1研究区域背景

新乐市地处太行山东麓山前冲积平原。全市总面积525km2,2000年总人口44万,南距省会石家庄38km。京广、朔黄铁路纵横贯穿全境;公路四通八达,京深高速公路从市域穿过,石家庄国际机场距市区5km,交通便利,史称“九省通衢、三辅重镇”。

1.1经济和自然环境总体状况较好,但水资源短缺

近些年,新乐市国民经济迅速发展,整体实力迅速增强。2000年完成国内生产总值51•7亿元,经济实力位列省会17个郊县第5位,人均GDP1•17万元,其中农民人均纯收入3616元,是1993年的3•3倍,是河北省首批小康县之一,社会经济各项指标均高于黄淮海地区农业县(318个)的平均水平。该市属于暖温带大陆性季风气候,四季分明,全市多年平均气温12•2℃,多年平均降雨量468•6mm,自然环境总体状况较好。但由于多年干旱少雨,加之上游横山岭等水库控制,境内的主要河流如大沙河、木刀河已多年断流,致使市域内地下水水位逐年下降,以1979—1983年为例,各乡镇井点降幅最低为0•84m,最大4•06m;(1977—1999年)新乐市的地下水埋深一直呈增加趋势,20世纪70年代末埋深5•99m,1999年埋深13•04m,年均水位下降0•3m。与此同时,作为纯井灌区的新乐市工农业生产和生活用水激增,地下水严重超采,目前新乐市年可供水资源量为1•5156亿m3,而实际年总开采量为2•3347亿m3,水资源缺口达8169万m3,水资源供需矛盾逐渐加剧。据问卷调查显示,有37%的受访者已经将水资源短缺列为本市的主要自然灾害之一。

1•2土地资源供需矛盾日益突出

以2000年为例,全市农、林、牧、渔业总产值21亿元,其中农业11•13亿元,牧业9•9亿元,林业1141万元,渔业529万元。随着产业结构的调整,因地制宜发展了花生、西瓜、食用菌等特色主导农业,高效农业科技示范园区内的设施蔬菜种植面积呈扩大趋势;作为石家庄市的副食品基地,农业产业化、商品化、市场化程度逐年提高。据土地利用程度指数[1]公式测算:新乐市2000年土地利用程度指数为31•25,是全国该指标(6•25,1996年)的5倍,沿海地区(24•6,1996年)的1•3倍,城郊型土地利用高度集约的特征表现的尤为明显。尽管采取了各种手段来提高土地利用的集约程度,但人多地少的矛盾仍日益突出,耕地面临较大的压力。2000年全市耕地总面积28•6万hm2,土地垦殖率为56•9%,人均耕地0•065hm2,远低于全国的人均0•1047hm2耕地水平,比20世纪80年代初人均0•0867hm2的水平降低了25•4%。

1.3工业支柱型产业体系初步形成,环境污染严重

作为支柱产业的大城市城郊工业,充分利用其毗邻大城市在交通、信息、技术服务、产业扩散等方面的区位优势,以大城市为依托、以广大现代化和集约化的农村地域为腹地,新乐市目前初步形成了以食品工业为支柱,以化工、建材工业为骨干的工业结构。乡镇企业的异军突起,对经济增长起到了积极作用,然而,以煤炭为主的能源消费结构加剧了大气污染,工业、生活废水使流经区的地表水和耕地都受到不同程度的污染。其中该市重点水污染源有3家,即新化股份、河北卫星民爆器材、新乐市国人啤酒,2000年全市工业废水排放量为87.4万t,仅此3家就排放87万t。过度的开采、污水的排放造成水环境的恶化,尤其是地面水的水质超标现象几乎遍布全市域,出现多个检测指标超标现象,如2000年各月份检测结果显示,水中的化学耗氧量、挥发酚、非离子氨三项指标都超标100%①。

1.4城乡生态建设初见成效,但面临问题较多

2000年底,市域内各类林地面积1•667万hm2,全市林地覆盖率31%,比90年代初的22%提高了10个百分点;其中市区建成区面积13km2,绿地面积348•63hm2,绿化覆盖率39•58%。农村林网建设、河滩整理及待利用地林地育苗都有了大幅度进展,农田林网控制面积98%,全市建成了以农田林网为骨架,网、带、片、点相结合的综合的平原防护林体系。当前和今后全市仍在农田环境改善、水和大气污染治理、平原防风固沙林的建设、优势产业的生态型结构调整等方面面临诸多艰巨的任务。

