重慶市生態足跡與生態承載力動態演變特征

楊權伍等

摘要：運用生態足跡理論，計算和分析了重慶市1997-2012年間的生態足跡動態變化過程，并利用SPSS軟件對重慶市2013-2022年的生態足跡做出預測。結果表明，重慶市人均生態足跡呈持續增長趨勢，人均生態承載力呈逐年遞減趨勢，從而造成生態赤字逐年擴大。人均生態足跡從1997年的1.795 8 hm2增加到2012年的3.057 5 hm2，人均生態承載力從1997年的0.460 6 hm2下降到2012年的0.434 8 hm2，而生態赤字從1997年的1.299 2 hm2擴大到2012年的2.622 7 hm2；萬元GDP生態足跡從1997年的3.350 1 hm2減少到2012年的0.782 3 hm2。發展預測結果顯示，到2022年，重慶市生態赤字將高達4.275 1 hm2，且生態赤字與總人口呈顯著正相關，而與耕地、草地、水域、化石燃料呈顯著負相關。

關鍵詞：生態足跡；生態承載力；動態分析；預測；相關性；重慶市

中圖分類號：F062.2 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2015）16-3918-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.16.022

The Dynamic Evolution Characteristics of the Ecological Footprint and

Ecological Capacity of Chongqing

YANG Quan-wu，TU Jian-jun， JIA Lin-rui， HOU Rui， ZHOU Xue-rong

（School of Geographical Sciences， Southwest University， Chongqing 400715， China）

Abstract： Based on the ecological footprint method， calculated and analyzed the dynamic change of ecological footprint in Chongqing from1997 to 2012，and predicted the development of the ecological footprint in Chongqing from 2013 to 2022 using SPSS .The results indicate that the ecological footprint per capita of Chongqing city was increasing， the ecological carrying capacity per capita was decreasing year by year， and the ecological deficit was increasing year by year. From 1997 to 2012， the ecological footprint per capita increased from 1.759 8 hm2 to 3.057 5 hm2， the ecological carrying capacity per capita decreased from 0.460 6 hm2 to 0.434 8 hm2， but the ecological deficit showed a trend to increase that enlarges from 1.299 2 hm2 to 2.622 7 hm2， while the ecological footprint for ten thousand Yuan GDP decreased from 3.350 1 hm2 to 0.782 3 hm2. Prediction results showed that the ecological deficit were as high as 4.275 1 hm2 by 2022， and the ecological deficit was significantly positive correlation with the total population， while was significantly negative correlation with the land， grassland， water， fossil fuels.

Key words： ecological footprint； ecological capacity； dynamic analysis ；prediction； correlation；Chongqing city

生態足跡理論是由加拿大生態經濟學家William Rees在1992年提出，并由Wackernagel完善的一種定量評價可持續發展狀態的方法[1]。自1999年該理論引進中國以來[2，3]，隨著該理論的不斷發展和完善，對時間序列上的動態分析研究已經成為許多專家和學者們研究的重點[4-10]?；诖?，本研究運用生態足跡模型對重慶市1997-2012年生態足跡進行了動態變化分析，并利用SPSS19.0軟件對生態赤字進行預測與相關性分析，最后針對重慶市可持續發展中存在的問題提出相關措施和建議，以期為政府或相關部門制定政策與規劃提供科學依據。

1 研究區概況

重慶市位于北緯28°10′-32°13′，東經105°11′-110°11′，地處較為發達的東部地區和資源豐富的西部地區的結合部，東鄰湖北、湖南，南靠貴州，西接四川，北連陜西，是長江上游最大的經濟中心、西南工商業重鎮和水陸交通樞紐。地勢由南北向長江河谷逐級降低，西北部和中部以丘陵、低山為主，東南部靠大巴山和武陵山兩座大山脈。重慶幅員面積8.24萬km2，占全國國土面積的0.86%。到2012年末，重慶市戶籍統計人口3 343.44萬人，常住總人口約294 5.00萬人，全年實現生產總值11 409.60 億元，占全國國內生產總值的2.20%。

