淮北市生态足迹动态演变分析

摘 要：为了解淮北市生态随经济社会发展的演变特征，为淮北市制定生态经济可持续发展对策提供依据，依据生态足迹理论，采用时间序列分析法对淮北市2007～2013年间的生态足迹进行研究。研究发现：淮北市生态足迹逐年扩大，生态承载力呈先下降，后增加趋势，但淮北市生态赤字逐年增加，淮北市生态处于加剧不可持续发展状态。为了促进淮北市的可持续发展，建议采取的措施有：通过转变能源利用方式、优化产业结构、适当控制人口规模、提倡低碳生活等途径减少生态足迹，通过保护自然资源、提高各类资源的生产效率等途径提高生态承载力，加强生态教育、加强机制建设等。

关键词：时间序列分析；生态足迹；生态承载力；生态赤字；可持续发展

中图分类号：F062.2

文献标识码：A 文章编号：1672-1101（2016）03-0034-07

Abstract： In order to find out the characteristics of evolution of the ecosystem in Huaibei City along with the economic and social development of Huaibei City， to lay the groundwork for the sustainable development of economy and ecology in Huaibei City， By using the theory of ecological footprint and the method of time series analysis studies the ecological footprint of Huaibei City from 2007 to 2013. The results have shown that the ecological footprint of Huaibei City has cumulatively expanded on a yearly basis； the ecological carrying capacity increased after falling at the beginning； ecological？deficit is on the rise every year； the ecology in Huaibei is unsustainable with the intensifying ecological problems . In order to promote the sustainable development of Huaibei City， the recommended measures are as follows： reducing the ecological footprint by changing the way of energy utilization， optimizing the industrial structure， controlling the population size appropriately， and promoting a life style featuring low carbon， improving the ecological carrying capacity by protecting natural resources and improving the production efficiency of all kinds of resources， strengthening education on ecological protection， strengthening the mechanism construction， and so on.

Key words：time series analysis； ecological footprint； ecological carrying capacity； ecological deficit； sustainable development

党的十提出了建设生态文明的发展战略，为“美丽中国”建设指明了方向。安徽省淮北市位于安徽省北部，1960年因煤建市，是华东地区重要的能源基地，是我国典型的煤炭资源型城市，是我国规划建设的14大煤炭生产基地――两淮煤炭基地的所在地之一。多年的煤炭开采和利用，导致淮北市生态环境破坏严重，每年因采煤塌陷土地约500公顷，全市已塌陷面积15 000公顷[1-2]，给淮北地区的生态文明建设带来了巨大的挑战。

为了解淮北市生态环境随国民经济发展的破坏情况，为淮北市生态治理和可持续发展提供相关依据，本文拟采用生态足迹理论和时间序列分析法，对淮北市生态足迹的相关指标进行计算分析，找出淮北生态足迹的发展演变特征，为淮北市制定生态经济可持续发展对策服务。

一、理论基础

（一）研究方法

生态足迹理论由加拿大的William教授和Wackernagel博士于20世纪90年代提出[3]，用于定量评价某一地区的生态经济可持续发展水平，是近年来区域生态可持续发展的有效度量工具。该理论的核心思想是：通过计算某一地区的生态足迹、生态承载力、生态赤字/生态盈余三个指标，进而判断该地区的可持续发展水平。

如果某地区生态承载力大于生态足迹，判定该地区处于“生态赢余”状态，表明该地区生态处于可持续发展状态；如果某地区生态承载力小于生态足迹，判定该地区处于“生态赤字”状态，表明该地区目前处于不可持续发展状态。

（二）生态足迹模型的计算

1.生态足迹指标。生态足迹是指某一地区人们对各类物品的消费量所需要的生物生产性土地面积。其计算公式如下：

式中：ED>0，表明该地区生态表现为盈余，该地区处于生态可持续发展状态；ED

二、淮北市生态足迹时间序列分析

（一）研究方法的选取

在生态足迹模型中，各指标的计算是基于现有的经济统计数据，是一种静态的分析方法，它能做到的仅是“反馈”，而不是“前瞻”，无法预测研究区域未来的发展趋势，因此加强生态足迹模型的动态研究非常必要。

采用时间序列分析法对淮北市生态足迹进行研究，可以有效规避生态足迹模型“静态”分析的不足，发现生态足迹各指标随时间变化的趋势和演变的特征，为制定淮北市生态可持续发展服务，因此本文选用时间序列分析法进行研究。

（二）数据采集说明

1. 指标选取依据。生态足迹的计算分为3个部分：生物资源消费账户、建筑消费账户、能源消费账户[8-9]。在历年的《淮北统计年鉴》[10]上可以查阅各类生物账户的名称和年消费量。具体数据如表1所示。

对应淮北市各类商品消费量的世界各类产品的产量来源于世界粮农组织数据库（http：///home/E） [11]。由于世界粮农组织数据库能查寻到的最新产量数据为2013年的，故淮北市生态足迹时间序列分析的数据期间选用2007～2013年。

