——以山东省枣庄市为例
郑洋洋/中国海洋大学
【摘要】生态足迹是一种定量评估国家或地区可持续发展的有效方法，通过计量模型比较生态足迹和生态承载力的大小，可以判定区域是否处于可持续发展状态及其偏离程度。文章运用生态足迹理论和模型，以枣庄市2010年统计数据为基础，对东部地区唯一的资源枯竭转型试点城市枣庄的区域生态经济可持续发展进行研究，运用产量因子、均衡因子结合统计数据得出生态足迹与生态承载力数据，最终得出人均生态赤字为2.986538h㎡。说明该区域生态经济处于不可持续发展状态，文章通过模型计算结合实际分析得出枣庄市应当摆脱经济发展严重依赖资源的情况，加快城市发展方式转型，实现生态经济可持续发展。
【关键词】生态足迹模型；可持续发展；枣庄市
一、引言
全球经济的快速发展和人口的迅猛增长，使得人类活动对地球生态系统的影响越来越大，正确评价人类活动对区域自然环境的压力以及区域生态系统的承载力等系统状态，是实现社会经济可持续发展面临的重要基本问题。生态足迹最早由加拿大生态经济学家Rees于1992年提出，1996年由Wackernagel完善的一种衡量人类对自然资源利用程度以及自然界为人类提供生命支持服务功能的方法。生态足迹是指不断地生产人们所消费的资源和不断地吸纳人们所产生的废物所需要的生产性陆地和水域的面积。
生态足迹分析方法是近年来较为流行的测度生态发展的定量方法，生态足迹是基于土地面积量化可持续发展的指标之一。该方法自提出以来便引起强烈的反响，国际已有的研究主要从全球尺度、国家尺度、区域和城市尺度3个空间尺度开展研究，国内不少学者就不同地域空间尺度和社会领域进行相关应用和研究，并促使其理论方法和计算模型不断发展和完善。本文应用生态足迹模型对山东省枣庄市2010年生态足迹和生态承载力进行计算，定量评价研究生态足迹和生态承载力，揭示区域生态环境压力状况，以及影响区域可持续发展的重要因子，分析资源及经济发展转型对枣庄市的重要影响，为区域可持续发展提供参考。
二、研究综述
生态足迹可以归入生态承载有限论的范畴，其典型观点如1798年Thomas.R.Malthus发表的《人口原理》，便集中阐述了人口增长和土地供养能力的关系，为土地（环境）是经济的内生基础要素埋下了伏笔。德国地理学家F.Ratzel在1891年曾提出“生存空间”的概念，意指“活的有机物在其范围内发展的地理区域”。1902年L.P.faundler计算出地球每公顷土地的生态生产力约可供养5个人，并据此得出这就是地球容受力上限的结论。1949年美国学者W.Vogt在其专著《生存之路》中明确指出，土地承载能力是生物潜力与环境阻力之比，即C=B/E（式中C为土地承载力，B为生物潜力，E为环境阻力）。近代以来涉及生态足迹的研究始于20世纪70年代，如能值理论研究先驱OdumE.P（1975、1989）探讨了一个城市在能值意义上的“影子面积”，JassonA.M（1978）分析了波罗的海某地渔业的海洋生态系统面积，Vitousek（1986）对于测算人类利用自然系统的净初级生产力做出了尝试。后经由其博士生Wackemagel进一步完善推广而为世人所熟知。生态足迹由Rees于1992年提出，1996年由Wackernagel完善的一种分析人类对自然界的方法。
我国学者于1999年将生态足迹概念引入国内，随后关于生态足迹模型的研究也得到了迅速开展。在生态足迹理论介绍和分析层面上，张志强等（2000）介绍了生态足迹的概念及其计算模型，分析总结了模型的优缺点；杨开忠等（2000）介绍了生态足迹分析理论与方法。刘德威等（2001）介绍了生态足迹的概念、计算模型、生态足迹模型中使用的生物生产面积类型，阐述了生态足迹指标的合理性及其与可持续发展的相关性和可度量性。王书华等（2002）对生态足迹方法产生的背景、理论、计算方法和近期成果作了简要介绍，详尽综述了该方法的优缺点。