杨权伍，凃建军,贾林瑞，侯 锐，周雪蓉
（西南大学地理科学学院，重庆 ４００７１５）
摘要：运用生态足迹理论，计算和分析了重庆市１９９７－２０１２年间的生态足迹动态变化过程，并利用ＳＰＳＳ软件对重庆市２０１３－２０２２年的生态足迹做出预测。结果表明，重庆市人均生态足迹呈持续增长趋势，人均生态承载力呈逐年递减趋势，从而造成生态赤字逐年扩大。人均生态足迹从１９９７年的１．７９５ ８ ｈｍ２增加到２０１２年的３．０５７ ５ ｈｍ２，人均生态承载力从１９９７年的０．４６０ ６ ｈｍ２下降到２０１２年的０．４３４ ８ ｈｍ２，而生态赤字从１９９７年的１．２９９ ２ ｈｍ２扩大到２０１２年的２．６２２ ７ ｈｍ２；万元ＧＤＰ生态足迹从１９９７年的３．３５０ １ ｈｍ２减少到２０１２年的０．７８２ ３ ｈｍ２。发展预测结果显示，到２０２２年，重庆市生态赤字将高达４．２７５ １ ｈｍ２，且生态赤字与总人口呈显著正相关，而与耕地、草地、水域、化石燃料呈显著负相关。
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关键词 ：生态足迹；生态承载力；动态分析；预测；相关性；重庆市
中图分类号：Ｆ０６２．２ 文献标识码：A 文章编号：0439－８114（２０15）16－3918-03
ＤＯＩ：１０．１４０８８／ｊ．ｃｎｋｉ．ｉｓｓｎ０４３９－８１１４．２０１５．１６.022
收稿日期：２０１４－１０－２０
基金项目：“十二五”国家科技支撑计划课题项目（２０１２ＢＡＪ２３Ｂ０５）；重庆市社会科学规划重点项目（２０１１ＺＤＳＨ０９）；国家自然科学基金项目（４０７０１１７９）
作者简介：杨权伍（１９８７－），女（彝族），云南建水人，在读硕士研究生，研究方向为区域发展与城市规划，（电话）１５０２５３１９５１５（电子信箱）８０７７４１１４６＠ｑｑ．ｃｏｍ；通信作者，凃建军（１９７３－），男，四川金堂人，教授，硕士生导师，主要从事区域经济与土地利用规划研究。
生态足迹理论是由加拿大生态经济学家Ｗｉｌｌｉａｍ Ｒｅｅｓ在１９９２年提出，并由Ｗａｃｋｅｒｎａｇｅｌ完善的一种定量评价可持续发展状态的方法［１］。自１９９９年该理论引进中国以来［２，３］，随着该理论的不断发展和完善，对时间序列上的动态分析研究已经成为许多专家和学者们研究的重点［４－１０］。基于此，本研究运用生态足迹模型对重庆市１９９７－２０１２年生态足迹进行了动态变化分析，并利用ＳＰＳＳ１９．０软件对生态赤字进行预测与相关性分析，最后针对重庆市可持续发展中存在的问题提出相关措施和建议，以期为政府或相关部门制定政策与规划提供科学依据。
１ 研究区概况
重庆市位于北纬２８°１０′－３２°１３′，东经１０５°１１′－１１０°１１′，地处较为发达的东部地区和资源丰富的西部地区的结合部，东邻湖北、湖南，南靠贵州，西接四川，北连陕西，是长江上游最大的经济中心、西南工商业重镇和水陆交通枢纽。地势由南北向长江河谷逐级降低，西北部和中部以丘陵、低山为主，东南部靠大巴山和武陵山两座大山脉。重庆幅员面积８．２４万ｋｍ２，占全国国土面积的０．８６％。到２０１２年末，重庆市户籍统计人口３ ３４３．４４万人，常住总人口约２９４ ５.00万人，全年实现生产总值１１ ４０９．６０ 亿元，占全国国内生产总值的２．２０％。
２ 研究方法与数据来源
２．１ 研究方法
２．１．１ 生态足迹的模型 生态足迹是指为了满足一定地区的人口消费所需的生产性土地和水域的面积，以及吸纳这些人口所产生的废弃物的土地面积之和［１０，11］。在生态足迹模型中，生物生产性土地主要考虑以下６种类型，即化石燃料用地、耕地、林地、草地、建筑用地和水域。其计算公式［１２］为：
式（１）中，ＥＦ为生态足迹；Ｎ为总人口；ｅｆ为人均生态足迹；ｉ为消费品的类型；ａｉ为生产第ｉ种消费品需要占用的人均生态生产性土地面积；α为ｉ种消费品对应土地类型的均衡因子；ｃｉ为ｉ种消费品的人均消费量；ｐｉ为ｉ种消费品的世界平均生产力。本研究采用全球一致的均衡因子［１２］，林地和化石燃料用地为１．１４，耕地和建筑用地为２．８２，草地为０．５４，水域为０．２２。
