程艷妹, 任彩鳳, 鄭欣, 周立志

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淮南市三維生態(tài)足跡及其驅(qū)動(dòng)因子研究

程艷妹, 任彩鳳, 鄭欣, 周立志*

安徽大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院, 安徽大學(xué)礦山環(huán)境修復(fù)與濕地生態(tài)安全協(xié)同創(chuàng)新中心, 合肥 230601

三維生態(tài)足跡綜合考慮生態(tài)足跡的深度和廣度, 對(duì)于理解城市可持續(xù)發(fā)展具有重要意義?；谌S生態(tài)足跡模型測(cè)度了淮南市2007—2014年的生態(tài)足跡動(dòng)態(tài)變化, 并建立生態(tài)足跡影響因素指標(biāo)體系, 利用多元線性回歸模型對(duì)其驅(qū)動(dòng)因子進(jìn)行了分析。結(jié)果表明, 淮南市人均三維生態(tài)足跡由2007年的3.8138增加至2014年的8.7164, 人均生態(tài)承載力下降至0.2458; 生態(tài)足跡深度年均上升12.55%，足跡廣度處于相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài), 人均三維生態(tài)足跡受足跡深度與足跡廣度共同影響, 但主要受足跡深度影響, 消耗存量資本逐漸成為區(qū)域發(fā)展的主流。模型分析表明, 經(jīng)濟(jì)發(fā)展、生態(tài)環(huán)境污染等因素對(duì)淮南市生態(tài)足跡有正向驅(qū)動(dòng)作用; 生態(tài)環(huán)境建設(shè)、社會(huì)發(fā)展等因素對(duì)生態(tài)足跡有負(fù)向作用, 可減緩生態(tài)壓力的擴(kuò)大趨勢(shì)。建議未來應(yīng)轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式, 優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，提高能源利用效率, 以減少足跡深度; 加大生態(tài)環(huán)境保護(hù)力度、保護(hù)耕地, 合理控制人口增長以減少足跡廣度, 提高淮南市可持續(xù)發(fā)展能力。

三維生態(tài)足跡; 足跡深度; 足跡廣度; 淮南市

1 前言

城市是以人類活動(dòng)為中心的社會(huì)—經(jīng)濟(jì)—自然復(fù)合生態(tài)系統(tǒng), 人類對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的需求和生態(tài)系統(tǒng)的供給二者之間的平衡維持復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定。生態(tài)足跡(Ecological Footprint)用來表達(dá)人類對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的需求, 即能夠持續(xù)地提供資源或消納廢物的、具有生物生產(chǎn)力的地域面積(Biologically Produc-tive Areas)。通過測(cè)量人類對(duì)自然生態(tài)環(huán)境的需求與自然生態(tài)環(huán)境所能提供的物質(zhì)資源之間的差距, 在不同尺度上比較人類對(duì)自然資源的消費(fèi)量與自然資源的承載量, 定量測(cè)度區(qū)域可持續(xù)發(fā)展?fàn)顟B(tài)[1–2]。

隨著社會(huì)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城市化進(jìn)程的加快, 城市生產(chǎn)與消費(fèi)水平日漸提高, 對(duì)自然資源與生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生了巨大的壓力, 產(chǎn)生的生態(tài)環(huán)境問題也日益嚴(yán)重, 逐漸成為限制城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展可持續(xù)性的主要因素。正確處理城市發(fā)展與生態(tài)環(huán)境的關(guān)系, 是可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的關(guān)鍵所在, 因此評(píng)價(jià)、監(jiān)測(cè)城市可持續(xù)發(fā)展的狀態(tài)逐漸成為人們關(guān)注與研究的焦點(diǎn)[3]。煤炭資源型城市往往因采掘地下煤炭形成并發(fā)展起來, 煤炭采選業(yè)在很長時(shí)間內(nèi)在城市經(jīng)濟(jì)社會(huì)結(jié)構(gòu)中占據(jù)重要地位[4]。煤炭的長期開采, 帶來耕地喪失、環(huán)境污染、社會(huì)矛盾等系列問題, 對(duì)城市的生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生巨大壓力, 使得生態(tài)系統(tǒng)非常脆弱, 制約地方經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。

