加拿大土壤学报

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许月卿

（中国农业大学土地资源与管理系，北京，100094）

摘要：利用生态足迹模型计算了京津冀三省市1996～2003年的生态足迹和生态承载力，结果表明：1990～2003年，天津、河北省的人均生态足迹均呈增大趋势，北京市人均生态足迹呈减小趋势，GDP万元产值生态足迹均呈减小趋势。1996年和2003年，三省市人均生态承载力均小于生态足迹，出现生态赤字，人口、经济和消费模式对自然的需求已超过三省市的生态系统承受能力。从横向比较看，三省市的人均生态足迹和万元产值生态足迹均超出全球和中国平均水平，三省市生态发展均处于不可持续状态。实现京津冀地区生态持续发展，维持生态系统的良性循环，必须继续严格控制人口增长，提高人口素质；提高单位面积资源生产量和效率，提高生态承载能力；改变生活消费和生产方式，建立节约、集约、高效型的生产和消费体系。

关键词：生态足迹；生态承载力；京津冀都市圈

生态足迹（Ecological Footprint，EF）是近年兴起的一种以土地为度量单位的定量测度生态可持续发展的方法。生态足迹的概念和计算方法最早由加拿大学者William Rees和Wackernagel于1992年提出并于1996年完善的一种衡量人类对自然资源利用程度以及自然界为人类提供的生命支持服务功能的方法［1，2］。由于生态足迹计算结果直观明了、具有区域可比性，自1992年其概念和研究方法问世后，受到学术界的广泛关注，其计算方法得到广泛应用［3～8］。

京津冀都市圈是我国最重要的政治、经济、文化中心，是我国沿海地区三大都市经济圈之一，同时，京津冀都市圈也是我国土地利用集约程度较高，土地利用与经济发展、生态环境矛盾最尖锐的地区之一。协调好土地利用和生态环境保护的关系，建立科学、合理的土地资源可持续利用模式，是京津冀都市圈经济社会发展的客观需求。而京津冀都市圈的土地生态承载力到底有多大？经济可持续性如何？本文根据生态足迹原理和计算方法对京津冀三省市1996～2003年的生态足迹动态演变进行了分析，计算了其土地生态承载力，并与其他省市和国外进行了对比，旨在揭示京津冀三省市土地生态承载力和资源利用强度的变化过程及其原因，探讨在资源环境承载力范围内实现区域的可持续发展。

1 生态足迹概念和计算方法

1.1 生态足迹概念和原理

生态足迹模型主要用来计算在一定的人口和经济规模条件下，维持资源消费和废弃物吸收所必需的生物生产面积［6］。生物生产性土地是指具有生物生产能力的土地或水体，主要包括6种土地利用类型：耕地、林地、草地、建筑用地、水域和化石燃料用地。人类为维持生存所消费的各种产品、资源和服务的量都可追溯到提供生产该消费所需的原始物质与能量的生态生产性土地面积，这是人类对生态足迹的需求。而自然所能提供的为人类所利用的生态生产性土地面积则为生态足迹的供给即生态承载力。若一个地区的生态承载力小于生态足迹，则出现生态赤字，说明该地区发展模式处于相对不可持续状态；若生态承载力大于生态足迹，则出现生态盈余，说明该地区发展模式处于相对可持续性状态。

1.2 生态足迹的计算方法

生态足迹的计算主要基于以下两个前提：①人类可以确定自身消费的绝大多数资源及其所产生的废弃物的数量；②这些资源和废弃物流能转换成相应的生物生产面积。

生态足迹模型的计算分为生态足迹和生态承载力两部分。在计算生态足迹时，引入均衡因子的概念。均衡因子是指一个使不同类型的生物生产性土地转化为在生物生产力上等价的系数，它将具有不同生态生产力的生物生产面积转化为具有相同生态生产力的面积，从而使各类土地之间具有可比性。在计算生态承载力时，Wackernagel 引入产量因子（yield factor）的概念，即某个国家或地区的某种生物生产性土地的平均生态生产力与同类土地的世界平均生态生产力之间的比率，从而对不同国家或地区的同类生物生产性土地的实际面积进行标准化。

生态足迹的计算步骤公式为：

土地信息技术的创新与土地科学技术发展：2006年中国土地学会学术年会论文集

式中，aai 为人均i种交易商品折算的生物生产面积（hm2）；ci 为i种商品的人均年消费量（kg）；Pi 为 i 种消费商品的年平均生产能力（kg·hm－2）；N 为人口数（人）；Oi为第i种消费品的年生产量；Ii为第i种消费项目的年进口量；Ei 为 i 种消费项目的出口量；i为消费商品和投入的类型；ef 为人均生态足迹；r j 为第j类生产性土地均衡因子；j为生物生产性土地类型；EF为区域生态足迹，N 为区域总人口数。

