资源型城市生态足迹分析

资源型城市生态足迹分析

陈 烈1，李瑞霞1，王峰玉2

1. 中山大学规划设计研究院，广东 广州 510275; 2. 郑州航空工业管理学院建筑工程管理系，河南 郑州 450015

摘要：生态足迹方法作为一种度量可持续发展程度的生物物理评价方法，被广泛应用于全球、国家、地区、城市、旅游业甚至家庭消费等各个层面。文中以资源型城市河南省鹤壁市为例，从生物资源账户、能源账户和资源输出账户三部分构建生态足迹框架，突出强调资源开采对城市可持续发展的影响。计算结果表明，2002年鹤壁市生态足迹6.9279 hm2/人，生态承载力0.3781 hm2/人，生态赤字达6.5498 hm2/人，远远超过中国平均生态赤字1.2469 hm2/人，说明鹤壁市处于一种不可持续的发展状态。

关键词：资源型城市；生态足迹；可持续发展；鹤壁市

中图分类号：X24 文献标识码：A 文章编号：1672-2175（2005）04-0508-06

1996年，加拿大英属哥伦比亚大学的雷斯教授（William Rees ）和魏克内格教授（Mathis Wackernagel ）创造了一套所谓“生态足迹”（Ecological Footprint ）的计算方法[1]。1997年在Wackernagel 等人发表的“Ecological Footprints of Nations ”的研究成果中，运用该方法估算了52个国家和地区的生态足迹。生态足迹分析是通过引入生物生产土地面积的概念，测量和比较人类经济系统对自然生态系统服务的需求和自然生态系统的承载力之间差距的生物物理测量方法[2]。该方法因其基于生物生产性土地的量化指标、新颖的思路和简便的计算方法以及较为科学的、完善的理论体系及方法的普适性而日益流行[3, 4]。目前已有近20个国家利用“生态足迹”指标计算各类承载力问题[1]。

1999年，生态足迹的概念被引入国内[4]，杨开忠[5]、张志强[6]、孙兆敏[7]、李利锋[8]、曹新向[4]、王书华[9]等人分别从理论、方法、计算模型及研究进展等方面进行了介绍。徐中民、张志强、陈东景、徐长春、赵秀勇、郭秀锐、李金平等人采用生态足迹计算方法先后对中国1999年、张掖地区1995年、甘肃省1998年、新疆自治区1991—2000年、西部12省区、南京1998年、广州2000年、澳门2001年等地进行了生态足迹分析[10~17]。从中不难看出，生态足迹指标的选取及足迹的组分因地区特性而不同。资源型城市大多是在20世纪50年代为完善国家自给自足的工业体系而建立，以输出不可再生资源而发展建设的一批城市。至今资源型城市的枯竭已成为世界性的话题，对资源的掠夺式开发模式加重了城市自身的生态足迹，制约城市向健康的方向发展。而对于大多数工业城市而言，生态足迹组成的重要部分绝非城市自身的消耗[18]。鉴于此，本文选择全国重要煤炭资源型城市之一____河南省

..

鹤壁市为研究对象，通过生态足迹分析，探讨资源型城市可持续发展的相关问题。并依据资源型城市发展的特点，从生物资源账户、能源账户、资源输出账户三个组分构筑生态足迹框架。

1 生态足迹的基本原理

生态足迹是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土地面积[6]。生态足迹测量了人类的生存所必需的真实土地面积（一种整合参数）[6]。生态足迹的计算是基于以下两个基本事实：人类可以确定自身消费的绝大多数资源及其所产生的废弃物的数量；这些资源和废弃物流能转换成相应的生物生产面积（biologically productive area）。因此，任何已知人口（某个个人、一个城市或一个国家）的生态足迹是生产这些人口消费的所有资源和吸纳这些人口所产生的所有废弃物所需要的生物生产总面积（包括陆地和水域）。其计算步骤如下[1]： （1）计算各类消费所使用的土地S i

S i =C i /Y i =(P i +I i -E i )/Y i

其中C i 位i 项消费总量；Y i 为i 的土地生产力；P i 为i 的当地生产量；I i 为i 项消费的进口量；E i 为i 项消费的出口量。 （2）计算总土地占用