傳統(tǒng)生態(tài)足跡模型為基于生物生產(chǎn)性土地面積的二維模型, 無法區(qū)分自然資本流量與存量的關(guān)系, 也無法體現(xiàn)生態(tài)透支在時(shí)間維度上的積累與不可持續(xù)狀況[5]。生態(tài)足跡三維模型(Three dimensional ecological footprint, EF3D)引入生態(tài)足跡深度與生態(tài)足跡廣度指標(biāo), 使生態(tài)足跡研究的尺度由二維拓展到三維[6–7]。其中, 生態(tài)足跡深度表示維持區(qū)域現(xiàn)有消費(fèi)水平, 人類消耗自然資本存量的程度, 反映資源積累的需求, 因而具有時(shí)間屬性；生態(tài)足跡廣度表示人類對(duì)自然資本流量占用大小, 即對(duì)生物生產(chǎn)性土地的占用, 具有空間屬性[8]。因此三維生態(tài)足跡模型既強(qiáng)調(diào)了土地資源在空間上的稀缺性, 又表現(xiàn)了資源消費(fèi)與資源再生在時(shí)間上的不同步性, 使生態(tài)足跡研究在縱向上拓展, 可以更加準(zhǔn)確的反映城市的可持續(xù)發(fā)展?fàn)顩r[9]。

淮南市為一座典型的煤炭資源型老工業(yè)城市[10]。已有學(xué)者對(duì)淮南市生態(tài)足跡現(xiàn)狀和時(shí)間序列進(jìn)行了研究, 但多數(shù)還是基于二維尺度[11–12]。本研究通過三維生態(tài)足跡模型定量分析淮南市2007—2014年的三維生態(tài)足跡動(dòng)態(tài)變化特征, 進(jìn)而分析區(qū)域生態(tài)可持續(xù)發(fā)展的趨勢(shì), 從足跡深度與足跡廣度角度, 構(gòu)建淮南市三維生態(tài)足跡影響因子指標(biāo)體系, 運(yùn)用熵值法與多元線性回歸模型分析社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)環(huán)境等因素對(duì)三維生態(tài)足跡的驅(qū)動(dòng)機(jī)制, 診斷淮南市生態(tài)足跡的影響因子, 以期為淮南市可持續(xù)發(fā)展提供決策依據(jù)。

2 研究區(qū)域概況

淮南市位于安徽省中部偏北, 是華東地區(qū)重要的能源基地, 中國13個(gè)億噸煤炭基地之一。地處東經(jīng)116°21′21″—117°11′59″與北緯32°32′45″—33°0′24″之間。區(qū)內(nèi)擁有豐富的礦產(chǎn)資源, 主要以能源和非金屬礦產(chǎn)資源為主, 能源資源占主導(dǎo)地位, 現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)的有煤炭、煤層氣、地?zé)岬荣Y源, 尤其煤炭資源優(yōu)勢(shì)突出, 分布集中, 且煤質(zhì)優(yōu)良, 長期以來淮南市形成了以煤炭、電力、化工為支柱的重型工業(yè)結(jié)構(gòu)布局?！痘茨鲜?015年國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)》表明, 截止2014年末, 全市總面積2585 km2, 市轄6區(qū)1縣, 全市常住人口為237.5萬人, 生產(chǎn)總值為789.3億元, 城鎮(zhèn)化率達(dá)到67.9%。隨著經(jīng)濟(jì)、社會(huì)的快速發(fā)展, 伴隨著能源與資源的大量消耗, 驅(qū)動(dòng)城市化與社會(huì)生活水平的快速提高的同時(shí), 隨之而來的是人地矛盾突出、生態(tài)環(huán)境不斷惡化, 經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展受到嚴(yán)重考驗(yàn)。

