福州市生态足迹与承载力分析

福州市环境科学研究院 汤丽娟



福州市生态足迹与承载力分析

福州市环境科学研究院 汤丽娟

生态足迹方法作为一种度量可持续发展程度的生物物理评价方法，被广泛应用于全球、国家、地区、城市、旅游业甚至是家庭消费等各个层面。该方法可定量地判断区域的发展是否处于生态承载力的范围之内，为评价区域的可持续发展提供科学依据。该文基于生态足迹的方法对福州市2007年生态足迹和生态承载力进行研究。结果表明，福州市人均生态足迹为1.8314 hm2，而人均生态承载力仅为0.4346 hm2，生态赤字为1.3968 hm2，其生态足迹是生态承载力的4.2倍。六大土地类型中，耕地、草地、水域和化石燃料均为生态赤字，只有林地和建筑用地是生态盈余。根据计算分析结果，有针对性地提出福州市可持续发展过程中应采取的措施和未来生态足迹规划的建议，为生态城市建设提供新思想和科学依据。

生态足迹 生态承载力 可持续发展 生态赤字 生态盈余 福州市

生态足迹法是加拿大教授和他的学生博士首先提出并于1996年完善的，它主要用于计算在一定的人口和经济规模条件下，维持资源消费和废弃物消纳所必需的生物生产面积。生态足迹测量了人类维持一定消费水平所必需的生物生产面积，将其同国家或区域范围所能提供的生物生产面积（即生态空间）进行比较，作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范围内提供定量的依据[1-2]。本文基于生态足迹模型对福州市2007年的生态足迹和生态承载力进行计算分析，有针对性地提出福州市可持续发展过程中应采取的措施和未来生态足迹规划的建议，为生态城市建设提供新思想和科学依据。

1 生态足迹计算

1.1 生态足迹概念

生态足迹（Ecological Footprint）也称“生态占用”。是指特定数量人群按照某一种生活方式所消费的，自然生态系统提供的，各种商品和服务功能，以及在这一过程中所产生的废弃物需要环境(生态系统)吸纳，并以生物生产性土地(或水域) 面积来表示的一种可操作的定量方法。它的应用意义是：通过生态足迹需求与自然生态系统的承载力（亦称生态足迹供给）进行比较，即可定量地判断某一国家或地区目前可持续发展的状态，以便对未来人类生存和社会经济发展做出科学规划和建议。

1.2 生态足迹计算模型

生态足迹的计算基于以下两个基本事实：人类可以确定自身消费的绝大多数资源及其所产生的废弃物的数量；这些资源和废弃物能转换成相应的生物生产面积。任何已知人口的生态足迹是生产这些人口所消费的所有资源和吸纳这些人口所产生的所有废弃物所需要的生物生产总面积（包括陆地和水域）。

1.2.1生态足迹消费模型[3]

ef=∑r×A=∑r×(C/Y) = ∑r×(p+I-E)/(Y×N) j=(1,2

式中，为消费项目的类型，Y为生物生产土地生产第种消费项目的年平均产量(kg/hm2)，C为第种消费项目人均消费量，A为第种消费项目折算的人均占有的生物生产面积（hm2/cap），P为第种消费项目年生产量，I为第种消费项目年进口量，E为第种消费项目年出口量，为参与消费人口数，为人均生态足迹（hm2/cap），r为均衡因子，用以将不同类型土地生产能力转化为统一的可比较的生物生产土地面积，目前采用耕地和建筑用地取值2.8、林地和化石能源取值1.1、草地取值0.5、水域取值0.2，为总人口的生态足迹。

计算煤、焦炭、燃料油、原油、柴油、电力等能源消费项目生态足迹，将这些能源消费转化为化石能源土地面积，将化石能源的利用转化为相应的土地面积，也就是估计以化石能源消费同样的速率来构建自然资源所需要的土地面积。等所确定的煤、石油、天然气和水电全球平均土地产出率分别为55GJ/hm2·a、71GJ/hm2·a、93GJ/hm2·a、1000GJ/hm2·a。据此可将能源消费所消耗的热量折算为为一定化石能源土地面积。

1.2.2生态承载力模型[4]

=a× r× y=1,2,3…6）

=(1-0.12) ××

式中，为人均生态承载力（人均生态供给），hm2/cap；a为人均生物生产面积；r为均衡因子；y为产出因子；为区域总人口的生态承载力(区域生态足迹供给)；为区域人口数，根据世界环境发展委员会（WCED）的相关报告，生态承载力计算时应扣除生态系统中12%生物多样性的保护面积。