易光斌等（2003）对生态足迹的提出、基本理论、计算方法和研究实践现状作了系统的介绍，讨论了生态足迹的作用。对于国际研究方面，ColeV和ColinHunrer（2002），分别从不同的角度，计算分析了旅游业的生态足迹及其可持续性；而Marla等则通过对美国洛斯阿拉斯国家实验室的生态足迹的计算分析，希望借此深入分析常规实验室活动度环境的影响情况。2003年以来，生态足迹的研究运用得到了进一步的发展，MarianoTorras（2003）借用“生态债务”概念，运用生态足迹法计算穷国与富国的生态债务平衡关系，建议富国通过减免穷国的货币债务来补偿其对穷国欠下的生态债务；JohnBarrett（2003）等通过计算英格兰默西赛德郡客运业的生态足迹，研究分析了客运业对全球生态环境的影响情况；ManfredLenzen等（2003）则通过对悉尼水泥公司生态足迹的计算，探讨了企业的生态足迹问题。目前，主要工业国家应经把生态足迹指标纳入官方可持续发展评价指标体系，而这一经验也正在向发展中国家普及。
三、生态足迹模型的构建
（一）生态足迹模型的基本概念
（1）生态足迹
“生态足迹”也称“生态占用”，是指定的人口单位内(一个人、一个城市、一个国家或全人类)需要多少具备生物生产力的土地和水域来生产所需资源和吸纳所衍生的废物。Wackernagel形象地比喻成“一只负载着人类与人类所创造的城市、工厂的巨脚踏在地球上留下的脚印”。生态足迹定量测量了人类生存所必需的真实生物生产面积，将其同国家或区域范围内所能提供的生物生产面积进行比较，能为判断一个国家或区域的生产消费活动是否处于当地生态系统承载力范围内提供定量的依据。所测区域不同，时间不同，生态足迹的大小也有差异。它与人口多少、生活水平、技术水平和生态生产力呈相关性。
（2）生态承载力
早在1921年，Park和Burgess在人类生态学领域中首次应用了生态承载力的概念，即在某一特定环境条件下(主要指生存空间、营养物质、阳光等生态因子的组合)，某种个体存在数量的最高极限。1991年Hardim也对其定义为，在不损害有关生态系统的生产力和功能完整性的前提下，可持续利用的最大资源量和废物产生率。
（3）生态赤字/生态盈余
即是生态足迹与生态承载力的差值。当差值为正时，则表现为生态盈余，表明该地区的发展可利用自身资源维持可持续发展；当差值为负时，则表现为生态赤字，表明需消耗该区的自然资本或借用该区以外的资源来维持其发展，即处于不安全不可持续的发展的状态。
（4）生物生产性土地
“生物生产性土地”是生态足迹分析法为各类自然资本提供的统一度量基础。所谓生物生产性土地是指具有生态生产能力的土地或水体。生物生产也称生态生产，是指生态系统中的生物从外界环境中吸收生命过程所必需的物质和能量转化为新的物质，从而实现物质和能量的积累。根据生产力大小的差异，地球表面的生物生产性土地可分为6大类:(1)化石能源用地，用于吸收化石能源燃烧后排放的温室气体的森林；(2)耕地，生物生产性土地中最有生产能力的一类土地；(3)牧草地，用于发展畜牧业的土地；(4)林地，指可产出木材产品、防止土壤流失等的人工林或天然林；(5)建筑用地，包括各类人居设施及道路所占用的土地；(6)水域，包括可以提供生物产出的淡水水域和海洋。
（二）生态模型的计算
（1）生态足迹需求的计算方法
由于各类生物生产性土地的生物生产力具有很大差异性,要将它们转化成具有相同生产力的土地面积,需要将计算得到的各类生物生产性土地面积乘以一个均衡因子进行均衡化处理,然后才能进行加和。均衡化方法如下:rj=A/B(1)，式中:rj为某类生物生产性土地的均衡因子；A为该类生物生产性土地的全球平均生产力；B为六大类生物生产性土地的全球平均生物生产力。