3 研究方法

3.1 數(shù)據(jù)來源及參數(shù)選取

統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)：淮南市統(tǒng)計(jì)年鑒(2008—2015年)、淮南市年鑒(2008—2015)、淮南市國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)、淮南市土地利用總體規(guī)劃(2006—2020)、聯(lián)合國國際糧農(nóng)組織(FAO)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。本文計(jì)算的土地類型分為5類：耕地、草地、水域、化石燃料用地、建筑用地。其中生物資源消費(fèi)分為農(nóng)產(chǎn)品、林產(chǎn)品、動(dòng)物產(chǎn)品、水產(chǎn)品；能源消費(fèi)分為煤炭、汽油、柴油、天然氣、電力、燃料油、煤氣、液化石油氣等。

參數(shù)選?。河捎诟亍⒘值?、草地、建筑用地、化石能源用地等用地的生物生產(chǎn)能力差異很大, 需以相應(yīng)的均衡因子與產(chǎn)量因子進(jìn)行轉(zhuǎn)換, 而因我國地域遼闊, 土地生產(chǎn)水平差異大, 均衡因子與產(chǎn)量因子因地域不同有很大差別, 因此采用劉某承、李文華等基于凈初級(jí)生產(chǎn)力的中國生態(tài)足跡產(chǎn)量因子與均衡因子的測(cè)算結(jié)果[13–14], 結(jié)合淮南市區(qū)域特點(diǎn)選取產(chǎn)量因子與均衡因子, 具體數(shù)值見表1。

3.2 三維生態(tài)足跡模型

二維模型強(qiáng)調(diào)生態(tài)足跡()為生態(tài)承載力(內(nèi)圓)、生態(tài)赤字(外圓)之和, 反映在圖形上是面積；而三維生態(tài)足跡模型將生態(tài)足跡定義為足跡深度(底面)和足跡廣度(柱高)的乘積, 反映在圖形上是體積, 如圖1所示[3,7]。

3D, region＝depth·size

式中：3D, region表示區(qū)域三維生態(tài)足跡；depth為足跡深度；size表示生態(tài)足跡廣度；表示生態(tài)承載力。

(1)生態(tài)足跡深度 足跡深度指人類對(duì)于自然資本的消耗程度, 其意義有兩層：人類要滿足實(shí)際資源的消費(fèi)量需要多少現(xiàn)有土地面積；人類要滿足實(shí)際資源消耗量, 再生這些資源需要的時(shí)間, 因而具有時(shí)間屬性[3,16]。其計(jì)算公式為：

式中：為生態(tài)赤字。由式(1)可知,depth≧1：當(dāng)生態(tài)足跡小于生態(tài)承載力時(shí)(﹤),depth＝1, 表明此時(shí)消耗自然資本能夠滿足資源消費(fèi)需求；當(dāng)生態(tài)足跡大于生態(tài)承載力時(shí)(﹥), 開始出現(xiàn)生態(tài)赤字, 則depth﹥1, 表明此時(shí)人類對(duì)于自然資本的消耗程度已不能滿足消費(fèi)需求, 必須對(duì)資本存量加以動(dòng)用。因此,depth是人類對(duì)于資源利用可持續(xù)性的一個(gè)客觀表征,depth越大, 表明所消耗的資源越多, 資本的消耗量越大, 區(qū)域發(fā)展的不可持續(xù)性越強(qiáng)。

(2)生態(tài)足跡廣度 足跡廣度指在區(qū)域生態(tài)承載力限度內(nèi), 實(shí)際所占用的生物生產(chǎn)性面積, 表征了人類占用自然本流量的程度大小, 是人類對(duì)于自然資本的最大消耗程度[17]。足跡廣度表示為：

