基于能值生态足迹的六盘水市可持续发展评价

杜雪莲，赵中南，井 彤

(贵州财经大学 经济学院，贵州 贵阳 550025)

“生态足迹”理论模型由加拿大生态经济学家Rees在1992年首次提出，并于1996年与Wackernagel对该模型进行了完善[1，2]。由于其计算方便，适用性比较强，受到了广泛运用。随着研究的不断深入，生态足迹模型的不足也逐渐显现。如生态足迹比较重生态系统而轻人类活动，定量化分析有缺陷[3～5]；
采用的均衡因子和产量因子对地域特点有所忽略，存在较大计算误差等[6]。能值理论最早由生态经济学家Odum提出[7]，该理论将任何物质、资源、劳务等形成所需的太阳能值量定义为含有的太阳能值，被认为是连接生态学和经济学的桥梁。能值理论在20世纪90年代初由留美学者蓝盛芳引入我国[8]，被广泛用于生态经济系统可持续发展状况的评价。Zhao等[9]将能值理论与传统生态足迹模型结合，提出了能值生态足迹模型，该模型集两者的优势为一体，评价结果更加接近区域真实现状，现已被广泛运用于省域[10，11]、市域[12]、城市群[13]以及流域[14]等不同尺度的区域可持续研究。六盘水市作为资源型城市，其崛起主要依靠以煤炭为核心的工业体系，2013年被国务院确定为成长型资源型城市。本文采用能值生态足迹及相关评价方法，评价六盘水市可持续发展状况，为该区生态文明建设和绿色发展提供参考。

2.1 研究区概况

六盘水市位于贵州省西部，区域面积9914 km2，地处低纬度高海拔地区，地貌以山地、丘陵为主，平均海拔1750 m，地势起伏大，是长江上游和珠江上游的分水岭，全年气温变化小，被誉为“中国凉都”。2020年六盘水市生产总值(GDP)为1339.62亿元，比2011年增长了123%, GDP增速从2011年的16.6%降到4.5%，年平均增速为9.98%。2011～2020年，六盘水市第二产业占GDP比重不断降低，从2011年的62.67%降到2020年的44.8%，但第二产业贡献占比依然最高。第七次人口普查(2020)显示该区常住人口约303.16万人。六盘水矿产资源丰富，煤炭、冶金等工业发达，被称为“西南煤海”，是我国南方重要的能源原材料工业基地。作为资源型城市，六盘水市在产业发展过程中享受了区域资源红利，但同时也存在经济发展过度依赖以煤炭为中心的资源产业，面临产业结构单一以及经济发展质量不高等问题(表1)。

表1 2011～2020年六盘水市生产总值、增速及占比

2.2 研究方法

2.2.1 人均能值生态承载力计算

首先，计算出太阳辐射能、风能、雨水势能、雨水化学能和地球旋转能这5种可更新资源的能量[7]。其次，将这5种能量通过太阳能值转换率(sej/J)转换成统一的太阳能值(sej)[7，8]。各太阳能值转换率见表2。取太阳辐射能、雨水化学能和风能中最大的一项，加上源于地球引力的雨水势能和源于地球内能的地球旋转能作为研究区的总太阳能值(C1)[10]，再除以研究区的总人口数得到人均太阳能值(c1)。最后，计算人均能值生态承载力。本文基于国内外相关研究，结合实际情况，核算能值生态承载力的能值密度采用全球平均能值密度(p1)，其值为3.104×1014sej/ hm2[8]。根据世界环境与发展委员会(WCED)的报告，需留出12%的生态容量以保护生物多样性，因此需把这一部分扣除，其计算公式如下：

表2 5种可再生资源太阳能值转换率(sej/J)

EC=c1/p1×88%

(1)