人均生态足迹需求量的大小可用下式计算:efi=∑rj×Ai=∑rj(Pi+Ii-Ei)/Yi×N(j=1,2,…,6)(2)，式中:efi表示消费项目i的人均生态足迹需求量,h㎡/cap；rj表示生产消费项目i的生物生产性土地的均衡因子；Ai为消费项目i折算的生物生产性土地面积；Pi是消费项目i的年生产量；Ii是消费项目i的年进口量；Ei是消费项目i的年出口量；Yi是消费项目i的年(世界)平均产量,kg/h㎡；N为区域总人口数。
区域总人口的生态足迹需求公式为:EFi=N×(efi)(3),式中:EFi是区域总人口的生态足迹需求量；N是区域总人口数。区域内所有人各种消费项目的生态足迹需求构成了区域生态足迹总需求。
（2）生态足迹供给(生态承载力)的计算方法
一个区域的生态足迹供给即生态承载力,在数值上等于这个区域所能够提供的资源和能源的生物生产性土地面积的总和。考虑到不同区域的具体条件差异很大,不仅不同类型的生物生产性土地单位面积上的生物生产力不同,而且同类型的生物生产性土地单位面积上的生产力也相差悬殊。因此,为了将区域内同类和不同类的生物生产性土地面积进行加和与对比,这里引入了“产量因子”的概念。某类生物生产性土地的“产量因子”是指区域内该类生物生产性土地的平均生产力与其世界平均生产力的比值。可用下式给出:yj=C/D(4),式中:yj表示区域内某类土地(如耕地、林地)的产量因子；C表示区域内该类生物生产性土地的平均生产力；D为世界同类生物生产性土地的平均生产力。例如,某区域耕地的产量因子取1.5,表明该区域耕地的生物生产力是世界耕地平均产出水平的1.5倍。另外,根据世界环境与发展委员会的报告,在区域生态足迹供给中至少要留出12%的生物生产性土地面积(生态承载力),用以保护区域内的生物多样性。
人均生态足迹供给量的大小可用公式(5)求出,式中,eci是人均生态足迹供给量；aj是人均生物生产性土地面积,h㎡/cap；rj是均衡因子；yj是产量因子,eci=aj×rj×yj(j=1,2,…,6)(5),区域总的生态足迹供给可用公式(6)表示,区域内所有的生物生产性土地面积构成了区域生态足迹总供给,ECi=N×(eci)(6)。
（3）生态赤字/生态盈余
一个地区的生态承载力小于生态足迹时，出现生态赤字，其大小等于生态承载力减去生态足迹的差数；生态承载力大于生态足迹时，则产生生态盈余，其大小等于生态承载力减去生态足迹的余数。生态赤字表明该地区的人类负荷超过了其生态容量，要满足其人口在现有生活水平下的消费需求，该地区要么从地区之外进口欠缺的资源以平衡生态足迹，要么通过消耗自然资本来弥补供给的不足。这两种情况都说明地区发展模式处于相对不可持续状态，其不可持续的程度用生态赤字来衡量。相反，生态盈余表明该地区的生态容量足以支持其人类负荷，地区内自然资本的收入流大于人口消费的需求流，地区自然资本总量有可能得到增加，地区的生态容量有望扩大，该地区消费模式具相对可持续性。根据世界环境与发展委员会的报告,至少要留12%的生态容量来保护生物多样性。因此,在计算生态盈余/赤字时须扣除12%的生态承载力作为生物多样性保护面积。计算公式:
生态赤字:生态足迹－生态承载力（1-12%）=EFi－ECi（1-12%）＞0（7）
生态盈余:生态足迹－生态承载力（1-12%）=EFi－ECi（1-12%）＜0（8）
（三）生态模型应用数据
四、基于生态足迹模型的枣庄市可持续发展研究实证分析
（一）研究区概况
（1）地理气候地形情况
枣庄市总面积4563平方千米，常住人口391.04万人（2010年），位于山东省南部，属暖温带大陆性季风气候，光照充足，热量丰富，降水较多，四季分明；同时也存有一定的灾害性天气。全市多年平均气温在13.2-14.2℃，各季气温差异明显。全市多年平均降水量在750～950毫米之间，是山东省降雨量最充沛的地区之一。土壤分为棕壤、褐土、潮土、砂礓黑土和水稻土5个土类，80个土种。土壤总面积5213874亩，占全市总面积的79.59%。枣庄境内河流属淮河流域南四湖—运河水系，全市境内共有河道25条，其中主要河道13条。枣庄市水资源总量为10.7亿立方米。境内流域面积在100平方公里以上的河道12条，有大中型水库5座。
