绿色经济GREENECONOMY
土地利用持续性的生态足迹评价法
曹敏 卞正富 沈泉飞
（中国矿业大学 国土资源研究所，江苏 徐州 221008）
摘要：本文运用生态足迹模型和灰色预测法，基于生态可持续性评估方法度量人地协调性，探讨土地可持续利用的生态足迹评价法。研究结果表明随着人口增长和经济发展，我国土地利用状况不断变化，1978年开始出现生态赤字，并持续增长，直到1996年开始稍有缓和，但土地利用仍处于非可持续状态。作者认为生态足迹评价法能定量地反映土地利用和经济发展的协调性，引导人类社会积极采取应对措施，促进土地可持续利用。
关键词：土地利用；持续性；生态足迹；生态承载力；灰色预测；生物生产性土地
StudyontheEvaluationofSustainableLandUse-BasedonEcologicalFootprintModel
CAOMin,BIANZheng-fu,SHENQuan-fei
(InstituteofLandResourcesofCUMT,XuzhouJiangsu221008,China)
Abstract:Thepurposeofthestudyistomeasurecoordinationbetweenhumanandlandbasedonevaluationofecologicalsustainabilityandexploreevaluationofsustainablelandusebasedonecologicalfootprint.Methodsofecologicalfootprintmodelandgreypredictionwereemployed.Theresultsindicatethatland-useconditionchangedcontinuouslyalongwithpopulationgrowthandeconomicdevelopment.Appearedin1978,ecologicaldecitiskeepingongrowing.Whiletherehasbeenalittlemitigationsince1996,landuseisstillnon-sustainable.Theevaluationbasedonecologicalfootprintcanreectcoordinationbetweenlanduseandeconomicdevelopment,leadhumantoadoptmeasureactivelytopromotesustainablelanduse.
Keywords:landuse;sustainability;ecologicalfootprint;ecologicalcapacity;greyprediction;bio-productiveland
1 引言
正如马克思所说“土地是一切生产和一切存在的源泉”，但随着人口的不断增加和经济社会的不断发展，人类对土地的需求与土地日益稀缺的矛盾越来越突出，这种土地需求与土地供给的矛盾更迫切的要求土地可持续利用。1993年，联合国粮农组织（FAO）在《FESLM》中，把土地持续利用定义为：土地持续利用是指本着社会、经济要求和环境问题相统一的宗旨，综合运用技术、或其他活动手段，同时实现：保持或提高土地的生产或服务功能（生产性）；降低生产的风险水平（稳定性）；保护自然资源潜力，防止土壤和水质退化（保护性）；经济上可行（可行性）；
社会可接受（接受性）。
国内外许多学者以《FESLM》为依据，做了很多开创性的工作，如John等评价了肯尼亚莫卡斯特地区1930～1990年间土地利用持续性；郝晋珉等讨论了农业和农村发展过程中土地持续利用的评价指标；张凤荣对干旱区绿洲土地利用系统、珠江三角洲基塘土地利用系统等进行了典型分析和评价；傅伯杰等对土地持续利用评价指标体系与方法进行了研究；谢俊奇建立了一套土地持续利用的指标值等，这些研究成果对国家及地方制定土地利用可持续性发展战略起了一定的积极作用。但土地持续利用评价标准不仅复杂，而且因地而异，如何将各方面评
价指标有机结合进行“综合评价”仍是一个难以解决的问题。鉴于当前土地可持续利用评价研究中存在的不足和困难，本文试图运用当前国际上应用非常广泛的生态目标测度方法——生态足迹模型对土地利用和经济发展的协调发展进行力求全面的测度，并由此对土地的可持续利用进行评价。
2 生态足迹评价法原理
2.1 生态足迹概念
生态足迹分析法是由经济学家William和Wachernagel于20世纪90年代初提出的一种测度可持续发展的量化方法。该方法从需求方面计算人类对自然系统的压力大小，从供给方面计
基金项目：教育部新世纪人才基金（编号：NCET-04-0487）作者简介：曹敏（1982～ ），女，江苏南通人，硕士研究生，主要研究方向为土地资源管理、遥感及地理信息系统。
ECOLOGICALECONOMY
算生态承载力大小，通过二者的比较来研究可持续发展状况。其计算基于一个假设和两个事实，一个假设是：各类土地的使用属性在空间上是互斥的。两个事实是：人类可以确定自身消费的绝大多数资源及其所生产的废弃物的数量；这些资源和废弃物能转化成相应的生物生产面积。
的生物生产性土地面积。
人均生态足迹分量计算公式为：
（3）
ec为人均生态承载力，式（3）中，
（1）
