伍 芮 李成英

(青海大學(xué)土木工程學(xué)院，青海 西寧 810000)

城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展的三個(gè)基礎(chǔ)：人力資本，物質(zhì)資本和自然資本。三者之間的協(xié)調(diào)成為當(dāng)代社會(huì)發(fā)展的重中之重。加拿大經(jīng)濟(jì)學(xué)家William Rees提出生態(tài)足跡的概念，[1]生態(tài)足跡又稱(chēng)為“合適的承載力”。[2]生態(tài)足跡法是指把一個(gè)區(qū)域內(nèi)人們所消耗的生物資源轉(zhuǎn)化為生物生產(chǎn)性土地面積，再用其與該區(qū)域?qū)嶋H面積的差值來(lái)判斷該區(qū)域是否處于可持續(xù)發(fā)展?fàn)顟B(tài)。本論文的研究成果可作為土地規(guī)劃、利用等重大問(wèn)題研究的基礎(chǔ)，為未來(lái)土地資源管制提供依據(jù)，為西寧市土地利用提供生態(tài)安全預(yù)警系統(tǒng)和動(dòng)態(tài)調(diào)控模型，并提出土地合理利用的管理戰(zhàn)略與措施，提高土地利用規(guī)劃的科學(xué)性、政策性和可操作性，為土地合理利用發(fā)展提供決策理論依據(jù)和實(shí)踐指導(dǎo)，為西寧市生態(tài)可持續(xù)發(fā)展之路提出更好引導(dǎo)性建議。

一、研究方法與數(shù)據(jù)來(lái)源

(一)生態(tài)足跡模型的發(fā)展

生態(tài)足跡一直是國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究的熱點(diǎn)，作為一種把自然資源轉(zhuǎn)化為熱量進(jìn)行核算的工具，可量化分析可持續(xù)發(fā)展的程度。[3]生態(tài)足跡法是指，把一個(gè)區(qū)域內(nèi)人們所消耗的生物資源轉(zhuǎn)化為生態(tài)生產(chǎn)性土地面積，再用其與該區(qū)域?qū)嶋H面積的差值來(lái)判斷該區(qū)域是否處于可持續(xù)的狀態(tài)。[4]Hardin從生態(tài)系統(tǒng)的角度定義了生態(tài)承載力，賦予了生態(tài)足跡空間尺度的概念。二維生態(tài)足跡主要用于測(cè)量人類(lèi)自然資源消耗對(duì)自然資源流量的占用情況，是對(duì)一維生態(tài)足跡模型的拓展。[5]二維生態(tài)足跡作為一種衡量生態(tài)環(huán)境壓力大小的工具，模型有本身的局限性，例如，未區(qū)分自然資本流量與存量。[6]自然資本由兩部分組成：自然資本流量和自然資本存量。資本流量負(fù)責(zé)可再生資源和生態(tài)服務(wù)的年度流動(dòng)，在供應(yīng)短缺時(shí)由資本存量補(bǔ)充。[7]二維生態(tài)足跡模型作為一種衡量生態(tài)環(huán)境壓力大小的工具，由于其未考慮資源消耗程度大小的影響，很容易得出“地區(qū)經(jīng)濟(jì)越不發(fā)達(dá)，其生態(tài)環(huán)境越可持續(xù)”這一錯(cuò)誤的結(jié)論，因?yàn)閭鹘y(tǒng)的生態(tài)足跡模型未能充分突出恒定資本存量在維持可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)系統(tǒng)平衡方面的關(guān)鍵作用，特定類(lèi)型的自然資本沒(méi)有分割。[8]

