃署及聯合國開發計劃署共同發起《土地質量指標》，作為評價土地安全的標準。

3、城市化概念。城市化（urbanization）一詞由西班牙工程師A.Serda(1987)首先使用[1]，不同學者對城市化的界定各有差異，羅西在《社會科學辭典》中的城市化定義更為普遍接受：

其一，人口由農村向城市轉移，城市人口占比逐漸提高；其二，主導產業由第一產業向二、三產業轉變，以及相應經濟關系轉變；其三，居民的生活、工作、思維方式及相應文化逐步轉變為城市的方式和文化；最后，地理風貌由農村地區轉變為城市地區[1]。

（二）生態足跡、土地安全與城市化內在聯系

1、生態足跡與城市化相關性。生態足跡指標為定量測算城市化進程中人類活動對資源環境的影響，提供了一個區域尺度的簡明框架。因而提倡生態城市化，就需要引入對生態足跡的考量。

2、生態足跡與土地安全相關性。生態足跡承載了人類活動消耗，與對地球環境影響之間的關系，土地安全源于近年國際上所興起的 “生態安全”研究。土地安全內涵包括土地總量和人均占有量的充裕、土地資源產出質量的持續穩定及供給渠道的多樣，最終是為了實現區域供給均衡。基于生態足跡理論，通過各類土地類型的生態足跡供需狀況，結合生態安全評價指標，可對區域土地安全狀態進行時序動態分析，深化了土地安全測度的研究層次。

二、基于生態足跡理論的土地安全評價

生態足跡計算基于6點假設：人類社會消費的大部分資源和生產的廢棄物是可能被跟蹤記錄的；大多數資源和廢棄物流量，可根據其生物生產性土地面積進行度量；各類生物生產性土地，可折算成標準化的全球公頃；這些土地用途互斥，因此它們可以疊加組合成人類消費需求；生態服務供應亦可用生物生產性土地表示，其度量單位同為全球公頃；生態足跡可以大于生態承載力[1]。

（一）生物生產性土地類型及均衡化處理

1、生物生產性土地

生物生產性土地。根據生產力大小，生物生產性土地分為耕地、草地、水域、林地、化石燃料用地和建筑用地六種類型[2]。首先，耕地是所有生物生產性土地中生產力水平最高的一類，它能廣泛聚集大量生物，生產人類賴以生存的必須資源。但由于工業化水平迅猛發展及人口不斷增多，耕地的數量和質量呈持續下降趨勢，全球人均耕地僅為0.37hm2。草地是指以生長草本植物為主，未經改良開發的放牧地，是最適合畜牧的土地類型，目前全球人均草地面積約為0.6 hm2。但植物能量積累能力遠低于動物能量積累，再轉化為人類能使用的能量還要損失約10%，所以草地的生產力水平遠不及耕地。水域通常包括淡水和非淡水兩類，比如江河、湖泊、運河、水庫、海洋等，全球人均6hm2左右。人們通常從淡水水域獲取的資源較多，但由于技術有限，人類對于海洋等水域還處于探索階段，能獲取的生物產品總量很有限。林地包括天然林、次生林和人工林三類，除了可以提供各種林產品外，還能提供如防風固沙、防治水土流失、改善氣候、保護生物多樣性等生態功能。在生態足跡計算中，由于條件限制，只選取林地的生物產量，不考慮其防治功能。化石燃料用地的主要作用是吸收人類釋放的CO2，理論上這部分土地面積可以理解為儲備面積，用來補償由于化石燃料消耗而導致的自然資源損失。但實際情況是并未預留CO2的補償用地，因此人類并沒有儲備補償能源消耗的土地資源，而是直接消耗自然資源。此外，建筑用地是人類利用土地自身承載能力建造住宅、道路、通信等公共設施的基礎用地，還包括旅游用地、軍事用地等。按使用土地性質的不同，可劃分為農業建設用地和非農業建設用地兩種。

