基于投入產出模型的甘肅省生態足跡分析

喬磊　馬忠

摘要 基于投入產出模型分析甘肅省生態足跡有利于把握甘肅省社會經濟發展進程中土地資源利用的深層次規律。以2012年中國30省（市、自治區）區域間投入產出表為基礎，全面分析了甘肅省與全國各經濟區之間不同產業生態足跡互相占用情況以及甘肅省生態足跡。結果表明：甘肅省主要占用沿海地區、西北、中部、地區生態足跡，其中工業間接占用生態足跡是各地區生態足跡經濟區域間差異的主要成因;中部地區與沿海地區占用甘肅省生態足跡最高，主要以直接占用甘肅省農業為主;甘肅省人均生態足跡高達30.1 hm2，是甘肅省土地面積的17.8倍，生態承載能力堪憂;甘肅省8部門中批發零售業與住宿餐飲業人均生態足跡較低，分別為0.17 hm2與0.07 hm2，萬元GDP生態足跡較低，土地利用效率更高。

關鍵詞 生態足跡;投入產出;多區域投入產出分析;甘肅省

中圖分類號 X22文獻標識碼 A

文章編號 0517-6611（2020）22-0081-06

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2020.22.022

Ecological Footprint Analysis of Gansu Province Based on Input-output Model

QIAO Lei，MA Zhong （Northwest Normal University，Lanzhou，Gansu 730100）

Abstract Based on the input-output model，the analysis of ecological footprint in Gansu Province is beneficial to grasp the underlying law of land resource utilization in the process of socio-economic development in Gansu Province.Based on the inter-regional input-output table of 3 provinces （city，autonomous region）in China in 2012，this paper comprehensively analyzes the mutual occupation of ecological footprints of different industries and the ecological footprints of Gansu Province between Gansu Province and the national economic zones.The results showed that：the ecological footprint of Gansu Province is mainly occupied by coastal areas，northwest，central and regional areas，among which the indirect industrial footprint is the main cause of the difference between the economic areas of the ecological footprint.The ecological footprint of Gansu Province is highest in the central region and the coastal region，mainly directly occupying the agriculture of Gansu Province.The per capita ecological footprint of Gansu Province is as high as 30.1 hm2，17.8 times of the land area of Gansu Province，and the ecological carrying capacity is worrying.Among the 8 departments of Gansu Province，the per capita ecological footprint of wholesale，retail and accommodation and catering industry is relatively low，which is 0.17 hm2and 0.07 hm2 respectively，and the per capita ecological footprint of ten thousand yuan GDP is relatively low，and the land use efficiency is higher.

Key words Ecological footprint; Input and output;Multi-region input-output analysis;Gansu Province

基金項目 國家自然科學基金項目（41461115，41061050）。

作者簡介 喬磊（1994—），男，甘肅蘭州人，碩士研究生，研究方向：生態經濟學。*通信作者，副教授，博士，從事投入產出與生態環境研究。

收稿日期 2020-04-27

生態足跡的概念最早是由William Rees提出，進而由Wackernagel等進一步完善[1、2]。該方法通過將區域的資源和能源消費轉化為提供這種物質流所必須的各種生物生產土地的面積（生態足跡需求） ，并同區域能提供的生物生產型土地面積（生態承載力或生態足跡供給）進行比較[3]。用具體明確的數字呈現了人類消費對自然資產的需求，使可持續發展概念的具體化和可操作性方面前進了一大步，是評價人類活動對環境影響程度的主要指標[4-5]。隨著我國生態足跡模型應用研究的增多，如采用投入產出分析方法，補充豐富土地劃分類型，可以全面分析生產對環境的影響，并精確的計算出影響范圍，以及不同產業部門對生態的需求[6]。其中多地區投入產出模型（MRIO）被認為是處理國際貿易以及多邊貿易的理想模型，能夠被用來評價國家進出口以及區域進出口的生態足跡，進而追根溯源[7]。因此投入產出分析生態足跡已經被廣泛運用于解決能源消費[8]、地區消費[9-10]、城市[11-12]、國家[13-14]、國際貿易[15]的生態足跡核算及其結構分析的問題。目前我國學者運用投入產出方法研究生態足跡主要有，黃賢金等[16]在2002年對江蘇經濟的需求、進口、出口以及積累各項的生態足跡做出估算，以評估江蘇開放型經濟區域的可持續發展能力。曹淑艷等[17]引入土地利用差異轉化系數改進模型，核算中國1997年的生態足跡。劉建興等[18]在2007年對我國3大產業的生態足跡做了詳細的計算和分析。裴廈等[19]運用京津冀3省市之間的投入產出矩陣來分析北京與津冀之間隱性的土地資源流通情況，計算生態足跡轉入和轉出量。宋輝等[20]測算了2012年河北省山區縣9部門的生態足跡，通過生態足跡供需狀況得到的產業生態赤字結構，提出山區經濟發展與生態相協調的對策建議。苑清敏等[21]核算京津冀3地虛擬碳足跡和虛擬固廢足跡，進而明確區域間土地資源面積合作補償和量化補償額度關系，進行區域補償方式差異性的合作生態補償研究。

