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1研究區(qū)域背景

新樂市地處太行山東麓山前沖積平原。全市總面積525km2,2000年總人口44萬,南距省會石家莊38km。京廣、朔黃鐵路縱橫貫穿全境;公路四通八達,京深高速公路從市域穿過,石家莊國際機場距市區(qū)5km,交通便利,史稱“九省通衢、三輔重鎮(zhèn)”。

1.1經濟和自然環(huán)境總體狀況較好,但水資源短缺

近些年,新樂市國民經濟迅速發(fā)展,整體實力迅速增強。2000年完成國內生產總值51•7億元,經濟實力位列省會17個郊縣第5位,人均GDP1•17萬元,其中農民人均純收入3616元,是1993年的3•3倍,是河北省首批小康縣之一,社會經濟各項指標均高于黃淮海地區(qū)農業(yè)縣(318個)的平均水平。該市屬于暖溫帶大陸性季風氣候,四季分明,全市多年平均氣溫12•2℃,多年平均降雨量468•6mm,自然環(huán)境總體狀況較好。但由于多年干旱少雨,加之上游橫山嶺等水庫控制,境內的主要河流如大沙河、木刀河已多年斷流,致使市域內地下水水位逐年下降,以1979—1983年為例,各鄉(xiāng)鎮(zhèn)井點降幅最低為0•84m,最大4•06m;(1977—1999年)新樂市的地下水埋深一直呈增加趨勢,20世紀70年代末埋深5•99m,1999年埋深13•04m,年均水位下降0•3m。與此同時,作為純井灌區(qū)的新樂市工農業(yè)生產和生活用水激增,地下水嚴重超采,目前新樂市年可供水資源量為1•5156億m3,而實際年總開采量為2•3347億m3,水資源缺口達8169萬m3,水資源供需矛盾逐漸加劇。據問卷調查顯示,有37%的受訪者已經將水資源短缺列為本市的主要自然災害之一。

1•2土地資源供需矛盾日益突出

以2000年為例,全市農、林、牧、漁業(yè)總產值21億元,其中農業(yè)11•13億元,牧業(yè)9•9億元,林業(yè)1141萬元,漁業(yè)529萬元。隨著產業(yè)結構的調整,因地制宜發(fā)展了花生、西瓜、食用菌等特色主導農業(yè),高效農業(yè)科技示范園區(qū)內的設施蔬菜種植面積呈擴大趨勢;作為石家莊市的副食品基地,農業(yè)產業(yè)化、商品化、市場化程度逐年提高。據土地利用程度指數[1]公式測算:新樂市2000年土地利用程度指數為31•25,是全國該指標(6•25,1996年)的5倍,沿海地區(qū)(24•6,1996年)的1•3倍,城郊型土地利用高度集約的特征表現的尤為明顯。盡管采取了各種手段來提高土地利用的集約程度,但人多地少的矛盾仍日益突出,耕地面臨較大的壓力。2000年全市耕地總面積28•6萬hm2,土地墾殖率為56•9%,人均耕地0•065hm2,遠低于全國的人均0•1047hm2耕地水平,比20世紀80年代初人均0•0867hm2的水平降低了25•4%。

1.3工業(yè)支柱型產業(yè)體系初步形成,環(huán)境污染嚴重

作為支柱產業(yè)的大城市城郊工業(yè),充分利用其毗鄰大城市在交通、信息、技術服務、產業(yè)擴散等方面的區(qū)位優(yōu)勢,以大城市為依托、以廣大現代化和集約化的農村地域為腹地,新樂市目前初步形成了以食品工業(yè)為支柱,以化工、建材工業(yè)為骨干的工業(yè)結構。鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)的異軍突起,對經濟增長起到了積極作用,然而,以煤炭為主的能源消費結構加劇了大氣污染,工業(yè)、生活廢水使流經區(qū)的地表水和耕地都受到不同程度的污染。其中該市重點水污染源有3家,即新化股份、河北衛(wèi)星民爆器材、新樂市國人啤酒,2000年全市工業(yè)廢水排放量為87.4萬t,僅此3家就排放87萬t。過度的開采、污水的排放造成水環(huán)境的惡化,尤其是地面水的水質超標現象幾乎遍布全市域,出現多個檢測指標超標現象,如2000年各月份檢測結果顯示,水中的化學耗氧量、揮發(fā)酚、非離子氨三項指標都超標100%①。

