1993—2013年珠海市生态承载力及生态足迹分析

谢 婕，唐以杰，林耿璇，伍瑞枝，龚玉莲

（广东第二师范学院生物与食品工程学院，广东 广州 510303）

可持续发展的定量测度是人类对自然利用程度方面的重要研究内容。20世纪90年代，加拿大环境经济学家 William［1］和 Wackernage［2］提出一种基于生物物理量的度量评价可持续发展程度的概念和方法——生态足迹 （Ecological Footprint，EF）［3］，生态足迹是指要维持一个人、地区、国家的生存所需要的或者指能够容纳人类所排放的废物、具有生物生产力的地域面积，即能够持续地提供资源或消纳废物、具有生物生产力的地域空间［4］。生态足迹是一种基于社会经济代谢的非货币化生态系统评估工具，它能够识别人类施加于生态系统的压力和系统所处的状态，并服务于自然资本管理决策和调整人与自然之间的关系［5］。从2008年开始，世界自然基金会用“生态足迹”这个工具来衡量人类对资源环境的需求。近些年来，在一些学者的努力下，生态足迹理论已发展较为成熟，被广泛应用于测算世界、国家或地区的生态足迹［6-7］。我国许多学者对不同地区的生态足迹进行研究，但研究区域多为省际上的［8-11］，且多集中在西部区域［12-13］，有关珠海市生态承载力的研究比较少，且多为某一年的静态研究，如王娜［14］对珠海市2007年的生态足迹与生态承载力做了相关研究；李辉等［15］计算了珠海市2000、2005、2010、2012年4个时间点的生态承载力；陈栋为等［16］计算了珠海市2007年水资源生态足迹；李翔等［17］使用了改良的生态足迹方法计算了2002年珠海的生态足迹和水资源生态足迹。目前对珠海市生态足迹长期变化的动态研究尚未见报道。珠海市的发展以创建生态城市为主，研究其长期的生态足迹变化，对了解生态城市建设过程对环境的影响有重大意义。本研究通过分析珠海市近20年的生态足迹动态变化，评估珠海市人类活动对生态环境的影响，并根据生态足迹变化的规律，预测珠海市生态发展的可持续性。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

珠海市位于广东省珠江口西岸，因珠江在此入海而得名。珠海市气候宜人，东夏季风交替明显，终年气温较高，年、日温差小，属南亚热带与热带过渡型海洋性气候；全市太阳能丰富，热量充足，2013年日照时数1 910.8 h，降雨量2 884.9 mm，平均气温23.0℃［18］。珠海市东与香港隔海相望，南与澳门陆地相连，西邻新会、台山，北与中山接壤，下辖香洲、斗门、金湾3个行政区。截至2013年末，土地面积为1 724.32 km2，1993—2013年期间年常住人口由75.54万人增加到158.65万人，人口增加显著，按照《中国中小城市发展报告（2010）》提出的城市划分标准，珠海属于大型城市。珠海市是全国五大经济特区之一，共有8个国家一类口岸，是仅次于深圳的中国第二大口岸城市。自建立经济特区以来，珠海市一直在保护生态与发展经济之间寻求平衡，摸索前进。随着改革开放战略的全面实施，珠海市的建设重心转移到了经济领域，从而带动经济的高速增长，地区生产总值逐年上升，1978—2013年GDP年均增长13.5%（《珠海统计年鉴》），人民生活水平显著提高，生态环境也在发展中不断改善。

1.2 数据来源

为了提高数据的可靠性，本研究将《珠海统计年鉴》《广东统计年鉴》《广州统计年鉴》等统计年鉴的数据与珠海市统计信息网、广州市统计信息网等相关网站上所得的相关数据进行相互验证，并根据生态足迹模型综合法，计算珠海市生态足迹的各项关键参数。由于珠海市从2003年起无农业人口，故本研究所用的人口数据为珠海市各年的年平均常住人口总数，各类生物性产品消费量及珠海市的森林面积等数据均来自1993—2013年《珠海统计年鉴》和《珠海市国民经济和社会发展统计公报》，并借鉴曹淑艳等［19］的方法进行校正。在计算水电生态容量时，由于未能找到水电的供电量，故用耗电量来代替供电量，再根据广东省电网火电、水电的比例算出水电供电量。对于本研究计算用到的各种生物产品的全球平均产量，则主要参照文献［4］中的数据，并以周涛等［20］的方法作参考。全国人均生态承载力和全球人均生态承载力数据来自全球生态足迹网［21］。

1.3 研究方法

1.3.1 生态承载力 有关计算采用WWF在2006年提出的等价因子，分别为：可耕地和建成地为2.21、森林和化石能源地为1.34、牧草地为0.49、水域为0.36［4］。为了保持生物多样性及其可持续发展，人类必须保留12% 的土地面积用于生物多样性保护，因此，计算生态承载力时要扣除这部分生产性用地面积。生态承载力EC的计算公式如下：