采用中國科學院區域可持續發展分析與模擬重點實驗室發布的《中國2012年31省區市區域間投入產出表》（不包含西藏自治區），以及《2012年甘肅省投入產出表》計算甘肅省、出口占用各省區生態足跡以及甘肅省省內生態足跡。各省區、部門的土地數據來源于《全國土地利用變更調查報告》以及各省區的統計年鑒。能源消費量來源于《中國能源統計年鑒》，甘肅省能源消費數據來源于《甘肅統計年鑒》，將各類一次能源消費量轉換為標準煤系數時采用GB 2589-81《綜合能耗計算通則》。

1.4 區域和產業劃分

結合我國區域經濟特點，參照已有劃分方法[26]，將中國30個省、自治區、直轄市（由于西藏尚未統計土地利用數據，以及部分能源消耗數據不全，該研究區域不包括西藏）劃分為8個經濟區域，劃分結果如圖1所示。因為區域間投入產出表與土地利用的數據部門不一致（前者42部門、后者8部門），區域間投入產出表的42個部門包括1個農業部門（包括農林牧漁業），煤炭開采業、石油和天然氣開采業等23個工業部門以及批發零售業等6個服務業部門[27]。依據《國民經濟行業分類》（GB/T 4754—2017）與區域間投入產出表將國家統計局投入產出表中42個經濟部門整合農業、工業、建筑業、批發和零售業、交通運輸倉儲和郵政、住宿和餐飲業、信息傳輸、軟件和信息技術、其他服務業8個部門。

2 結果與分析

2.1 甘肅省占用各經濟區生態足跡總量分析

從圖2可以看出，甘肅省消費占用的生態足跡為中部地區最高，京津地區最低，占用中部區域生態足跡是京津地區的8.3倍。由于地理位置的關系，甘肅省占用西北地區的生態足跡高于西南地區。分省區而言，甘肅省占用山東省生態足跡最高（占甘肅省占用全國其他地區生態足跡的13.9%），江蘇省次之，而北京、海南最低。甘肅省占用29個省份生態足跡差距較大，其中占用山東省生態足跡是北京的約15倍。在西北地區中甘肅省占用陜西省的生態足跡最多。

2.2 甘肅省占用各經濟區生態足跡分產業分析

2.2.1 第一產業。如圖3所示，甘肅省最終消費占用各經濟區第一產業的生態足跡主要來源于中部地區以及西北地區（除甘肅省），其中中部地區最高京津地區最低（中部地區是京津地區的10倍）。分省區而言，甘肅省占用內蒙古自治區生態足跡最高，其次是河南、湖南、山東等地，青海、廣西、寧夏等地則最少。第一產業占用類型主要以直接占用為主，其中東北地區與西北地區最為明顯（分別是5.1倍與4.9倍）。直接占用生態足跡主要集中在西南地區西北地區以及中部地區，其中山東省最高，與甘肅毗鄰的內蒙古自治區以及陜西省也較高，西南地區主要集中在四川、重慶等地。間接占用生態足跡主要集中在中部地區與沿海地區，其中內蒙古自治區最高，其次是河南省、江蘇省等地區。通過對占用類型對比分析可以看出，甘肅省第一產業直接占用生態足跡主要集中在相鄰地區以及主要的糧食產區，而間接占用主要集中在經濟發展水平較高與甘肅省距離相對較遠的地區。

2.2.2 第二產業。如圖2所示，甘肅省占各經濟區生態足跡主要為第二產業。主要集中區域為中部地區、沿海地區與東北地區，中部地區主要集中于河南、山西等省份，東北地區內3個省份差距不大，沿海地區主要集中于山東、廣東、河北等地區，西南與西北地區較少。整體占用類型分析可以看出，甘肅省第二產業占用各經濟區生態足跡以間接占用為主，沿海地區最為突出（上海市為1 500多倍，廣東省500多倍）。甘肅省第二產業占用各經濟區生態足跡主要集中還與資源豐富的地區與出口貿易發達的沿海地區。