1.4城鄉(xiāng)生態(tài)建設初見成效,但面臨問題較多

2000年底,市域內各類林地面積1•667萬hm2,全市林地覆蓋率31%,比90年代初的22%提高了10個百分點;其中市區(qū)建成區(qū)面積13km2,綠地面積348•63hm2,綠化覆蓋率39•58%。農村林網建設、河灘整理及待利用地林地育苗都有了大幅度進展,農田林網控制面積98%,全市建成了以農田林網為骨架,網、帶、片、點相結合的綜合的平原防護林體系。當前和今后全市仍在農田環(huán)境改善、水和大氣污染治理、平原防風固沙林的建設、優(yōu)勢產業(yè)的生態(tài)型結構調整等方面面臨諸多艱巨的任務。

2研究方法

生態(tài)經濟協調發(fā)展的定量測度是區(qū)域生態(tài)經濟研究領域的一個重點問題。本文采用20世紀90年代中期以來國外流行的生態(tài)目標測度方法———生態(tài)足跡模型(EcologicalFootprint,簡稱EF),對研究區(qū)的生態(tài)經濟協調發(fā)展的狀態(tài)進行全面的測度,考慮到該模型在國內應用較少,現對該模型作簡要介紹。

2.1模型概念與內涵

關于生態(tài)足跡的概念,WilliamE.R.曾將其形象地比喻為“一只負載著人類與人類所創(chuàng)造的城市、工廠……的巨腳踏在地球上留下的腳印”[2]。1996年以后WilliamE.R和Wackernagel又從不同的側面對其進行了定義:“一個國家范圍內給定人口的消費負荷”、“…用生產性土地面積來度量一個確定人口或經濟規(guī)模的資源消費和廢物吸收水平的賬戶工具”[3]?？傊?無論如何定義,關于生態(tài)足跡總有一個清晰的、科學而嚴格的定義,那就是:生態(tài)足跡是一種可以將全球關于人口、收入、資源應用和資源有效性匯總為一個簡單、通用的進行國家間比較的便利手段———一個賬戶工具[4];生態(tài)足跡(Wacker-nagel,1999)是指能夠持續(xù)地提供資源或消納廢物的、具有生物生產力的地域空間,它從具體的生物物理量角度研究自然資本消費的空間[5]。人類生存依賴于自然的這一生態(tài)準則涵義是明顯的。也就是說,就生態(tài)經濟學的角度而言,人類社會要取得發(fā)展的強可持續(xù)性,就必須維持自己的自然資產存量,必須生存于生態(tài)系統的承載力范圍之內。而且近十多年的很多研究結果表明,發(fā)展的可持續(xù)性也主要取決于生態(tài)系統提供的自然資產,即人們對自然資本的利用狀況這一生態(tài)目標。但是自1987年世界環(huán)境與發(fā)展委員會(WCED)提出可持續(xù)發(fā)展的概念至今,世界人口、貧困、消費日益增加,生物多樣性、森林密集日益減少,人類生存在一個更加危險的世界中,許多證據表明,人類正在遠離可持續(xù)性。但這種遠離的距離有多大?如何測量這種遠離態(tài)的可持續(xù)性狀況?生態(tài)足跡指標就是通過測定現今人類為了維持自身生存而利用自然的量來評估人類對生態(tài)系統的影響,而利用自然的量又是通過測度人們用于自我維持的生物生產面積來完成的。