2.2.2 人均能值生态足迹计算

本文采用研究区生物资源生产量、能源生产量共同组成能值生态足迹的核算项目，能值生态足迹账户指标选取见表3。主要包括耕地账户、草地账户、林地账户、水域账户，以及化石燃料用地和建筑用地账户[9]。此外为更加全面准确地反映区域的可持续发展状况，纳入“三废”排放指标，其中废气归为林地，废水归为水域，固体废弃物主要占用空间资源，归为建设用地，3个指标取值为年排放总量减去治理削减量得到的最终排放量[11]。将研究区主要生产的各项资源(t)乘以能量折算系数(J/t)，再乘以太阳能值转换率(sej/J)从而得出太阳能值。将各项太阳能值加总得到总能值(C2)，再用总能值(C2)除以研究区总人数，得到人均能值(c2)。本研究采用区域平均能值密度(P2)对能值生态足迹进行计算，计算公式如下(S代表区域面积)：

表3 六盘水能值生态足迹账户指标选取

p2=C1/S

(2)

最后，计算人均能值生态足迹。其计算公式如下：

EF=c2/p2

(3)

2.2.3 可持续发展评价指标

(1)生态赤字或盈余。

人均能值生态足迹(EF)与人均能值生态承载力(EC)相减，即为人均能值生态盈亏(ES)，如式(4)所示：

ES=EF-EC

(4)

式(4)中，如ES>0，显示生态赤字，表示生态经济系统状况差，ES<0，显示生态盈余，表示生态经济系统状况良好，ES=0，显示生态平衡，表示可持续发展状态弱。

(2)可持续发展潜力指标。可持续发展潜力指标用来反映生态足迹中土地类型利用的多样性[14]，包括两项内容，其中的生态足迹的品种性标数用于判断生态足迹中各种生物生产性土地开发的均衡程度，其值大于0，值越大表示开发越均衡；
生态系统的发展潜力指数用于判断整个生态经济系统的多样性结构价值和调节潜力的发挥程度，其值同样大于0，值越小说明发挥程度越小[15]。具体公式如下：

L=EF×H

(5)

(6)

式(5)、式(6)中：L为生态系统的可持续发展潜力指数；
H为生态足迹的品种性标数；
bm为第m类的土地对应的生态足迹占总足迹的比重；
lnbm为第m类土地在总足迹中的配给。

(3)生态差额指数。生态差额指数用于评价系统可持续发展潜力和风险性，其值在0～1之间，越接近1表示潜力越大，潜在风险越小；
反之则表示潜力小，风险大[16]。公式为：

ED=EC/(EC+EF)

(7)

(4)万元GDP生态足迹。该指标表示每产生1万元生产总值占用的能值生态足迹，能评价资源利用效率及差异，万元GDP生态足迹与区域内资源利用率成反比关系。其计算公式为：

W=EF/GDP

(8)

2.3 数据来源

本文研究所需的六盘水市常住人口、人均GDP以及六类土地相关指标产量等数据来源于2011～2020年的《贵州统计年鉴》和《六盘水统计年鉴》。本文所用到的能值折算系数以及能值转换率主要借鉴蓝盛芳[8]等的研究结果。

3.1 人均能值生态承载力

根据前文关于能值生态承载力的计算方法得出结果如表4所示：2011～2020年六盘水市可更新资源总太阳能值、人均太阳能值和人均能值生态承载力均呈波动上升趋势。可更新资源总太阳能值从2011年的2.55E+21sej增加到2020年的4.14E+21sej，其中贡献最大的雨水势能从2011年的2.04E+21sej增加到2020年的3.63E+21sej。人均太阳能值从2011年的8.94E+14sej增加到2020年的1.37E+15sej，人均能值生态承载力从2011年的2.54 hm2提高到2020年的3.87 hm2，最大值为2014年的4.23 hm2，因为这一年降雨量最大从而雨水势能最大，为3.79E+21sej。可见研究区能值生态承载力主要受降雨量的影响。