j为某种用地类型，aj为人均某种生物生产用地面积，rj为均衡因子，yj为产量因子，产量因子是该地的某一类生态
（2）
生产面积所代表的生产力与世界同类土地的平均生产力的比。
人均生态足迹计算公式为：
式（1）中，Aj为第j种土地的人均生物生产面积，i为消费项目类型，Pi为第i种消费项目的年生产量,Ii和Ei分别为第i种消费项目年进口量和年出口量，Yi为第i种消费项目的世界年平均产量，N为人口数。
式（2）中，ef为人均生态足迹，rj为均衡因子，一种生物生产面积的均衡因子为全球该类生物生产面积的平均生态生产力除全球所有各类生物生产面积的平均生态生产力。2.3.2 生态承载力的计算
生态承载力（EC）是指区域各类生物生产性土地面积的汇总。由于土地生产力随区域和土地类型存在很大差异，区域土地实际面积必须通过产量因子和均衡因子进行标准化处理，并加总得到区域生态承载力。又考虑到生物多样性的因素，计算生态承载力时扣除12%的生物多样性的保护面积。
人均生态承载力的计算公式：
2.2 生物生产性土地分类
生物生产是自然资本产生自然收入的原因，自然资本总是与一定的地球表面相联系，因此生态足迹的计算可以用生物生产性用地来代表自然资本。生物生产性土地（bio-productiveland）则指具有生物生产能力的土地或水体，为各类自然资本提供了一个统一的度量基础，分为以下六大类：化石能源地，吸收能源燃烧放出的CO2；可耕地，生产人类大部分的生物量；牧草地，用来发展畜牧业的用地；林地，包括天然林和人工林；建筑用地，指人居住设施和道路等用地；水域，包括海洋和内陆湖泊。
3 计算与分析
3.1 生态足迹计算
利用联合国粮农组织统计数据库和中国统计年鉴的相关数据，对我国近40年生态足迹进行计算（结果见表1）。其中，由于建设用地数据缺乏,没算到生态足迹和生态承载力中，但由于建设用地足迹与建设用地承载力相同，其最终结果不对可持续性的判断产生影响。
3.2 灰色预测
灰色预测体系以GM（1,1）模型为基础，对系统特征的映射数据序列建立GM（1,1）模型，求得预测公式，经检验合格后，就可以进行预测。
设x0(k)(k=1，2，…，6)为我国1998至2003年的人均EF，y0(k)
(k=1，
2，…，6，)为我国1998、1999至2003年的人均EC，一次累加后构造数据矩阵
2.3 计算方法
2.3.1 生态足迹的计算
生态足迹（EF）用来计算在一定的人口和人均消费的情况下，维持资源消费和废弃物吸收所必需的生物生产面积，测量了人类的生存所必需的真实
2
表1中国1965～2006年人均EF与人均EC（单位：hm/cap）
2
Tab.1:PercapitaEFandECofChinabetween1965～2006(hm/cap)
年份人均EF人均EC盈余/赤字年份人均EF人均EC盈余/赤字年份人均EF人均EC盈余/赤字
196519661967
19681969197019711972197319741975197619771978
0.80490.80020.78100.73520.73780.82610.82720.82580.85220.86160.550.88690.91420.9606
1.31121.27211.24001.19351.16151.12971.09281.05791.05001.02791.00600.97420.96190.9544
0.50630.47190.45900.45830.42370.30360.26560.23200.19780.16630.11050.08730.0477-0.0062
197919801981198219831984198519861987198819199019911992
0.99381.00110.98080.99981.06531.09491.10841.12161.16031.20441.21081.20791.24051.2612
0.94520.93400.91370.90140.94080.92950.93510.92200.90770.930.88020.88010.88430.8779
-0.0486-0.0671-0.0671-0.0984-0.1246-0.1654-0.1734-0.1997-0.2527-0.3051-0.3306-0.3278-0.3562-0.3833
19931994199519961997199819992000200120022003200420052006
1.33691.34321.44421.49671.401.45751.46061.42021.41101.401.40281.38261.37031.3579
0.870.87550.88170.760.88570.320.97500.97380.97280.97250.97230.97120.97060.9698
-0.4472-0.4677-0.5624-0.5991-0.5783-0.54-0.4856-0.4465-0.4383-0.4365-0.4306-0.4114-0.3997-0.3881
注：2004～2006年数值为预测值，具体预测过程见下文。
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经济增长几乎停滞，但由于人口迅速膨胀（见图4），1965年人口年增长率高
