全 文 ：第 34卷 第 6期 生 态 科 学 34(6): 170176
2015 年 11 月 Ecological Science Nov. 2015

收稿日期: 2015-07-01; 修订日期: 2015-08-04
基金项目: 中国气象局气候变化专项(CCSF201427); 浙江省气象科技计划重点项目(2014ZD05)
作者简介: 李正泉(1978—), 男, 安徽宿州人, 博士, 高级工程师, 主要从事气候变化与生态研究, E-mail: lzq110119@163.com

李正泉, 马浩, 肖晶晶, 等. 浙江省 1995—2013 年生态足迹动态变化探析[J]. 生态科学, 2015, 34(6): 170176.
LI Zhengquan, MA Hao, XIAO Jingjing, et al. Dynamic analysis of ecological footprint of Zhejiang Province from 1995 to 2013[J].
Ecological Science, 2015, 34(6): 170176.

浙江省 1995—2013 年生态足迹动态变化探析
李正泉, 马浩, 肖晶晶, 郁珍艳
浙江省气候中心, 浙江省气象局, 杭州 310017

【摘要】 运用生态足迹模型计算分析了浙江省 1995—2013 年的生态足迹和生态承载力, 并对浙江生态承压变化及其
成因进行了探讨解析。结果表明: 浙江省生态环境长期处于超载状态, 2006 年后一直出现严重超载现象, 全省消费约 2
倍自身生态系统供给能力。1995—2013 年浙江省生态承载力在 1.11—1.32 ghm2·cap–1 之间小幅波动, 而生态足迹则呈
快速增加, 增加速率约每年 0.083 ghm2·cap–1。生态足迹随人们富裕程度升高呈显著性对数增长, 随社会技术水平提高
呈显著性负指数下降。因人们膳食结构变化 , 粮食消费在减少、肉蛋类及水产类消费在增多 , 使得耕地足迹以每年
0.009 ghm2·cap–1 的速率在降低, 而草地和水域足迹则分别以每年 0.003 ghm2·cap–1 和 0.002 ghm2·cap–1 的速率在升高。
2004 年前浙江消费足迹以生物类资源为主, 能源消费次之; 其后能源消费占主导地位, 能源消耗是近些年浙江生态环
境出现严重超载的主因。

关键词：生态足迹; 承载力; 动态变化; 生态环境; 浙江省
doi:10.14108/j.cnki.1008-8873.2015.06.026 中图分类号：F062.2 文献标识码：A 文章编号：1008-8873(2015)06-170-07
Dynamic analysis of ecological footprint of Zhejiang Province from 1995 to
2013
LI Zhengquan, MA Hao, XIAO Jingjing, YU Zhenyan
Zhejiang Climate Center, Zhejiang Meteorological Bureau, Hangzhou 310017, China
Abstract: Using an ecological footprint model, this study calculated ecological footprint and capacity of Zhejiang
Province from 1995 to 2013, and interpreted the reasons for the change of bearing pressure of ecological environment.
The results showed that ecological environment of Zhejiang Province was overloading, and the extreme overloading state
occurred after the year of 2006. During severe overloading period, the double ecological capacity was consumed by
Zhejiang Province. From 1995 to 2013, ecological capacity varied with a small magnitude ranging from 1.11 to 1.32
ghm2·cap–1, but ecological footprint rapidly increased with a rate of 0.083 ghm2·cap–1. With the affluence degree rising,
ecological footprint displayed significant logarithmic increase, and exhibited significantly negative exponential decrease
with social technological level improving. Because of dietary pattern changing, grain consumption decreased but the
consumption of meat, egg and aquatic product increased, which resulted in arable land footprint reducing with a rate of
0.009 ghm2·cap–1 and pasture and sea footprints ascending with rates of 0.003 ghm2·cap–1 and 0.002 ghm2·cap–1. In
Zhejiang Province, the consumption footprint of biological resources was more than that of fossil energy before 2004, but
after that fossil energy consumption reached leading level in total consumption footprint. In other words, the heavy
consumption of fossil energy was a key factor for severe overloading of ecological environment of Zhejiang Province in
recent years.
Key words: ecological footprint; capacity; dynamic change; ecological environment; Zhejiang
6 期 李正泉, 等. 浙江省 1995—2013 年生态足迹动态变化探析 171