3.3 熵值法

熵值法是一種根據(jù)指標(biāo)間離散程度, 利用信息熵來決定指標(biāo)權(quán)重的方法[18–19]。三維生態(tài)足跡定量反映了區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展程度和自然資源的消費(fèi)利用狀況, 與地區(qū)的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展及生態(tài)環(huán)境狀況有著緊密的聯(lián)系。本研究參考前人研究, 選取社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)環(huán)境、區(qū)域交流等影響生態(tài)足跡的指標(biāo)[17,20–21], 從中選取25個(gè)指標(biāo)。指標(biāo)數(shù)據(jù)來源于《淮南市統(tǒng)計(jì)年鑒》。運(yùn)用熵值法, 根據(jù)2007—2014年各指標(biāo)的初始值差異程度, 確定指標(biāo)權(quán)重, 可減小主觀因素的影響, 使評(píng)價(jià)結(jié)果更具科學(xué)性[18]。

對(duì)于一個(gè)由個(gè)樣本,個(gè)指標(biāo)做綜合評(píng)價(jià)的問題, 其信息熵及權(quán)重的主要計(jì)算步驟如下所示：

e＝④

式中常數(shù)與系統(tǒng)樣本有關(guān), 對(duì)于一個(gè)信息處于完全無序的系統(tǒng), 有序度為零,＝1；當(dāng)個(gè)樣本處于完全無序分布狀態(tài)時(shí), Y＝1/,＝1/ln, 0≦≦1。

某項(xiàng)指標(biāo)的信息效用價(jià)值d取決于該指標(biāo)的信息熵e與1之間的差值：

d＝1－e⑤

最后可以得到第項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重為：

4 結(jié)果與分析

4.1 人均生態(tài)足跡深度變化

4.1.1 總體變化

2007—2014年淮南市人均生態(tài)足跡深度呈持續(xù)增加趨勢(shì), 并呈現(xiàn)階段性變化特征(表2)。由表2可以看出, 2007—2008年人均生態(tài)足跡深度由15.5069大幅增加至22.3089, 2008—2012年, 人均生態(tài)足跡深度由22.3089增加至26.5119, 增加幅度較小, 2013年人均生態(tài)足跡深度大幅增加至31.1148, 2014年增加至35.4664。表明淮南市對(duì)自然資源的利用已超過自然資源再生的速度, 對(duì)資本存量的消耗程度日益加大。

表1 各類生物生產(chǎn)土地均衡因子、產(chǎn)量因子的選取

圖1 傳統(tǒng)生態(tài)足跡模型與三維模型的對(duì)比[15]

4.1.2 地類組分變化

從人均生態(tài)足跡深度構(gòu)成來看, 草地人均生態(tài)足跡深度變動(dòng)明顯, 研究期間下降了17.5146, 其中2007—2008年, 由54.9407 減小至35.1218, 2009年增加至53.1803后, 至2012年波動(dòng)下降至35.4566, 2013—2014年增長至37.4261?；茉从玫厣鷳B(tài)足跡深度2007—2014年, 處于持續(xù)增長狀態(tài), 由3.6180 增長至8.4980。2007—2014年淮南市耕地的生態(tài)足跡深度總體呈波動(dòng)增加的趨勢(shì), 2007—2011年人均足跡深度處于自然原長狀態(tài), 2011年之后, 耕地人均足跡深度超出自然原長, 2012—2013年耕地人均足跡深度持續(xù)增加至1.0865, 2014年下降至1.0685。由此表明, 淮南市過度使用了耕地、化石能源用地、草地等的自然資本存量；林地、水域、建筑用地的生態(tài)足跡深度一直為1, 是因?yàn)檫@些生態(tài)用地類型的生態(tài)承載力一直大于生態(tài)足跡, 處于生態(tài)盈余狀態(tài), 淮南市對(duì)林地、水域、建筑用地等自然資本流量的消耗即可滿足對(duì)林地、水域、建筑用地的自然資源的消費(fèi)需求。

4.2 人均生態(tài)足跡廣度變化

4.2.1 總體變化

由表3可知, 2007—2014年淮南市人均足跡廣度整體呈增加趨勢(shì), 由0.1620波動(dòng)增加至0.1863, 共增加了0.0243, 反映了淮南市占用的自然資本流量日漸增多。

