近年来, 浙江省经济社会发展速度非常快, 经济总量稳居全国前四, 城乡居民收入水平快速攀升.但与此同时, 生态破坏、环境污染和资源短缺等问题也日益严重, 可持续发展受到了严峻的挑战, 也引起了社会各界人士的广泛关注.浙江省第十四次党代会报告明确提出: "要促进生态环境面貌实现根本性改观
生态足迹概念最早是1992年由加拿大经济学家Rees提出[1], 随后Wackernagel和Rees提出了计算模型并加以完善[2].生态足迹法作为一种算法在国内外得到广泛应用, 大量学者对此进行了研究, 主要集中于四个方面:一是生态足迹法的有效性.主要包括: Stuart等认为生态足迹是反映生物多样性的关键指标[3]; Lubchenco认为减少生态足迹是环境领域面临的重要挑战[4]; Bian等认为生态足迹法用于测算环境成本非常有效[5].二是理论方法的研究.主要包括:周涛等提出了生态足迹模型的修正方法[6]; 刘超等、靳相木和柳乾坤、张星星和曾辉利用三维生态足迹模型进行测算[7-9]; 杨青等、谭德明和何红渠、杨灿和朱玉林利用能值生态足迹模型进行测算[10-12].三是具体区域生态足迹的测算及影响因素分析, 包括国家、省域及单个城市等不同层面.如Wackernagel等测算了1961—1999年间奥地利、菲律宾等国的生态足迹总量[13]; Van等测算了不丹、荷兰等国家的生态足迹[14]; Bagliani等分析了意大利Siena地区的生态足迹[15]; Haberl等核算了澳大利亚的生态足迹[16]; 吴德存等分析了中国省域生态足迹的空间效应[17]; 王俊杰分析了中国省级生态压力与生态效率[18]; 胡正李等对北京、上海、天津和重庆等大都市生态足迹进行比较[19]; 张童等分析了南京市生态足迹时空特征及脱钩效应[20]; 史丹和王俊杰对中国生态压力与生态效率进行测度[21].四是不同应用领域生态足迹的测算及分析.如曹淑艳和谢高地分析了城镇居民食物消费的生态足迹[22]; 李赫龙等、孟丽红等、赵忠瑞等分析了水资源生态足迹和生态承载力[23-25]; 曹瑞芬等、张红等分析了耕地的生态足迹和生态承载力[26-27]; 王中航等分析了中国典型特大城市交通的生态足迹[28].
现有文献利用各种方法, 对不同区域生态足迹进行测算和影响因素分析, 得出了许多富有价值的结论.本文在现有文献基础上, 基于浙江省农作物复种比较普遍和近海水域面积较大的省情, 测算生态足迹和生态承载力时, 对耕地和水域的产量因子进行修正, 这样测算结果更加符合浙江实际.此外, 现有文献在分析生态足迹影响因素时, 多采用回归分析方法, 这样只能得到不同因素对生态足迹的影响弹性, 不能反映出实际贡献值.本文借鉴IPAT模型框架及因素分解方法, 对生态足迹进行因素分解, 可以得到经济增长模式、经济发展水平和人口规模等因素对浙江省生态足迹总量的实际贡献值, 这样可以为政策制定提供更加科学的依据.
1 研究区域、研究方法和数据来源 1.1 研究区域浙江省位于我国东南部, 国土面积10.55万km
生态足迹法是通过量化土地面积, 对所研究区域的生态足迹(需求侧)和生态承载力(供给侧)进行测定并进行比较, 来评价区域可持续发展状况的一种方法.