2.2.3 第三產業。對甘肅省占用各經濟區域第三產業生態足跡進行比較分析，交通運輸、倉儲和郵政部門除了在西北地區位居第三位（占8.2%）外，在其他經濟區域排序中均排第二，交通運輸與倉儲郵政生態足跡在區域第三生態足跡中所占的比重均比較高，其中南部沿海地區與西南地區比重最高（分別為87.9%和79.7%）。此外，住房餐飲與批發零售業生態足跡在北部沿海地區與西南地區占比較大。京津地區、東部沿海地區、西北地區是第三產業生態足跡的重要組成部分。從占用類型可以看出，間接占用明顯高于直接占用。

2.3 各經濟區占用甘肅省生態足跡分析

2.3.1 總量分析。我國八大經濟區最終消費對甘肅省生態足跡占用如圖4所示，主要集中在中部地區與沿海地區，中部地區最高東北地區最低（中部地區是東北地區的3.2倍）。西北地區主要是內蒙古自治區（占西北地區55.4%），西南地區則重慶市位居首位（占西南地區39.0%），京津地區北京市占用甘肅省生態足跡是天津市2倍，明顯高于天津市。分省區分析可以看出，山東省占用甘肅省生態足跡最高，其次是廣東省與江蘇省上海市等經濟發展較好的地區，而寧夏回族自治區與青海省占用甘肅省生態足跡最少。

2.3.2 第一產業。我國各經濟區占用甘肅省生態足跡主要集中于第一產業（占總量89%），主要的占用類型為直接占用。甘肅省第一產業占用各經濟區生態足跡所占比例也有較大差異，主要集中于東部沿海地區（18%）、南部沿海地區（15%）、北部沿海地區（15%）以及中部地區（17%），西北地區（6.7%）與東北地區（6.7%）最少。分省區而言，山東省占用甘肅省生態足跡最高，其次是廣東、江蘇、上海、北京等地，青海、廣西、寧夏等地則最較少。

2.3.3 第二、三產業。從圖5可以看出，我國各經濟區占用甘肅省第二產業生態足跡以間接占用為主（占62%），第3產業則以直接占用為主（占69%），且占用第二產業生態足跡是第三產業的4.67倍。各經濟區中，東部沿海地區、中部地區、西南地區占用甘肅省第二、三產業生態足跡均位居各經濟區前三位，分省區而言，上海、江蘇、浙江、山西等地位居全國前列，其余各省區間差異不大。各經濟區第三產業占用的生態足跡主要集中在中部地區（占34%），其次是西南地區（15%）與東部沿海地區（14%），京津地區最少。分省區分析可以看出，山西省最多，其次是廣東、河南、江蘇等地區，西北地區中內蒙古自治區最高，其次是陜西省。除此之外，海南、天津、黑龍江等省區最少。通過對第三產業占用類型分析可以看出，各地區交通運輸、倉儲和郵政業主要以直接占用為主、其他服務業以間接占用為主。

2.4 占用對比分析

從圖6可以看出，甘肅省占用各經濟區生態足跡要高于各經濟區占用甘肅省生態足跡，兩者比較可以發現，京津地區、南部沿海地區差距略少，西北的地區、東北地區差距較大。分省區分析可以看出，除北京市之外，其

他各省區均為甘肅省占用各省生態足跡要高于各省占用甘肅省生態足跡，以寧夏（17.7倍）、青海（8.66倍）、黑龍江（6.59倍）最為明顯。其他大部分省份該比例均在1～3倍。從不同產業類型可以看出，甘肅省占用各經濟區生態足跡主要集中在第二產業，而其他經濟區占用甘肅省生態足跡主要集中于第一產業。

2.5 甘肅省各部門生態效率分析

通過計算甘肅省萬元產值生態足跡來評價生態效率。得到結果如下：甘肅省萬元GDP生態足跡為13.7 hm2/萬元，工業與建筑業萬元GDP生態足跡高于均值，表明工業和建筑業的資源利用效益低于平均水平，而其他產業資源利用效益相對較高。甘肅省生態足跡占用類型以間接占有為主（6.74倍）。間接占用的生態足跡中，工業、建筑業、交通運輸業每萬元產值所占用的土地都比較高，分別為7.21、5.13、6.29 hm2/萬元，服務類的產業如批發零售業、信息傳輸業、住宿和餐飲等行業較低，分別為 0.67、0.58、0.09 hm2/萬元。說明第三產業間接土地利用效率較高。在直接利用的土地中，農業每萬元產值所占的土地達 3.01 hm2/萬元，土地利用的效率最低。農業土地利用中間接利用土效率明顯高于直接利用效率。對于整體部門而言，農業、工業、建筑業以及交通運輸業萬元產值生態足跡分別為4.07、7.25、5.14、6.33 hm2，萬元產值生態足跡比較高，土地利用效率比較低。批發零售與住宿餐飲等服務業萬元產值生態足跡分別為0.67、0.58 hm2，土地利用效率比較高。表明甘肅省在服務業方面資源利用效益明顯高于農業、工業建筑業與交通運輸業，表明甘肅省經濟發展方式粗放、產業結構應該由耗能型向節約、集約型發展。