2.2模型的計算方法

生態(tài)足跡的計算主要基于以下兩個簡單的事實:1)人類能夠估計自身消費的大多數資源、能源及其所產生的廢棄物數量;2)這些資源和廢棄物流能折算成生產和消納這些資源和廢棄物流的生物生產面積或生態(tài)生產面積。因此,任何一個特定人口(從單一個人到一個城市甚至一個國家的人口)的生態(tài)足跡,就是其占用的用于生產所消費的資源與服務以及利用現有技術同化其所產生的廢棄物的生物生產土地或水域的總面積。根據上述理論和概念,其計算步驟如下:1)劃分消費項目,計算各主要消費項目的消費量;2)利用平均產量數據,將各消費量折算為生物生產性土地面積;3)通過當量因子把各類生物生產性土地面積轉換為等價生產力的土地面積;將其匯總、加和計算出生態(tài)足跡的大小;4)通過產量因子計算生態(tài)承載力,并與生態(tài)足跡比較,分析可持續(xù)發(fā)展的程度。具體計算公式如下:EF=Nef=N∑ni=1aai=N∑ni=1(ci/pi)式中i為消費商品和投入的類型;n為消費項目數;pi為i種消費商品的平均生產能力;ci為i種商品的人均消費量;aai為i種交易商品折算的生物生產面積;N為人口數;ef為人均生態(tài)足跡;EF為總的生態(tài)足跡。由上式可知生態(tài)足跡是人口數和人均物質消費的函數,生態(tài)足跡是每種消費商品的生物生產面積的總和。將其同國家和區(qū)域范圍所能提供的生物生產面積進行比較,就能為判斷一個國家或區(qū)域的生產消費活動是否處于生態(tài)系統承載力范圍內提供定量的依據。在生態(tài)足跡指標計算中,把人類使用的各種資源和能源消費項目折算為6種類型生物生產面積,然后再將這些具有不同生態(tài)生產力的生物生產面積,分別乘以相應的均衡因子(equivalencefac-tor)[6],就可以得到某類生物生產面積,然后再加總計算生態(tài)足跡和生態(tài)承載力。

3模型數據的獲取與處理

針對研究單元的小尺度、資料的極度不規(guī)范不對接性、模糊性特點,本案例采用了兩種方法來獲取盡可能詳盡、準確、切合實際的數據,以此來相互補充,共同完善研究的數據系列。第一種是自上而下法。就是根據地區(qū)性或全國性統計資料查取地區(qū)生產總量、出口總量、進口總量和年終庫存總量,據此得到地區(qū)消費總量的數據,計算出總的生態(tài)足跡后再除以地區(qū)總人口,即得到最后的結果———人均生態(tài)足跡;第二種是社會問卷調查方法。即采用入戶調查方式,針對當地居民的主要消費品類型,如農產品、動物產品、林產品、水產品等,就家庭消費規(guī)模進行調查,最后再用總人口去除,從而得到所需的全縣人均各類消費品的數量。在本案例研究中,共隨機調查了城鎮(zhèn)、農戶29戶,以農戶為主,接受調查的人口為114人,獲得了基本滿意的消費資料。生態(tài)足跡的計算主要由6部分組成:1)生活資料的消費。包括植物類產品、動物類產品、副食類產品、衣著類產品、家庭耐用消費品等五小類;2)生產資料的消費。包括各種農業(yè)生產資料,如化肥、農藥、農用薄膜、種子、飼料及全縣擁有的各種農業(yè)機械類產品;3)建筑材料的消費,包括水泥、木材、鋼材、玻璃、磚瓦等;4)能源的消費。包括煤炭、燃料油和電力,不包括薪碳、秸稈消費;5)建成區(qū);6)水資源消費(結果單列,未計入足跡總表)。同樣,各部分的大類下還有細分類。

4計算結果與分析

4.1生態(tài)足跡計算結果

在上述數據的多方獲取和針對性處理的基礎上,依據生態(tài)足跡計量模型分別對各項生物資源、消費資料、能源、水資源進行計算,再匯總構成整個地區(qū)(2000年)的生態(tài)足跡需求。因計算煩瑣,故忽略原始數據的處理、計算過程,僅將結果整理、匯總為表1,由生態(tài)足跡的需求和生態(tài)承載力供給(能供給的生物生產性土地面積)兩部分組成。由表1可知,2000年新樂市的人均生態(tài)足跡需求為1•4360hm2,而實際可供給面積為0•4551hm2,因此,人均生態(tài)足跡赤字為0•9809hm2。生態(tài)供給和需求之比為1∶3•2,供需矛盾非常尖銳,而生態(tài)足跡計算中存在的低估現象是不可避免的。

4.1.1供需總量非均衡特點明顯,生態(tài)赤字嚴重存在。新樂市的人均生態(tài)足跡需求(1•4360hm2)和區(qū)域可供每人使用的生態(tài)空間(0•4551hm2)之比為1∶3•2,生態(tài)赤字為0•9809hm2。為維持整個系統的平衡發(fā)展,就必須從區(qū)外輸入大量的能量、物資來滿足區(qū)內現有水平的生產、生活消費需要。即當地居民消費更多的是占用大量的區(qū)外生態(tài)空間。