為彌補(bǔ)這一缺陷，Niccolucci等人對(duì)傳統(tǒng)的二維生態(tài)足跡進(jìn)行改進(jìn)，引入生態(tài)足跡深度與生態(tài)足跡廣度兩個(gè)指標(biāo)，以此構(gòu)建三維生態(tài)足跡。[9]其中跟蹤自然資本存量的消耗和自然資本流動(dòng)的使用的能力起著核心作用。但方愷在隨后的研究中發(fā)現(xiàn)Niccolucci的計(jì)算方法存在問(wèn)題，如果把研究區(qū)域的總生態(tài)赤字和總生態(tài)盈余相加，會(huì)導(dǎo)致不同土地間的生態(tài)足跡與生態(tài)盈余相互抵消，此模型存在的這一缺陷可能會(huì)導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果偏大或者偏小，不能準(zhǔn)確反映研究區(qū)域自然資源利用的真實(shí)情況。[10]因此，方愷在原有的三維模型上再次進(jìn)行了改進(jìn)，對(duì)生態(tài)足跡廣度計(jì)算進(jìn)行了修正，主要是通過(guò)將生態(tài)承載力與生態(tài)足跡值較小的一方作為不同類(lèi)型生物生產(chǎn)性土地的足跡廣度，修正后的足跡廣度表示每種土地生態(tài)供給的最大值，表明流量資本與存量資本的核算不再限制于區(qū)域尺度，而是把每種土地類(lèi)型的資本存量與流量先核算后再匯總，這樣不同土地類(lèi)型的赤字不存在轉(zhuǎn)移。[11][12]

(二)修正后的三維生態(tài)足跡計(jì)算公式

EF3D，region=EFsize，region×EFdepth，region

其中：EF—生態(tài)足跡，EC—生態(tài)承載力，ED—生態(tài)赤字，EF3D—三維生態(tài)足跡，EFsize—三維生態(tài)足跡廣度，EFdepth—三維生態(tài)足跡深度。

(三)研究區(qū)域簡(jiǎn)介及數(shù)據(jù)來(lái)源

西寧是青海省的省會(huì)城市，位于青海省的東部，是西北地區(qū)的重要城市，土地總面積為7679平方公里。2018年常住人口為237.11萬(wàn)人，市區(qū)海拔2261米，屬于大陸性高原半干旱氣候，生態(tài)環(huán)境極為脆弱，低層建筑較多，土地粗放利用，土地的利用效率不高，提升空間的潛力巨大。本研究所用生物生產(chǎn)資源與土地面積數(shù)據(jù)來(lái)源于2011—2018年《青海省統(tǒng)計(jì)年鑒》《西寧市統(tǒng)計(jì)年鑒》。統(tǒng)計(jì)年鑒中，土地類(lèi)型分為：耕地、園地、林地、草地、居民點(diǎn)及工礦用地、交通運(yùn)輸用地、水域、未利用土地。在實(shí)際計(jì)算中，園地劃入林地范圍、居民點(diǎn)及工礦用地與交通運(yùn)輸用地面積之和為建設(shè)用地，未利用土地則不納入計(jì)算。因此，土地類(lèi)型分為：耕地、林地、牧草地、水域、建設(shè)用地。

二、西寧市三維生態(tài)足跡的計(jì)算與分析

(一)生物賬戶(hù)

生物賬戶(hù)主要分四種土地類(lèi)型：耕地、牧草地、林地、水域。耕地產(chǎn)品主要為：小麥、玉米、青稞、雜糧、薯類(lèi)、蠶豆、豌豆、蔬菜與食用菌、油菜籽、豬肉、禽蛋等。林地產(chǎn)品主要有：蘋(píng)果、梨、葡萄、蜂蜜、木材等。牧草地產(chǎn)品有：牛肉、羊肉、奶類(lèi)、牛羊毛等。水域產(chǎn)品：魚(yú)類(lèi)。因?yàn)樨i肉、禽肉等的飼料絕大部分為谷物，因此歸類(lèi)為耕地產(chǎn)品。

(二)均衡因子與產(chǎn)量因子的計(jì)算

1.均衡因子的計(jì)算。將每種產(chǎn)品進(jìn)行土地類(lèi)型分類(lèi)，再通過(guò)產(chǎn)品單位熱值算出總產(chǎn)熱量，通過(guò)將生物總產(chǎn)量轉(zhuǎn)化為熱量的形式，計(jì)算出青海省均衡因子?；凇笆」暋毕?010-2017年均衡因子如表1所示。

表1 2010—2017年青海省均衡因子(snhm2/hm2)