生態足跡計算包括生物資源賬戶和能源賬戶兩部分，根據安徽省統計年鑒分類和實際核算需要，本研究將生物資源賬戶分為：糧食、大豆、蔬菜、食糖、卷煙、茶葉、水果、植物油、動物油、豬肉、禽類、禽蛋、奶類、水產品和原木[3]。這些資源是由相應的耕地、草地、水域和林地這[4]類生物生產性土地[4]生產出來，可計算得到對應的耕地、草地、水域和林地生態足跡。能源賬戶大體分為：煤炭、焦炭、原油、汽油、煤油、柴油、燃料油、液化石油氣和電力[5]，這些資源是由相應的化石燃料用地、建設用地產生的，由此計算得到化石燃料用地、建設用地生態足跡。根據能源折算系數，將不同類型能源的消耗量轉化為統一單位，并以對應的世界平均能源足跡為標準[6]，計算化石燃料用地和建筑用地面積。

表1 生態足跡計算能源折算系數[6]

2、均衡因子和產量因子

產量因子指一個國家或地區的某一種類型土地的生產力與同期該類土地的世界平均生產力的比率，用以矯正區域生產力差異[5]。由于不同類型土地的生物生產能力差異很大，為了可比較，需要在每種生物生產性土地面積前乘以均衡因子[7]。

表2 生態足跡計算中的土地類型產量因子和均衡因子[8]

（二）生態足跡分析模型

1、生態足跡模型

生態足跡模型綜合測算資源利用對環境影響程度，可定量評價國家或區域的可持續發展能力。其公式為：

（1）式中EF為區域總生態足跡，N為區域常駐人口總數，ef為人均生態足跡，aai為人均i種消費商品折算的生物生產性土地面積，i為消費商品和投入的類型，ci表示第i種商品的人均消費量，pi為i種商品的全球平均產量，rj為均衡因子[9]。

2、生態承載力模型

生態承載力是指國家或區域能提供給人類的生物生產性土地面積總和[9]，它表示在物質能量持續流動下，該區域內生物生產性土地所能承受的最大生態足跡量。其公式為：

（2）式中EC為區域生態承載力，N為區域常駐人口總數，ec為人均生態承載力，ai為i種商品的人均生產面積 （hm2/人），i為消費商品和投入的類型，rj為均衡因子，yj為產量因子。

3、生態赤字或生態盈余模型

通過生態承載力與生態足跡的差值，可判定該區域對人類活動的負荷程度。若小于零，即體現為生態赤字，該區域發展模式不可持續，須從區域外進口匱乏資源；若大于零，則體現為生態盈余，該區域發展模式可持續，自然資源總量有可能增加。根據WCED發布的《我們共同的未來》，生態承載力計算時，應扣除12%的生物生產面積用于生物多樣性保護[10]。其公式為：

（3）式中ED為區域生態赤字，N為區域常駐人口總數，ed為人均生態赤字，ec為人均生態承載力，ef為人均生態足跡。

（三）土地安全評價指標

1、生態壓力指數

生態壓力指數是指一個國家或區域可更新資源的人均生態足跡與生態承載力的比率，它表示了該國家或區域生態環境的承壓程度[11]。其公式為：

（4）式中，ETI為生態壓力指數，ef`為人均生物資源生態足跡，ec為人均生態足跡。

2、生態占用指數

生態占用指數是指一個國家或地區的人均生態足跡與全球人均生態足跡的比率，它代表該國家或地區的生態足跡占全球同類資源的比重[12]，反映該地區經濟發展程度和人均消費水平[11]。其公式為：

3、生態經濟協調指數

生態經濟協調指數是指生態占用指數與生態壓力指數比率，它代表區域社會經濟發展與生態環境的協調程度[4]。其公式為：

為保證評價指標的合理性，野生動物基金會（WWF）根據全球數據，制定了生態安全可持續發展指標和等級劃分標準：

表3 生態壓力指數、生態占用指數和生態經濟協調指數的等級劃分標準[11]

三、安徽省城市化進程中土地安全應用分析

安徽省位于中國大陸東部，隸屬華東地區，地處長江、淮河中下游，長三角腹地。下轄宿州、淮北、阜陽、蚌埠、蕪湖、銅陵等16個地級市，東西寬約450公里，南北長約570公里，面積14.01萬平方公里，2017年常住人口6254.8萬人。

