三明市生態足跡計算與分析

戚曉芳

（福建三明林業學校，福建三明 365001）

城市的生存和發展依賴巨大而分散的生態系統，城市居民需要從城市外的生態系統獲取所需的各類物質，如水資源、糧食、水產品、礦產等，同時又將生活中的廢棄物排放到生態系統當中。國外許多學者的研究結果表明，維持城市可持續發展，需要從外界不斷獲取資源和能量，而城市本身往往不能滿足自身要求，就需要從城市以外獲取資源和能量，生態足跡大于其生態承載力，生態系統壓力劇增[1-2]。Willian Ress教授首先提出生態足跡的概念以及計算方法，對世界52個國家和地區的生態足跡進行估算，此后生態足跡被國內外學者大量研究[3]，國內外學者對生態足跡的研究既有靜態研究也有動態研究。筆者借鑒前人研究方法，對三明市2020年生態足跡進行靜態研究，以期為相關決策部門提供參考依據。

一、研究區概況

三明市是福建省下轄地級市，位于福建省中部連接西北隅，25°30′～27°07′N、116°22′～118°39′E之間，全市面積22 965km2，2020年全市地區生產總值2 702.19億元。三明市常住人口為2 878 600人，2016年9月被國家林業和草原局授予“國家森林城市”的稱號。本文利用生態足跡計算模型，估算三明市2020年消費水平下人均生態足跡與人均生態承載力，分析三明市生態足跡的狀況。

二、生態足跡概念及相關計算方法

（一）生態足跡概念

生態足跡的概念是由加拿大Willian Ress教授于1991年首先提出的，又稱生態占用或生態足跡[1]。人類維持生存必然會消耗各類物質，每一種消耗最終都可換算為提供各種消耗的生態生產性土地面積[1]。在一定技術條件下，要維持某一物質消費水平下人口可持續生存的生態生產性土地面積即為生態足跡[1]。

（二）生態足跡的計算方法

Willian Ress教授提出生態足跡具體的計算方法，在計算過程中涉及人均消費量、總消費量、各類土地供給總面積，因此生態足跡可反映人口規模與人均消費對環境的需求，以及環境所能提供的最大生態承載力[2]。

1.生態足跡需求的計算模型

其計算公式為：

式中：EF為總的生態足跡，N為人口數，ef為人均生態足跡，ci為第i種商品的人均消費量，pi為人均i種商品折算的生物生產面積（i為消費商品和投入的類型），aai為人均i種商品折算的生物生產面積（i為消費品和投入的類型），rj為均衡因子。

在本文的生態足跡計算中，主要考慮化石燃料、可耕地、林地、草地、建筑用地和水域共6種類型[2]。

（1）化石燃料。用于吸收人類排CO2的土地[1]。CO2排放量的多少對氣候變化有著重要影響，影響人類生存發展。城市人口眾多，是人口密集區，也是CO2集中排放區，因此城市用于吸收CO2的土地面積較大[4]。

（2）可耕地。用于耕作的土地。城市的快速發展，必然會占據大量的可耕地，可耕地面積的減少致使可耕地提供的物質和能量減少，就需要從外地輸入糧食等產品。

（3）草地。適合發展畜牧養殖及生產的土地。中國的草地面積占國土面積的40%，主要集中在北方，而城市中的草地多為觀賞性綠地，生產力比較低，由于城市需要大量的畜牧產品，缺口較大，則需要從城市外大量輸入畜牧產品。

（4）林地。用于發展林業的土地，包括天然林和人工林。森林具有涵養水源、保持水土、調節氣候、凈化空氣、增加生物多樣性等功能。城市中的森林覆蓋率不高，現在很多城市提出生態城市的概念，并大力推廣生態城市建設。

（5）建筑用地。用于建設的土地，包括人居設施和道路。城市人口密集，建筑用地需求較大，建筑用地的擴大，必然意味著其他類型土地面積減少，可提供的生物產量下降。

（6）水域。水域中生物產量較大，特別是海洋當中的生物產量。而在干旱地區的城市當中，水域較少，可提供的生物產量不高。

2.生態足跡供給的計算模型

生態承載力計算公式：

（1）生態赤字的計算方法

計算公式為：

ED=EF-EC

式中，ED為生態赤字，EF為生態足跡，EC為生態承載力，如果ED＞0，表明為生態盈利，如果ED＜0，表明為生態赤字。

三、三明市生態足跡計算

（一）數據獲取

表1 三明市土地利用現狀（2020 年）

消費量的數據獲取有兩個方法，一是“消費量=產出量+進口量-出口量”，二是根據統計年鑒獲取數據[1]。本文消費量數據獲取來自2021年三明市統計年鑒。

（二）計算結果與分析

獲得生物資源與能源消費量的準確數據后，依據生態足跡計算公式，將生物資源與能源消費量轉化為提供這些消費的生物生產性土地面積[1]，結果見表2和表3。

表2 三明市生物資源消費生態足跡（2020 年）

表3 三明市能源消費生態足跡（2020 年）

三明市2020年生態足跡的需求與供給總結果見表4。其中生態足跡的需求部分是生物資源與能源消費生態足跡的匯總。筆者查閱資料獲得中國生態足跡數值及產量因子，通過三明市統計年鑒數據估算，認為三明市土地生產力約為全國的2.2倍，因此產量因子取值是中國生態足跡產出因子取值的2.2倍。同時出于謹慎考慮，在計算三明市生態承載力扣除12%的生物多樣性保護土地。

表4 三明市生態足跡的需求與供給（2020 年）

三明市2020年的人均生態足跡是2.53hm2/人，生態承載力是1.09hm2/人，其中化石燃料的需求均衡面積是1.73hm2/人，占比68%，所占比重較大；其次是耕地，需求均衡面積0.43hm2/人，占比17%；草地、林地、建筑用地、水域需求均衡面積總和為0.37hm2/人，占比15%；人均生態承載力是1.09hm2/人，生態赤字為1.44hm2/人。

四、結論與建議

上述研究表明，三明市的生態需求大于生態承載力，生態壓力增加，生態系統處于不安全的狀態，這與國外學者Willian Resss對世界部分城市足跡的研究結果一致，幾乎所有城市的生態足跡比生態承載力大得多，城市級別越高其生態足跡就越大，是生態承載力（城市面積）的數倍乃至幾十倍[1]。

這與三明市城市的發展現狀相符合，三明市屬于福建省下轄地級市，位于福建省西北部，是一座新型的工業城市，具有“國家森林城市”的稱號，林業資源豐富，林地生態足跡供給均衡面積是0.99hm2/人。福建省最大的鋼鐵生產基地和化肥生產基地——福建省三鋼（集團）有限責任公司坐落于三明城區，煤炭資源消耗量巨大，化石燃料生態足跡需求的均衡面積為1.73hm2/人。

減少生態赤字，實現三明市的可持續發展，可采取以下幾個措施：一是采用高新技術，提高化石能源的利用率，三明市生態赤字存在的主要原因是化石能源的大量使用，提高化石能源利用率可大幅度減少生態赤字；二是開發新能源代替化石能源，可開發的新能源有風能、太陽能、水能等；三是采用生物高新技術，提高單位面積產量；四是發展循環經濟，減少中間廢棄物產生，實現廢棄物循環利用。