從表1可以看出，耕地均衡因子最大，說(shuō)明青海省以耕地為主要糧食來(lái)源，生產(chǎn)能力約是草地的40倍，其次為水域、牧草地。林地生產(chǎn)力相對(duì)較低，作用相較于其他三種土地類(lèi)型較小。對(duì)比2012年WWF“全球公頃”均衡因子與2012年我國(guó)“國(guó)家公頃”計(jì)算下的均衡因子，如表2所示。

表2 2012年均衡因子(snhm2/hm2)

對(duì)比“全球公頃”均衡因子與青海省“省公頃”均衡因子，可以看出全球相同類(lèi)型的土地生產(chǎn)力與青海省同類(lèi)土地的生產(chǎn)力差異十分明顯，與中國(guó)“國(guó)家公頃”均衡因子數(shù)值相近但依舊存在差異。研究省、市等小區(qū)域生態(tài)足跡使用“全球公頃”或“國(guó)家公頃”下的均衡因子會(huì)導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果出現(xiàn)偏差，這是由于在“全球公頃”中，耕地與牧草地是主要的糧食來(lái)源，并且各類(lèi)土地生產(chǎn)力差異不大，差異最大的為耕地與水域，生產(chǎn)力相差6.8倍，然而青海省各類(lèi)土地生產(chǎn)力差異巨大，“省公頃”下的均衡因子耕地與林地生產(chǎn)力差異高達(dá)60倍。

2.產(chǎn)量因子的計(jì)算。根據(jù)西寧市五種生物生產(chǎn)性土地的面積與生產(chǎn)情況，每種土地的平均生產(chǎn)力后計(jì)算出“省公頃”下2010年—2017年西寧市每種土地類(lèi)型的產(chǎn)量因子，如表3所示。西寧市除了耕地與建設(shè)用地產(chǎn)量因子在1左右，牧草地、林地、水域產(chǎn)量因子遠(yuǎn)小于1。說(shuō)明西寧市地區(qū)牧草地、林地、水域生產(chǎn)能力不強(qiáng)，遠(yuǎn)低于青海省的平均生產(chǎn)力。根據(jù)產(chǎn)量因子數(shù)據(jù)分析，西寧市的耕地與建設(shè)用地產(chǎn)量因子都在1上下浮動(dòng)，理論上可保障糧食充足、住房供應(yīng)穩(wěn)定，交通發(fā)展?jié)M足城市發(fā)展要求。值得注意的是，對(duì)牧草地、林地、水域的產(chǎn)量因子的數(shù)值分析，每一年對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)都遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于1，特別是在水域和林地，需要大量依靠周邊縣區(qū)的資源才能保障消耗平衡。西寧市作為青海省的中心城市，不得不面對(duì)人多地少，現(xiàn)有的生產(chǎn)力無(wú)法滿(mǎn)足人民日益增長(zhǎng)的需求的現(xiàn)狀。西寧市的當(dāng)務(wù)之急是盡快解決生產(chǎn)力與自然資源短缺之間的矛盾。

表3 2010—2017年西寧市產(chǎn)量因子(snhm2/hm2)

(三)西寧市三維生態(tài)足跡計(jì)算與分析

1.人均生態(tài)足跡與承載力的計(jì)算。根據(jù)西寧市生物生產(chǎn)性土地的總產(chǎn)出量與土地人均占有量，可以計(jì)算出2010—2017年西寧市人均生態(tài)足跡與人均生態(tài)承載力(計(jì)算中已扣除12%生物多樣性保護(hù)面積)。西寧市人均生態(tài)足跡與人均生態(tài)承載力計(jì)算結(jié)果如表4和表5所示。

表4 2010—2017年西寧市人均生態(tài)足跡(snhm2/人)

表5 2010—2017年西寧市人均生態(tài)承載力(snhm2/人)