1.2.3生态盈余(赤字)

式中，为生态盈余和生态赤字, 区域的生态足迹超过区域所能提供的生态承载力，就会出现生态赤字，反之则表现为盈余，生态赤字表明该区域的人类负荷超过其生态容量，区域发展模式处于相对不可持续状态，是一种不安全的状态；而生态盈余表明该区生态容量能够满足人类负荷，该区域发展处于相对可持续状态。

2 福州市生态足迹计算分析与评价

2.1 数据来源

本文对福州市2007年生态足迹和生态承载力进行研究分析，对福州市2020年生态足迹提出规划建议，其中生物资源、能源资源的消费量、耕地、林地、草地、建设用地和水域的统计数据参考文献[5]、[6]。

2.2 研究区概况

福州是福建省省会，位于福建省中部东端。介于北纬25°15′～26°39′，东经118°08′～120°31′之间。东临台湾海峡，西靠三明市、南平市，南邻莆田市，北接宁德市。东西最大横距128km，南北最大纵距145km，总面积11968 km2，其中市区面积1043km2，城市建成区面积177.19 km2。地形：南部为福州盆地的大部分；北部为山地，从西南向东倾斜；西部为中低山地；东部丘陵平原相间。鹫峰、戴云两山脉斜切南北，闽江横贯市区东流入海。海岸线曲折迂回，长1148．8 km，海岸直线距离146 km。大小岛屿316个，其中平潭岛245 km2，为全国第五大岛。截至2007年末，全市常住人口676万人，其中市区常住人口273万人。全市户籍人口630.30万人，其中市区户籍人口185.92万人。全市人口出生率11.3‰，人口自然增长率5.7‰。居民以汉族为主，畲、满、苗、蒙古、回等12个少数民族聚居或杂居其间[5]。

2.3 福州市生态足迹消费

福州市生态足迹消费由两部分组成：一是生物资源消费部分，主要包括农产品、动物产品、水产品、水果和木材等11项消费项目。将生物资源消费转化为提供这些消费需要的生物生产面积，其计算结果见表1。二是能源消费部分，采用世界上单位化石能源土地面积的平均发热量为标准，将能源消费所消耗的热量折算成一定的化石能源土地面积，其计算结果见表2。

通过计算汇总，得出福州市生态足迹的需求，见表3。从表3可以看出，资源的消费与居民的生活水准与饮食结构有关，福州市民对生物资源的消费主要集中在水产品、肉类等方面，提供这些生物资源的土地类型包括耕地、草地、林地、水域等。其中，耕地的生态占用最大，占总生态足迹的45%。同时，生产生活还要耗费大量的能源，化石燃料大约占36%的生态需求。由于近海的地理位置，福州水产品消费也比较大，水域生态占用达到10%。

2.4 福州市生态足迹承载力

根据统计资料中福州市各种土地利用类型的面积，计算得出福州市生态供给能力，见表4。

表1 福州市生物资源消费生态足迹

表2 福州市能源消费生态足迹

表3 福州市的生态需求

表4 福州市生态供给能力

从表4中可以看出，在生态供给的构成方面，耕地、林地以及建筑用地提供的生态产品及服务占了整个生态系统的绝大部分，是生态承载力的主要组成部分，可见耕地、林地对生态系统的重要性。从供给能力来看，大部分的生物资源和能源还要靠贸易来调整。

2.5 结果与分析

2007年福州市人均生态足迹为1.8314 hm2，而人均生态承载力仅0.4346 hm2，生态赤字为1.3968 hm2，其生态足迹是当地生态承载力的4.2倍；六大土地类型中，耕地、草地、水域和化石燃料均为生态赤字，只有林地和建筑用地是生态盈余。福州市生态足迹远高于生态承载力，处于不可持续发展状态。其主要原因包括以下几个方面：

（1）人口的持续增加，福州市经济社会各方面条件相对比较发达，有一定吸引力，总体人口增长快。人口的增长加重了资源、环境的压力。

（2）近年来，福州耕地资源减少较多，耕地质量有所下降，虽有一定耕地后备资源，但宜耕荒草地分布零散，围垦滩涂为耕地需要大量投资。园地尚未充分开发利用，林地利用率较低。经济建设与发展对土地资源的索取，使用地紧张的情况更加突出。全市耕地人均占有量仅0.44亩，低于全省和全国的平均水平（分别为0.495亩和1.5亩），远低于联合国粮农组织确定的人均0.053公顷（0.8亩/人）的耕地警戒线，这也是耕地赤字的重要原因。

