台州市“沿江发展轴”生态足迹计算与分析

摘要 定量评价可持续发展的状态和程度是当前可持续发展研究的前沿问题之一。生态足迹方法作为一种衡量可持续发展的手段,可定量地反映人类活动对自然生态环境产生的压力和影响程度。本文介绍了生态足迹方法的理论基础和计算模型,并依据统计和遥感资料,利用该方法计算了2007年浙江省台州市“沿江发展轴”规划区的生态足迹。结果表明:2007年规划区人均生态足迹为2.364 3 hm2,可利用的人均生态承载力为0.358 2 hm2,人均生态赤字为2.006 1 hm2,说明人类对自然的影响程度已超出了安全生态承载能力的范围,该区域处于不可持续发展状态;规划区生态效率接近浙江省平均水平,但是与国内高度发达城市相比还有较大差距,其在产业结构调整等方面还有很大的提升空间;从规划区椒江流域的上游至下游,各县区的生态赤字呈明显的递增趋势。生态足迹的计算结果可为当地可持续发展的政策制定提供参考,应针对流域上下游各县区不同的生态现状和生态要求,做出科学的规划和提出相应的可持续发展措施。

关键词 生态足迹;生态承载力;台州市;可持续发展

中图分类号 F062.2 文献标识码文章编号 1002-2104(2010)08-0132-05 doi:10.3969/j.issn.1002-2104.2010.08.024

自1987年世界环境与发展委员会(WCED)提出“可持续发展”的概念以来,可持续发展正式成为全球共同的责任。定量评价和预测可持续发展状态和可持续发展程度是当前可持续发展研究的前沿和热点[1]。生态足迹作为一种可持续发展的衡量手段,以其科学、完善的理论基础和较强的可操作性,为区域生态可持续发展定量评估提供了一个有效的平台,其计算方法和一些修正模型得到广泛应用[2-6]。本文结合统计年鉴资料和有关文献,对台州市“沿江发展轴”规划区进行生态足迹分析,找出规划区在未来发展中的生态限制因子,为规划区以及整个城市的可持续发展提供科学依据。为便于提出针对性的可持续发展对策措施,本研究还对规划区包括的各县区的生态足迹进行了对比分析。

1 研究区域概况和研究方法

1.1 研究区域概况

台州市位于浙江省沿海中部,是浙江中部沿海重要的中心城市。改革开放以来,台州市的发展呈现出明显的沿路、沿江特点,产业和城镇在沿路、沿江形成带状发展轴。为进一步优化空间布局,谋划城市化和工业化拓展空间,台州市提出了“沿江发展轴”战略,沿江发展轴主要涉及台州沿永安溪、始丰溪、灵江、永宁江、椒江的仙居县、天台县、临海市、黄岩区、椒江区等5个县市区。该区域东濒东海,东西长161.7 km,南北宽99.2 km,陆域面积6 851 km2。规划区内总人口约328.24万人,其中城镇人口约54.47万人,农村人口273.77万人。境内地形大致由西向东倾斜,以山地丘陵为主,西部、北部丘陵绵延,大小盆地错落,南部平原沃野,水网相连,东部滨海大地开阔,港湾丘陵曲折委婉,形成三面环山,一面向海,山地、丘陵、平原、浅海滩涂梯度递降的地貌。该区域渔业资源丰富,拥有多个养殖和捕捞渔场,盛产多种经济鱼类及对虾、梭子蟹和大量的贝壳类海产品。2008年区域国内生产总值达881.45亿元,其中椒江区257.19亿元,黄岩区187.36亿元,临海市259.69亿元,天台县97.99亿元,仙居县79.22亿元;流域人均生产总值达26 850元,其中椒江区51 702元,黄岩区31 781元,临海市22 732元,天台县17 285元,仙居县16 292元。

1.2 研究方法

1.2.1 生态足迹理论1992年William E.Rees提出了生态足迹(ecological footprint)的概念,1996年Mathis Wackernagel完善了生态足迹的计算分析方法[7-8]。生态足迹是用生产性土地面积度量一个确定人口或经济规模的资源消费和废物吸收水平的工具[9]。或者说,生态足迹是指在一定的技术条件下,能够持续地提供资源或消纳废物的、具有生物生产力的地域空间,它从具体的生物物理量角度研究自然资本消费的空间测度问题[10]。总之,生态足迹是一种计算人类生态消费、衡量生态可持续性的测量工具,是测量可持续性的生态底线的衡量标准,是国家、地区自然资产核算的一种廉价而快速的计算框架。