2.人均生態(tài)足跡廣度分析。足跡廣度實(shí)際上是生物生產(chǎn)性土地的真實(shí)面積、也代表資本流量的使用情況和資源更新速率。根據(jù)西寧市人均生態(tài)足跡與生態(tài)承載力，可計(jì)算出西寧市人均生態(tài)足跡廣度見(jiàn)表6。從表5和表6中可以看出，西寧市耕地在2011—2015年間一直處于盈余狀態(tài)，資本流量并未被完全占用。但2014年有下降趨勢(shì)，這是由于西寧市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)迅速擴(kuò)張，交通、建設(shè)用地占用了一部分耕地，使得耕地總體承載力降低，耕地人均足跡廣度減小。由于牧草地的生態(tài)足跡大于生態(tài)承載力，因此足跡廣度為牧草地的生態(tài)承載力，資本流量從2010—2017年一直被完全占用并且逐年增加。牧草地生態(tài)足跡不斷增大，資本流量一直被占用，會(huì)導(dǎo)致資本存量被迅速消耗。林地與水域作為足跡廣度最小的兩類(lèi)土地，足跡廣度的值一直等于生態(tài)承載力的值。因?yàn)樽阚E廣度取值為生態(tài)足跡與生態(tài)承載力的最小值，林地生態(tài)足跡與生態(tài)承載力總體呈下降趨勢(shì)，但承載力下降幅度大于生態(tài)足跡下降幅度，一直處于生態(tài)赤字狀態(tài)，所以林地生態(tài)足跡廣度與林地生態(tài)承載力一樣一直在減小。水域生態(tài)足跡逐年增長(zhǎng)且總是大于生態(tài)承載力，水域生態(tài)承載力每年維持在0～0.003snhm2/人，因此水域足跡廣度與生態(tài)承載力一樣保持不變。建設(shè)用地與耕地一樣，在2011—2016年足跡廣度等于生態(tài)足跡的值，說(shuō)明建設(shè)用地資本流量未被完全占用，并不需要?jiǎng)佑觅Y本存量就能滿(mǎn)足西寧市居民的消費(fèi)需求。

表6 2010—2017年西寧市人均生態(tài)足跡廣度(snhm2/人)

如果西寧市存量資本被長(zhǎng)期過(guò)度透支，流量資本則也會(huì)消耗殆盡，并且會(huì)對(duì)資本流量更新產(chǎn)生極為嚴(yán)重影響，迫使生態(tài)環(huán)境造成巨大壓力，從而導(dǎo)致惡性循環(huán)，承載力會(huì)越來(lái)越低，生態(tài)赤字逐漸增大。

3.人均生態(tài)足跡深度分析。足跡深度代表使用資源程度情況，可作為衡量的指標(biāo)之一，即足跡深度越大存量資本消耗越快，兩者存在正相關(guān)，則地區(qū)發(fā)展的可持續(xù)性越弱。西寧市2010—2017年人均生態(tài)足跡深度計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表7。從數(shù)據(jù)可以得出，西寧市自2011—2015年間，耕地與建設(shè)用地足跡深度的數(shù)值為1，等于原長(zhǎng)，說(shuō)明耕地與建設(shè)用地供應(yīng)基本滿(mǎn)足西寧市居民的需求。牧草地足跡深度處于一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)，這與西寧市居民穩(wěn)定的需求量和牧草地穩(wěn)定的產(chǎn)量相關(guān)。鑒于林產(chǎn)品產(chǎn)量較小，并且居民的需求量具有不確定性，致使林地足跡深度數(shù)值起伏較大。值得注意的是，自2016年以后，西寧市足跡深度數(shù)值年均大于1，并且有日趨遞增的走勢(shì)。2010年至2017年，西寧市耕地面積持續(xù)減少了6025hm2，建設(shè)用地持續(xù)增加了8088hm2，因?yàn)槌鞘邪l(fā)展的需要導(dǎo)致城市擴(kuò)張，在這個(gè)過(guò)程中不得不以減少耕地面積為代價(jià)來(lái)?yè)Q取城市基礎(chǔ)建設(shè)的高速發(fā)展，從而導(dǎo)致了耕地的總體承載力下降，耕地的人均足跡廣度減小使得足跡深度大于1。林地與水域在2010至2017這八年間長(zhǎng)期處于生態(tài)赤字，足跡深度數(shù)值偏大，均大于1。這表明牧草地、林地、水產(chǎn)品長(zhǎng)時(shí)間被透支消耗，以近3倍牧草地面積，5～8倍林地面積才能提供目前的資源消耗量。參照數(shù)據(jù)分析，西寧市林地足跡深度在2010年至2013年深度從6.845下降至3.641，卻又在2014年激增，峰值達(dá)到了8.166。依據(jù)年鑒年的數(shù)據(jù)，之后兩年西寧市木材砍伐量走低，使足跡深度穩(wěn)定在4.5左右。