2.指标计算说明。在生态足迹指标的计算过程中：①部分生物账户项目的计算直接采用生态足迹理论公式进行。如大米、面粉、薯类、干豆及制品、其它粮食及制品、蔬菜（鲜菜）、瓜类、食用植物油、茶叶、鲜果类、水产品等消费品的计算；②对猪肉、禽肉、禽蛋、牛肉、羊肉、奶等生态足迹的计算，采用谢鸿宇等学者的部分研究成果，转化为单位商品需要消耗的农产品和牧草进行转化计算[8，12-13]；③化石能源账户的计算，根据学者谢鸿宇、王羚丽、杨木壮、陈贤生等众多学者的研究[12]，可以得到消耗单位化石能源产生的森林足迹、草地足迹数据，在此基础上计算淮北市化石能源产生的人均生态足迹。

生态承载力、生态赤字/盈余指标的计算依据公式进行。

（三）计算结果分析

1.生态足迹指标分析。根据生态足迹的计算公式，用采集到的淮北市2007～2013年的各项数据，对淮北市的生态足迹进行计算，得到的结果如图1所示，对2013年度的生态足迹构成进行分析，结果如表2所示。

根据图1可知：

（1） 2007年～2013年，淮北市人均生态足迹呈缓慢上升趋势，表明淮北市人均消费量所需要的生物生产性面积逐年增加，这符合人民对生活水平提高的正当需求。

（2） 由2007～2013年的生态足迹数据，可以得到淮北市人均生态足迹与年份之间的函数关系表达式为：y=0.3948+2.1794，该函数方程拟合优度为R2=0.9952，表明拟合程度较好，用此函数预测淮北市未来的生态足迹可信度非常高；

（3） 根据预测函数，预计到2020年生态足迹达到7.7Ha；2025年达到4.281913Ha，这种不断扩大的生态足迹应该引起当地管理者的高度重视。

由表2可知：

（1） 2013年，淮北市人均生态足迹为：4.88678Ha/Cap，表明为满足淮北市一个人的消费需求，需要4.88678全球公顷的土地产出做支撑；

（2）淮北市2013年人均生态足迹中，人均耕地、草地、林地、建筑用地、水域、化石能源用地产生的生态足迹构成比例分别：5.3682%、0.9488%、0.1022%、1.1598%、0.0486%、92.3764%。

数据比较表明：淮北市生态足迹中，人均消费的化石能源产生的生态足迹最大，其次是耕地和建筑用地，对草地和水域消费产生的生态足迹相对较小。这也从侧面印证了淮北市在区域经济社会发展中，对煤炭这种传统能源的高度依赖。

2.生态承载力指标分析。根据生态承载力的计算公式，用采集到的淮北市2007～2013年的各项数据，对淮北市的生态承载力进行计算，得到2007～2013年淮北市生态承载力。具体如图2所示。

由图2分析可得：

（1）2013年，淮北市人均生态承载力为0.42137Ha/Cap，表明淮北市能够提供给当地每个人生存的最大面积为0.42137全球公顷；

（2）2007～2013年人均生态承载力总体上呈先下降，后上升趋势。人均生态足迹先由2007年的0.43489全球公顷下降到2011年的0.408825全球公顷，然后又上升到2013年的0.42137全球公顷，表明淮北市人民平均占有的生态资源在政府部门采取相应对策后，人均生态承载力在逐年增加；

（3）根据2007～2013年的生态承载力数据，可以得到淮北市人均生态承载力预测函数表达式为y=0.0014x2-0.0145x+0.4517，该预测函数的拟合优度R2=0.8117，拟合程度较高，表明预测具有较高的可靠性；

（4）根据淮北市人均生态承载力预测函数，预计2020年淮北市人均生态承载力为：0.5972 Ha生态承载力将增加。这是由于随着淮北市土地利用规划（2006-2020）的实施，土地利用效率提高，同时，科技进步、采煤塌陷改变土地利用结构等因素综合造成的，导致淮北市生态承载力呈现出一定的上升。

3.淮北市生态赤字/盈余分析。

（1）整体分析。根据生态盈余/生态赤字的计算公式，用采集到的淮北市2007～2013年的各项数据，对淮北市的生态盈余/生态赤字进行计算，具体结果图3所示。

由图3可得知：

① 2013年，淮北市人均生态状况表现为赤字，赤字额为4.40795Ha/Cap，表明淮北市人均消费产生的生态足迹超过了人均生态承载力，淮北市处于生态不可持续发展状态；

② 2007～2013年的生态赤字呈现逐渐加剧趋势，表明淮北市人均消费所需要的生物土地面积越来越大于淮北市所能提供的生物土地面积，淮北市生态的发展处在持续恶化的不可持续发展状态；