2研究方法

生态经济协调发展的定量测度是区域生态经济研究领域的一个重点问题。本文采用20世纪90年代中期以来国外流行的生态目标测度方法———生态足迹模型(EcologicalFootprint,简称EF),对研究区的生态经济协调发展的状态进行全面的测度,考虑到该模型在国内应用较少,现对该模型作简要介绍。

2.1模型概念与内涵

关于生态足迹的概念,WilliamE.R.曾将其形象地比喻为“一只负载着人类与人类所创造的城市、工厂……的巨脚踏在地球上留下的脚印”[2]。1996年以后WilliamE.R和Wackernagel又从不同的侧面对其进行了定义:“一个国家范围内给定人口的消费负荷”、“…用生产性土地面积来度量一个确定人口或经济规模的资源消费和废物吸收水平的账户工具”[3]。总之,无论如何定义,关于生态足迹总有一个清晰的、科学而严格的定义,那就是:生态足迹是一种可以将全球关于人口、收入、资源应用和资源有效性汇总为一个简单、通用的进行国家间比较的便利手段———一个账户工具[4];生态足迹(Wacker-nagel,1999)是指能够持续地提供资源或消纳废物的、具有生物生产力的地域空间,它从具体的生物物理量角度研究自然资本消费的空间[5]。人类生存依赖于自然的这一生态准则涵义是明显的。也就是说,就生态经济学的角度而言,人类社会要取得发展的强可持续性,就必须维持自己的自然资产存量,必须生存于生态系统的承载力范围之内。而且近十多年的很多研究结果表明,发展的可持续性也主要取决于生态系统提供的自然资产,即人们对自然资本的利用状况这一生态目标。但是自1987年世界环境与发展委员会(WCED)提出可持续发展的概念至今,世界人口、贫困、消费日益增加,生物多样性、森林密集日益减少,人类生存在一个更加危险的世界中,许多证据表明,人类正在远离可持续性。但这种远离的距离有多大?如何测量这种远离态的可持续性状况?生态足迹指标就是通过测定现今人类为了维持自身生存而利用自然的量来评估人类对生态系统的影响,而利用自然的量又是通过测度人们用于自我维持的生物生产面积来完成的。

2.2模型的计算方法

生态足迹的计算主要基于以下两个简单的事实: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折算成生产和消纳这些资源和废弃物流的生物生产面积或生态生产面积。因此,任何一个特定人口(从单一个人到一个城市甚至一个国家的人口)的生态足迹,就是其占用的用于生产所消费的资源与服务以及利用现有技术同化其所产生的废弃物的生物生产土地或水域的总面积。根据上述理论和概念,其计算步骤如下:1)划分消费项目,计算各主要消费项目的消费量;2)利用平均产量数据,将各消费量折算为生物生产性土地面积;3)通过当量因子把各类生物生产性土地面积转换为等价生产力的土地面积;将其汇总、加和计算出生态足迹的大小;4)通过产量因子计算生态承载力,并与生态足迹比较,分析可持续发展的程度。具体计算公式如下:EF=Nef=N∑ni=1aai=N∑ni=1(ci/pi)式中i为消费商品和投入的类型;n为消费项目数;pi为i种消费商品的平均生产能力;ci为i种商品的人均消费量;aai为i种交易商品折算的生物生产面积;N为人口数;ef为人均生态足迹;EF为总的生态足迹。由上式可知生态足迹是人口数和人均物质消费的函数,生态足迹是每种消费商品的生物生产面积的总和。将其同国家和区域范围所能提供的生物生产面积进行比较,就能为判断一个国家或区域的生产消费活动是否处于生态系统承载力范围内提供定量的依据。在生态足迹指标计算中,把人类使用的各种资源和能源消费项目折算为6种类型生物生产面积,然后再将这些具有不同生态生产力的生物生产面积,分别乘以相应的均衡因子(equivalencefac-tor)[6],就可以得到某类生物生产面积,然后再加总计算生态足迹和生态承载力。