２．１．２ 生态承载力模型 生态承载力是指一个地区所能提供给人类的生态生产性土地的面积总和。在其计算过程中，由于不同国家或地区资源禀赋的差异性，不仅单位面积不同类型土地的生产力存在一定差别，而且单位面积同类型生物生产性土地的生产力的差异也较大，因此不同国家或地区需要对“产量因子”进行校正，产量因子指的是某个国家或地区的某一类型土地的生产力与该类型土地的世界平均生产力的比率。其计算公式［１２］为：
式（２）中，ｅｃ为人均生态承载力，即实际生态生产性土地面积；ａｊ为人均第ｊ类生态生产性土地面积；ｒｊ为均衡因子；ｙｊ为产量因子。
式（３）中，ＥＣ为区域总生态承载力；Ｎ为区域人口数。根据世界环境发展委员会报告，生态承载力计算时应扣除１２％生态系统中生物多样性的保护面积。本研究的产量因子［１２］是采用Ｗａｃｋｅｒｎａｇｅｌ计算中国生态足迹时的取值，耕地和建筑用地为１．６６，森林为０．９１，草地为０．１９，水域为１．０0。
２．１．３ 生态赤字与生态盈余 生态足迹与生态承载力的差值为正值时，则为生态盈余，表明该地区的发展可利用自身资源维持其可持续发展；反之，则表现为生态赤字，表明需消耗该地区的自然资源超出其自身生态环境承载范围，即处于不安全不可持续的发展状态。
２．２ 数据来源
本研究中原始数据来自重庆市土地利用现状变更调查（１９９７－２０１２年）、中国国家统计局中国统计年鉴（１９９８－２０１３年）、重庆市统计年鉴（１９９８－２０１３年）、中国农村统计年鉴（１９９８－２０１３年）、重庆市国土资源与房屋管理局信息网（ｈｔｔｐ：//ｗｗｗ．ｃｑｇｔｆｗ．ｇｏｖ．ｃｎ/）、世界粮农组织（ＦＡＯ）网上数据库（ｈｔｔｐ：//ｆａｏｓｔａｔ．ｆａｏ．ｏｒｇ/）。
３ 结果与分析
利用上述生态足迹模型对重庆市１９９７－２０１２年 的人均生态足迹和人均生态承载力进行了计算和分析。
３．１ 人均生态足迹与其构成要素的动态分析
由表１可知，在研究期间，重庆市人均生态足迹总体上呈持续增长趋势，从１９９７年的１．７５９ ８ ｈｍ２/人增加到２０１２年的３．０５７ ５ ｈｍ２/人，净增长１．２９７ ７ ｈｍ２/人，年均增长０．０８6 5 ｈｍ２/人，涨幅为７３．７４％，说明随着重庆市经济社会的快速发展，重庆市对生物资源和能源资源的消耗在逐年增加，对自身生态环境承载力造成的压力也在不断增大。
按照１９９７－２０１２年时间序列分析重庆市各类型土地的人均生态足迹变化，由表1可知，耕地、草地和化石能源用地的人均生态足迹呈波动增长，水域、建筑用地、林地呈稳定递增趋势。从人均生态足迹的构成要素来看，对重庆市人均生态足迹贡献最大的是化石燃料用地，其次是耕地、林地、草地、水域和建筑用地，自１９９７年至２０１２年分别增加了０．３８５ ２、０．０１０ ７、０．１３１ ７、０．０３５ ５和０．００６ ５ ｈｍ２/人，增速最快的是化石燃料用地，比１９９７年增加了２．７倍。据《重庆市统计年鉴》的统计，可以看到重庆市工业发展对煤炭的消耗量从１９９７年的１ ３８３．９８ 万ｔ增加到２０１２年５ ５２１．１１万ｔ，１６年间增长了近3倍。而煤炭等化石燃料是第二产业主要的能耗，消耗量不断增加且在人均生态足迹中贡献最大，说明重庆市仍是一个以工业尤其是重工业为主的城市。
３．２ 人均生态承载力与其构成要素的动态分析
由表２可知，在研究期间，重庆市人均生态承载力总体上呈波动递减，从１９９７年的０．４６０ ６ ｈｍ２/人下降到２０１２年的０．４３４ ８ ｈｍ２，净减少０．０２５ ８ ｈｍ２/人，年均减少０．００１ 7 ｈｍ２/人，降幅为５．６０％，说明重庆市在城市化进程中，生态环境承载力逐年下降。
按照１９９７－２０１２年时间序列分析各类型土地的人均生态承载力变化，由表２可知，耕地人均生态承载力不断下降，而建筑用地和草地呈波动上升的趋势，林地呈平稳增长的趋势，水域呈先升后降的趋势，基本保持不变。从人均生态承载力的构成要素来看，耕地的人均生态承载力减少最多，从１９９７年到２０１２年净减少了０．０４７ ８ ｈｍ２/人，而林地、草地和建筑用地均略有增长，但增幅不明显。表明耕地是人均生态承载力的主要构成要素，其变化直接决定了重庆市总体人均生态承载力的变化。具体来看，耕地在１９９７－２００９年一直是处于下降的趋势，而２０１０－２０１２年，耕地的人均生态承载力在２００９年的基础上有所增长，分别增长了０．０２６ ４、０．０２４ ４和０．０２３ ４ ｈｍ２/人。主要是由于通过土地开发整理以及大力实施耕地占补平衡措施来增加耕地面积。