生态承载力的计算步骤公式为：

土地信息技术的创新与土地科学技术发展：2006年中国土地学会学术年会论文集

EC＝N×ec

式中，ec为人均生态承载力（hm2/人）；rj为均衡因子；yj 为产量因子；aj 为人均占有的第j类生物生产土地面积（hm2/人），EC 为区域生态承载力（hm2） N 为区域总人口数。

2 京津冀都市圈土地生态承载力评价

2.1 生态足迹计算方法与过程

根据上述生态足迹的理论和计算方法，利用《河北省统计年鉴》、《天津统计年鉴》、《北京统计年鉴》1991～2004年统计数据，对京津冀三省市近十几年来的生态足迹进行了计算和分析。由于统计年鉴中没有进出口明细表，而且能源数据采用的是实际消费量，所以京津冀三省市生态足迹的计算包括两部分：生物资源消费和能源消费。生物资源消费主要包括农产品、动物产品和林产品；能源消耗部分主要包括煤炭、焦炭、原油、燃料油、汽油、煤油、柴油、天然气、电力等。在生物资源消费的计算中，生物资源折算面积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［4，9］，将京津冀不同时期的生物资源消费量统一转化为提供这类消费所需的生物生产性土地面积。计算能源消费足迹时，以世界单位化石燃料生产土地面积的平均发热量为标准［4，9］，将京津冀三省市能源消费所消耗的热量折算成一定的化石燃料型生产面积。将河北省、北京、天津不同年份各种生物生产土地面积进行分类汇总，并进行均衡因子的修正，耕地和建筑用地为2.8，林地和化石燃料用地为1.1，草地0.5，水域0.2［2，4］，得到各地区1990～2003年的人均生态足迹（表1、表2、表3）。为了查明资源利用的效益，本文计算了三省市GDP万元产值的生态足迹（图1）。

2.2 生态承载力计算方法与过程

根据河北省、北京、天津1996年、2003年土地利用变更调查数据，采用生态承载力计算模型，对人均拥有的各类生物生产型面积乘以均衡因子和产量因子，扣除12%的生物多样性保护面积后，得到河北省、北京、天津1996年和2003年人均生态承载力（表4、表5、表6）。计算中产量因子采用Wackernagel 等对中国生态足迹计算时的取值［4］，耕地、建筑用地均为1.66，草地0.19，林地0.91。

在上述计算基础上，将1996年和2003年河北、北京、天津三个地区的人均生态足迹和生态承载力进行比较，计算各地区的生态赤字和生态盈余（表7）。此外，本文还将河北、北京、天津三省市的人均生态足迹、生态承载力、GDP万元产值生态足迹与国外一些发达国家和中国及东南沿海一些省份进行了对比，以便更清楚地了解河北、北京、天津三个地区的生态状况（表8）。

表1 河北省1990～2003年人均生态足迹单位：hm2/人

表2 北京1990～2003年人均生态足迹单位：hm2/人

表3 天津 1990～2003年人均生态足迹单位：hm2/人

图1 京津冀三省市万元国内生产总值生态足迹变化趋势

表4 河北省1996年和2003年人均生态承载力单位：hm2/人

表5 北京1996年和2003年人均生态承载力单位：hm2/人

表6 天津1996年和 2003年人均生态承载力单位：hm2/人

表7 河北、北京、天津1996年和2003年人均生态足迹和生态承载力单位：hm2/人

表8 京津冀三省市多年平均人均生态足迹与国外及中国比较

注：国外和其他省份的数据来自文献10。

2.3 结果分析

从表1、表2、表3可见，北京市人均生态足迹最大，达2.5377hm2/人，天津和河北分别为2.3989hm2/人和1.807hm2/人。河北、天津的人均生态足迹均呈增大趋势，而北京市在1990～1995年人均生态足迹呈增大趋势，在1996～2003年呈逐渐减小趋势，说明北京人类活动对自然的占用逐渐减小。在各类生态生产型土地面积中，三省市的化石燃料生态占用面积均最大，其次是耕地，二者均占三省市人均足迹的90%以上。从各类生态生产型土地面积变化趋势看，河北、天津的各类人均生态占用面积均呈增大趋势，其中以化石燃料用地增加幅大最大，分别达0.5946hm2/人和0.802hm2/人。北京林地、草地、水域、建筑用地人均生态占用面积均呈增大趋势，其中以草地增加幅度最大，其次是建筑用地；而耕地、化石燃料用地人均生态占用面积在1995年以前均呈增大趋势，而1995年以后呈减小趋势。