自2014年被列為國家新型城鎮化試點以來，安徽省不斷加快提高戶籍人口城鎮化率，增強轉移農業人口進城落戶的意愿和能力，完善新型城鎮化保障機制，取得積極成效。截至2017年，全省常住人口城鎮化率、戶籍人口城鎮化率分別由2014年的 49.2%、22.7%提升到 53.5%、31%，生產總值27518.7億元，比上年同比增長8.5%[13]。

（一）安徽省土地資源利用現狀

安徽省地貌復雜多樣，包括淮北平原、江淮丘陵、皖西大別山區、沿江平原和皖南山區等區域。2017年末，全省耕地590.71萬公頃，水資源總量585.59億立方米。礦產資源種類齊全，其中煤炭占絕對比重。2004年后，安徽省人均耕地面積由降而升，2010年達到頂峰后又逐年下降。隨著城市化推進，耕地復墾速度難以跟上耕地資源的不斷需求以及城市人口的持續攀升。平原面積大，土地利用程度高，農產品產量大而生產力水平不均。同時，耕地面積持續減少，人地矛盾突出，復墾數量高但質量低，后備土地資源不足。

（二）基于生態足跡理論的土地安全計算

1、生態足跡與生態承載力計算。以2017年數據為例 （2017年末，安徽省常住人口數6254.8萬人，城鎮居民3345.7萬人，鄉村居民2909.1萬人），安徽省生態足跡與生態承載力計算結果如下：

表4 安徽省2013-2017年人均生態足跡 單位：hm2/人

表5 安徽省2013-2017年人均生態承載力 單位：hm2/人

表6 安徽省2017年生態足跡與生態承載力需求計算結果

2、土地安全計算。從可持續性角度，時間序列數據比單一時段能提供更多參考信息，通過比較安徽省2013～2017年生態足跡和生態承載力相關結果，可分析土地安全評價指標。

表7 安徽省生態足跡與生態承載力比較及土地安全指標計算結果

3、數據分析結果。第一，人均生態足跡持續增加，生態承載力緩慢遞減，生態赤字逐年擴大

表4、表5結果顯示，安徽省人均生態足跡由2013年的 1.5502 hm2增至2017年的 1.9862 hm2，上漲44.3%,資源和能源消耗增加趨勢明顯，環境負荷持續加重。而人均生態承載力自2013年至2017年，小幅下降0.0087hm2，資源供給能力雖逐漸下降，仍相對穩定，但若不加以合理調控，其經濟與環境的可持續發展程度將受到制約。2013～2017年安徽省生態赤字從1.1895 hm2增至1.6342 hm2，平均每年增加0.0889hm2。由此可預見安徽省生態赤字狀態將進一步延續，對生態安全造成沉重壓力。第二，土地資源入不敷出，能源、水域、草地供需矛盾突出。表4、表6顯示，化石燃料用地、耕地和草地對安徽省生態足跡貢獻最大，說明該區域這三種類型土地消耗強度大，面臨需求壓力。從構成看，各種類型土地的生態足跡多呈上升趨勢，其中建設用地從2013年的0.0328hm2增至 2017年的 0.0562hm2，漲幅71.4%，說明安徽省在城市化發展過程中，居民住宅、工廠、交通用地等基礎設施占地面積高速增長。而耕地、水域、草地的人均生態承載力與生態足跡相比，明顯入不敷出。由此可見安徽省土地資源供給能力不斷萎縮，而城市化和工業化的急速發展，阻礙了土地資源的恢復與補償，進入惡性循環。第三，生態壓力指數上升，生態承壓能力下降。由表3可知，安徽省從2013～2017年的生態壓力指數ETI持續處于第6級——極不安全，說明近年來城市化發展所帶來的生態環境破壞程度加劇。同時生態赤字逐年增加，其中化石燃料用地的生態赤字尤為嚴重，2017年生態赤字為2013年的近1.44倍，土地資源安全性差，甚至有惡化趨勢。如果極不安全的狀態一直延續，那么土地安全會成為阻礙安徽省可持續發展的巨大障礙。第四，生態占用指數上升，生態占用程度下降，由表7計算結果顯示，安徽省的生態占用指數EOI呈上升趨勢，從2013年的0.81589上漲到2017年的1.32413，增加1.6倍。而2013～2014年，生態占用指數為第二等級——較貧窮；2015～2017年，生態占用指數為第三等級——稍富裕，說明安徽省的經濟發展程度和人均消費水平有所提高，而同期人均生態足跡平均每年增加0.0872 hm2，相較于全球人均生態足跡以每年約0.1 hm2的速度遞減，安徽省對各類生物生產性土地的需求不僅大于全球平均水平，也不符合全球遞減趨勢，進一步說明該區域土地資源貧瘠，安全狀況堪憂。第五，生態經濟協調指數上升，生態協調性差。由表7可知，近年安徽省生態經濟協調指數EECI由 2013年的 0.18983增至 2017年的 0.23465，但上升趨勢緩慢，平均每年僅增加0.00896，而且生態經濟協調指數五年間均處于第1階段——協調性很差。化石燃料用地、水域、耕地等對安徽省的生態足跡貢獻很大，但其供給情況不甚理想，尤其是能源用地，供需差距極大，且赤字狀態約每年增長9.6%。土地利用的極不協調，嚴重影響了該區域的土地安全狀態。

