生態(tài)足跡視角下河南省生態(tài)承載力研究

(河南理工大學 環(huán)境經濟與技術創(chuàng)新研究中心,河南 焦作 454000)

生態(tài)足跡視角下河南省生態(tài)承載力研究

王麗萍
(河南理工大學 環(huán)境經濟與技術創(chuàng)新研究中心,河南 焦作 454000)

運用生態(tài)足跡理論測算了2008—2014年河南省的生態(tài)足跡總量與生態(tài)承載力,對比分析了生態(tài)足跡與生態(tài)承載力的關系與內部結構的變動趨勢。研究表明:總體而言,河南省的人均生態(tài)足跡已超過人均生態(tài)承載力,2014年的生態(tài)赤字為1.2782hm2,比2008年增加了0.1135hm2;人均生態(tài)足跡一直是生態(tài)承載力的2.7倍之多。從各類生產性土地的生態(tài)盈余變動看,耕地和建筑用地有一定的盈余空間,林地在2014年已出現(xiàn)了赤字,草地、水域地和化石能源的生態(tài)赤字不斷加大,可見河南省的生態(tài)環(huán)境形勢十分嚴峻。

人均生態(tài)足跡;生態(tài)承載力指數(shù);可持續(xù)發(fā)展;河南省

1 引言

我國明確提出要堅持綠色發(fā)展,走生態(tài)文明可持續(xù)發(fā)展之路,并將生態(tài)文明建設第一次寫入國家的五年規(guī)劃,由此可見,在“十三五”期間我國對構建人與自然和諧社會的高度重視。今后五年,河南省正處于工業(yè)化、城鎮(zhèn)化、信息化和農業(yè)現(xiàn)代化建設的攻堅階段,社會經濟發(fā)展對生態(tài)系統(tǒng)的依賴性比以往任何時候都要強。在此背景下,研究河南省的生態(tài)承載力狀況具有重要的現(xiàn)實意義。一方面,作為全國的人口大省、農業(yè)大省和經濟大省,河南省的生態(tài)環(huán)境質量好壞直接關系到全國生態(tài)文明建設的成敗;另一方面,當前河南省的生態(tài)環(huán)境質量的確令人堪憂。以省會鄭州市為例,在2013—2016年(1—6月份)國家環(huán)保部公布的全國74個城市空氣質量綜合指數(shù)排名中,鄭州連續(xù)排在倒數(shù)十名以內,甚至倒數(shù)前三名占有較大比重,由此暴露出河南省面臨的生態(tài)環(huán)境形勢非常嚴峻,資源環(huán)境與生態(tài)惡化趨勢尚未得到根本性扭轉。鑒于此,本文選取河南省作為研究對象。

Park等[1]于1921年首次使用了生態(tài)承載力這一概念,意思是指在特定的環(huán)境條件下,一定范圍內允許存在的最多生物量,故也稱為“生態(tài)容量”。隨著20世紀全球性環(huán)境公害事件的頻頻發(fā)生,引發(fā)了人們對生態(tài)系統(tǒng)狀況和生態(tài)功能的關注,針對旅游資源、環(huán)境資源、土地資源、水資源等自然資源生態(tài)承載力的研究成果不斷涌現(xiàn)出來[2-8]。伴隨著對單項資源生態(tài)承載力認識的日益深入,人們越來越認識到各系統(tǒng)之間的相互作用和相互聯(lián)系的重要性,復合生態(tài)系統(tǒng)的承載力研究應運而生[9,10]，其應用范圍涉及城市生態(tài)系統(tǒng)、流域生態(tài)系統(tǒng)、農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)、校園生態(tài)系統(tǒng)、紡織產業(yè)、產業(yè)布局與各類工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)[11-22]。該理論也被不斷改進和豐富,如有學者提出應在現(xiàn)有賬戶中增設水足跡賬戶、碳足跡賬戶、污染足跡賬戶等;還有學者提出各類生產性土地的功能具有多樣性和替代性,而現(xiàn)有模型假定土地之間存在排斥性[23-29]。盡管如此,考慮到數(shù)據收集的可獲得性和計算結果的可比性等問題,目前在計算從自然生態(tài)系統(tǒng)索取的資源量時主要還是分為能源資源和生物資源兩類消費賬戶。因此,本文主要針對河南省能源資源和生物資源這兩個消費賬戶進行計算。