2 研究方法與數據來源

2.1 研究方法

2.1.1 生態足跡的模型 生態足跡是指為了滿足一定地區的人口消費所需的生產性土地和水域的面積，以及吸納這些人口所產生的廢棄物的土地面積之和[10，11]。在生態足跡模型中，生物生產性土地主要考慮以下6種類型，即化石燃料用地、耕地、林地、草地、建筑用地和水域。其計算公式[12]為：

EF=N×ef=N∑（？琢ai）=N∑（？琢ci/pi）（1）

式（1）中，EF為生態足跡；N為總人口；ef為人均生態足跡；i為消費品的類型；ai為生產第i種消費品需要占用的人均生態生產性土地面積；α為i種消費品對應土地類型的均衡因子；ci為i種消費品的人均消費量；pi為i種消費品的世界平均生產力。本研究采用全球一致的均衡因子[12]，林地和化石燃料用地為1.14，耕地和建筑用地為2.82，草地為0.54，水域為0.22。

2.1.2 生態承載力模型 生態承載力是指一個地區所能提供給人類的生態生產性土地的面積總和。在其計算過程中，由于不同國家或地區資源稟賦的差異性，不僅單位面積不同類型土地的生產力存在一定差別，而且單位面積同類型生物生產性土地的生產力的差異也較大，因此不同國家或地區需要對“產量因子”進行校正，產量因子指的是某個國家或地區的某一類型土地的生產力與該類型土地的世界平均生產力的比率。其計算公式[12]為：

ec=aj×rj×yj（2）

式（2）中，ec為人均生態承載力，即實際生態生產性土地面積；aj為人均第j類生態生產性土地面積；rj為均衡因子；yj為產量因子。

EC=（1-12%）×ec×N（3）

式（3）中，EC為區域總生態承載力；N為區域人口數。根據世界環境發展委員會報告，生態承載力計算時應扣除12%生態系統中生物多樣性的保護面積。本研究的產量因子[12]是采用Wackernagel計算中國生態足跡時的取值，耕地和建筑用地為1.66，森林為0.91，草地為0.19，水域為1.00。

2.1.3 生態赤字與生態盈余 生態足跡與生態承載力的差值為正值時，則為生態盈余，表明該地區的發展可利用自身資源維持其可持續發展；反之，則表現為生態赤字，表明需消耗該地區的自然資源超出其自身生態環境承載范圍，即處于不安全不可持續的發展狀態。

2.2 數據來源

本研究中原始數據來自重慶市土地利用現狀變更調查（1997-2012年）、中國國家統計局中國統計年鑒（1998-2013年）、重慶市統計年鑒（1998-2013年）、中國農村統計年鑒（1998-2013年）、重慶市國土資源與房屋管理局信息網（http：//www.cqgtfw.gov.cn/）、世界糧農組織（FAO）網上數據庫（http：//faostat.fao.org/）。

3 結果與分析

利用上述生態足跡模型對重慶市1997-2012年 的人均生態足跡和人均生態承載力進行了計算和分析。

3.1 人均生態足跡與其構成要素的動態分析

由表1可知，在研究期間，重慶市人均生態足跡總體上呈持續增長趨勢，從1997年的1.759 8 hm2/人增加到2012年的3.057 5 hm2/人，凈增長1.297 7 hm2/人，年均增長0.086 5 hm2/人，漲幅為73.74%，說明隨著重慶市經濟社會的快速發展，重慶市對生物資源和能源資源的消耗在逐年增加，對自身生態環境承載力造成的壓力也在不斷增大。

按照1997-2012年時間序列分析重慶市各類型土地的人均生態足跡變化，由表1可知，耕地、草地和化石能源用地的人均生態足跡呈波動增長，水域、建筑用地、林地呈穩定遞增趨勢。從人均生態足跡的構成要素來看，對重慶市人均生態足跡貢獻最大的是化石燃料用地，其次是耕地、林地、草地、水域和建筑用地，自1997年至2012年分別增加了0.385 2、0.010 7、0.131 7、0.035 5和0.006 5 hm2/人，增速最快的是化石燃料用地，比1997年增加了2.7倍。據《重慶市統計年鑒》的統計，可以看到重慶市工業發展對煤炭的消耗量從1997年的1 383.98 萬t增加到2012年5 521.11萬t，16年間增長了近3倍。而煤炭等化石燃料是第二產業主要的能耗，消耗量不斷增加且在人均生態足跡中貢獻最大，說明重慶市仍是一個以工業尤其是重工業為主的城市。