3模型数据的获取与处理

针对研究单元的小尺度、资料的极度不规范不对接性、模糊性特点,本案例采用了两种方法来获取尽可能详尽、准确、切合实际的数据,以此来相互补充,共同完善研究的数据系列。第一种是自上而下法。就是根据地区性或全国性统计资料查取地区生产总量、出口总量、进口总量和年终库存总量,据此得到地区消费总量的数据,计算出总的生态足迹后再除以地区总人口,即得到最后的结果———人均生态足迹;第二种是社会问卷调查方法。即采用入户调查方式,针对当地居民的主要消费品类型,如农产品、动物产品、林产品、水产品等,就家庭消费规模进行调查,最后再用总人口去除,从而得到所需的全县人均各类消费品的数量。在本案例研究中,共随机调查了城镇、农户29户,以农户为主,接受调查的人口为114人,获得了基本满意的消费资料。生态足迹的计算主要由6部分组成:1)生活资料的消费。包括植物类产品、动物类产品、副食类产品、衣着类产品、家庭耐用消费品等五小类;2)生产资料的消费。包括各种农业生产资料,如化肥、农药、农用薄膜、种子、饲料及全县拥有的各种农业机械类产品;3)建筑材料的消费,包括水泥、木材、钢材、玻璃、砖瓦等;4)能源的消费。包括煤炭、燃料油和电力,不包括薪碳、秸秆消费;5)建成区;6)水资源消费(结果单列,未计入足迹总表)。同样,各部分的大类下还有细分类。

4计算结果与分析

4.1生态足迹计算结果

在上述数据的多方获取和针对性处理的基础上,依据生态足迹计量模型分别对各项生物资源、消费资料、能源、水资源进行计算,再汇总构成整个地区(2000年)的生态足迹需求。因计算烦琐,故忽略原始数据的处理、计算过程,仅将结果整理、汇总为表1,由生态足迹的需求和生态承载力供给(能供给的生物生产性土地面积)两部分组成。由表1可知,2000年新乐市的人均生态足迹需求为1•4360hm2,而实际可供给面积为0•4551hm2,因此,人均生态足迹赤字为0•9809hm2。生态供给和需求之比为1∶3•2,供需矛盾非常尖锐,而生态足迹计算中存在的低估现象是不可避免的。

4.1.1供需总量非均衡特点明显,生态赤字严重存在。新乐市的人均生态足迹需求(1•4360hm2)和区域可供每人使用的生态空间(0•4551hm2)之比为1∶3•2,生态赤字为0•9809hm2。为维持整个系统的平衡发展,就必须从区外输入大量的能量、物资来满足区内现有水平的生产、生活消费需要。即当地居民消费更多的是占用大量的区外生态空间。

4•1•2供需结构存在不对称性,区外输入成为维持系统均衡发展的必需。生态系统要素的供给结构和社会经济发展的需求结构之间,存在严重的不对称性,主要表现在生活需求、生产资料和能源的供需状况方面。对比生态足迹需求和供给的分类账户可知,在新乐市耕地、建筑用地的供给大于生态需求,相反林地、牧草地、水域和能源的供给则远远不能满足人口的生态需求。耕地的生态足迹供给空间已超过其按世界平均生产空间计算的需求面积的26•8%,建筑用地也略超过了27•5%,当地居民需要的水产品和林木产品则大部分依靠区外贸易的输入,畜产品的生产也不是靠本地牧草地而是依靠人工养殖,靠农业内部的结构调整来实现。因此,对于新乐市在优化内部产业结构的同时,更应该合理、高效地利用区外资源,提高资源、能源的利用率,是保障全市的生态经济可持续、协调发展的重要前提。

4•1•3区域生态空间的生产潜力较高。区域生物生产面积的生产潜力可以反映区域生物生产面积的资源利用效率的高低,它可以用“地区万元GDP的生态足迹总需求”除以“地区GDP”来获得。万元GDP的生态足迹越大,表明生物生产面积的产出率越低,该指标可反映区域自然资源的利用效益,而且可以很好地反映出万元GDP的生态足迹与自然条件状况、土地生产潜力和区域经济发展水平存在密切关系。如果将该指标与其他地区进行横向比较,就可以获得宏观的定位分析;还可以进行纵向对比,提高对研究区发展状况的认识。采用新乐市2000年总的生态足迹需求和当年GDP的值,计算得到本地万元GDP的足迹需求为1•24hm2。据资料显示[6],1999年我国西部12省(市区)万元GDP的生态足迹平均为2•721hm2,而东部地区万元GDP的生态足迹平均为1•291hm2。新乐市万元GDP的生态足迹基本与东部地区持平并略高,资源利用率是西部的2倍多。

4•2生态足迹赤字产生的原因分析

4•2•1高度密集的城郊人口。新乐市地处山前洪冲积平原,相对优越的耕作条件和自然生存环境为人口高度集聚奠定了基础;省会石家庄的城郊区位、交通便捷的优越条件、大城市中心功能的扩散,都促进了新乐市经济社会水平的提高和人口的高度集聚。目前市域人口密度838人/km2,为全国平原县(市)平均人口密度(141人/km2)的5•9倍。目前市域单位面积人口为8•38人/hm2,而可供生态空间面积仅为3•85hm2,人口的高度集聚相应减少了人均拥有的生态空间量。