（2）自然资源与粮食作物
枣庄境内已探明地下矿藏36种：煤、铁、铜、铝、金、银、锶（天青石）、石膏、萤石、水泥原料灰岩等。其中煤、石膏地质储量为15.4亿吨和4.1亿吨。2009年3月5日，枣庄市被国务院确定为第二批资源枯竭转型试点城市，享受国务院财政补贴等一系列优惠政策。主要粮食作物为小麦、玉米、水稻，是国家商品粮基地，食品加工业起步较早；是全国著名的“芸豆之乡”、“土豆之乡”和无公害蔬菜基地，为蔬菜深加工提供了丰富原料；秸秆充足，适宜苜蓿等食用草种植，畜牧养殖和畜产品加工业呈现良好的发展态势；拥有优质梨、樱桃、桃、李子、葡萄、石榴、板栗、大枣、核桃、苹果等十大林果生产基地，年产各种水果20多万吨。
（二）生态足迹与生态承载力的计算
本研究中的数据资料来源于《枣庄市2010年统计年鉴》。根据枣庄市2010年生物资源消费账户求出总生态足迹需求和人均生态足迹需求，根据枣庄市2010年能源消费统计账户，可求出2010年枣庄市生态能源资源账户的人均生态足迹，结合枣庄市土地类型的土地面积，最终求得相应的生态足迹和生态承载力计算情况。
生态足迹计算图表生态承载力计算图表
扣除12％生物多样性保护面积0.765587553；生态赤字2.986538247
（三）评估结果分析及对策
从生态足迹供需的总体状况上看,枣庄市2010年人均生态足迹需求为3.7521258h㎡,而当年能够提供的人均生态足迹为0.869985855h㎡,人均生态赤字2.986538247h㎡,前者与后者相差比较大。这表明2010年枣庄市生态足迹供需矛盾较为突出,人类的经济活动对当地生态环境的影响强度已高于其生态承载力。
通过上述计算可知，枣庄市化石燃料用地与耕地的生态足迹占比较大，这与枣庄市的实际情况相符。由于农村人口占枣庄市总人口的比重较大，对于耕地需求与供给不能达到均衡。枣庄化石燃料用地所占生态足迹很大，达到2.6412933h㎡，这与枣庄是个资源依赖性型城市密切相关，如今，枣庄已经被列为资源枯竭型城市，然而其发展过程中仍然面临比较依赖煤炭资源的情况，对于此种现象，枣庄应当加快城市发展转型。
结合枣庄市的生态赤字的实际情况，提出以下对策：
紧紧把握住产业政策调整带来的机遇，积极争取各方面的扶持与支持；立足枣庄实际，选择适合的转型模式，对于枣庄而言，要调整和完善产业结构，实现城市的转型，不可能完全抛开现有的产业影响力，根据枣庄市情，应充分发挥比较优势，坚持以能源、建材、煤化工为基础，以高新技术和加工制造业为龙头，以现代服务业和旅游业为支撑，把加大调整力度与培育新的经济增长点结合起来，把推进城市发展与农村发展结合起来，把发挥科学技术作用与发挥资源优势结合起来；大力实施人才引进战略，出台吸引人才的优惠措施；立足现有基础，利用高新技术积极推进煤炭、水泥、机械、纺织等传统支柱产业的升级和改造，努力延伸产业链；大力发展高新技术，利用高新技术发展替代产业；发展循环经济等。
五、结语
本文通过应用生态足迹模型，对山东省枣庄市的生态经济可持续发展进行了评价。通过对2010年的统计数据计算生态足迹与生态承载力得出，枣庄的生态经济发展处于生态赤字中，是处于不可持续发展的状态。对于枣庄这样一个资源型城市，在能源发展出现问题应尽快促进城市发展转型。摆脱严重依赖煤炭资源的情况，同时应合理规划耕地利用情况，大力发展旅游等低碳产业，促进第三产业的快速发展，实现循环经济，提高就业率，进而促进枣庄市的持续健康发展。
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