(1) 生态足迹计算方法
生态足迹是指人口消费的所有资源所占用的生物生产性土地面积.其计算公式为
$ \begin{align} EF=N\cdot ef=N\cdot \sum\limits_{j=1}^6 {\sum\limits_{i=1}^n {(r_j \cdot c_i /p_i )} }, \end{align} $ | (1) |
式中:
(2) 生态承载力计算方法
生态承载力即生态容量, 指一个区域可用于提供人口消费所需资源的生物生产性土地面积.其计算公式为
$ \begin{align} EC=N\cdot ec=0.88\cdot N\cdot \sum\limits_{j=1}^6 {(a_j r_j y_j )} , \end{align} $ | (2) |
式中:
由于浙江省农作物复种现象比较普遍, 加上浙江省为沿海省份, 近海渔业水产捕捞量较大, 因此本文借鉴李正泉等的方法[29], 对耕地产量因子和水域产量因子进行修正.其中耕地产量因子计算公式为
$ \begin{align} {\rm y}_j =f\cdot \sum\limits_{i=1}^n {[(zp_i /p_i )\times (s_i /S)]} , \end{align} $ | (3) |
式中:
水域产量因子计算公式为
$ \begin{align} y_j =(P/S_j )/p_i , \end{align} $ | (4) |
式中:
(3) 生态压力和生态效率
生态压力可用生态盈亏值(
生态效率最早是由德国学者Schaltegger和Sturm在1990年提出, 即增加的价值与增加的环境影响的比值.世界经济发展合作组织(OECD)则认为生态效率是生态资源满足人类需求的效率, 可视为产出与投入的比值[30].此外, 还有部分学者(或机构)对生态效率概念进行了界定[31].总体而言, 学术界对生态效率的定义大同小异, 即把经济福利与环境质量结合在一起, 本质上是"以更少的环境影响创造更多的价值". Hoffen认为提高生态效率是提高地区竞争力的一种手段[32].基于生态效率内涵, 本文借鉴史丹和王俊杰的方法[21], 利用单位生态足迹的GDP产出来测度生态效率(
IPAT模型是美国人口学家Ehrlich提出的关于环境压力(
$ \begin{align} EF=\dfrac{EF}{GDP}\times \dfrac{GDP}{P}\times P, \end{align} $ | (5) |
其中:
不妨令
$ \begin{align} EF=M\times D\times P. \end{align} $ | (6) |
因此, 第
$ \begin{align} \Delta EF_{\rm tot} =EF_{\rm t} -EF_0 =M_t \times D_t \times P_t -M_0 \times D_0 \times P_0, \end{align} $ | (7) |
进一步变形可得
$ \begin{align} \Delta EF_{\rm tot} =(M_{\rm t} -M_0)\times D_0 \times P_0 +M_t \times (D_t -D_0 )\times P_0 +M_t \times D_t \times (P_t -P_0 ) . \end{align} $ | (8) |
不妨令
$ \begin{align*} &\Delta EF_{\rm M} =(M_{t} -M_0)\times D_0 \times P_0 , \\ &\Delta EF_{\rm D} =M_t \times (D_t -D_0 )\times P_0 , \\ & \Delta EF_{\rm P} =M_t \times D_t \times (P_t -P_0 ). \end{align*} $ |
因此, 式(5)可化为
$ \begin{align} \Delta EF_{\rm tot} =\Delta EF_{\rm M} +\Delta EF_{\rm D} +\Delta EF_{\rm P}, \end{align} $ | (9) |
其中,
计算生态足迹和生态承载力所需的基础数据如各类消费品人均年消费量、作物种植面积和人口总数等数据均来自于浙江省及所辖各市历年的统计年鉴和各类统计年报.各类生物生产性土地的均衡因子和产量因子均来自于联合国粮农组织(FAO)数据库, 具体数值见表 1.
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表 1 均衡因子和产量因子 Tab.1 Equilibrium factor and yield factor |
根据前文所述方法和数据, 可以测算出浙江省历年生态足迹和生态承载力, 进而求出生态盈亏值和生态效率(见图 1).
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图 1 浙江省生态足迹、生态压力和生态效率 Fig.1 Ecological footprint, ecological pressure and ecological efficiency of Zhejiang Province |
由图 1可知, 2002—2015年间, 浙江省生态足迹从7 852万ghm
从浙江省生态足迹构成看(见图 2), 研究期间各类生物生产性土地的生态足迹均有不同程度的增加.其中耕地由2 120万ghm
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图 2 浙江省生态足迹构成 Fig.2 Composition of the ecological footprint of Zhejiang Province |
从浙江省生态承载力构成看(见图 3), 草地承载力非常小且研究期间变化不大, 耕地略有下降, 林地、水域和建设用地的承载力均有不同程度的增加.其中耕地由2 806万ghm
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图 3 浙江省生态承载力构成 Fig.3 Composition of the ecological carrying capacity of Zhejiang Province |
由表 2可知, 浙江省不同地区的生态足迹存在较大差异.从生态足迹总量看, 以2002—2015年的平均值为例, 可将11个地区分为高、中、低3个等级:宁波和杭州两地为高足迹区域, 生态足迹总量大于2 000万ghm
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表 2 浙江省不同地区生态足迹 Tab.2 Ecological footprint in different regions of Zhejiang Province |
从人均生态足迹看, 可将11个地区分为三个层次:宁波、杭州、湖州、绍兴和舟山为第一层次, 人均生态足迹在2.5 ghm
由表 3可知, 浙江省不同地区的生态承载力也存在较大差异.从生态承载力总量看, 杭州、宁波、温州和金华在700万ghm
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表 3 浙江省不同地区生态承载力 Tab.3 Ecological carrying capacity in different regions of Zhejiang province |
根据生态足迹和生态承载力数据, 可进一步分析浙江省不同地区的生态压力和生态效率, 结果如表 4所示.可以发现, 除丽水市外, 其余地区在研究期间均处于生态赤字状态, 且生态赤字呈快速增加态势.以2015年数据为例, 杭州、宁波和温州3个地区生态赤字超过了1 000万ghm
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表 4 浙江省不同地区生态压力和生态效率 Tab.4 Ecological pressure in different regions of Zhejiang Province |
从生态效率看, 研究期间各地区单位生态足迹的GDP产出均呈现快速上升态势, 说明各地生态效率不断提高, 经济的可持续发展能力有所增强.值得提出的是, 2015年丽水市生态效率达到1.04万元/ghm
根据前文所述Kaya因素分解法, 可得到2002—2015年浙江省生态足迹因素分解结果(见表 5).