生态足迹理论基于一个基本理论假设和两个基本事实。一个基本理论假设是:各类生物生产性土地的用途是互相排斥的,一块土地只能作为一种土地类型。例如,一块土地当它被用来作为草地时,就不能同时是林地、耕地及水域等其他类型的土地。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产生废物的数量;这些资源和废物能够转换成产生等量资源并能消解这些废物的生物生产性土地面积。

1.2.2 生态足迹分析生态足迹分析是在计算生态足迹和生态容量的基础上,以二者之差(大于0为生态赤字;小于0为生态盈余)表征人类活动对环境所造成的影响(公式(1))。

ED=EC-EF(1)

式中ED为生态赤字(盈余);EF为总的生态足迹;EC为区域总生态容量。

生态足迹是指能够持续地满足一定规模人口需求的、具有生物生产力的地域空间,根据居民的消费项目,将其转化为相应的生物生产性土地。计算方法为:

EF=N×ef=N×∑aai=N×∑rjci/pi(2)

式中: N为人口数;ef为人均生态足迹;i为消费商品和投入的类型;aai为人均i种交易商品折算的生物生产面积;rj为均衡因子;ci为i种商品的人均消费量;pi为i种消费商品的全球平均产量。

生态容量是区域内部所能提供的各种类型的生产性土地的数量,计算方法为

EC=N×ec=N×∑aj×rj×yj(j=1～6)(3)

式中:N为人口数;ec为人均生态容量(hm2/人);aj为人均生物生 产面积;rj为均衡因子;yj为产量因子;yj=ylj/ywj,ylj指某国家或区域的j类土地的平均生产力;ywj为j类土地的世界平均生产力。

台州市的消费,总体上可以分为生物资源消费和能源消费两大类。其中生物资源消费可分为粮食、蔬菜、油脂、肉禽及制品、蛋类、水产品类、酒及饮料类、瓜果类和奶及奶制品九类。能源消费分为煤炭类、石油类、气体、热力、电力等五大类。根据生产力大小差异,生物生产性土地可分为六大类:耕地、林地、草地、水域、化石能源地和建筑用地。本文计算采用William和Wackernagel提出的均衡因子和产量因子,均衡因子分别为:耕地和建筑用地2.8,林地和化石能源地1.1,草地0.5,水域0.2;产量因子分别为:耕地和建筑用地1.66,林地0.91,草地0.19,水域1.00,化石能源地0。

赵志新等:台州市“沿江发展轴”生态足迹计算与分析中国人口•资源与环境 2010年 第8期2 结果与分析

2.1 生态足迹计算

利用公式2计算台州市沿江发展轴规划区的生态足迹(毛足迹,未均衡化),结果见表1和表2。主要数据来源为:椒江区、黄岩区、临海市、仙居县及天台县2008年统计年鉴;2007年各种生活消费品的价格参考《中国统计年鉴》

表1 2007年台州市沿江发展轴生物资源消费账户

Tab.1 The ecological footprint"s ledger of the

biotic resources of Taizhou planning area along rivers in 2007分类

Type全球平均产量

Average output (kg/hm2)人均消费量

Consumption per capita (kg)人均生态足迹

Footprint per capita (hm2)土地类型

Land type粮食176.513 8500.045 8耕地蔬菜79.6118 0000.004 4耕地油脂7.064310.016 4耕地肉类21.92540.405 9耕地蛋类9.264000.023 1耕地水产品类22.66290.781 5水域酒及饮料类18.464900.037 7耕地瓜果类45.7518 0000.002 5林地奶及奶制品25.845020.051 5草地