3.2 人均生態承載力與其構成要素的動態分析

由表2可知，在研究期間，重慶市人均生態承載力總體上呈波動遞減，從1997年的0.460 6 hm2/人下降到2012年的0.434 8 hm2，凈減少0.025 8 hm2/人，年均減少0.001 7 hm2/人，降幅為5.60%，說明重慶市在城市化進程中，生態環境承載力逐年下降。

按照1997-2012年時間序列分析各類型土地的人均生態承載力變化，由表2可知，耕地人均生態承載力不斷下降，而建筑用地和草地呈波動上升的趨勢，林地呈平穩增長的趨勢，水域呈先升后降的趨勢，基本保持不變。從人均生態承載力的構成要素來看，耕地的人均生態承載力減少最多，從1997年到2012年凈減少了0.047 8 hm2/人，而林地、草地和建筑用地均略有增長，但增幅不明顯。表明耕地是人均生態承載力的主要構成要素，其變化直接決定了重慶市總體人均生態承載力的變化。具體來看，耕地在1997-2009年一直是處于下降的趨勢，而2010-2012年，耕地的人均生態承載力在2009年的基礎上有所增長，分別增長了0.026 4、0.024 4和0.023 4 hm2/人。主要是由于通過土地開發整理以及大力實施耕地占補平衡措施來增加耕地面積。

3.3 生態赤字與其構成要素的動態分析

由表3可知，在研究期間，重慶市生態赤字總體上呈逐年增長的趨勢，從1997年的1.299 2 hm2/人增長到2012年的2.622 7 hm2/人，增長了1倍以上。這表明重慶市發展所消耗的環境資源已遠超出了區域所能提供的生態承載力能力范圍，處于不安全不可持續發展的狀態。

按照1997-2012年時間序列分析各類型土地的人均生態赤字（盈余）變化，由表3可知，化石燃料用地、耕地、草地和水域的生態赤字均波動上升，林地和建筑用地兩者為生態盈余并呈現增長趨勢。從具體數值來看，到2012年，化石燃料用地、耕地、草地和水域的生態赤字分別約為1997年的3.7、2.2、1.2和1.9倍。

3.4 人均萬元GDP生態足跡的動態分析

人均萬元GDP生態足跡即人均生態足跡與人均萬元GDP的比值，表示每產生1萬元GDP所需要的生物生產性土地面積。萬元GDP生態足跡越大，表明單位面積生物生產性土地的產出率越低，研究區的資源利用效率就越低；反之，研究區的資源利用效率就越高。

重慶市從1997年至2012年間，人均GDP由5 252元增長到39 083元，增長了約6.4倍。由圖1可知，隨著重慶萬元人均GDP的增加，萬元GDP生態足跡卻逐年縮小，從1997年的3.35 hm2/萬元減少到2012年的0.78 hm2/萬元，反映出重慶市在社會經濟快速發展進程中資源利用效率在逐步提高，資源利用方式正逐步由粗放型、能耗型向集約型、節約型轉變。

3.5 生態赤字預測與相關性分析

利用重慶市1997-2012年生態赤字的計算結果，以生態赤字為因變量，以時間序號為自變量，運用統計軟件SPSS19.0進行曲線擬合分析，得到二者的發展預測模型如下：

Y生態赤字 =0.002 9x2+ 0.042 1x+1.220 1（R2=0.993 0）

假設重慶市未來10年內的人口增長率、經濟增長及消費模式和土地利用仍保持1997-2012年間的發展態勢，則根據上述的預測模型，到2022年，重慶市生態赤字高達4.275 1 hm2/人，具體預測數值見表4。