∑S i =S 1+S 2+S 3+S 4+S 5+S 6

其中S 1为农用地；S 2为草地；S 3为建筑用地；S 4为森林；S 5为近海；S 6为能源用地。 （3）折算为生态足迹E F

E F =∑S i ×F i /P i

其中F i 为各类土地的等量因子；P i 为人口。 由上式可知生态足迹是人口数和人均物质消费的一个函数，生态足迹是每种消费商品的生物生产面积的总和[19]。将其与一定地域范围内的

所能提供的生物生产面积进行比较，就能为判断该区域的生产消费活动是否出于生态系统承载力范围内提供定量的依据。如果生态足迹供给低于生态足迹需求，则表明出现生态盈余（Ecological Surplus ），表明人类对自然生态系统的压力处于本地区所提供的生态承载力范围内，生态系统就是安全的，人类社会的经济发展就处于可持续发展的范围内；反之则称为生态赤字（Ecological Deficit），则表明本地区的发展是不可持续的。

生产基地之一。土地类型组成见表1。

耕地 园地 林地 牧草地 水域 建筑用地 未利用地 107985.96 2688.79 15246.89

0 11995.41 34193.67 41573.85 占全市总面积/%

50.54 1.26 7.14 0 5.61 16.00 19.45 人均面积/hm 0.07606 0.00189 0.01074 0 0.00845 0.02409 0.02928 2 鹤壁市

2002年生态足迹分析

鹤壁市位于河南省北部，太行山东麓与华北平原交界处。地理坐标东经113︒59′23″~114︒45′12″，北纬35︒26′~36︒02′59″，东、西、北与安阳市接壤，南与新乡市相邻。全市南北长67 km，东西宽69 km，总土地面积2136.85 km 2，约占河南省总面积的1.3%。1957年设市，现辖三区（鹤山区、山城区、淇滨区）两县（浚县、淇县），2002年总人口1419704人，人口密度651人/km2。市区内矿产资源丰富，已发现矿种30余种，获得探明资源储量的矿种11种。全市煤炭资源保有储量16亿 t ，现有煤矿矿区面积114 km2，建有国有煤矿

11对，年实际生产能力600万t 。据统计，2000年底煤炭企业产值占全市生产总值的12.2%以上。鹤壁市是全国重点煤炭

生物资源消费分为农产品、动物产品、林产品和木材等几大类。各大类下设有一些细分类。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1993年有关生物资源的世界平均产量资料（采用这一标准主要是为了使计算结果可以进行国与国、地区与地区之间的比较）[12, 20]，将鹤壁市2002年的消费转化为提供这类消费需要的生物生产面积（表2）。

2.2 能源账户组分

谷物 豆类 薯类 油料作物 棉花 蔬菜 瓜果 水果 牛肉 羊肉 猪肉 禽肉 奶类 蜂蜜 禽蛋 山羊毛 绵羊毛 羊绒 木材 2744

1856 12603 1856 1000 18000 18000 1800 33 33 33 33 502 50 400 15 15 15 1.99 m/hm

3

2

农产品

770089 12183 13485 55665 1034 437528 16059 38156

动物产品

1506 8251 59985 66605 4396 51 95128 146 325 82

木材

0.36 m

水产品

3

280644.68 6564.12 1069.98 29991.92 1034 24307.11 892.17 21197.78 45636.36 250030.30 1817727.27 2018333.33 8756.97 1020.00 237820.00 9733.33 21666.67 5466.67 180.91 0.197678

0.004624 0.007536 0.021125 0.000728 0.017121 0.000628 0.014931 0.032145 0.176114 1.280357 1.421658 0.006168 0.000718 0.167514 0.006856 0.015261 0.003851 0.000001 耕地面积 耕地面积 耕地面积 耕地面积 耕地面积 耕地面积 耕地面积 耕地面积 牧草地 牧草地 牧草地 牧草地 牧草地 牧草地 牧草地 牧草地 牧草地 牧草地 林地

能源平衡帐户部分根据现有的资料处理了如下几种：原煤、其它洗煤、型煤、焦炭、其它焦化产品、天然气、汽油、煤油、柴油、液化石油气、其他石油 制品、热力、电力等。能源消费量转化为化石燃料生产土地面积时，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，将当地能源消费所消耗的热

1)

能源类型 原煤 其它洗煤 型煤 焦炭 其它焦化产品 天然气 汽油 煤油 柴油 液化石油气 其他石油制品 热力 电力

/(GJ·hm -2·a -1)