表2 2007年台州市沿江发展轴能源消费账户

Tab.2 The ecological footprint"s ledger of energy of

Taizhou planning area along rivers in 2007

分类

Type全球平均能源

足迹Average footprint (GJ/hm2)热量折算系数

Coefficient (GJ/t)人均消费量

Consumption per capita (t)人均生态足迹

Footprint per capita (hm2)土地类型

Land type原煤5520.931.537 50.585 1化石能源地焦炭5528.470.005 40.002 8化石能源地汽油9343.120.005 30.002 5化石能源地煤油9343.120.000 40.000 2化石能源地柴油9342.710.016 30.007 5化石能源地燃料油7150.200.007 10.005 0化石能源地石油气7150.200.003 30.002 3化石能源地电力1 0003.601.340 60.004 8建筑用地注:电力的单位是103 kW•h,通过能源转换系数,折算为GJ。

和《浙江价格》,采取的为浙江省平均价格;生物资源生产面积折算的具体计算中采用联合国粮农组织(FAO)1993年计算的有关生物资源的世界平均产量资料;计算能源消费足迹时采用世界上单位化石燃料生产土地面积的平均发热量为标准,将当地的能源消费所消耗的热量折算成一定的化石燃料生产土地面积;在计算中,采用世界森林平均温室气体吸收能力;在计算中没有考虑热力消费,因为热力由火电转化而来,原煤的消费已经包含在内。

2.2 生态足迹分析

生物生产性土地供给面积取自2008年台州spot影像图解译数据。参考1984年制定的《土地利用现状分类及含义》并根据遥感图像进行了适当调整,按土地用途划分为:耕地、园林地、居民点及工矿用地、水域、未利用地、滩涂6大类。因台州市无大面积草地,解译中将其忽略。按照公式3计算台州市“沿江发展轴”生态承载力,并将生态足迹与生态承载力的计算结果汇总(见表3)。

表3 生态足迹和生态承载力计算结果汇总表

Tab.3 Ecological footprint and ecological capacity of

Taizhou planning area along rivers in 2007

土地类型

Land type人均生态足迹

Footprint per capita (hm2)人均生态承载力

Capacity per capita (hm2)人均

面积均衡

因子均衡

面积人均

面积产量

因子均衡

因子均衡

面积耕地0.535 62.81.499 70.047 41.663.20.220 5林地0.002 51.10.002 80.144 70.911.80.144 8草地0.052 00.50.026 000.1900水域0.782 60.20.156 50.006 21.000.20.001 2化石能源地0.605 41.10.665 90000建筑用地0.004 82.80.013 40.008 71.663.20.040 5人均生态

足迹2.364 30.407 0减去生物多样性保护面积(12%)0.048 8可利用的人均生态承载力0.358 2生态赤字2.006 1注:按世界环境与发展委员会(WCED)的报告《我们共同未来》建议,生态承载力中扣除12%的生物生产性土地用来保护生物多样性。

从计算结果中看看出,2007年台州市“沿江发展轴”规划区人均生态足迹为2364 3 hm2,可利用的人均生态承载力为0358 2 hm2,根据公式1计算生态赤字为2006 1 hm2。2008年6月中旬,世界自然基金会(WWF)和中国环境与发展国际合作委员会共同发布了《中国生态足迹报告》,报告中显示:中国当前人均生态足迹为16 hm2,人均生态承载力为08 hm2。规划区的人均生态承载力约为人均生态足迹的6倍,生态承载力约为全国平均水平的1/2,而且生态赤字为全国平均水平的2倍多,表明了该地区人类对自然的影响已大大超出了其安全生态承载能力的范围。

根据表3结果可计算出各种类型的土地在生态足迹中的构成。耕地占有最大的比例634%,其次为化石能源地282%,二者的累积值大于90%。水域占66%,也具有一定的比例,台州市东临东海,海洋捕捞、海水养殖和淡水养殖水平较高,消费水平较高[11]。台州市有“七山一水二分田”之称,规划区内的天台县、仙居县和黄岩区山地较多,地形原因较大的制约了其土地利用,耕地生态承载力小,因此,耕地资源的生态赤字较大。