表4 2011～2020年六盘水市能值生态承载力

3.2 人均能值生态足迹

根据前文计算方法得出结果如表5所示：2011～2020年六盘水市总能值、人均能值、区域能值密度以及人均能值生态足迹均呈波动增加态势。人均能值从2011年的3.87E+16sej增加到2020年的4.21E+16sej。其中，2011～2014年人均能值逐年上升，2014年达最大值4.84+16sej，随后下降并呈现小幅波动变化。区域能值密度从2011年的2.57E+15sej增加到2020年的4.18E+15sej，取历年平均值为3.58×1015sej/hm2计算得出人均能值生态足迹从2011年的10.8 hm2增加到2020年的11.75 hm2。其中，2011～2014年人均能值逐年上升，2014年达最大值13.50 hm2，随后下降并呈现小幅波动变化。说明“十三五”六盘水市经济社会发展相较于“十二五”对生态环境的影响有所减轻。这一时期，六盘水市第二产业占比逐年降低，从2011年的62.79%降至2020年的44.8%，第三产业和第一产业比重逐年提升。显示六盘水市“十三五”经济社会转型发展取得良好成效，人均能值生态足迹呈现降低态势。

3.3 可持续发展评价

3.3.1 能值生态赤字

从表6可以看出，2011～2020年六盘水市均出现生态赤字，人均能值生态赤字总体呈波动下降态势，最大值为2013年的10.68 hm2，最小值为2016年的7.53 hm2，其中2015～2016年下降幅度最为明显，之后呈平稳变化态势。总体上，后5年能值生态赤字比前5年小，说明该区赤字状况总体趋于改善。这一时期六盘水着力开展老工业基地调整改造以及传统产业改造，大力培育新产业新业态新模式，积极开展产业转移承接和产业合作，并获得了国务院通报表扬。与贵州省比较，六盘水人均能值生态赤字总体变化趋势与贵州省相似，但除了2011年，生态赤字均高于贵州省，2012～2020年区域最大差值为2015年的4.87 hm2，最小差值为2017年的0.72 hm2。说明该区经济社会发展对生态环境的压力大于贵州省整体情况，这跟六盘水市一直以来以煤炭为主的产业结构有关。

表6 六盘水市与贵州省人均能值生态赤字 hm2

3.3.2 六类土地利用类型能值生态足迹状况

如表7所示，2011～2020年6类土地类型中，人均能值生态足迹贡献大小顺序为林地<水域<耕地<草地<建筑用地<化石燃料用地，化石燃料用地最大，其人均能值生态足迹与总体人均能值生态足迹呈相同变化趋势，即先上升后下降，其峰值出现在2015年，值为10.6245 hm2，比2011年增长了1.34倍，到2018年下降到最低值7.3469 hm2。“十三五”期间，六盘水市深入实施大生态战略行动，坚持以供给侧结构性改革为主线，累计关闭煤矿55处，淘汰煤炭落后产能1312万t，化解钢铁过剩产能150万t，这一时期化石燃料用地人均能值生态足迹显著低于“十二五”时期。建筑用地人均能值生态足迹仅次于化石燃料用地，从2011年的2.3815增加到2020年的2.8894，呈波动上升变化，在2019年达到3.84 hm2的峰值，这是由于工业生产以及居民生活消费等对电力的消费使用逐年增加，2020年出现降低跟疫情影响有关。水域、林地的人均能值生态足迹贡献最小，变化趋势较为平缓；
草地和耕地的贡献也较小，最高值0.5 hm2和0.094 hm2分别出现在2014年和2016年，二者总体呈平稳变化趋势。