四、安徽省城市化發展中土地安全管理對策

（一）加大教育投入，提高人口質量

安徽省人口總數大，密度高。人口增長速度遠超耕地補償幅度，始終是造成土地資源供需矛盾的主要因素，一旦對自然資源的索取超過其再生能力，難免出現“竭澤而漁”。同時全省15歲及以上常住人口中，大學文化程度人口占15.3%，高中文化程度人口占16.6%，人口總體教育水平不樂觀。而人口質量是制約城市化發展水平的重要因素，勞動力文化素質直接影響生產率水平，并對資源利用率有間接作用。政府應加大教育投入，尤其是對農村地區的扶持力度，改善辦學條件，鼓勵人才流動，帶動教育水平提升。

（二）用地養地結合，加強環境保護

在人均土地資源匱乏，人地矛盾激化的嚴峻情況下，如何合理規劃、利用土地成為迫在眉睫的難題。政府部門應控制建設用地總量，嚴格審批用地計劃，根據不同類型土地特質，充分挖掘潛能，提高土地使用質量。高產地，可通過改良品種、提高技術來增加單產，改善經濟效益；中低產地，合理調整作物布局，通過作物自身相互作用，提高土壤肥力，同時注意用養結合，緩沖恢復土地肥力。最重要的是進行土地生態功能區劃，保證各種類型土地利用的合理比例，必須要留有足夠的生態保護用地，明確生產用地、生活用地、生態用地或混合用地區域，合理規劃經濟布局。

（三）建立科學有效的土地補償機制

全面落實耕地補償制度，嚴格執行占補平衡原則，盡可能保證耕地面積不小于建筑用地開發占用面積，適度推行退耕還林政策，加大補償力度。提高科技投入，重視被污染土地的恢復工作；拓寬資金來源渠道，不妨向占用耕地、林地較大面積建廠的企業，進行生態補償金募集。環保、農林部門應聯手規范畜禽業，對省內現存不符合環保要求的14低、小、散等畜禽養殖場開展專項整治，以全面實現生態、環保、循環為目標，發展綠色養殖。同時引導水域上游區開展生態保護和防治工作，嚴格限制高能耗、重污染企業進駐數量，控制工業園區擴張速度，加大對企業排污的監管力度；并充分發揮市場調節，提高排污成本。推行節能減排，補償化石燃料用地，政府應優化能源結構和產業布局，引導和發展綠色經濟，尤其是引領熱電企業加快以煤改氣的步伐，盡快完成脫硫脫硝改造。拓寬各類建筑用地補償方式，首先是貨幣補償，對占用土地承包者收取一次性或協議多次的貨幣補貼；其次是土地置換，對被占用承包耕地的群眾，從政府預留田中劃分相同土地進行對換；最后是共同租賃，由政府統一租用公共土地給被征地群眾，彌補損失。