4•1•2供需結構存在不對稱性,區(qū)外輸入成為維持系統均衡發(fā)展的必需。生態(tài)系統要素的供給結構和社會經濟發(fā)展的需求結構之間,存在嚴重的不對稱性,主要表現在生活需求、生產資料和能源的供需狀況方面。對比生態(tài)足跡需求和供給的分類賬戶可知,在新樂市耕地、建筑用地的供給大于生態(tài)需求,相反林地、牧草地、水域和能源的供給則遠遠不能滿足人口的生態(tài)需求。耕地的生態(tài)足跡供給空間已超過其按世界平均生產空間計算的需求面積的26•8%,建筑用地也略超過了27•5%,當地居民需要的水產品和林木產品則大部分依靠區(qū)外貿易的輸入,畜產品的生產也不是靠本地牧草地而是依靠人工養(yǎng)殖,靠農業(yè)內部的結構調整來實現。因此,對于新樂市在優(yōu)化內部產業(yè)結構的同時,更應該合理、高效地利用區(qū)外資源,提高資源、能源的利用率,是保障全市的生態(tài)經濟可持續(xù)、協調發(fā)展的重要前提。

4•1•3區(qū)域生態(tài)空間的生產潛力較高。區(qū)域生物生產面積的生產潛力可以反映區(qū)域生物生產面積的資源利用效率的高低,它可以用“地區(qū)萬元GDP的生態(tài)足跡總需求”除以“地區(qū)GDP”來獲得。萬元GDP的生態(tài)足跡越大,表明生物生產面積的產出率越低,該指標可反映區(qū)域自然資源的利用效益,而且可以很好地反映出萬元GDP的生態(tài)足跡與自然條件狀況、土地生產潛力和區(qū)域經濟發(fā)展水平存在密切關系。如果將該指標與其他地區(qū)進行橫向比較,就可以獲得宏觀的定位分析;還可以進行縱向對比,提高對研究區(qū)發(fā)展狀況的認識。采用新樂市2000年總的生態(tài)足跡需求和當年GDP的值,計算得到本地萬元GDP的足跡需求為1•24hm2。據資料顯示[6],1999年我國西部12省(市區(qū))萬元GDP的生態(tài)足跡平均為2•721hm2,而東部地區(qū)萬元GDP的生態(tài)足跡平均為1•291hm2。新樂市萬元GDP的生態(tài)足跡基本與東部地區(qū)持平并略高,資源利用率是西部的2倍多。

4•2生態(tài)足跡赤字產生的原因分析

4•2•1高度密集的城郊人口。新樂市地處山前洪沖積平原,相對優(yōu)越的耕作條件和自然生存環(huán)境為人口高度集聚奠定了基礎;省會石家莊的城郊區(qū)位、交通便捷的優(yōu)越條件、大城市中心功能的擴散,都促進了新樂市經濟社會水平的提高和人口的高度集聚。目前市域人口密度838人/km2,為全國平原縣(市)平均人口密度(141人/km2)的5•9倍。目前市域單位面積人口為8•38人/hm2,而可供生態(tài)空間面積僅為3•85hm2,人口的高度集聚相應減少了人均擁有的生態(tài)空間量。

4•2•2生態(tài)空間供給類型單一,供給總量非常有限。由于特定的區(qū)域特點,在目前新樂市可供的生態(tài)空間類型中以耕地為主,其它如林地、牧草地、水域等很少,并且沒有任何的礦產資源。當地居民的水產品、林產品等消費大多數依靠外部輸入,經濟開放程度很高。并且由于耕作歷史悠久,目前高投入的農用耕地產出水平已經達到極限,在沒有重大技術變革情況下,耕地產出的提升空間很小,這限制了供給總量的進一步提高。

4•2•3較高的生產、生活消費水平?？傮w而言,新樂市屬于經濟較發(fā)達的地區(qū),從產業(yè)演進過程來看,屬于資源密集型向資金、技術密集型產業(yè)類型轉變的階段,技術含量還不高,為省會提供原材料的工業(yè)部分還處于優(yōu)勢地位。因此,無論是農業(yè)還是工業(yè),都是以高投入、高產出作為其顯著特點。城鎮(zhèn)居民恩格爾系數為0•44,而且當地居民較高的生活消費水平增加了當地生態(tài)足跡的需求量。