生態(tài)足跡是一種定量測度人類生產生活對自然生態(tài)系統(tǒng)影響的方法,并以此評價資源利用程度和區(qū)域生態(tài)的安全狀況。簡單說,即人類社會活動消耗的自然資源通常是用折算后的生態(tài)生產性土地面積來表示,具體計算公式為:

EF=N×ef

(1)

式中,EF為生態(tài)足跡(hm2);N為人口總量;ef為人均生態(tài)足跡規(guī)模(hm2);rj為均衡因子;i為消費項目;Ai為第i種消費項目人均消費量折算的生態(tài)生產性土地面積(hm2);Ci為第i種消費項目的人均年消費量,該值等于第i項的消費總量與總人口的比值,年消費總量等于當年產出與進口之和再減去出口的量;Pi為相應的生態(tài)生產性土地生產第i項消費項目的年平均生產力。

生態(tài)承載力是指一個地區(qū)擁有的可供人類社會活動使用的各種生態(tài)生產性土地面積的總和。生態(tài)生產性土地是指具有環(huán)境調節(jié)功能、修復和改善生態(tài)環(huán)境質量、維持生態(tài)系統(tǒng)平衡的功能性土地或水域,主要包括耕地、草地、林地、化石能源地、建筑用地和水域共六類。生態(tài)承載力的計算公式為:

EC=N×ec=N×aj×ri×Yi/Ywi=N×aj×ri×yi

(2)

式中,EC為生態(tài)承載力(hm2);N為人口數(shù)量;ec為人均生態(tài)承載力(hm2);aj為均衡因子;ri為產量因子;Yi指某國家或某地區(qū)的i類土地的平均生產力;Ywi指i類土地的全球平均生產力;yi=Yi/Ywi,即yi為某國家或某地區(qū)的i類土地的相對生產力。

生態(tài)足跡是從需求角度反映人類活動對自然界的索取,而生態(tài)承載力是從供給角度揭示自然界的承載能力。如果一個地區(qū)的生態(tài)承載力小于生態(tài)足跡,表明人類活動對生態(tài)系統(tǒng)的索取過多,超過了生態(tài)系統(tǒng)自身的容量,生態(tài)系統(tǒng)處于惡化狀態(tài),社會經濟發(fā)展具有不可持續(xù)性;反之,則表明生態(tài)系統(tǒng)處于盈余狀態(tài),人與自然是和諧共處的。

2 河南省生態(tài)足跡計算

2.1 研究區(qū)概況

河南省地處我國的中東部地區(qū),地跨長江、淮河、黃河、海河等四大流域,位于31°23′—36°22′N、110°21′—116°39′E之間,地域面積16.7×104km2,約占我國國土總面積的1.73%,居第十七位。河南省的地形以平原和盆地為主,約占我國土地總面積的55.7%,且大部分地區(qū)位于暖溫帶,全年無霜期為189—240天,適宜多種農作物生長。河南省也是我國的人口大省(人口總量居全國第一位)和經濟大省(GDP總量居全國第五位)。

2.2 能源消費賬戶

河南省的能源消費項目主要包括各類初級能源礦產資源和電力的消費?？紤]到全球平均能源足跡是按照能源熱量進行計算的,因此本文在計算過程中首先利用各種能源的單位能源發(fā)熱量將消費量折算為熱量(能量單位1GJ=109J),再利用世界上單位化石燃料生產性土地類型的平均發(fā)熱量作為標準,將河南省能源消費所消耗的熱量折算成一定的化石能源土地面積,并結合歷年的人口數(shù)據計算得出河南省2008—2014年各能源消費品種對應的人均能源足跡(表1)。從表1可見,在河南省的能源消費賬戶中,原煤的人均生態(tài)足跡最大,其次是焦炭、原油、柴油和汽油,第三是電力、天然氣和燃料油。相比之下,河南省對煤油的消費最少。