从万元产值生态足迹看（图1），河北省最大，达4.2797hm2/万元，其次是天津，为2.5215hm2/万元，北京最小，为2.4382hm2/万元。说明河北生物生产面积类型的产出率较低，而北京资源利用效益最高。从变化趋势看，三省市均呈下降趋势，其中河北下降幅度最大，达4.5387hm2/万元，北京和天津分别为2.8994hm2/万元和2.8907hm2/万元。说明三省市经济发展由粗放、耗能型向节约、集约型发展。

从生态承载力看（表4、表5、表6），三省市耕地和建筑用地生态空间供给面积均较大，即提供的生态承载力较大，其他地类较小，这是由这三省市的土地资源特点和生产方式以及社会经济发展条件所决定。其中河北省耕地生态空间供给面积最大，1996年和2003年均在均在0.4hm2/人以上，其次是天津，两年均在0.2hm2/人以上，北京最小。建筑用地生态空间供给面积以天津最大，其次是河北，北京最小。从总的人均生态承载力看，河北最大，两年分别为 0.5942hm2/人、0.6060hm2/人，其次是天津，分别为0.4111hm2/人和0.3487hm2/人，北京最小，分别为0.2183hm2/人和0.2648hm2/人。

将1996年和2003年的人均生态足迹和人均生态承载力进行比较，两年人均生态占用均出现赤字（表7）。1996年北京市生态赤字最大，达2.5129hm2/人，其次是天津，河北最小。2003年天津生态赤字最大，达2.7884hm2/人，北京生态赤字为2.0336hm2/人，河北为1.7979hm2/人。

将三省市多年平均生态足迹和承载力与其他国家和省份进行比较，结果见表8。从人均生态足迹看，美国最大，达10.3hm2/人，是全球平均值的3.7 倍；其次是新加坡和新西兰，分别达7.2hm2/人和7.6hm2/人，分别是全球平均值的2.57倍和2.71倍，高于全球平均值的还有香港、日本、台湾、澳门。可见，发达国家和地区的人均生态足迹普遍高于发展中国家和地区。北京、天津、河北的人均生态足迹分别是全球平均水平的90.6%、85.6%、64.5%，是中国平均水平的1.91 倍、1.81 倍、1.36 倍。从生态赤字/盈余看，全球平均生态赤字为0.8hm2/人，美国、新加坡、香港、日本的生态赤字均在3hm2/人以上。北京、天津、河北的人均生态承载力均小于全球平均水平，且低于中国平均水平，因此，其生态赤字较大，分别是全球平均水平的2.87倍、2.52倍、1.5倍，是中国平均水平的 3.56 倍、3.13 倍、2.339 倍。从 GDP 生产足迹看，全球平均 GDP 生产足迹为1.103hm2/万元，美国、新加坡、香港、澳门等发达国家和地区均不到0.4hm2/万元，而中国GDP生产足迹为2.037hm2/万元，约是全球平均水平的2 倍。北京、天津、河北GDP生产足迹分别是全球平均水平的2.21 倍、2.28 倍、3.88 倍，是中国平均水平的1.19倍、1.24倍、2.1 倍。可见，京津冀三省市必须建立起资源高效型、消费生态型、观念环保型的新型社会经济发展模式。

3 结论与讨论

（1）1990～2003年，天津、河北的人均生态足迹均呈增大趋势，北京市在1990～1995年人均生态足迹呈增大趋势，在1996～2003年呈逐渐减小趋势；三省市GDP万元产值生态足迹均呈减小趋势，说明三省市区的资源消耗量和生产效率都在提高。但在1996年和2003年，三省市人均生态承载力均小于生态足迹，出现生态赤字，说明三省市的生态足迹严重超出区域所提供的生态空间供给，人口、经济和消费模式对自然的需求已超过三省市的生态系统承受能力，呈现不可持续性。因此，三省市必须改变消费和生产方式，树立科学发展观，社会经发展必须走集约、节约、高效型的循环经济发展模式。

（2）从横向比较看，北京、天津的人均生态足迹均超出全球平均水平，三省市均超出中国平均水平，无论在全球尺度还是国家尺度上，三省市生态发展均处于不可持续状态。从万元产值生态足迹看，三省市均超出全球和国家平均水平，反映三省市资源利用效率低下。

（3）实现京津冀地区生态持续发展，维持生态系统的良性循环，必须继续严格控制人口增长，提高人口素质，增强生态服务意识；采用先进科学技术，提高单位面积资源生产量和效率，提高生态承载能力；改变生活消费和生产方式，减少资源消费，建立节约、集约、高效型的生产和消费体系。

（4）根据数据的可得性，以上三省市生态足迹的计算分析，只是统计和计算了人们消费的部分生物和能源消费项目，水资源、木材、化工产品等其他资源的消费未能计算在内。同时，由于统计年鉴的局限性，目前无法获得人类消耗的所有生物和能源统计数据，计算的人均生态足迹是三省市生态足迹的最小值。

参考文献

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