2.6 甘肅省生態足跡地域特點分析

如圖7所示，甘肅省2012直接利用的生態足跡中除批發零售業，其余各部門均進口大于出口，在間接利用的生態足跡中各部門均進口大于出口，以農業最為明顯。總體比較，甘肅省各部門生態足跡出口大于進口，工業、交通運輸業（分別為-65.97和-92.04）最為典型。第三產業中，信息傳輸、軟件與信息服務部門出口略大于進口（為-1.44）。對甘肅省人均生態足跡計算可以看出甘肅省人均生態足跡高達30.1 hm2，是甘肅省土地面積的17.8倍。占用類型主要為間接占用（9.97倍）。

3 結論與討論

3.1 結論 該研究運用投入產出方法對甘肅省與經濟區之間生態足跡占用做了詳細的計算和分析，得出如下結論：

（1）甘肅省占用各省區生態足跡總體比較中，占用山東省最高而北京最低，經濟區域間差異和區域內省區間差異對全國生態足跡總體空間差異的貢獻相差甚微[28]。

（2）甘肅省占用西北、中部、北部與東部沿海區域占用生態足跡最高，其差異主要源于間接占用部分。占用各區域生態足跡按產業分類，第二產業生態足跡最高，其次是第三產業，且交通運輸、倉儲與郵政、住宿和餐飲業生態足跡分別是各區域第二、三產業生態足跡的重要組成部分。

（3）各經濟區占用甘肅省生態足跡主要以直接占用為主。其中中部地區最高，東北地區最低。從產業角度可以看出，各經濟區占用甘肅省生態足跡主要為第一產業，其次是第二、三產業，第二產業以間接占用為主，第三產業中，交通運輸、倉儲與郵政占主要部分，所以直接占用略高于間接占用部分。

（4）省際之間的調出與調入對于調節區域間的能源資源不平衡具有重要意義，可以通過調入來減小人們活動對本區域的影響[29]。通過分析可以看出，甘肅省占用其他經濟區生態足跡明顯高于其他經濟區占用甘肅省生態足跡。表明甘肅省生態足跡以輸入為主，尤其是對周邊地區。

（5）出口占用各地區生態足跡經濟區域間比較中，東部、南部沿海地區最高，其中廣東省、上海市間接占用生態足跡明顯高于其他地區。因為地理位置的限制，西北西南地區出口占用生態足跡較少，這與我國大環境背景相一致。

（6）甘肅省省內生態足跡分析中人均生態足跡間接利用土地面積遠大于直接利用的土地面積，工業占絕大比例，第三產業也是能源消費的主要組成部分。對甘肅省生態效率分析可以看出，直接利用的效率高于間接利用效率，說明甘肅省能源利用方式太過粗放，

產業效率中，第三產業利用效率最高[30]。

3.2 討論 通過對生態足跡的計算，從可更新和不可更新資源利用效益角度來看，應該在全國的可持續性尺度范圍內增加區域間的交流，例如南水北調等項目說明了社會資源在緩解和減輕環境影響方面的作用[31]。在對環境可持續性的評價基礎上，增加對社會發展質量的評價，將可調用的社會資源的利用效率提高，環境問題也會得到相應的改善。對區域與國家生態足跡的計算，并不是因為生態足跡高于生態承載力而去降低生態足跡，而是通過生態足跡的測算，提出有利社會發展的舉措，社會發展才是使人們采取措施減少足跡的直接驅動力[5]。

對于區域間的生態足跡的研究可以反映人地關系供需平衡空間變化、人類活動與資源環境的關聯性，為進一步深入研究地區間人地關系變化和不同產業影響資源環境提供了參考依據[32]。由于區域之間的貿易缺乏可持續性以及忽視國家和區域間空間地理情況的差異，對于研究生態承載力以及可持續發展上存在不足。

在研究方法上，利用投入產出模型研究生態足跡的數學模型構建相對完善，但同時也缺乏創新性突破，由于數據獲得與產業的動態發展之間仍存有滯后性，如何實現研究方法突破創新，將會是今后研究中應當重點思考的問題之一[33]。此外，對生態足跡地區間差異進行隨時間演變的趨勢分析，有利于更準確地體現生態足跡地區間差異特點，提高預測能力，有待進一步研究。

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