4.2.2 地類組分變化

2007—2014年, 淮南市一直處于生態(tài)赤字狀態(tài), 需要?jiǎng)佑米匀毁Y本存量來滿足日益增加的消費(fèi)需求。生態(tài)足跡廣度實(shí)際取生態(tài)足跡與生態(tài)承載力中的較小值。草地的人均生態(tài)承載力小于生態(tài)足跡, 其人均足跡廣度與人均生態(tài)承載力一致；耕地在2008年及2012—2014年, 人均生態(tài)承載力小于人均生態(tài)足跡, 其人均足跡廣度與人均生態(tài)承載力一致, 2007年及2009—2011年, 人均生態(tài)足跡小于人均生態(tài)承載力, 人均足跡廣度與人均生態(tài)足跡一致；林地、水域、建筑用地的人均生態(tài)足跡小于生態(tài)承載力, 其人均生態(tài)足跡廣度與其人均足跡一致。由2014年淮南市年生態(tài)足跡廣度的構(gòu)成, 可以發(fā)現(xiàn), 耕地生態(tài)足跡廣度占83.04%, 林地占4.50%, 草地占0.32%, 水域占1.51%, 建筑用地生態(tài)足跡廣度占10.63%, 表明耕地與建筑用地是生態(tài)足跡廣度的主要組成部分；其次是林地、水域、草地, 說明淮南市的人均占用土地面積以耕地和建筑用地為主, 自然資本流量的承載者主要是耕地, 其次是建筑用地。隨著采煤沉陷的持續(xù)進(jìn)行, 區(qū)域內(nèi)水域的面積會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大, 其承載能力會(huì)進(jìn)一步增長。

表2 2007—2014年淮南市人均生態(tài)足跡深度

表3 2007—2014年淮南市人均足跡廣度

4.3 人均三維生態(tài)足跡供需變化

由表4所示, 根據(jù)三維生態(tài)足跡模型得到淮南市人均三維生態(tài)足跡和人均生態(tài)承載力的計(jì)算結(jié)果。2007—2014年, 淮南市人均三維生態(tài)足跡總體增加比較明顯, 由3.8138增加至8.7164, 以年均21.98%的速率遞增。人均生態(tài)承載力總體呈現(xiàn)先減少后增加趨勢(shì), 由2007年的0.2459波動(dòng)減少至2012年的0.2352, 之后增加至2014年的0.2458, 這主要與2012年之后, 淮南市總?cè)丝诘南陆涤嘘P(guān)。2014年淮南市人均三維生態(tài)足跡為8.7164, 人均生態(tài)承載力為0.2458, 人均生態(tài)赤字為8.4706, 三維生態(tài)足跡約為人均生態(tài)承載力的30倍, 生態(tài)環(huán)境壓力逐漸增大, 經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展主要以消耗區(qū)域內(nèi)自然資本為主, 如果要維持淮南市現(xiàn)有的人均消費(fèi)水平, 至少需要30個(gè)淮南市的全球平均空間的生物生產(chǎn)面積。由表4可知, 2007—2014年耕地、水域、建筑用地足跡處于波動(dòng)上升趨勢(shì)；草地足跡呈波動(dòng)下降趨勢(shì)；能源足跡一直是淮南市三維生態(tài)足跡的主導(dǎo)部分, 所占比例在90%以上, 并且保持不斷上升的趨勢(shì), 與人均三維生態(tài)足跡保持一致的變化趨勢(shì)。

4.4 三維生態(tài)足跡影響因素指標(biāo)體系及驅(qū)動(dòng)模型建立

4.4.1 影響因素指標(biāo)體系

三維生態(tài)足跡影響因素指標(biāo)體系及子指標(biāo)層權(quán)重結(jié)果如表5所示。

4.4.2 社會(huì)經(jīng)濟(jì)等因素與人均三維生態(tài)足跡的相關(guān)性分析

通過對(duì)各子指標(biāo)的加權(quán)求和, 獲得五個(gè)各目標(biāo)層的綜合值。利用SPSS軟件對(duì)淮南市2007—2014年的五個(gè)目標(biāo)層的綜合值與人均三維生態(tài)足跡時(shí)間序列值進(jìn)行相關(guān)性分析, 各相關(guān)系數(shù)結(jié)果見表6。結(jié)果顯示人均三維生態(tài)足跡與經(jīng)濟(jì)發(fā)展(b)、生態(tài)環(huán)境污染(c)呈正相關(guān), 與社會(huì)發(fā)展(a)、生態(tài)環(huán)境建設(shè)(d)、區(qū)域交流(e)呈負(fù)相關(guān)。其中與社會(huì)發(fā)展、環(huán)境污染、區(qū)域交流的相關(guān)系數(shù)最大, 分別為0.819、0.793、0.837。