③ 根据2007～2013年的人均生态赤字数据，可以得到淮北市人均生态赤字的预测函数表达式为：y=0.0025x2-0.4186x-1.6551，拟合优度R2=0.9948，拟合优度好，表明预测具有很高的可靠性；

④ 根据淮北市生态赤字的预测函数，预计到2020年淮北市生态赤字将达到7.2655 Ha，淮北市人均生态赤字呈逐年增多的趋势，表明淮北市处于加速不可持续的发展状态，应引起淮北市政府相关管理部门的高度重视。

（2）分类指标分析。根据生态足迹理论，在生态足迹核算中，根据生产力大小差异，生物生产面积主要考虑以下 6 种类型：可耕地、林地、牧草地、建筑用地、水域和化石燃料土地。在淮北市生态足迹演变研究中，将生态足迹、生态承载力、生态赤字/盈余三个指标进行按照生物生产性面积分别计算，得到各类生物生产性面积的生态状况如图4所示。

由图4可知：

① 2007～2013年，淮北市耕地、建筑用地处于生态盈余状态，而牧草地、林地、水域、化石能源用地处于生态赤字状态，表明淮北市耕地、建设用地处于可持续发展状态，而其他用途的生态资源已经处于不可持续发展状态。

②在生态盈余的资源里，耕地的人均生态状况总体上呈减少趋势，如果不采取相应的控制措施，耕地方面的盈余将转变为生态赤字，而建设用地的人均生态盈余总体上呈缓慢增加趋势，表明建设用地向好的方面发展；处于生态赤字的资源里，牧草地和水域的人均生态赤字呈缓慢增加趋势；化石能源用地呈现线性增加趋势，表明淮南市经济社会的发展对煤炭、石油等化石能源的高度依赖。

三、结论与建议

（一）研究结论

本文以生态足迹理论为指导，采用时间序列分析法对淮北市生态可持续发展问题进行了研究，研究发现2007～2013年淮北市生态足迹演变的特征为：

① 2007～2013年淮北市人均生态足迹呈直线上升趋势，且上升趋势符合函数关系：y=0.3948x+2.1794，该预测函数方程拟合优度高，预测到2020年生态足迹达到7.7全球公顷，这种不断扩大的生态足迹符合人民对生活水平不断提高的消费需求。

② 2007～2013年淮北市人均生态承载力总体上呈先下降，后上升趋势，该变化趋势符合函数关系y=0.00145x+0.4517，该函数的拟合优度较高；预计2020年淮北市人均生态承载力将增加至0.5972 全球公顷。

③ 2007～2013年淮北市人均生态状况总体呈赤字状态，且生态赤字呈现线性加剧趋势，表明淮北市在研究期间内一直处于不可持续发展状态，且这种不可持续发展状态在加剧。淮北市人均生态赤字的预测函数表达式为：y=0.0025x2-0.4186x-1.6551，拟合优度好；预测到2020年淮北市生态赤字将达到7.2655 Ha，这应引起淮北市政府相关管理部门的高度重视。

④ 虽然淮北市生态状况总体上表现为赤字，但淮北市耕地、建设用地的人均生态状况表现为盈余，耕地资源呈下降趋势明显；而其他资源的人均生态状况表现为赤字，其中化石能源用地赤字线性增加趋势明显。

（二）相关建议

为促进淮北市生态的可持续发展，改善逐步恶化的生态赤字现状，应主要从减少生态足迹和增加生态承载力两个方面着手采取措施。主要建议如下：

1.减少生态足迹。为减少淮北市的生态足迹，可以采取的主要措施包括：① 转变能源利用方式。淮北市应逐步减少经济社会发展对煤炭、石油等化石能源的依赖，开发使用清洁低碳的新能源，倡导资金在低碳能源领域的投入，最大程度地减少淮北市生态足迹的产生。②优化产业结构。目前淮北市三大产业的比例为：8.1∶67.2∶24.7，经济发展过度依赖工业的发展。因此淮北市应加大产业结构和产业布局的战略性调整，努力发展生态工业。引导传统企业向高新企业转移，对那些能源消耗大，经济效益差、环境污染重的企业采取关停并转等相关措施。③适当控制人口规模，提倡低碳生活。应继续提倡晚婚晚育，少生优生政策，宣传计划生育的重要性。政府要对“失独家庭”加大资助和扶持力度，保证他们的生活。要引导人民采用绿色低碳的生活方式，减少对化石能源的日常消费，促进淮北经济社会绿色可持续发展。

2.增加生态承载力。为增加淮北市的生态承载力，可以采取的措施有：①保护耕地等自然资源。自然资源是人类赖以生存的基础，应加强基本耕地、牧草地、林地、水域保护，并采取科学手段，改善各类自然资源的比重。由于淮北市的耕地下降趋势明显，牧草地、水域、林地、化石能源用地均表现为赤字，所以更应该加强对耕地等自然资源的保护。