表7 六盘水市六类土地利用类型人均能值生态足迹

3.3.3 可持续发展潜力与风险分析

(1)生态品种性标数和可持续发展潜力指数分析。

根据前文计算公式得出六盘水生态品种性标数与发展潜力指数见图1：2011～2020年六盘水生态品种性标数与发展潜力指数呈波动变化态势。其中生态品种性标数从2011～2015年基本呈下降趋势，说明此期间该区对各类型自然资源开发的均衡性逐渐下降；
从2016～2020年呈先上升后下降趋势，说明各类型资源利用的均衡性有所改善。可持续发展潜力指数在小范围波动变化，2020年的发展潜力指数和2011年相比上升了16.5%，可持续发展潜力有所增强。通过进一步计算，六盘水年均生态品种性标数和年均发展潜力指数分别为0.7和0.9，显示该区生态经济系统与各种土地类型利用的相关度不大，总体上该区对各种生物生产性土地的开发较为均衡，研究时段内生态系统的多样性结构价值和调节潜力得到了一定程度的发挥。

图1 六盘水生态品种性标数与发展能力指数

(2)生态差额指数。

生态差额指数计算结果如图2所示：2011～2015年，六盘水市和贵州省生态差额指数均呈波动变化态势，2016～2020年，均基本呈现下降态势。2011～2020年，六盘水市和贵州省分别为0.16～0.25和0.11～0.22，显示二者均存在一定程度的可持续发展风险。除2015年六盘水市生态差额指数比贵州省低之外，其他各年均大于贵州省，说明六盘水市可持续发展潜力比贵州省整体稍大，地区可持续发展风险比贵州省稍低。

图2 六盘水市与贵州省生态差额指数变化对比

3.3.4 万元GDP生态足迹

从图3中可以看出，2011～2020年六盘水市和贵州省人均万元GDP生态足迹总体均呈下降态势，说明这一时期六盘水市和贵州省资源利用效率均明显提升。对比来看，2020年六盘水和贵州人均万元GDP生态足迹分别为2.66和1.67，与2011年相比分别降低了47%和73%，说明六盘水市资源利用率提高速度慢于贵州省。2018～2020年六盘水市人均万元GDP生态足迹均高于贵州省，最大差值为1.04，显示与贵州省相比，六盘水的土地投入产出效率还有待提升。

图3 六盘水市与贵州省人均万元GDP生态足迹对比

(1)2011～2020年六盘水市能值生态足迹均高于能值生态承载力，平均人均生态赤字为8.78 hm2，呈波动下降态势。总体上，“十三五”能值生态赤字较“十二五”明显降低，表明“十三五”该区经济发展与资源环境矛盾趋于改善，但与贵州省相比还存在差距。人均能值生态足迹在10.8～13.5 hm2范围内波动变化，其中贡献最大的是化石燃料用地。六盘水市需继续深化煤炭工业供给侧结构性改革，推动煤炭工业转型升级高质量发展，加大污染防控力度，加快技术更新和产业升级，发展绿色低碳经济。

(2)通过对六盘水生态品种性标数和可持续发展潜力指数的分析表明近年来该区对各类型自然资源开发较为均衡，六盘水市需要加快生态工业、生态农业和生态旅游发展，合理利用各类型土地，进一步促进用地均衡。另外，六盘水市可持续发展潜力比贵州省整体稍大，地区可持续发展风险比贵州省稍低。生态差额指数分析结果显示研究时段内六盘水市可持续发展状况总体趋于改善，显示该区经济社会发展绿色转型取得一定成效。但其年均生态差额指数为0.22，显示可持续发展潜力仍然较低，存在可持续发展风险。可以通过与其他地区的合作，形成优势互补，构建安全高效的可持续发展体系，降低可持续发展风险，提升可持续发展潜力。

(3)2011～2020年六盘水和贵州省人均万元GDP生态足迹总体均呈现降低态势，表明资源利用率稳步提升。整体上，六盘水市人均万元GDP生态足迹高于贵州省。值得注意的是，2018～2020年六盘水市人均万元GDP生态足迹相比之前不降反升，其资源利用率还有待提升。六盘水需要加快培育和发展战略型新兴产业，着力构建循环经济产业链，发展绿色清洁能源，倡导绿色消费和节约优先，不断提升资源能源利用率。