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表 5 浙江省生态足迹因素分解结果 Tab.5 Decomposition results of the ecological footprint of Zhejiang Province |
由表 5可知, 研究期间, 浙江省生态足迹总量均较上年有显著增加, 其中2005年和2006年的生态足迹增量超过了1 000万ghm
从增长模式效应看, 除2005年外, 其余年份均为负值, 说明研究期间浙江省经济增长模式不断优化, 集约化生产程度逐渐提升, 较大幅度减少了生态足迹. 2002—2015年间由于经济增长模式优化引起的生态足迹总量下降为8 164万ghm
从发展水平效应看, 所有年份均为正值, 说明研究期间浙江省经济发展水平明显提高, 人均实际GDP逐年增加, 极大地推动了生态足迹增长. 2002—2015年间由于经济发展水平提高导致的生态足迹增量为12 987万ghm
从人口规模效应看, 所有年份均为正值, 说明研究期间浙江省人口数量不断增加, 一定程度上刺激了生态足迹增长. 2002—2015年间由于人口规模扩张导致的生态足迹增量为2 810万ghm
进一步对浙江省不同地区生态足迹进行因素分解, 结果如表 6所示.
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表 6 浙江省不同地区生态足迹因素分解结果 Tab.6 Decomposition results of the ecological footprint in different areas of Zhejiang Province |
从总效应看, 2002—2015年间, 各地区生态足迹均有显著增加.其中, 杭州和宁波的生态足迹增量在1 000万ghm
从增长模式效应看, 所有地区均为负值, 说明研究期间浙江省各地区经济增长模式均有所优化, 集约型增长态势明显.增长模式效应较大的地区包括杭州、宁波、温州、绍兴和台州等地区, 生态足迹下降均超过400万ghm
从发展水平效应看, 所有地区均为正值, 说明研究期间各地区经济发展水平不断提高, 推动了生态足迹增长.发展水平效应最大的两个地区为宁波和杭州, 生态足迹增量分别为1 588万ghm
从人口规模效应看, 所有地区均为正值, 说明研究期间各地区人口数量不断增加, 推动了生态足迹增长.人口规模效应较大的地区包括杭州、宁波和温州, 其生态足迹增量均在600万ghm
随着经济发展, 浙江省生态足迹呈快速增长态势, 生态赤字也逐年上升, 生态安全形势比较严峻, 但生态效率有所提高, 经济可持续发展能力提升.从不同地区看, 除丽水市尚处于安全状态外, 其余10个地区的生态安全均受到不同程度的威胁.因素分解结果显示, 浙江及所辖各市经济增长模式均有所优化, 抑制了生态足迹增长, 而经济发展水平和人口规模扩张则是生态足迹的驱动力量.
未来相当长的时期内, 浙江省的生态压力仍将十分巨大, 政府需要通过各种途径减缓生态足迹的增长速度, 降低生态承载强度.基于上述研究结论, 本文提出如下政策建议:第一, 提高能源利用效率, 优化能源消费结构.化石能源消费足迹占据浙江省生态足迹"半壁江山", 要缓解生态压力, 必须要抑制化石能源消费足迹增长.一方面要加大能源领域技术研发力度, 推动各行业节能技术广泛应用, 提高能源利用效率; 另一方面, 逐步增加太阳能、风能和水能等清洁能源的消费比重, 不断优化能源消费结构.第二, 加大林产品开发力度.浙江省林地生态承载力高于生态足迹, 林业生产尚处于可持续发展阶段, 应进一步加大林产品开发力度, 发挥比较优势, 提高林产品的市场占有率.第三, 加强生态保护和修复, 完善区际生态补偿机制.浙江省生态环境压力很大, 生态赤字比较严重, 必须加强生态保护和修复, 以生态承载力为基础, 划定生态红线, 推动主体功能区规划实施.同时, 按照"谁保护、谁受益, 谁破坏、谁付费"的原则, 建立区域间横向生态补偿制度, 对生态承载力净输出区(如丽水市)进行生态补偿.第四, 加强生态文明建设体制机制改革.积极探索生态产权制度改革, 推进市场化生态补偿机制建设; 加快资源税费和消费税改革, 建立有利于减缓生态足迹的生态税费机制; 逐步建立对生态环境损害的责任追究机制.
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