55 55 55 55 55 93 93 93 93 71 93 1000 1000

/(GJ·t -1) 20.934 20.934 20.934 28.47 28.47 38.978 43.124 43.124 42.705 50.20 41.868 29.344 11.840

/t 3320897 6728 19 7597 1200 1

2)

/(GJ·a -1·人-1) 48.967713 0.099207 0.000006 0.152346 0.024062 1.96e-8 0.086357 0.114242 0.331875 0.098476 0.005397

3)

/(hm2·人-1) 0.890322 0.001804 1.16e-6 0.002770 0.000438 3.57e-8 0.001570 0.002077 0.006034 0.001790 0.000098 4.45e-7 0.055144

生物资源类型 化石燃料用地 化石燃料用地 化石燃料用地 化石燃料用地 化石燃料用地 化石燃料用地 化石燃料用地 化石燃料用地 化石燃料用地 化石燃料用地 化石燃料用地 化石燃料用地 建筑用地

2843 3761 11033 2785 183 632333 119545

4)

0.000445 3.032892

1) 表中数据来源于《鹤壁市2003年统计年鉴》；2) 单位为104 m3；3) 单位为109 J；4) 单位为107 W·h

量折算成一定的化石燃料土地面积（表3）。

2.3 资源输出账户组分

资源型城市不同于一般城市的特殊性在于大量资源的输出，自身开采别人利用的发展模式，加重了本地的生态承受能力。正因为生态足迹可以跨越地区界限，针对鹤壁市的实际情况，选用主要的输出资源：原煤和洗煤两类，对地方的生态足迹进行调整（表4）。

表4 鹤壁市生态足迹计算中资源输出账户组分 Table 4 The ecological footprint’s ledger of resources’

sendout in Hebi City

能源 类型 原煤

全球平 均足迹

-2

-1

折算 系数

-1

消费量 /t

年人均消费热量

-1

-1

人均生 态足迹

2

-1

生物资源

/(GJ·hm ·a ) /(GJ·t )

55

/(GJ·a ·人) /(hm·人) 类型

燃料用地

20.934 8733409 128.776973 2.341399 化石

3 计算结果与讨论

由以上对各种生物资源、能源消费和资源输出等生态足迹的计算，结合2002年生物生产土地面积（表1），得到如下鹤壁市2002年生态足迹的汇总（表5）。在此需要说明，由于单位面积耕地、化

洗煤 55 20.934 1063268 15.678235 0.285059 化石

燃料土地类型

耕地 林地 牧草地 水域 建筑用地 化石燃料用地 总生态足迹

总面积/hm

2

2

-1

均衡因子

b 2.11 1.35 0.47 0.35 2.11 1.35 6.9279

足迹大小/(hm·人)

c =a ×b 0.5578 0.000001 1.4620 0.0217 0.1164 4.7700

土地类型

耕地 林地 牧草地 水域 建筑用地 Co2吸收 总供给面积 生物多样性(12%) 总生态承载力

总面积/hm

d 0.07606 0.01074 0 0.00845 0.02409 0

2

产量因子

e 2.05 0.91 0.72 1 1.66 0 0.4296 0.3781

均衡面积/(hm2·人-1)

f =b ×d ×e 0.3290 0.0132 0 0.0030 0.0844 0 0.0515 a 0.264371 0.000001 3.110642 0.061936 0.055144 3.533362

2

-1

石燃料土地、牧草地、林地等的生物生产能力差异很大，为了使计算结果转化为一个可比较的标准，在每种生物生产面积前乘上一个均衡因子，转化为可比较的生物生产面积。在供给方面，由于各国或地区的各种生物生产面积的差异很大，在转化为可比较的生物生产性土地面积时，在当量因子的基础上又分别乘上一个产量因子。本文中的均衡因子和产量因子均采用2001年中国生态足迹计算中的数据。同时，在计算生态足迹的供给时扣除了12%的生物多样性面积。

2002年鹤壁市生态足迹大小为6.9279 hm2/人，生态承载力为0.3781 hm 2/人，生态赤字为6.5498 hm 2/人，其生态足迹是生态承载力的17.3倍。生态赤字的出现，表明该区生态经济系统的影响超过了生态承载力的阈值。从以上生态足迹计算过程中可以发现，鹤壁市是输出型城市，对外的贸易已输出矿产资源为主，因此只能是通过消耗本地的自然资本存量来弥补生态承载力的不足。说明当前鹤壁市处于一种不可持续的发展状态。 3.1 从生态足迹需求结构分析

从2002年鹤壁市人均生态足迹需求结构看（图1），化石燃料用地的需求空间占到全部需求空间的

从2002年鹤壁市生态承载力结构可知（图2），

其中耕地的生态空间占有达0.3290 hm2

/人，占到总

..