式中，j = 1、2、3、4时分别代表可耕地、牧草地、森林和水域（hm2），N为人口数，ec为人均生态承载力（hm2），aj为人均生态生产性土地面积（hm2），rj为均衡因子，yj为产量因子。

1.3.2 生态足迹 可耕地平均产量调整因子、全球平均产量、能地比及等量化因子，完成生态足迹模型的本地化［4］，然后对1993—2013年珠海市的生态足迹EF进行计算，计算公式如下：

式中，N为人口数，ef为人均生态足迹，α为均衡因子，i为消费项目类型，ai为人均i种消费项目折算的生态生产性面积，pi为i种消费品的平均生产能力，ci为i种消费品的人均年消费量。一个地区的生态足迹还可以通过贸易途径实现跨越地区界限的转换，但由于没有找到连续20年的贸易数据，故本研究在计算珠海市的生态足迹时没有将其计算在内。

1.3.3 生态盈亏 生态盈亏计算公式为：

当EC＞EF，表现为生态盈余ER；当EC＜EF，表现为生态赤字ED。

根据珠海市1993—2013年近20年生态赤字数据，使用最小二乘法生成最小平方拟合的线性趋势线公式，预测生态赤字变化趋势。

2 结果与分析

2.1 1993—2013年珠海市生态承载力变化

图1 1993—2013年珠海市生态承载力组成

由图1可见，珠海市1993—2013年的生态承载力在20年间呈现较大波动，1999年以前呈现上升趋势，1999—2006年呈下降趋势，扣除12%用于生物多样性保护的土地面积后，2006年总生态容量最低，为207 947.1911 hm2，2006—2013年期间又逐步上升，总体呈现“升-降-升”的马鞍型曲线。生态承载力的结构组成中，可耕地所占比例最大，其次为森林和水域，草地所占比例最小。20年来，可耕地所占比例呈下降趋势，森林所占比例变化不大，水域所占比例逐年上升。总生态承载力呈现这种波动态势主要是可耕地与水域变化所引起。20世纪90年代以来，珠海市的第一产业比重就持续下降，第二产业则高速发展，在90年代后期，工业跨入加速发展时期，而房地产业也急速发展，大量农田被用来兴建楼宇，导致可耕地逐渐减少。但由于珠海市地处珠江三角洲，水资源丰富，在近20年的生产建设中，水产养殖业兴盛发展，故水域生态生产性土地面积在20年来不断增加。

由图2可知，1993—2013年珠海市人均生态承载力呈现不断下降的趋势，从1993年的0.2795 hm2，下降到2007年最低为0.1431 hm2，之后稍回升至2013年的0.1544 hm2，近20年间，人均生态承载力下降44.76%。人均生态承载力在2007年以前一直呈下降态势，2007—2013年间有很小幅度的微量上升，这与人口数量的变化有关，珠海市近20年常住人口数量持续增长，20年间增长1倍多，但2006年后总生态承载力的增长速率大于人口增长速率，故2007年后人均生态承载力转为缓慢上升。

图2 1993—2013年珠海市与全国、全球人均生态承载力比较

与全国、全球人均生态承载力比较，发现珠海市人均生态承载力处于较低位置，远远低于全国和全球水平，说明珠海市具有城市生态环境的特点，即生态承载力较弱。

2.2 1993—2013年珠海市生态足迹变化

由图3可见，1993—2003年珠海市生态足迹持续动态提高，2003年达到了最大值、为752 688.0249 hm2，之后逐年减少，偶有回升，但总体下行，2013年降至630 081.1731 hm2，比2003年减少16.29%。生态足迹的组成中，化石能源地和建成地占较大比例，其次是可耕地和森林草地，水域的比例最小，具有典型城市生态足迹的特征。2003年前，珠海市生态足迹波动居高的原因在于经济发展的需要和人民生活水平的提高，社会消耗的化石能源量大大增加。后期由于珠海市政府比较重视生态环保问题，特别是近些年来连续确立一系列有关科学发展的措施，2002年全面推广使用汽油、柴油清净剂，成为广东省首个使用环保节能汽油、柴油的试点城市，并启动“生态家园”十年植树工程，建设“城市森林”；大力推进高产、优质、低耗的新型工业化，在2003年积极实施“环境强市”战略，由于城市环境综合整治进展顺利，被评为“国际改善人居环境最佳范例奖”［22］。珠海市的一系列生态建设动作，体现在2003年之后，化石能源地和建成地的生态足迹开始减少，并影响总生态足迹的减少；而由于近年来经济发展迅速，人民生活水平提高，生活消费需求也有所改变，对动物类食品的需求提高到一定程度后趋于稳定，体现在草地生态足迹先增加后稳定。上述主要生态足迹结构变化趋势及其变化因素决定了2003年后珠海市生态足迹呈现下降趋势。