区域经济的生态强度可用万元GDP生态足迹来表示。2004年北京、上海及深圳等地的生态足迹分别为3068 0 hm2、3423 6 hm2、2015 7 hm2,生态赤字分别为2729 9 hm2、3210 5 hm2、1912 2 hm2,万元GDP生态足迹分别为0832 9 hm2、0621 5 hm2、0351 9 hm2;2006年浙江省生态足迹为2325 9 hm2,生态赤字为1888 0 hm2,万元GDP生态足迹为0734 1 hm2(数据来源于文献资料[12-13]);2007年台州市“沿江发展轴”规划区人均生态足迹为2364 3 hm2,生态赤字为2006 1 hm2,万元GDP生态足迹为0880 4 hm2。从中可以看出,人口密集、经济发达的地区生态足迹大,生态赤字也相应地较高。深圳的万元GDP生态足迹为0351 9 hm2,大大低于其他地区,说明其生态效率高,这与其完善的产业结构是分不开的。高科技产业密集和服务业发达的地区生态效率较高,重工业和服务业欠发达地区有低的生态效率。台州市“沿江发展轴”规划区生态效率接近浙江省平均水平,但是与国内高度发达的城市相比还有较大差距,其在产业结构调整等方面还有很大的提升空间。

23 各县区生态足迹对比分析与可持续发展的对策

对比规划区内各县区生态足迹的计算结果(见表4)得出:在生态需求方面,除椒江区外, 其他各县区略高于全国平均水平,椒江区约为全国水平的4倍。不同县区的生态足迹可分为两类:第一类为临海市、天台县、黄岩区和仙居县,该类耕地足迹为第一来源,化石能源次之;第二类为椒江区,化石能源足迹为第一来源,且化石能源足迹比重在70%以上,耕地足迹次之。生态足迹与各地区经济发展发展水平有密切的关系。椒江区由于经济发展较快,城市化的水平比较高,这个阶段消费主要是工业消费,居民的生活消费已经屈于次席,具体表现就是能源生态足迹已经超过了其他所有足迹之和,占绝对地位;而第一类的县区,总体来说消费是以生活消费为主,因此耕地的生态足迹占主要地位,且远远超过化石能源足迹比重。

2007年仙居县、天台县、临海市、黄岩区及椒江区的人均生态赤字分别为1108 2 hm2、1530 3 hm2、1925 7 hm2、2230 2 hm2和8135 0 hm2。可以看出:从椒江流域上游至下游,生态赤字呈明显的递增趋势。这也从侧面反映了该流域的发展情况。

表4 2007年台州市“沿江发展轴”各县区人均生态足迹 (hm2)

Tab.4 Regional ecological footprints of of Taizhou planning

area along rivers in 2007

项目Item耕地Arableland林地Forest草地Pasture水域Water化石能源地Fossilenergy建筑用地Buildingland合计Total临海市1.82060.09950.03010.21650.12650.00 842.3016天台县1.64950.05540.03130.08000.221 80.00922.047 3椒江区1.800 40.087 50.030 40.310 16.055 70.036 18.320 2黄岩区1.761 20.005 90.031 00.209 50.469 80.019 62.497 0仙居县1.579 80.053 10.030 00.076 70.115 60.003 41.858 4

具体分析,主要有两方面的原因:一是地形因素。台州市“沿江发展轴”规划区地形大致是 由西向东倾斜,山地、丘陵、平原、浅海滩涂梯度递降。处于流域上游的仙居县、天台县和黄岩区山地较多,地形原因较大地制约了土地资源的利用,而椒江区地处浙东最大的温黄平原北部,土地开发潜力大。另外,上游交通设施投资大,目前境内交通条件相对较差,制约了资源的开发和经济发展;二是政策因素。为了保护上游的牛头山水库及长潭水库等的一二级水源保护区。处于中上游的仙居县及天台县由于严格的水污染总量控制政策其他环境污染控制政策,限制了该地区的经济发展。

