基于生态足迹的矿区可持续发展研究

(1.中国矿业大学 环境与测绘学院,江苏 徐州 221008；2.北京红晶石投资 咨询有限责任公司,北京 100035)
摘 要：文章采用生态足迹模型计算了某矿区2005年的生 态足迹和生态承载力，结果表明，2005年该矿区生态足迹为3.2654hm²/人，生态承载力为 0.3584hm²/人，生态赤字为2.907hm²/人，生态处于不可持续发展状态。最后提出了可 持续发展建议和对策。
关键词：生态足迹；生态赤字；可持续发展
中图分类号：TD221  文献标识码：A  文章编号：[HT K]1007—6921(2009)01—0041—03

矿区是以矿产资源为对象的采掘工业及相关的社会生产发展到一定规模后，由于人口集聚而 形成的特殊地域，在资源型城市中占有突出的位置［1］。目前，中国正处在工业化 中期和城市化进程加速时期，对矿产资源需求将呈强劲的上升趋势。作为能源和原材料生产 基地的矿区,它的可持续发展对我国实施可持续发展战略的影响和作用十分重要［2］。本文采用生态足迹分析方法对我国某典型煤炭矿业城市的可持续发展进行研究，旨在为我 国矿业城市资源可持续开发利用提供有益的借鉴和启迪。
1 生态足迹研究方法

生态足迹(Ecological Footprint)研究方法是加拿大生态经济学家Rees于1992 年提出，由 其博士生Wackernagel发展并完善的用来测度可持续发展程度的方法［3,4］，是指在 现有技术条件下，按空间面积计量的支持一个特定地区的经济和人口的物质、能源消费和废 弃物处理所要求的土地和水等自然资本的数量［5］。生态足迹计算中主要考虑6种类 型［6］：化石能源地、可耕地、森林、牧草地、建筑用地和水域。生态足迹分析法 的运用主要基于2个基本假设：①人类能够估计自身消费的大多数资源、能源及其所产生的 废弃物数量。②这些资源和废弃物流能够折算成生产和消纳这些资源和废弃物流的生物生产 性面积或生态生产性面积。从需求方面计算出各生物生产面积的大小，而从供给方面计算出 生态承载力的大小，对二者进行比较，便可定量评价研究区域的可持续发展状况。生态足迹 计算模型包含的重要计算公式有：

式(1)中，EF为总生态足迹，N为人口数，ef为人均生态足迹，c_i为i种商品的人均年消费 量，p_i为i种商品的年平均生产能力，a_i为人均i类消费商品折算的生物生产面积，i为 消费商品和投入的类型，r_j为均衡因子，j为生物生产性土地类型。由于不同生物生产面 积的生态生产力不同，要将这些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 产力的面积来计算生态足迹和生态承载力，需要对计算得到的各类生物生产面积乘以一个均 衡因子。本文中采用全球一致的均衡因子［7］，分别为：林地和化石燃料用地为1.1 ，耕地和建筑用地为2.8，草地为0.5，水域为0.2。

式(2)中，EC为总生态承载力，N，aj，rj意义同式(1)，ec为人均生态承载力。在计 算生态承载力时，不同国家和地区之间同类生态生产性土地的生产力可能存在差异，因而 各国各地区同类生态生产性土地的实际面积是不能直接进行对比的。产量因子就是一个将各 国各地区同类生态生产性土地转化为可比面积的参数，是一个国家或地区某类土地的平均生 产力与世界同类平均生产力的比率［8］。本文中产量因子取自于Wackernagel等 ［9］对中国生态足迹计算时的取值，分别为：耕地和建筑用地为1.66，林地为0.91 ，草 地为0.19，水域为1，CO2吸收用地为0。同时按世界环境与发展委员会的报告《我们共同 的未来》所建议的，扣除12%的生物多样性保护面积。