（3）居民生活消费水平提高，对高营养级别产品需求不断增加。如海鲜、肉食品、牛奶等消费量明显增加，导致水域、耕地和草地的生态足迹扩大。此外经济的快速发展和科技的不断进步，加快了能源消费速度，造成CO2排放量增多，因而增加了林地负担。

总之，城市生态系统具有开放性，城市与外界存在物质、能量和信息等方面的交换，城市需要不断从其他地方摄入大量的物质、能量，惟有如此才能维持城市人口的现有生活水平和生活质量。也就是说，城市发展所需的生态生产性土地供给绝不仅仅是城市内部，对外部供给的依赖性也很强。因此，城市生态足迹的需求一般都会大于城市所供给的生态生产性土地面积。

要实现福州市的可持续发展，减少生态足迹，必须采取以下措施：一方面在城市发展过程中应充分考虑自然生态系统的保护和未利用地的土地类型转化，提高生态承载水平，维护系统内部的生态平衡；另一方面从城市和区域的角度进行统筹协调，从其它地区进口欠缺的资源以平衡生态足迹，来弥补自身所存在的生态赤字。其次，在不降低人们生活水平的前提下减少生态足迹的需求。如采用高新技术，提高自然资源单位面积的生产产量；高效利用现有资源存量；改变人们的生产和生活消费方式，建立资源节约型社会生产和消费体[2]。

3 福州市生态足迹规划建议

随着经济的发展，人们消费能力、消费水平在不断增长，物质资源和能源消耗的增加直接导致生态需求的增加。同时城市化进程的加快意味着越来越多的土地转变成建设用地，直接导致城市的生态供给能力下降，结果是生态赤字在逐步加剧。尽管在城市尺度上，城市生态系统的生态足迹赤字比较普遍，但在经济社会发展的同时应重视如何合理规划城市的定位和发展规模、有效利用土地资源的问题，维持城市生态系统的平衡，尽量避免出现更大的生态赤字。在此基础上，经预测的2020年福州市生态需求与供给计算结果见表5和表6。结果表明，随着城市扩张和土地生态服务功能改变，导致福州市的总生态足迹提高到1.9068 hm2，增加了4%；而总生态承载能力下降到0.3289 hm2，下降了24%；生态赤字增加到1.5779 hm2。

表5 2020年福州市的生态需求

表6 2020年福州市生态供给能力

4 结论

生态足迹反映了生态消费状况，生态足迹越大对生态环境的影响越大，也就越容易造成生态环境的破坏；反之生态足迹越小，说明人类与环境之间的矛盾越小。本文研究结果表明，2007年福州市生态足迹呈生态赤字状态，经预测，2020年福州市生态赤字呈上升趋势，表明福州市在发展经济的同时，应加强耕地、草地建设和保护，努力营建一个良好的生态环境。由于福州市生态足迹的增大很大部分源于人民生活消费水平提高，因此只有高效利用现有资源或改变人们的生产和生活消费方式，建立资源节约型社会生产和消费体系，才能既有效减小生态足迹而又不降低生活水平，实现经济、社会、环境协调、全面和可持续发展的生态城市目标。

[1] Hardi P,Barg S,Hodage T,Measuring sustainable development:Review of current practices. USD: Occasional paper number 17.November 1997: 49-51.

[2] Wackernagel M, Onisto L,Bello P, etal. Ecological Footprints of Nations[C]. Commissioned by the Earth Council for the rio Forum.International Council for Local Environmental Initiatives, Toronto, 1997.

[3] Rees W E. Ecological footprints and appropriated carrying capacity: What urban economics leaves out [J]., 1992, 4(2):121-130.

[4] Tilman D, Wedln D, Knops J. Productivity and sustainability influenced by biodiversity in grassland ecosystems [J]. Nature, 1996(379):718-720.

[5] 《福州年鉴》编纂委员会.福州年鉴2008[M].北京：中国统计出版社，2008.

[6] 福州统计局.福州统计年鉴2008[M].北京：中国统计出版社，2008.