针对各县区的情况,提出以下可持续发展对策:①调整和优化产业结构,发展生态特色产业和循环经济。椒江中上游河谷经济区定位为内陆生态产业集聚区、重点生态保护区和水源涵养区,也可集中开发旅游资源。椒江区、黄岩区以及临海市经济较为发达,能源利用多,因此,要减少该地区化石能源地的生态赤字,就要调整和优化产业结构,加快高效益、低污染的非资源性产业发展,高效利用现有资源存量,开发利用可再生能源。②各县区耕地资源的生态赤字较大,因此需要培育各地区的优势农产品,加快农产品的转化,提高自然资源单位面积的生物产量。这些是实现以技术变革来提高资源生产率的重要环节。③减少生态赤字,除了增加生态供给之外,还要减少资源的浪费。要改变人们的生产和生活消费方式,降低生产和生活消费,提倡绿色消费,提高资源的回收和重复利用率。要提高企业技术水平,采用清洁生产工艺,推行“资源—产品—可再生资源”的发展模式。④需要完善流域生态补偿制度,在实现工业布局优化、集中治污,保障上游污染减少的同时,带动上游经济发展,实现上下游经济的协调发展。3 结 论

通过计算台州市“沿江发展轴”规划区的生态足迹,可得出以下结论:2007年台州市“沿江发展轴”规划区人均生态足迹为2364 3 hm2,可利用的人均生态承载力为0358 2 hm2,生态赤字为2006 1 hm2,生态需求大大超过了生态承载力。规划区的生态效率接近浙江省平均水平,但是与国内高度发达的城市相比还有较大差距,其在产业结构调整等方面还有很大的提升空间。规划区内,在生态需求方面,除椒江区外,其他各县区略高于全国平均水平,椒江区约为全国水平的4倍。从椒江流域上游至下游,生态赤字呈明显的递增趋势。针对流域上下游的各行政区的生态情况,应进行生态可持续性评估和问题判断,做出科学的综合区划,并提出相应的可持续发展对策。

从台州市“沿江发展轴”规划区的整体情况来看,长期以来,该区域处于以量的扩张为主的传统工业化进程中,粗放型经济增长方式带来了自然资源的过渡消耗和生态环境的污染和破坏。该区域的产业结构也不尽合理,医化、电镀及铸造等重污染行业所占比重还相当大,而科技含量高、环境污染少、经济效益高的高新技术产业所占的比重较低。因此,规划区要调整和优化产业结构,高效利用现有资源存量,开发利用可再生能源。另外,还要改变人们的生产和生活消费方式,降低生产和生活消费,提倡绿色消费,提高资源的回收和重复利用率。从台州市“沿江发展轴”规划区的各县区情况来看,上下游各县区的生态足迹具有明显的差异。除地形因素外,地处椒江流域上游的仙居县和天台县为保护水源地,制定了严格的环境保护措施。根据《台州市生态环境功能区规划》,仙居县和天台县内禁止准入区与限制准入区占全部面积的比例最高,达到90%左右,椒江区最少,不到50%。地区之间环境保护要求的不一致导致了开发利用的不平衡现象。因此,需要完善流域生态补偿制度,保障上游污染减少的同时,带动上游经济,实现上下游的协调发展。

(编辑:温武军)

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Analysis of Ecological Footprint in Taizhou Planning Area Along Rivers

ZHAO Zhixin LI Tianhong

(Department of Environmental Engineering, Peking University, The Key laboratory of Water and Sediment Sciences,

Ministry of Education, Beijing 100871,China)

Abstract Measuring the status and extent of sustainable development is one of the frontiers of sustainable development research. As a measurement of sustainable development, ecological footprint can quantitatively reflect the stress and effects of human activities upon natural ecosystem. This paper introduced the theory and methodology of ecological footprint, and calculated the ecological footprint of Taizhou Planning Area along rivers in 2007, based on the statistics and remote sensing data. The results show that the planning area had an average ecological footprint of 2.364 3 hm2, with ecological carrying capacity and ecological deficit per capita were 0.358 2 hm2 and 2.006 1 hm2 respectively, which indicates that the influence of human beings on the nature was beyond the regional biocapacity and this area was in unsustainable status. The ecological efficiency of the planning area was close to the mean level of Zhejiang province, but it had a large gap comparing with some developed cities in China. So there was great room to develop the planning area in industrial structure adjustment. In addition, from the upstream to downstream of Jiaojiang River in Taizhou planning area, the ecological deficit increased significantly. These results of ecological footprint research can be referenced by local government for making corresponding sustainable development policies, and these policies aiming at different ecological status and demands of different districts along the river should be made scientifically and pertinently.

Key words ecological footprint; ecological carrying capacity; Taizhou City; sustainable development

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