表4 2007—2014年淮南市人均三維生態(tài)足跡

表5 淮南市三維生態(tài)足跡影響因素及權(quán)重

4.4.3 生態(tài)足跡驅(qū)動(dòng)模型的建立

以淮南市2007—2014年的三維生態(tài)足跡值為因變量, 5項(xiàng)目標(biāo)層綜合值為自變量, 建立多元線性回歸模型, 反映社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)環(huán)境、區(qū)域交流等因素驅(qū)動(dòng)生態(tài)足跡的機(jī)制, 得到多元線性回歸模型：

＝－5.366＋14.697＋0.364－1.375＋2.222⑦

式中：、、、、分別對(duì)應(yīng)表5中的5個(gè)目標(biāo)層, 反映了社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)環(huán)境及區(qū)域交流等因子在驅(qū)動(dòng)生態(tài)足跡變化過程中所承擔(dān)的權(quán)重。通過式⑦可知, 經(jīng)濟(jì)發(fā)展、生態(tài)環(huán)境污染、區(qū)域交流因素對(duì)生態(tài)足跡起到正向作用, 表明這三者對(duì)生態(tài)足跡的增加有驅(qū)動(dòng)作用；社會(huì)發(fā)展、生態(tài)環(huán)境建設(shè)的回歸系數(shù)為負(fù)值, 表明這二者對(duì)生態(tài)赤字的持續(xù)增加有減緩作用。

表6 人均三維生態(tài)足跡與其影響因子的相關(guān)系數(shù)

5 討論

從本文的結(jié)果可知, 研究時(shí)間段內(nèi), 淮南市三維生態(tài)足跡與生態(tài)承載力相差較大, 生態(tài)赤字日漸增長。與前人研究中淮南市生態(tài)足跡, 生態(tài)赤字日漸增長趨勢(shì)相似[11-12], 增加了對(duì)于淮南市自然資本流量與自然資本存量利用情況、生態(tài)足跡驅(qū)動(dòng)因子的研究。流量資本的占用主要受可再生資源稟賦的限制, 而存量資本的消耗程度是區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的標(biāo)志[22]。由淮南市2007—2014年的足跡深度與足跡廣度的變化結(jié)果可知, 其人均足跡廣度總體變化不大, 耕地、草地、水域、建筑用地足跡廣度在逐年增加, 林地的足跡廣度逐漸降低, 其中建筑用地的足跡廣度增加較為明顯；足跡深度總體呈不斷上升趨勢(shì), 耕地與化石能源用地足跡深度不斷增長, 草地足跡深度逐漸下降, 林地、水域、建筑用地足跡深度處于自然原長狀態(tài), 化石能源用地足跡深度增加較為突出, 說明淮南市化石能源用地作為存量資本載體的地位逐漸增加, 在存量資本的消耗中所占的比例逐漸增加, 這與南京市、徐州市賈汪區(qū)的足跡深度組成中化石能源用地比例逐漸增加的變化趨勢(shì)相似[17,23]。與同為資源型城市的焦作市的化石能源用地作為存量資本載體與流量資本的比例逐漸減小不同[24], 淮南市在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的過程中仍較為依賴礦產(chǎn)等化石能源的自然資本存量消耗。