图2 鹤壁市2002年人均承载力结构

Fig. 2 The structure of per-BC of Hebi city in 2002

供给面积的76.6%。再加上预留出但并未利用的

12%的生物多样性生态土地空间，说明本地区供给的生态空间类型单一。大量的土地资源为资源型城市的转型提供了充足的空间，应该说也是鹤壁市的产业向多元化发展的优势。

4 结语

生态足迹侧重于从生态的角度衡量人类的发

展对当地自然资源的压力程度，忽略了经济、社会、技术和环境等方面对可持续发展的影响。再加上数据的准确性、方法的局限性等多因素的限制，采用生态足迹方法来评价一个地区的可持续发展状态，其结果难免与实际情况有一定的出入。但无论如何，生态足迹都为我们对可持续发展状态的度量提供了新的思路，同时也在一定的程度上反映了地区的可持续发展程度。

Wackernagel [18]等人就针对在不降低人们生活水平的前提下，减少生态足迹的需求提出了如下的措施：采用高新技术，提高单位面积自然系统的生产率；高效利用现有资源存量；减少人口以减少消费以及减少人均消费（如小汽车、非必需品等），改变人们的生产和生活消费方式, 建立资源节约型的社会生产和消费体系。针对不同地区的不可持续性，采取的对策应因地制宜，在前文生态足迹分析的基础上，结合资源型城市的特殊性，提出如下几点政策性建议：

（1）构建“小政府、大社会”的城市管理模式 城市管理是城市健康发展的核心。资源型城市长期以来形成了二元管理体制，如果说企业办社会是当时历史背景下的必然产物，那么现在对体制的改革却是势在必行。针对资源型城市管理中的弊病，构建“小政府、大社会”的城市管理是其必然的保障。所谓“小政府、大社会”是指缩小政府干

预职能，扩大社会自治功能。即在缩小政府职能、调整政府机构、精简政府官员的同时，要充分发挥社会自治的作用，把原来由政府包办的大量的社会、经济事务交还给个人、企业、事业单位和低他中介组织、公务机构。

（2）对资源实施原因导向式预防式开发

由于资源型城市在一定时期所肩负的历史使命，对资源的过度开发造成的环境的污染，只能采取后果导向的反应式治理，针对出现的污染现状采取相应的治理措施。而面对资源型城市转型的现状，要适时地调整对资源开采的战略，采用原因导向式的预防式开发，根据需要适量开采资源，避免盲目追求经济利益的掠夺式开发，并针对开发的过程和对环境影响的后果通过税收等方式进行有偿补贴[21]。

（3）注重城镇建设

“缘矿建镇、连镇成市”是资源型城市发展历程的写照。小城镇是资源型城市建设的基本单元。在国家加快小城镇建设的步伐下，资源型城市更应借此东风，抓重点小城镇的建设，形成多元化的城市发展格局，逐步转变城市功能单调、产业结构单一的现状。

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Analysis of ecological footprints of resources-based city

CHEN Lie1, LI Rui-xia1, WANG Feng-yu2

1. The Institute of Planning and Designing, Zhongshan University, Guangzhou 510275, China；

2. Department of Architecture Engineering Management, Zhengzhou Institute of Aeronautical Industry Management, Zhengzhou 450015, China

Abstract: The ecological footprint method is a biophysical assessment method of the human appropriation of ecological capacity, and applied global, country, region, city, tour and family consume. The paper, By taking resources-based city —Hebi City as an example, design the structure of the ecology prints, including the biologic resource account, energy sources account and resource output account, It emphasize the influence that exploitation of resources act on the sustainable development of city. The result showed that ecological footprint (EF) of Hebi city is 6.9279 hm2·cap -1 in 2002, bio-capacity (BC) is 0.3781 hm2·cap -1 in 2002, and the ecological deficit (ED) (6.5498 hm2·cap -1 in 2002) was also higher than the average level (1.2469 hm2·cap -1) in China. So the analysis indicated that Hebi city was not in sustainable development status.

Key words: resources-based city; ecological footprint; sustainable development; hebi city

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