表1 2008—2014年河南省人均能源足跡

注:a.天然氣總消費量的單位為萬m3；b.電力總消費量的單位為億度。2008年、2010年、2012年、2013年、2014年年末河南省總人口分別為9429萬人、9405萬人、9406萬人、9413萬人、9436萬人,下同。

2.3 生物資源消費賬戶

根據《河南省統(tǒng)計年鑒》中生物資源消費項目中有關糧食、油料、棉花、煙葉、蔬菜、肉類、水產品等的年消費量,對應全球生物資源的平均產量,并結合當年的河南省人口,計算得出2008—2014年河南省人均生物資源需求,結果見表2。

表2 2008—2014年河南省人均生物資源足跡

注:生物資源生產性面積折算采用聯(lián)合國糧農組織1993年計算的有關生物資源的世界平均產量資料,其他數(shù)據來自2015年的《河南統(tǒng)計年鑒》;木材產量單位為m3/hm2。

從表2可見,2008—2014年河南省肉類、水產品、糧食、蛋類和奶類是主要的消費品種,人均需求較高,除糧食需求大幅下降之外,肉類、水產品和奶類的消費規(guī)模都呈增長態(tài)勢,增幅接近30%,蛋類商品的消費水平基本平穩(wěn)。值得一提的是,瓜果在河南省各類消費項目中所占比重雖然不高,但人均消費規(guī)模增幅最突出,達到50%。同時,河南省棉花的消費量呈斷崖式下滑,2014年比2008年累計降低了78%。此外,河南省對甘蔗、茶葉的需求總量最少,對麻類和林產品的消費規(guī)模也非常有限,尚不足1%,這樣的消費結構與河南省的經濟發(fā)展水平、居民消費習慣、產業(yè)結構、自然地理環(huán)境等因素有關。

2.4 河南省生態(tài)足跡

所謂生態(tài)足跡就是人類對各類生產性土地面積的利用總和?？紤]到不同土地類型的生產能力不同,本文引入均衡因子,將各類土地轉化為統(tǒng)一的、可比較的生物生產性土地面積,均衡因子的取值參考了Wackernagel等的研究成果[30],將前文計算得到的河南省能源足跡和生物資源足跡加總就可得到河南省的人均生態(tài)足跡,結果見表3。

表3 2008—2014年河南省人均生態(tài)足跡

根據表3得出:①從總量上看,2008—2012年河南省人均生態(tài)足跡呈逐年增加態(tài)勢,并且在2012年達到最高峰(人均2.087hm2)，2013年開始下降,2014年略微有小幅上揚(增幅僅為0.3%)。雖然河南省人口增長有可能導致人均生態(tài)足跡下降,但人口增加同時也會引起消費品總量增加,因此人均指標能較好地反映人類社會活動對生態(tài)系統(tǒng)的索取。進一步來看,研究期間河南省的人口增長幅度為0.07%,同期各類生產型土地的人均生態(tài)足跡變化幅度均大大超過人口增幅,因此由于人口因素導致的人均生態(tài)足跡下滑假設不成立。人均生態(tài)足跡下降反映出河南省對自然生態(tài)系統(tǒng)需求的增長態(tài)勢得到遏制。②從各類土地的使用情況來看,化石能源用地的人均生態(tài)足跡最高,約為1.2hm2,在人均生態(tài)足跡總量中始終占據60%以上的份額,說明河南省經濟社會發(fā)展中對化石能源的依賴性較高是直接導致其生態(tài)足跡高位運行的主要原因;其次是草地,人均生態(tài)需求為0.5hm2,且有逐漸增長態(tài)勢,反映出河南省居民對肉、蛋、奶、羊毛等草地類產品的需求較旺;此外,人均建筑用地最低,僅為0.1hm2;耕地、林地和水域用地的生態(tài)足跡介于0.04—0.1hm2之間。③從各類生產性土地的變動趨勢來看,人均耕地需求逐年降低,人均化石能源用地在2012年達到最大值,與河南省人均生態(tài)足跡的總體變動規(guī)律完全一致。這也進一步反映出化石能源消費對人均生態(tài)足跡的巨大貢獻,以及對河南省實現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)平衡的重要性。其他四類生產性土地的人均生態(tài)足跡2014年比2008年都有不同程度的增加,尤其是林地,增幅高達122.83%,建筑用地、水域地和草地增幅依次為40.21%、30.78%和27.05%。