從足跡深度、足跡廣度和人均三維生態(tài)足跡的時(shí)間序列變化來看, 淮南市足跡深度與人均三維生態(tài)足跡的變化有較好的一致性。人均足跡廣度與二者相比, 具有一定的滯后性, 說明淮南市人均三維生態(tài)足跡的變化雖然受到足跡深度與足跡廣度的共同影響, 但足跡深度對(duì)人均三維生態(tài)足跡的影響大于足跡廣度。這種現(xiàn)象與張家口市、南京市、珠江三角洲城市群等城市相似, 足跡深度對(duì)于三維生態(tài)足跡的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于生態(tài)足跡廣度[3,17,25]。由足跡深度的組成可知, 足跡深度大于1的主要是耕地、草地與化石能源用地。其中化石能源用地占比較高, 且增長速度最快, 與生態(tài)足跡發(fā)展趨勢(shì)相同, 因此化石能源足跡深度對(duì)人均三維生態(tài)足跡的影響較大。另外盡管耕地足跡深度, 與化石能源用地足跡深度、草地足跡深度相比較低, 但2007年以來, 一直呈增加趨勢(shì), 且耕地在人均足跡廣度中占用的比例較高, 在焦作市、張家口市等城市, 耕地在人均足跡廣度與人均足跡深度中的比例也較高[3,24], 因此耕地足跡深度的增加對(duì)淮南市人均三維生態(tài)足跡的影響同樣需要重視。

結(jié)合三維生態(tài)足跡模型計(jì)算結(jié)果與生態(tài)足跡驅(qū)動(dòng)模型的分析結(jié)果, 在淮南市社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境矛盾不斷激化的狀態(tài)下, 要實(shí)現(xiàn)淮南市的可持續(xù)發(fā)展, 應(yīng)做好經(jīng)濟(jì)發(fā)展的轉(zhuǎn)型, 社會(huì)結(jié)構(gòu)的調(diào)整與生態(tài)環(huán)境的建設(shè)。經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中應(yīng)不斷降低GDP能耗和污染排放, 均衡產(chǎn)業(yè)發(fā)展, 提高化石能源的利用效率, 促進(jìn)新能源的開發(fā)與推廣, 減小生態(tài)足跡的同時(shí), 降低構(gòu)成成分中的化石能源生態(tài)足跡占比；社會(huì)發(fā)展方面, 應(yīng)合理控制區(qū)域人口數(shù)量及結(jié)構(gòu)組成, 減小人口增加對(duì)生態(tài)環(huán)境的壓力, 促進(jìn)第三產(chǎn)業(yè)人員比例的增加, 并堅(jiān)持倡導(dǎo)生態(tài)環(huán)保、節(jié)約的消費(fèi)與飲食模式, 減小對(duì)于自然資源的過度消費(fèi)；生態(tài)環(huán)境建設(shè)方面, 應(yīng)嚴(yán)格保護(hù)作為生態(tài)承載力及自然資本流量主要承擔(dān)者的可用耕地, 保護(hù)林地, 合理規(guī)劃建設(shè)用地范圍, 增加生態(tài)用地面積；針對(duì)采煤沉陷持續(xù)產(chǎn)生大面積水域的現(xiàn)狀, 應(yīng)加大合理開發(fā)利用此類水域的力度, 開發(fā)其作為生態(tài)承載力的潛力。協(xié)調(diào)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展與區(qū)域生態(tài)環(huán)境之間的關(guān)系, 減小生態(tài)足跡, 緩解區(qū)域內(nèi)生態(tài)壓力的同時(shí), 維持進(jìn)而增加區(qū)域生態(tài)承載能力, 從而提高淮南市可持續(xù)發(fā)展能力。

6 結(jié)論

淮南市2007—2014年人均三維生態(tài)足跡呈持續(xù)增長狀態(tài), 人均生態(tài)赤字嚴(yán)重, 主要依靠消耗存量資本維持自身的發(fā)展, 生態(tài)壓力日漸增大。在各類生物生產(chǎn)性土地中, 化石能源用地的人均生態(tài)足跡不斷增加, 成為生態(tài)足跡的最主要構(gòu)成, 體現(xiàn)了淮南市經(jīng)濟(jì)發(fā)展處于高能耗狀態(tài), 經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式較為單一。此外, 人均生態(tài)足跡深度與人均足跡廣度不斷上升, 表明淮南市經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)自然資本存量與自然資本流量的消耗程度日益增大, 生態(tài)環(huán)境處于不可持續(xù)發(fā)展?fàn)顟B(tài)。