图3 1993—2013年珠海市生态足迹组成

由图4可知，1993—2013年珠海市人均生态足迹总体呈现下降趋势，1993年为0.6496 hm2，上升至1994年为0.7138 hm2，之后几年呈下降趋势，偶有回升但起伏不大，2012年下降到最低为0.3961 hm2。说明在经济发展的同时，珠海市对资源的消耗逐渐减少，或者是对其利用率得到了提高，城市人民的生产消费习惯逐渐改变，人均资源的消耗逐渐减少，珠海市的整体生态文明素质得到提高。同时通过对珠海市人口的数据分析可得，珠海市的人口数量逐年增长，但总生态足迹保持在一定范围内波动，故人均生态足迹呈下降趋势。

图4 1993—2013年珠海市与全国、全球人均生态足迹比较

与全国、全球同期人均生态足迹比较发现，珠海市的人均生态足迹处于较低位置，远远低于全国和全球平均水平。说明珠海城市的发展属于对资源低消耗的类型，或珠海市对环境资源的利用率较高。近20年间，珠海市注重生态发展，升级改造传统行业，实施清洁生产，严格控制产业类型及其开发强度，使得整个生态环境大大改善，城市生态发展较好。珠海城市的发展，对资源的消耗较低，对生态环境的依赖较小。

2.3 1993—2013年珠海市生态盈亏变化

根据珠海市1993—2013年的生态承载力和生态足迹，计算得到该市生态盈亏均为负数，即表现为生态赤字（图5）。由图5可知，珠海市1993—2013年的生态承载力先降后升，生态足迹则先升后降，生态盈亏表现为赤字，也呈现先升后降的趋势。说明珠海市总体的生态承载力在下降一段时间后，开始缓慢回升，环境朝着好的方向改变，但总的生态足迹波动变化，说明珠海城市发展对环境资源的消耗随着时间有不同变化。

图5 1993—2013年珠海市生态承载力、生态足迹及生态盈亏变化

由图6可见，珠海市1993—2013年的人均生态承载力和人均生态足迹均呈现下降趋势，并且由于人均生态足迹下降幅度更大，故人均生态赤字呈现缩小趋势。人均生态足迹的下降，说明珠海市对环境资源的人均消耗减少，显示了城市不断朝着绿色、可持续方向发展。根据生态赤字区的划分［23］，珠海市的生态盈亏皆处于轻度生态赤字区（0.1＜ED≤0.5）。说明珠海市的生态赤字比较轻微，且有逐渐减少的趋势，生态环境趋向于不断改善。

图6 1993—2013年珠海市人均生态承载力、人均生态足迹及人均生态盈亏变化

2.4 生态赤字趋势预测

根据珠海市1993—2013年生态赤字数据，使用最小二乘法得到生态赤字趋势公式：y =0.0085x - 17.343，经计算，约到2040年，珠海市能消除赤字，实现生态平衡，并朝生态盈余方向发展。

图7 1993—2013年珠海市人均生态赤字变化趋势

3 结论与讨论

珠海市自建立经济特区后，不断摸索经济发展与生态保护之间的平衡点，围绕城市、经济与生态三大核心要素建设生态型城市。近年来，通过对原有产业进行生态化改造，严格限制高污染、高消耗类型产业及其开发强度，大力发展科技含量高、经济效益好、资源消耗低、环境污染少的项目，减少资源环境的消耗和污染物排放，提高经济发展质量，从而推动城市发展，走出一条特色鲜明的可持续发展道路。

本研究发现，珠海市具备城市生态生态承载力较低的特点，1993—2013年的人均生态承载力出现总体下降的趋势，说明随着人口翻倍增加，人均生态承载力迅速减少，人口增长对环境资源的消耗增大。而后期由于珠海市注重城市生态建设，使得生态承载力在下降一段时间后缓慢回升，2003年后，生态承载力增加速度超过人口增长速度，人均生态承载力也稍微回升。

珠海市生态足迹则远远低于全国和全球水平，以2003年为界，前10年珠海市生态足迹持续动态提高，2003年达到了最高值之后逐年减少，至2013年比2003年减少16.29%，大致形成一条先升后降的曲线。说明珠海市从2003年之后对于生态环境与经济之间的关系进行了调整，在发展经济的同时减少生态足迹的产生，逐步向可持续发展转变。人均生态足迹则持续波动下降，且下降幅度较大，人均生态足迹的下降说明珠海市对环境资源的人均消耗减少，显示了城市人民生态文明素质不断提高。

珠海市近20年的生态盈亏皆处于赤字状态，人均生态赤字在0.2428～0.4484 hm2之间波动，处于轻度生态赤字区，这20年间虽然有波动，但总体呈现逐渐减少的趋势，说明珠海市的生态赤字比较轻微，且逐渐减少，城市生态环境趋向不断改善。根据生态赤字曲线趋势计算，生态赤字预计在2040年完全消除，城市生态实现平衡发展。

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