福建省三維生態足跡動態分析

摘要 采用傳統生態足跡模型和改進的三維生態足跡模型，計算福建省2009—2018年的人均生態足跡、生態承載力、生態赤字、足跡廣度、足跡深度和三維生態足跡。結果表明：2009—2018年，福建省人均生態足跡總體增加，增幅為36.7%;人均生態承載力持續減少，降幅為5.4%;人均足跡生態赤字增加了60.6%。研究期間，人均足跡廣度、足跡深度和三維生態足跡呈現相似的變化趨勢。人均足跡廣度上升了3%，人均足跡廣度的主要構成是耕地，所占比例達到50%以上;人均足跡深度上升了37.1%，且始終大于1;三維生態足跡增長了41.2%。福建省的生態可持續狀態并不樂觀。為了維持福建的可持續發展，給出相應對策。

關鍵詞 三維生態足跡;生態足跡廣度;生態足跡深度;福建省

中圖分類號 X 22文獻標識碼 A文章編號 0517-6611（2020）23-0091-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2020.23.023

Dynamic Analysis of Three-dimensional Ecological Footprint in Fujian Province

XUE Ruo-han

（Ocean College， Minjiang University， Fuzhou， Fujian 350108）

Abstract Based on the traditional ecological footprint model and the three-dimensional ecological footprint model， the per capita ecological footprint， ecological capacity， ecological deficit， footprint size， footprint depth and three-dimensional ecological footprint of Fujian from 2009 to 2018 were calculated. The results show that： in these 10 years， the per capita ecological footprint in Fujian increased 36.7%， the per capita ecological capacity decreased 5.4%， the per capita ecological deficit increased 60.6%. From 2009 to 2018， the per capita footprint size， footprint depth and three-dimensional ecological footprint had the same change trend. The per capita footprint size increased 3%， the arable land was the main composition of per capita footprint size， accounted for more than 50%. The per capita footprint depth increased 37.1%， always greater than 1. The per capita three-dimensional ecological footprint increased 41.2%. The situation of sustainable development in Fujian was not optimistic. Finally， in order to maintain the sustainable development of Fujian， some countermeasures were put forward.

Key words Three-dimensional ecological footprint;Ecological footprint size;Ecological footprint depth;Fujian Province

區域可持續發展一直是我國發展的重點關注問題之一，要判別區域的發展模式是否為可持續的，就要對區域的可持續狀況進行定量研究。生態足跡法，最初是由加拿大籍生態經濟學家William Rees教授所提出[1]，通過測量并比較人類對研究區域自然資源的消費和區域自然資源的供給，評估區域的生態可持續狀態[2-3]。該方法一經提出就被應用在各種尺度、多種領域的可持續發展評價中。

傳統生態足跡模型是二維模型，對于在時間維度上計算自然資本透支的積累，以及對于衡量區域生態不可持續狀況方面，存在不足[4]。為了彌補這一局限性，Niccolucci等[5-6]建立了三維生態足跡模型（Three dimensional ecological footprint，EF3D），這使生態足跡研究的尺度由二維拓展到三維，其計算結果可以更加精確地反映區域的生態狀況。方愷等[7-9]認為，Niccolucci等的三維生態足跡模型的計算過程中，不同類型生物生產性土地的生態盈虧之間可能會相互抵消，從而影響計算結果的精確性，鑒于此，他們對三維生態足跡模型進行改進，并將改進后的模型應用于各種不同尺度區域的生態可持續狀態的研究之中。

近年來，眾多國內外學者運用三維模型及其改進模型開展研究工作。如：劉超等[10]評價了張家口市的區域生態可持續性;秦超等[11]研究了陜西省自然資本的變化;李鵬輝[4]在時間序列上分析和評價了石河子市的生態安全;程艷妹等[12]分析了淮南市的三維生態足跡并討論其驅動力;蘇子龍等[13]評價了安徽省的土地生態承載力。筆者選擇了福建省2009—2018年的數據，運用改進的三維生態足跡模型進行計算，并分析計算結果在時間序列上的變化，以期為衡量福建省生態可持續狀況以及尋求區域生態協調發展提供參考。

1 研究方法與數據來源

1.1 研究方法

1.1.1 傳統生態足跡模型。

按照全球足跡網絡《國家生態足跡賬戶計算基本方法和框架（2011版）》[14]提供的方法和準則，計算區域生態足跡和生態承載力，公式如下：

式中，EF是區域總生態足跡;N是區域人口數;ef是區域人均生態足跡;i是消費類型;j是生物生產性土地類型;EQFj是第j種土地類型的均衡因子;ci是區域第i種消費的人均消費量;pi是第i種消費的全球平均生產力。EC是區域總生態承載力;ec是區域人均生態承載力，計算結果中扣除12%作為生物多樣性保護面積[15];aj是第j種生物生產性土地的區域人均面積;YFj是第j種土地類型的產量因子。ED是區域總生態赤字，ed是區域人均生態赤字[14，16-17]。