淮南市三維生態(tài)足跡增長的驅(qū)動(dòng)因子主要有經(jīng)濟(jì)發(fā)展、生態(tài)環(huán)境污染、區(qū)域間交流；社會(huì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境建設(shè)力度的增加對(duì)生態(tài)足跡的增長有減緩作用。因此要降低三維生態(tài)足跡, 提高淮南市的可持續(xù)發(fā)展能力, 應(yīng)做好經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的合理化轉(zhuǎn)型, 提高能源的利用效率；促進(jìn)社會(huì)人口結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變, 適當(dāng)控制人口數(shù)量, 改變消費(fèi)方式以降低生態(tài)足跡；從保護(hù)耕地, 保護(hù)林地, 增加生態(tài)用地, 合理規(guī)劃建設(shè)用地, 開發(fā)利用因采煤沉陷出現(xiàn)的水域等方面, 增加淮南市生態(tài)承載力。

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The Three Dimensional Ecological Footprint and driving forces in Huainan, Anhui

CHENG Yanmei, REN Caifeng, ZHENG Xin, ZHOU Lizhi*

Collaborative Innovation Center for Mine Environmental Remediation and Wetland Ecological Security, School of Resource and Environment Engineering, Anhui University, Hefei 230601, China

The Three Dimensional of Ecological Footprint(EF3D)model including the ecological footprint depth and size is helpful to understand the sustainable development of cities. Based on the EF3Dmodel, the per capita three-dimensional ecological footprint from 2007-2014 in Huainan City was calculated. The indicator system for ecological footprint factors was established, and multiple linear regression model was adopted to analyze the driving factors. The results show that the per capita ecological footprint of Huainan City increased from 3.8138 in 2007 to 8.7164 in 2014, and the ecological carrying capacity decreased to 0.2458. Ecological footprint depth per capita increased by 12.55%, and ecological footprint size per capita was relatively stable. The 3D ecological footprint per capita was influenced by footprint depth and footprint size, but mainly affected by ecological footprint depth. Consumption of capital stocks has gradually become the mainstream of regional development. Through the model analysis, the findings indicate that the factors such as economic development and ecological environment construction are the strong drivers for the ecological footprint of Huainan City. And other factors such as social development and ecological environment construction have negative effects on ecological footprint and can reduce ecological deficit. Therefore, in order to improve the ability of sustainable development of Huainan City, the model of economic development is required to be changed, the industrial structure should be optimized, and the resource utilization efficiency should be improved to reduce ecological footprint depth; ecological environment and arable land should be protected, and population growth should be controlled to reduce ecological footprint size.

three-dimensional ecological footprint; footprint depth; footprint size; Huainan City

10.14108/j.cnki.1008-8873.2018.06.014

F205, X22

A

1008-8873(2018)06-106-08

2017-11-08;

2017-12-05

國家社會(huì)科學(xué)基金項(xiàng)目(編號(hào): 14ZDB145)

程艷妹(1991一), 女, 安徽宿州人, 碩士, 主要從事濕地生態(tài)學(xué)研究, E-mail: 1373855141@qq.com

周立志, 男, 博士, 教授, 主要從事水鳥與濕地生生態(tài)學(xué)和生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)研究, E-mail: zhoulz@ahu.edu.cn

程艷妹, 任彩鳳, 鄭欣, 等. 淮南市三維生態(tài)足跡及其驅(qū)動(dòng)因子研究[J]. 生態(tài)科學(xué), 2018, 37(6): 106-113.

CHENG Yanmei, REN Caifeng, ZHENG Xin, et al. The Three Dimensional Ecological Footprint and driving forces in Huainan, Anhui[J]. Ecological Science, 2018, 37(6): 106-113.