2.5 河南省生態(tài)承載力

以國家統(tǒng)計局公布的各類土地面積為基準,本文對河南省生態(tài)承載力進行了計算?？紤]到不同土地間供給能力的差異性,引入產量因子將各種類型的土地面積最終折算成具有全球可比性的全球hm2,產量因子數(shù)據來自Wackernagel的數(shù)據。其中,耕地和建設用地均為1.66、林地0.91、草地0.19、水域1.0。2008—2014年河南省人均生態(tài)承載力結果見表4。從表4可見,在不考慮化石能源用地的情況下,除草地之外其他四類土地類型的生態(tài)供給能力都有不同程度的增加,結果使河南省人均生態(tài)承載力水平總體呈增加的態(tài)勢,2014年達到0.738hm2。即使是扣除生物多樣性保護需要的土地供給,實際生產性土地面積也比2008年提高了10%。其中,水域用地的增幅最多,幾乎翻了一倍,其次是建筑用地和林地,耕地的供給面積基本穩(wěn)定在0.54hm2。

表4 2008—2014年河南省人均生態(tài)承載力

注:根據《河南省統(tǒng)計年鑒》和國家統(tǒng)計局網站,通常認為人們在生產生活中不會預留出用于吸收CO2的化石能源土地面積,因此在生態(tài)承載力計算時將化石能源地供給設定為0。

3 河南省生態(tài)可持續(xù)性評價

3.1 河南省生態(tài)盈余

當一個地區(qū)人均生態(tài)足跡需求小于人均生態(tài)承載力供給時,該地區(qū)出現(xiàn)生態(tài)盈余;當一個地區(qū)的人均生態(tài)足跡需求大于人均生態(tài)承載力供給時,該地區(qū)出現(xiàn)生態(tài)赤字。根據前文計算出的生態(tài)足跡和生態(tài)承載力,可分析河南省的生態(tài)盈余狀況(圖1)。

從圖1可見,河南省耕地和建筑用地有一定的生態(tài)盈余;林地的生態(tài)盈余在不斷減少，以至于2014年出現(xiàn)-0.005hm2的生態(tài)赤字;水域用地和草地的生態(tài)赤字逐年增加,到2014年已分別出現(xiàn)赤字-0.11hm2和-0.54hm2。由于本文沒有考慮河南省留出專門的化石能源用地,因此隨著汽油、柴油等化石燃料使用量的不斷攀升,土地供給短缺越來越嚴重,導致河南省總的生態(tài)盈余為負。此外,從生態(tài)赤字的總體趨勢來看,2012年河南省達到最高峰,為-1.369hm2,此后兩年都有所減緩。這主要是因為在2012年河南省能源需求達到最大值,隨后在節(jié)能減排等一系列政策高壓之下,能耗水平總體降低,化石能源用地的生態(tài)赤字有所遏制,在此基礎上總的人均生態(tài)赤字得到扭轉。

圖1 河南省的生態(tài)盈余狀況

3.2 河南省生態(tài)承載力指數(shù)

生態(tài)承載力指數(shù)是指一定區(qū)域的生態(tài)足跡與生態(tài)承載力的比值,生態(tài)承載力指數(shù)大于1,說明生態(tài)環(huán)境超載現(xiàn)象嚴重;生態(tài)承載力指數(shù)小于1,說明生態(tài)環(huán)境的盈余較多,即生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)性越優(yōu)。根據前文河南省人均生態(tài)承載力和人均生態(tài)足跡計算得出河南省生態(tài)承載力指數(shù),結果見圖2。

圖2 河南省生態(tài)承載力指數(shù)

從圖2可見,這些年河南省生態(tài)環(huán)境處于超負荷狀況,尤其是2010年的生態(tài)承載力指數(shù)高達2.91,“十二五”期間的生態(tài)壓力雖然有所降低,但生態(tài)足跡與生態(tài)承載力之間的矛盾依然尖銳,生態(tài)系統(tǒng)正在退化,生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)性令人堪憂。這一研究結果與張愛菊等的研究結論不謀而合[31]。