以上計算結果的單位都是全球公頃，即將計算出的研究區域生物生產性土地面積轉換成具有全球平均生產水平的土地面積[2，16-17]，便于區域之間橫向比較。

1.1.2 改進三維生態足跡模型。

Niccolucci等[5-6]在傳統生態足跡模型中引入生態足跡深度和生態足跡廣度，建立了三維生態足跡模型。生態足跡廣度表示區域自然流量資本的利用情況，生態足跡深度表示區域自然存量資本的利用情況。該模型適用于單一地類，但在同時計算所有地類時，會存在高估生態足跡廣度，低估生態足跡深度的缺點。針對此缺點，方愷等[7-9]改進了Niccolucci等的三維生態足跡模型，將不同土地類型的生態盈虧彼此區分，修正了計算區域生態盈虧的方法，避免某一土地類型的生態赤字被其他土地類型的生態盈余所補償，使得改進模型能更精確反映區域真實的生態現狀。因此，筆者在研究福建省各地類時，選擇使用方愷等改進的三維生態足跡模型，公式如下：

式中，i表示生態生產性土地的類型;n表示土地類型總數;EFsize，region為區域足跡廣度;EFdepth，region為區域足跡深度;EF3D，region為區域三維生態足跡。EFi、ECi分別為第i種土地類型的生態足跡、生態承載力[2，7-9]。

1.2 研究區域與數據來源

1.2.1 研究區域概況。

福建省位于我國東南沿海，陸域與廣東、江西和浙江相鄰，隔海峽與臺灣省相望，現轄9個地級市和1個綜合實驗區，土地面積12.4萬km2，海岸線長3 751.5 km。2018年全省人口3 941萬，年GDP總量達到35 804.04億元[18]。全省各方面統計資料和數據日趨完善，為該研究提供數據基礎。

1.2.2 數據來源。

該研究所用的全省產量、消費、能耗、土地資源等數據，來自2010—2019年《福建統計年鑒》[18]和“第二次全國土地調查主要數據成果公報”[19]。此次研究還參考了聯合國糧食及農業組織（FAO）[20]公布的全球平均產量數據。

該計算的土地類型分為6類，分別為耕地、草地、林地、水域、建設用地以及化石能源用地。統計涉及的生物資源消費包括糧食、蔬菜、水產品等，共13項;能源消費包括煤炭、電力、汽油等，共13項。

2 結果與分析

2.1 人均生態足跡、生態承載力和生態赤字

將福建省2009—2018年的生物資源消費量和能源消費量數據代入公式（1）～（3），折算出提供這些消費所需的生態生產性土地面積，計算出人均生態足跡、生態承載力和生態赤字，結果詳見表1。人均生態足跡的組成結構見圖1，人均生態承載力的組成結構見圖2。

從表1可以看出，2009—2018年福建人均生態足跡最低值是2009年的1.786 hm2，而在2018年達到這10年間的最高值2.442 hm2，期間雖在2012、2015和2016年分別小幅降低，整體仍為上升，總增幅達到36.7%。從圖1的人均生態足跡組成數據分析可知，從各地類的數值上看，全部地類的生態足跡數值都上升，其中化石能源足跡上升的最多，為0.518 hm2，其次是水域和耕地，草地最少;從各地類在生態足跡中的比例來看，化石能源足跡的占比明顯上升，升高超過4百分點，建設用地和草地的占比也略有上升，而耕地、林地和水域的占比下降，其中耕地占比減少最為明顯，為2.68%。這些數據說明福建省未來的生態可持續發展策略仍要從節能和優化能源結構入手。

2009—2018年，福建人均生態承載力最高值是2009年的0.643 hm2，最低值是2018年的0.608 hm2，整體上緩慢減少，總體降幅為5.4%。從圖2人均生態承載力構成數據分析可知，各地類中，耕地和林地下降最多，分別為0.021和0.020 hm2，而建設用地則略有上升，其他地類基本持平。可見，隨著福建經濟的發展，城市化進程的推進，土地類型轉變在一定程度上導致生態系統供給能力的變化，生態環境對經濟的制約作用更加凸顯。

表1數據同時表明，2009—2018年福建始終存在生態赤字，而且隨著人均生態足跡的上升和生態承載力的下降，人均生態赤字以較快速度擴大，研究期間增長了60.6%。可見，這10年間，區域資源消耗超過生態供給能力的狀況越來越嚴重，生態可持續的前景不容樂觀。