表7 2010—2017年西寧市人均生態(tài)足跡深度

三、結(jié)論

從自然資本存量和自然資本流量的角度來(lái)看，西寧市耕地與建設(shè)用地屬于高流量資本低存量資本，流量資本占用較多，所以對(duì)存量資本的消耗減少。西寧市林地、牧草地自然資本利用強(qiáng)度對(duì)比耕地與建設(shè)用地較高，這是由于林地與牧草地產(chǎn)品本身產(chǎn)量不高，再加上居民對(duì)林地、牧草地產(chǎn)品的需求不斷增加，導(dǎo)致資本存量與資本流量偏大。林地有著較低的生態(tài)足跡廣度但足跡深度偏大，屬于流量資本的極度缺乏需要耗費(fèi)存量資本來(lái)填補(bǔ)?？梢园l(fā)現(xiàn)，西寧市社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與自然資源的供應(yīng)屬于較高水平，發(fā)展過(guò)程中對(duì)資源的需求遠(yuǎn)大于其生態(tài)系統(tǒng)供給能力的最大值，生態(tài)發(fā)展壓力較大，發(fā)展過(guò)程中呈現(xiàn)出不平衡性。因此，如何找準(zhǔn)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展路徑，解決發(fā)展中的不平衡不充分問(wèn)題，對(duì)于西寧實(shí)現(xiàn)新時(shí)代的新發(fā)展、新作為意義重大?；谏鲜龇治?，筆者從轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式、綠色發(fā)展、確定城市規(guī)模三個(gè)方面提出提高生態(tài)承載力的建議。

1.轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式。經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng)的背后往往是巨大能源的支撐，同時(shí)會(huì)造成環(huán)境污染和環(huán)境治理成本上升、能源供應(yīng)緊張，直接影響城市可持續(xù)發(fā)展。也可以說(shuō)西寧市的經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng)是依靠高消耗、高投入的粗放型增長(zhǎng)方式。西寧市地處高原地帶，日照豐富，政府可加大對(duì)新能源產(chǎn)業(yè)的扶持，發(fā)展太陽(yáng)能，減少煤炭和天然氣的使用，減少碳排放量，把對(duì)環(huán)境的污染降到最低，并鼓勵(lì)居民使用可再生能源，轉(zhuǎn)變西寧市經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式。

2.綠色發(fā)展提高區(qū)域生態(tài)承載力。為減小土地壓力，減少存量資本占用，提高土地利用效率，可以精準(zhǔn)劃分城市功能區(qū)域，確定耕地區(qū)域、牧區(qū)、林區(qū)、建設(shè)開(kāi)發(fā)區(qū)、生態(tài)保護(hù)區(qū)等，實(shí)現(xiàn)高效利用農(nóng)業(yè)資源與改善生態(tài)環(huán)境這一可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)。西寧市牧草地和林地生態(tài)足跡深度較大，為降低資本存量的占用，應(yīng)治理河流湖泊等水體污染，穩(wěn)定草場(chǎng)林地生長(zhǎng)環(huán)境，大力發(fā)展人工草地林地種植，提高牧草地與林地生態(tài)承載力，保護(hù)生態(tài)平衡，建成生態(tài)作用突出、綠色有機(jī)無(wú)污染的天然牧草地、林地品生產(chǎn)區(qū)。同時(shí)降低廢渣廢水對(duì)水體污染，優(yōu)化水資源。

3.確定城市發(fā)展規(guī)模。西寧市海拔高，生態(tài)環(huán)境脆弱，如果城市人口過(guò)多勢(shì)必會(huì)對(duì)資源環(huán)境帶來(lái)巨大壓力。人口增長(zhǎng)也是導(dǎo)致生態(tài)足跡增加的原因，確定適合城市發(fā)展的人口數(shù)量，可有效降低生物供給壓力，實(shí)現(xiàn)人口資源與經(jīng)濟(jì)發(fā)展相協(xié)調(diào)。