4 結論

通過對河南省生態(tài)足跡和生態(tài)承載力的測算,本文對河南省生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)性進行了量化評析,研究得出以下結論:①總體而言,河南省經濟社會發(fā)展對資源環(huán)境的消耗已超過了自然生態(tài)系統(tǒng)應有的承受范圍,生態(tài)赤字從2008年的1.1647hm2增加到2014年的1.2782hm2,生態(tài)承載力指數(shù)雖然在2010年以后有所下降,但下降幅度有所減緩且生態(tài)環(huán)境總體超負荷運行;2014年生態(tài)承載力指數(shù)為2.7381,這反映出河南省的生態(tài)環(huán)境形勢仍然十分嚴峻,生態(tài)系統(tǒng)超負荷運行帶來的不可持續(xù)性應引起有關部門的高度重視。②從各類生產性土地的生態(tài)盈余狀況來看,耕地、建筑用地處于生態(tài)盈余狀態(tài),草地、水域地和化石能源用地處于生態(tài)赤字狀態(tài),林地在2014年出現(xiàn)盈轉虧。但從動態(tài)發(fā)展趨勢看,耕地的盈余空間正在不斷縮小,且考慮到未來人口數(shù)量的增長、城鎮(zhèn)化的推進和經濟社會的發(fā)展,對耕地、建筑用地的需求還將繼續(xù)增加,因此河南省各類土地的生態(tài)環(huán)境狀況都不容樂觀。③從生態(tài)足跡的結構來看,化石能源用地一直獨占鰲頭,約占人均生態(tài)足跡總量的60%以上,其次是草地,占比約為23%—27%,水域用地占比5%左右,耕地占比從2008年的4.4下降到2014年的2.2%,林地占比從2008年的1.7%上升到2014年的3.5%,建筑用地維持在0.5%的水平,因此減少化石能源用地是河南省降低人均生態(tài)足跡的關鍵。此外,巨大的化石能源需求不但給生態(tài)系統(tǒng)的修復與再生帶來了障礙,而且化石能源的開采和使用過程中產生的環(huán)境污染會進一步惡化生態(tài)系統(tǒng)。④該研究仍然存在一些不足,生態(tài)承載力的內涵十分豐富,隨著統(tǒng)計資料的不斷完善,在可能的情況下應將河南省的生產性土地實際供給能力進行更準確的測算,而不是按照一般方法進行折算。此外,生態(tài)承載力的動態(tài)變化還需結合其他經濟社會發(fā)展指標做進一步的探討和分析。

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StudyonEcologicalCarryingCapacityofHenanProvinceinPerspectiveofEcologicalFootprint

WANG Li-ping
(Research Center for Environmental Economy and Technological Innovation,Henan Polytechnic University,Jiaozuo 454000,China)

Based on the ecological footprint theory,this paper estimated the ecological footprint and the ecological capacity of Henan Province from 2008 to 2014,and analyzed the relationship between ecological footprint and ecological capacity and the changing trend of the internal structure.The results showed that:Overall,the per capita ecological footprint of Henan Province exceeded the per capita ecological carrying capacity,the ecological deficit was 1.2782 in 2014,compared to 2008 increased by 0.1135 hectares,the per capita ecological footprint was 2.7 times of the ecological carrying capacity.From the change trend of ecological surplus of every productive land,cultivated land and buildings had some surplus space,woodland had appeared deficit in 2014,the ecological deficit in grassland,water and fossil energy land were increasing.Therefore,the situation of ecological environment of Henan Province was very serious.

average ecological footprint;ecological carrying capacity index;sustainable development;Henan Province

10.3969/j.issn.1005-8141.2017.12.009

X196

A

1005-8141(2017)12-1456-05

2017-10-12；

2017-11-25

國家社科基金一般項目“生態(tài)足跡視角下我國污染產業(yè)時空轉移機制與環(huán)境管制政策研究”(編號:16BJY061)。

及通訊作者簡介：王麗萍(1977-),女,山西省昔陽人,博士,教授,碩士生導師,主要從事環(huán)境經濟與產業(yè)發(fā)展研究。