由表5可知，總人口的Sig值為0.003（小于0.01），Pearson相關性為0.700，表明生態赤字與總人口呈極顯著正相關，而與耕地、草地、水域、化石燃料呈極顯著負相關。說明總人口以及耕地、草地、水域和化石燃料是影響生態赤字的主要因素。

4 結論與建議

通過對重慶市1997-2012年人均生態足跡、人均生態承載力和生態赤字的動態分析及預測與相關性分析，可以得出以下結論：①重慶市人均生態足跡呈持續增長，人均生態承載力呈逐年遞減趨勢，從而造成生態赤字逐年擴大。到2012年人均生態足跡增加了1.297 6 hm2/人，漲幅為73.74%，且化石燃料用地在人均生態足跡中所占比例最大；人均生態承載力減少了0.025 8 hm2/人，降幅為5.60%，且以耕地供給為主。②從萬元GDP生態足跡看，重慶市萬元人均GDP與萬元GDP足跡也呈反方向變化，重慶市萬元人均GDP不斷上升，而萬元GDP的生態足跡卻不斷減小，說明重慶市發展方式正逐步由粗放型、消耗性向集約型、節約型轉變。③根據預測結果顯示，到2022年，重慶市生態赤字將高達4.275 1 hm2/人，且通過相關性分析表明生態赤字與總人口呈極顯著正相關性，而與耕地、草地、水域、化石燃料呈極顯著負相關性。

為了緩解重慶市經濟發展對生態環境資源形成的壓力，提出以下措施建議，控制人口數量，以減少對生物和能源的需求，從而減少生態承載力；增加政府科技財政投入，提高耕地、草地、水域、化石燃料單位土地面積生物產量；保護現有的耕地資源，通過土地開發整理來增加耕地；高效利用現存資源，使粗放型、消耗性的資源利用方式向集約型、節約型轉變；優化產業結構，對高能耗、高污染的產業進行整改，建立資源節約型、環境友好型的雙型社會。

參考文獻：

[1] 陶在樸.生態包袱與生態足跡[M].北京：經濟科學出版社，2003.

[2] 徐中民，程國棟，張志強.生態足跡方法的理論解析[J].中國人口資源與環境，2006，16（6）：69-78.

[3] 徐中民，張志強，程國棟，等.中國1999年生態足跡計算與發展能力分析[J].應用生態學報，2003，14（2）：280-285.

[4] 黃 海，劉長城，陳 春.基于生態足跡的土地生態安全評價研究[J].水土保持研究，2013，20（1）：193-196.

[5] 謝小玉，王海濤，王 磊.基于灰色預測模型的內蒙古自治區生態足跡動態分析與預測[J].西南大學學報（自然科學版），2013，35（1）：53-57.

[6] 趙先貴，高利峰，馬彩虹，等.中國生態足跡的動態研究[J].中國生態農業學報，2007，15（1）：149-152.

[7] 于興麗，陳興鵬，蔣 莉.甘肅省1990-2002年生態足跡的計算與分析[J].干旱區資源與環境，2007，21（2）：100-103.

[8] 魏 靜，馮忠江，鄭小剛，等.1995-2004年河北省生態足跡分析與評價[J].干旱區資源與環境，2008，22（6）：175-180.

[9] 褚 崗，米文寶，王玉梅.基于生態足跡理論的銀川市2001-2005年生態承載力動態分析[J].干旱區資源與環境，2009，23（2）：56-61.

[10] 劉曉星，貢 璐，呂光輝，等.阿克蘇地區生態足跡分析與動態預測[J].干旱區資源與環境，2011，25（6）：49-53.

[11] WACKERNAGEL M，MONFREDA C，SCHULZ N B，et al.Calculating national and global ecological footprint time series：resolving conceptual challenges[J]. Land Use Police，2004，21：271-278.

[12] MATHIS W， YOUNT D J. The ecological footprint：an indicator of progress toward regional sustainability[J]. Environmental Monitoring and Assessment，1998，51：511-529.