３．３ 生态赤字与其构成要素的动态分析
由表３可知，在研究期间，重庆市生态赤字总体上呈逐年增长的趋势，从１９９７年的１．２９９ ２ ｈｍ２/人增长到２０１２年的２．６２２ ７ ｈｍ２/人，增长了1倍以上。这表明重庆市发展所消耗的环境资源已远超出了区域所能提供的生态承载力能力范围，处于不安全不可持续发展的状态。
按照１９９７－２０１２年时间序列分析各类型土地的人均生态赤字（盈余）变化，由表３可知，化石燃料用地、耕地、草地和水域的生态赤字均波动上升，林地和建筑用地两者为生态盈余并呈现增长趋势。从具体数值来看，到２０１２年，化石燃料用地、耕地、草地和水域的生态赤字分别约为１９９７年的３．７、２．２、１．２和１．９倍。
３．４ 人均万元ＧＤＰ生态足迹的动态分析
人均万元ＧＤＰ生态足迹即人均生态足迹与人均万元ＧＤＰ的比值，表示每产生１万元ＧＤＰ所需要的生物生产性土地面积。万元ＧＤＰ生态足迹越大，表明单位面积生物生产性土地的产出率越低，研究区的资源利用效率就越低；反之，研究区的资源利用效率就越高。
重庆市从１９９７年至２０１２年间，人均ＧＤＰ由５ ２５２元增长到３９ ０８３元，增长了约６．４倍。由图１可知，随着重庆万元人均ＧＤＰ的增加，万元ＧＤＰ生态足迹却逐年缩小，从１９９７年的３．３５ ｈｍ２／万元减少到２０１２年的０．７８ ｈｍ２/万元，反映出重庆市在社会经济快速发展进程中资源利用效率在逐步提高，资源利用方式正逐步由粗放型、能耗型向集约型、节约型转变。
３．５ 生态赤字预测与相关性分析
利用重庆市１９９７－２０１２年生态赤字的计算结果，以生态赤字为因变量，以时间序号为自变量，运用统计软件ＳＰＳＳ１９．０进行曲线拟合分析，得到二者的发展预测模型如下：
Ｙ生态赤字 ＝０．００２ ９ｘ２＋ ０．０４２ １ｘ＋１．２２０ １（Ｒ２＝０．９９３ ０）
假设重庆市未来１０年内的人口增长率、经济增长及消费模式和土地利用仍保持１９９７－２０１２年间的发展态势，则根据上述的预测模型，到２０２２年，重庆市生态赤字高达４．２７５ １ ｈｍ２/人，具体预测数值见表４。
由表５可知，总人口的Ｓｉｇ值为０．００３（小于０．０１），Ｐｅａｒｓｏｎ相关性为0．７００，表明生态赤字与总人口呈极显著正相关，而与耕地、草地、水域、化石燃料呈极显著负相关。说明总人口以及耕地、草地、水域和化石燃料是影响生态赤字的主要因素。
４ 结论与建议
通过对重庆市１９９７－２０１２年人均生态足迹、人均生态承载力和生态赤字的动态分析及预测与相关性分析，可以得出以下结论：①重庆市人均生态足迹呈持续增长，人均生态承载力呈逐年递减趋势，从而造成生态赤字逐年扩大。到２０１２年人均生态足迹增加了１．２９７ ６ ｈｍ２/人，涨幅为７３．７４％，且化石燃料用地在人均生态足迹中所占比例最大；人均生态承载力减少了０．０２５ ８ ｈｍ２/人，降幅为５．６０％，且以耕地供给为主。②从万元ＧＤＰ生态足迹看，重庆市万元人均ＧＤＰ与万元ＧＤＰ足迹也呈反方向变化，重庆市万元人均ＧＤＰ不断上升，而万元ＧＤＰ的生态足迹却不断减小，说明重庆市发展方式正逐步由粗放型、消耗性向集约型、节约型转变。③根据预测结果显示，到２０２２年，重庆市生态赤字将高达４．２７５ １ ｈｍ２/人，且通过相关性分析表明生态赤字与总人口呈极显著正相关性，而与耕地、草地、水域、化石燃料呈极显著负相关性。
为了缓解重庆市经济发展对生态环境资源形成的压力，提出以下措施建议，控制人口数量，以减少对生物和能源的需求，从而减少生态承载力；增加政府科技财政投入，提高耕地、草地、水域、化石燃料单位土地面积生物产量；保护现有的耕地资源，通过土地开发整理来增加耕地；高效利用现存资源，使粗放型、消耗性的资源利用方式向集约型、节约型转变；优化产业结构，对高能耗、高污染的产业进行整改，建立资源节约型、环境友好型的双型社会。
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