4•2•4以化肥、煤炭為主的消費需求,增加了足跡需求總量。從新樂市生態(tài)空間需求結構和需求總量來看,化肥和以煤炭為主的能源是本地需求大戶,化肥、煤炭的生態(tài)足跡分別為0•5189和0•4503,二者合計占全部足跡需求的71%。以化肥需求為例,2000年新樂市化肥施用折純量高達1104kg/hm2,全國化肥平均投入水平為348•9kg/hm2,而據前蘇聯農業(yè)科學院多年研究結果[7],認為在一般情況下,作物最適施肥量(純量)在172~225kg/hm2之間,而把465kg/hm2定為最高值,新樂市目前的化肥投入遠遠超過最適施肥量范圍,已嚴重影響到了農產品的質量。如過高的化肥投入降低了當地蔬菜、瓜果品質,致使易腐爛,影響市場銷售。另外,農村用電21300萬kW•h,合7446kW•h/hm2;農用柴油消耗量17282t,合0•6t/hm2,這種高投入、高耗能的農業(yè)作業(yè)方式也加劇了能源足跡需求。

4•3減小區(qū)域生態(tài)赤字的可行性對策

由上面的分析可以看出,人口的高度密集、較高的生產生活消費水平、化肥能源的過高投入以及供給結構的單一性都是新樂市目前生態(tài)赤字產生的關鍵因素。為此,新樂市可采取多種減小生態(tài)赤字的途徑,如減少農田化肥投入水平、技術改革、污染型優(yōu)勢產業(yè)的生態(tài)化發(fā)展等。具體如下:

4•3•1以“人”為本的戰(zhàn)略對策。區(qū)域人口的數量、質量、消費水平、意識形態(tài)等各個方面都直接或間接地影響著區(qū)域生態(tài)需求水平和供給能力的高低,生態(tài)足跡的估計也只是以特定人口的規(guī)模、消費水平、技術為前提的,因此,以“人”為對象的調控對策的實施是恢復重建戰(zhàn)略的最根本對策。這包括:嚴格控制城郊人口規(guī)模、提升以生態(tài)文化培養(yǎng)為主的人口素質、提倡適度的生產和生活消費水平。位于城郊的新樂市尤其應該注意在生活水平逐步提高的同時,倡導理性消費;另外,現在農業(yè)生產中應減少化肥投入、調整投入比例,避免造成浪費。

4•3•2以“資源”為本的戰(zhàn)略對策。新樂市近年來缺水狀況已相當嚴峻,“節(jié)水農業(yè)”更應成為長期戰(zhàn)略對策,采取的措施包括:1)深耕保墑技術。建立節(jié)水農業(yè)示范區(qū),購置大型機械實施深耕,增加耕層的有效水分;2)推廣秸稈還田,加大秸稈直接粉碎還田的工作力度;3)充分利用當地禽畜養(yǎng)殖業(yè)發(fā)達、有機肥源豐富的條件,大力推廣有機肥施用和生物復合肥開發(fā),提高土壤肥力和土壤保水能力;4)推廣秸稈覆蓋技術。采用此技術可以有效抑制蒸發(fā),并對控制雜草有良好效果;5)擴大節(jié)水型作物新品種面積。育種和引種注重品種的抗旱、耐旱性。新樂市土地資源集約利用程度已經很高,今后要繼續(xù)擴大蔬菜瓜果的種植面積,調整用地結構,發(fā)揮為省會服務的副食品基地功能。

4•3•3以“技術”為本的戰(zhàn)略對策。技術系統是區(qū)域“社會-經濟-自然”復合系統的中介,它直接決定著生態(tài)系統產出及供給水平的高低,決定著經濟需求的多少。也就是說技術是提高生態(tài)足跡供給和合理減少生態(tài)足跡需求的有效途徑,主要包括生態(tài)恢復和重建技術、經濟技術等。新樂市要加強農田林網建設的力度,引進優(yōu)良速生樹種,還可通過發(fā)展林果業(yè)和城鎮(zhèn)園林綠化來進行生態(tài)建設、改善城鄉(xiāng)環(huán)境;增施有機肥,減少無機肥;積極同省會農業(yè)科研單位聯合,開發(fā)適合本地的農業(yè)高新技術;強化工農業(yè)產業(yè)體系的生態(tài)化設計技術等。