生态赤字或盈余是指生态承载力与生态足迹之差［10］。如果区域的生态足迹小于生 态承载力，则表现为生态盈余，反之，则表现为生态赤字。生态赤字的出现，表明社会发展 处于相对不可持续状态。同样，区域生态盈余表明该地区人类生存于生态系统承载力的范 围内，生态系统是安全的，人类社会的发展处于可持续状态［11］。(3)式中，ED为 生态赤字，ER为生态盈余。
2 矿区生态足迹计算及分析

生态足迹账户主要由两部分组成：
2.1 生物资源消费账户

生物资源消费账户主要分为农产品、动物产品、水产品和林产品等四大类，大类下又有一些 细分类。生物能源生产面积折算的具体计算中，采用联合国粮农组织1993年计算的有关生物 资源的世界平均产量资料［12,13］(采用这一公共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)，将矿区的生物消费转化为提供这类消费需要的生物生 产面积，结果见表1。

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2.2 能源消费账户

能源消费部分根据统计资料考虑了矿区生产和生活中常用的几种能源。计算生态足迹时将能 源的消费转化为化石燃料生产土地面积。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［14-16］，将当地能源消费所消耗的热量折算成一定的化石燃料土地面积［17］(见表2)。计算出各种生物资源和能源消费的足迹构成了矿区的生态足迹，计算机结果见表3。

根据该矿区2005年的土地利用现状变更调查统计结果，该矿区2005年拥有土地总面积是42  448.1hm²，其中：耕地16 429.7 hm²，林地2 009.2 hm²，草地4 853. 8hm²，水 域6 420.8hm²，建筑用地12 734.6 hm²。除以总人数，乘以相应均衡因子和当地的产出 因子，就得到人均生态承载力，在扣除12%的生物多样性保护面积之后，矿区人均生态承载 力为0.3584hm²，如表4所示。

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3 结果分析

2005年，该矿区的生态足迹为3.2654hm²/人，而生态承载力则为0.3584hm²/人,生态赤 字为2.907hm²/人，人均生态足迹高出人均生态承载8倍多。生态赤字的存在,表明区域人类生存需求或人类对自然的影响已超出了生态承载能力的 范围。与全国人均生态足迹［11］1.325 5hm2/人相比，该矿区生
态足迹也远远超出，无论在国家尺度上还是全球尺度上，均属于不可持续发展的状态。

生态足迹账户中，化石燃料用地贡献最大，占整个生态足迹的84.5%。其次，耕地和草 地，分别占生态足迹的7.5%和7.3%，远高于林地、水域和建设用地。高的能源消耗是加大该 矿区生态足迹需求增长的主要因素之一，这与本身的能源资源特别是煤炭资源丰富以及能源 重化工业基地建设的客观条件有关。反映了区域社会经济的发展过分依赖于消耗自然资本存 量，加大了对自然生态系统的压力，属于不可持续发展状态。

该矿区2005年生态承载力账户中，耕地的生态供给量为0.2973hm²/人，约占73%，其次 分别为建设用地和林地，分别占生态承载力的19%和8%，水域的贡献率为0.8%，草地的所占 比例几乎为零。建设用地的贡献率相对较低，说明区域中该类型土地集约度低,土地资源的 利用效率不高。
4 减少生态赤字的方法与对策

矿区是个具有能流和物流的开放系统［18］，要实现生态系统的可持续发展必须保持 或提高区域生态承载力，减少生态足迹。参照国内其他矿业城市实行政策，特针对该矿区减 少生态赤字问题提出解决措施［11,18-20］：①进行产业结构调整,采用高新技术延 长产业链，提高资源的利用率；积极发展非煤产业，推进产业结构的多元化发展，实现从主 要依靠资源优势发展单一矿业经济型城市向充分利用城市资源发展多元经济型城市的转变；②控制人口以减少消费，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；③加强清洁生产工作，高效利用现有资源存量，减少资源浪费，实现可持续发展； ④加强城市生态和环境保护，推进生态型城市建设。在全社会开展生态环境保护的宣传教 育活动，普及生态环境科学知识。
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