2.2 區域人均生態足跡廣度、生態足跡深度、三維生態足跡

將表1數據代入公式（4），計算人均生態足跡廣度，結果見表2和圖3。

把數據代入公式（5）和公式（6），計算人均足跡深度和人均三維生態足跡，結果見表3。

從表2可以看出，2009—2018年福建省人均足跡廣度每年略有起伏，總體小幅上升，2018年達到最高，但也僅比2009年增長了3%。從圖3人均區域足跡廣度的構成數據分析可知，在研究的10年內，人均耕地足跡廣度在區域足跡廣度中的占比最高，每年占比都超過50%，其次是林地和建設用地，此3項占比之和每年都大于95%。從各地類足跡廣度的時間變化來看，建設用地逐年增長，林地每年起伏總體略有增加，草地和水域基本不變，而耕地逐年減少。

從表3可知，2009—2018年福建人均足跡深度始終大于1，不但維持在較高的水平上，還在持續上升，從2009年的3.217到2018年的4.411，增長了37.1%。可見當前區域自然資本的生態壓力已經不小，卻還在加大。

由表3還可以看出，在研究期間，福建省人均三維生態足跡雖然在2011、2014和2015年略有下降，但總體上升，2018年比2009年增長了41.2%。其中，2013和2018年的數值較其上一年增長最多，都在10%左右。根據人均三維生態足跡的計算結果，同樣可以得出2009—2018年福建省始終存在較大的生態赤字、生態負擔較為嚴重的結論。

3 結論與建議

3.1 結論

2009—2018年，福建省人均生態足跡有相當幅度上升，其中能源足跡上升的數值較大。人均生態足跡的總量和結構的變化與福建省居民消費支出增長和消費結構變化密切相關，食品消費占人均生活消費支出的比重略有下降，而能源消費的支出增長速度較快，導致人均能源足跡的上升且占比增加。人均生態承載力逐年穩定小幅下降，其中，耕地和林地承載力下降最多，而建設用地承載力出現上升。這是因為，福建省城市化水平在2009年為55.1%，2018年增長到65.8%，城市規模的擴張導致土地類型的轉變，對生態承載力帶來較大影響。在研究期內，福建省未出現生態盈余，生態赤字持續上升，這表明維持福建省當前的居民生活和社會經濟活動所需要的資源，超出了區域生態系統的供給，且資源缺口有不斷增大的趨勢。

研究期間，福建省人均足跡廣度保持平穩，略有上升，起伏不大;而人均足跡深度足跡呈現部分年份小幅下降但總體上升的趨勢。從人均區域足跡廣度的結構上看，耕地占比每年都超過50%，但逐年略有減少，耕地、林地和建設用地3項占比之和超過95%，其中建設用地的增長幅度較大。這表明，在研究期間，福建省的自然資本利用方式仍然是以生物生產性土地為主，但土地利用類型轉變產生的影響不可忽視。人均區域足跡深度的數值在3.2～4.5變動，不但遠大于1，且還有上升趨勢，最高為2018年的4.411，即在2018年需要超過4.4倍的福建省土地面積才能支撐當年全省各種消費總和。這表明，滿足當前福建省的消費需求不僅消耗流量資本，而且還在大量消耗存量資本，影響自然資本利用的代際公平。

研究期間，人均三維生態足跡的變化與足跡深度的變化趨勢相似，但前者變化幅度較小。比較人均三維生態足跡和生態承載力，得出福建省生態赤字顯著且有擴大趨勢，區域可持續發展能力較弱，生態環境壓力較大并呈逐年增加。

該研究無法獲得福建省的全部消費量和能源消耗量，這是由于統計資料的局限性，以及統計項目中生物資源并未被完全考慮到等原因。另外，計算選取的均衡因子和產量因子與研究區域的實際有差異，且改進的三維生態足跡模型并未將區域間自然資源的流動變化計算在內。以上因素都會導致計算結果產生誤差。

3.2 建議

當前，福建省的經濟將在新的發展契機下繼續快速增長，但同時，區域生態環境對經濟發展的制約也逐漸顯現。要改善福建生態可持續狀況，主要從拓寬生態足跡廣度取值范圍和減少足跡深度入手等方面入手，以減少三維生態足跡。

首先，應重視環境建設，加大相關投入，提高資源的可再生能力。從福建省實際情況出發，在人均生態足跡廣度中，耕地足跡廣度占比在50%以上，則需有針對性地提高農業科技含量，加強保護農業生態環境。同時，也有必要采用合理規劃城市土地利用方式等措施，努力提高區域生態承載力。多管齊下，以拓寬區域生態足跡廣度取值范圍。

其次，福建省化石能源消耗增加導致生態足跡數值增高，因此，優化產業結構，用清潔能源逐步代替傳統能源的使用，以降低碳排放，應當成為目前福建省緩解生態壓力的重要措施之一。此外，還要加強環保宣傳，在城鄉居民中推廣低碳生活消費方式，降低區域生活能源的總消耗量。減少足跡深度，以縮小生態赤字。

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基金項目 福建省中青年教師教育科研項目（JAT170465）。

作者簡介 薛若晗（1978—），女，福建福州人，講師，碩士，從事生態環境研究。

收稿日期 2020-06-21