B=
或
达2.8%，生态足迹才有缓慢增长；改革开放促进国民经济迅速发展，人均GDP从1978年的379元，增至1996年的5576元，生态足迹快速增长；
B=
,
1996年后，受亚洲金融危机和洪水等的影响，生态足迹稍有下降。3.3.2 生态承载力的变化
不断提高的农业生产技术带来
00
并有YM=[x(2),x(3),…,
后才开始缓慢上升。从人均水平看，虽然生态承载力总量增长，但由于人口迅速增长（见图3），人均生态承载力呈下降变化，至1996年有轻微回升（见图2）。3.3.3 持续性评价
生态足迹模型把生态系统的供给能力转化为生态生产性土地面积来衡量，所以可以把生态足迹的供给能力理解为土地的供给能力，将一定消费水平下的生态足迹需求量理解为土地的需求量。将生态足迹同生态承载力相比较就可以反映该地区的可持续发展情况。如果es=ec-ef＜0，就是生态赤字，该地区的人类负荷超过了生态容量，要使其人口保持现有的生活消费需求，就必须通过贸易解决资源的不足或过度消耗该地区的自然资源资本，这种情况都
x0(6)]T或
土地生产力的提高和土地利用结构的变化，使得生态承载力总量增长,从
2
1965年95111.1002hm增到1996年2最高达109860.0381hm，但其增长
YM=[y0(2),y0(3),…,y0(6)]T，代入最小二乘法拟合公式：
（4）
式（4）中，参数a为发展系数，b为灰色作用量，只有在|a|＜2的条件下，GM（1，1）才有意义，且发展系数越小，模拟误差就越小。本文对中国1998～2003年人均生态足迹、人均生态承载力进行分析，最小二乘法拟合得发展系数分别为-0.0090和-0.0007，建立了GM（1，1）预测模型（结果见表1），预测公式如下：
x1(t+1)=(1.45751-1.4659/0.0090) *exp(-0.0090*t)+1.4659/0.0090 x0(t)=x1(t)－x1(t-1)
y1(t+1)=(0.315-0.9756/0.0007)* exp(-0.0007*1)+0.9756/0.0007 y0(t)=y1(t)－y1(t－1) （5）
速度远远落后于生态足迹的上升速度,增长相对缓慢且平缓（见图1），其中1978年之前几乎停滞，直到改革开放
3.3 分析
随着社会经济的发展，土地利用状况不断变化，我国近40年生态足迹动态变化（见图1和图2）存在明显的阶段性特征。生态足迹、生态承载力的变化跟人口、消费水平、技术等因素有关，而人口、经济等的制定是促使其变化的根源。3.3.1 生态足迹的变化
随着人口增长和经济发展（见图3），生态足迹呈上升变化，至1996年稍有缓和。由图1、2可以看出，生态足迹总量与其人均水平的变化趋势类似，1978年前，受10年的影响，
图1 1965～2006年中国生态足迹总量动态变化
Fig.2:ChangesofEcologicalFootprintofChinaduring1965～2006
图2 1965～2006年中国人均生态足迹动态变化
Fig.2:ChangesofpercapitaEcologicalFootprintofChinaduring1965～2006
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图3 中国人口、人均GDP动态变化
Fig.3:ChangesofpopulationandpercapitaGDPofChina
图4中国人口、人均GDP年增长率动态变化
Fig.4:Changesofannualgrowthrateofpopulation
表明该地区处于不可持续发展状态。如仅是生态承载力的61.38%；而1996年
果es=ec-ef＞0，则为生态盈余，地区人均生态赤字最高，达到0.5991hm2
/
的自然资本的收入大于人口对自然资cap，人均生态承载力仅是人均生态足本的需求，该地区是可持续发展的。生迹的59.97%。可以看出：以1978年态赤字和生态盈余从根本上反映了人为转折点，土地利用由存在生态盈们对土地资源的利用状况，是判断人地余转为存在生态赤字。1978年之前，协调性及生态可持续发展判断的直接人均EC＞人均EF，表现为生态盈余，依据。
即为土地可持续利用、社会可持续发在所计算的年份中，1965年是生展；而在1978之后，一直是人均EC态系统最稳定的时候，人均生态盈余
＜人均EF，表现为生态赤字，即为高达0.5063hm2
/cap，人均生态足迹
土地非持续利用、社会非可持续发展。
4 结论
生态足迹方法以土地生产力为媒介，定量研究可持续发展，能帮助指导决策，改变人们的消费方式，使人类向可持续发展的方向迈进。“发展是硬道理”，但随着经济的快速发展和人口规模的继续扩大，将产生巨大的生态压力，从而很可能加剧已存在的生态赤字，形成恶性循环。土地作为一种生产资料，只要处理得当，土地就会不断改良。目前，我国土地利用处于不可持续状态，为了缓解生态赤字，我们必须采取积极的措施来应对：控制人口过快增长；在自身求生存与经济、社会发展的
同时，必须十分珍惜每寸土地，合理利用每寸土地；进一步强化土地利用规划的宏观作用；建立土地集约利用机制，提高土地利用效率。
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