4•2•2生态空间供给类型单一,供给总量非常有限。由于特定的区域特点,在目前新乐市可供的生态空间类型中以耕地为主,其它如林地、牧草地、水域等很少,并且没有任何的矿产资源。当地居民的水产品、林产品等消费大多数依靠外部输入,经济开放程度很高。并且由于耕作历史悠久,目前高投入的农用耕地产出水平已经达到极限,在没有重大技术变革情况下,耕地产出的提升空间很小,这限制了供给总量的进一步提高。

4•2•3较高的生产、生活消费水平。总体而言,新乐市属于经济较发达的地区,从产业演进过程来看,属于资源密集型向资金、技术密集型产业类型转变的阶段,技术含量还不高,为省会提供原材料的工业部分还处于优势地位。因此,无论是农业还是工业,都是以高投入、高产出作为其显著特点。城镇居民恩格尔系数为0•44,而且当地居民较高的生活消费水平增加了当地生态足迹的需求量。

4•2•4以化肥、煤炭为主的消费需求,增加了足迹需求总量。从新乐市生态空间需求结构和需求总量来看,化肥和以煤炭为主的能源是本地需求大户,化肥、煤炭的生态足迹分别为0•5189和0•4503,二者合计占全部足迹需求的71%。以化肥需求为例,2000年新乐市化肥施用折纯量高达1104kg/hm2,全国化肥平均投入水平为348•9kg/hm2,而据前苏联农业科学院多年研究结果[7],认为在一般情况下,作物最适施肥量(纯量)在172~225kg/hm2之间,而把465kg/hm2定为最高值,新乐市目前的化肥投入远远超过最适施肥量范围,已严重影响到了农产品的质量。如过高的化肥投入降低了当地蔬菜、瓜果品质,致使易腐烂,影响市场销售。另外,农村用电21300万kW•h,合7446kW•h/hm2;农用柴油消耗量17282t,合0•6t/hm2,这种高投入、高耗能的农业作业方式也加剧了能源足迹需求。

4•3减小区域生态赤字的可行性对策

由上面的分析可以看出,人口的高度密集、较高的生产生活消费水平、化肥能源的过高投入以及供给结构的单一性都是新乐市目前生态赤字产生的关键因素。为此,新乐市可采取多种减小生态赤字的途径,如减少农田化肥投入水平、技术改革、污染型优势产业的生态化发展等。具体如下:

4•3•1以“人”为本的战略对策。区域人口的数量、质量、消费水平、意识形态等各个方面都直接或间接地影响着区域生态需求水平和供给能力的高低,生态足迹的估计也只是以特定人口的规模、消费水平、技术为前提的,因此,以“人”为对象的调控对策的实施是恢复重建战略的最根本对策。这包括:严格控制城郊人口规模、提升以生态文化培养为主的人口素质、提倡适度的生产和生活消费水平。位于城郊的新乐市尤其应该注意在生活水平逐步提高的同时,倡导理性消费;另外,现在农业生产中应减少化肥投入、调整投入比例,避免造成浪费。

4•3•2以“资源”为本的战略对策。新乐市近年来缺水状况已相当严峻,“节水农业”更应成为长期战略对策,采取的措施包括:1)深耕保墒技术。建立节水农业示范区,购置大型机械实施深耕,增加耕层的有效水分;2)推广秸秆还田,加大秸秆直接粉碎还田的工作力度;3)充分利用当地禽畜养殖业发达、有机肥源丰富的条件,大力推广有机肥施用和生物复合肥开发,提高土壤肥力和土壤保水能力;4)推广秸秆覆盖技术。采用此技术可以有效抑制蒸发,并对控制杂草有良好效果;5)扩大节水型作物新品种面积。育种和引种注重品种的抗旱、耐旱性。新乐市土地资源集约利用程度已经很高,今后要继续扩大蔬菜瓜果的种植面积,调整用地结构,发挥为省会服务的副食品基地功能。

4•3•3以“技术”为本的战略对策。技术系统是区域“社会-经济-自然”复合系统的中介,它直接决定着生态系统产出及供给水平的高低,决定着经济需求的多少。也就是说技术是提高生态足迹供给和合理减少生态足迹需求的有效途径,主要包括生态恢复和重建技术、经济技术等。新乐市要加强农田林网建设的力度,引进优良速生树种,还可通过发展林果业和城镇园林绿化来进行生态建设、改善城乡环境;增施有机肥,减少无机肥;积极同省会农业科研单位联合,开发适合本地的农业高新技术;强化工农业产业体系的生态化设计技术等。