1 前言
生态足迹模型作为度量可持续发展一种指示
性指标的分析方法, 自Rees在1992年提出后[1], 经
不断发展完善, 现已在全球各国和地区得到广泛应
用[2–5]。国内有关生态足迹的研究, 大致开始于 1999
年, 徐中民等率先开展了甘肃省生态足迹的核算分
析[6], 此后生态足迹模型在国内开始得到广泛关注。
在先期研究中, 主要是针对单一年份国家、省市及
县级的生态足迹进行核算[6–8]; 但单年份分析无法
反映生态足迹随时间推移的动态演变, 较难为决策
者提供政策引导所需的详细信息。因此, 生态足迹
后期研究开始转向长序列的动态分析[9–14]。近年来,
生态足迹的模型方法研究在国内也取得了一定进
展。张恒义等使用省公顷模型核算了浙江省人均生
态足迹[15], 邱寿丰等运用国家生态足迹账户分析了
福建省生态足迹和生态承载力[16], 谢高地等基于北
京市生态足迹的案例研究在近期推出了城市生态足
迹的外延分析法[17]。从文献调研来看: 生态足迹研
究已在我国广受关注, 且已有较多研究成果发表。
但有关人们膳食习惯对生态足迹组分变化的影响分
析却并不多见, 富裕程度、社会技术水平与生态足
迹的关联分析也少有报道。在生态承载力计算方面,
水域承载力多数研究仅考虑内陆水体[15,18], 而忽略
了近海海域, 这对于沿海省份生态承载力的测算,
难免有失偏妥。本文运用传统的生态足迹模型核算
1995—2013 年浙江省人均生态足迹, 分析膳食结构
改变引起的生态足迹组分变化, 富裕程度及社会技
术水平提高对生态足迹的影响; 同时使用渔业生产
实际数据(包括近海渔业)对水域承载力进行估算,
进而分析浙江省生态承载力的历年变化, 最后探讨
分析浙江省生态环境的承压状况及其出现严重超载
的主因。
2 研究方法
生态足迹模型将地球上的生物生产性土地分为
6 类: 耕地、林地、草地、水域、建设用地和化石能
源用地[2]。其假设为: 人类消费的资源及所产生的废
弃物吸收均源于这 6 类土地, 且资源消费和产生废
弃物的数量可转换成相应类型的土地面积。化石能
源用地的功能被指定为吸收能源燃烧的碳排放(也
称碳吸收用地), 不提供其它生态服务输出, 因此生
态承载力计算不含该类土地, 仅包括 5 种土地类型。
2.1 生态足迹计算
生态足迹从人类消费占用生物生产性土地面积
的角度, 来测算人类消费足迹对自然生态的影响。
全球公顷法人均生态足迹的计算公式为[2,10]:
6
1 1
( / ), (1,2.3, ,6)
n
j i i
j i
EF q c p j
 
    (1)
式中, EF 为人均生态足迹(ghm2·cap–1), j 为生物生产
性土地类别, i为消费资源类别, ic 为第 j类土地中第
i种消费资源的人均年消费量, pi为第 i种消费资源的
世界平均产量, qj 为 j 类生物生产性土地的均衡因
子。由于各类土地(包括水域)的生物生产力存在差异,
故乘以各自的均衡因子 qj, 使其转换成统一标准。关
于化石能源消费的计算, 先按各类能源(煤碳石油等)
发热量折算系数[2,19], 将全省各类能源的年消耗量
转化成发热量(单位: GJ), 再除以全省人口数, 即获
得化石能源的人均年消费量(ci), 此时公式(1)中 pi是
指全球平均的能源足迹(GJ·ghm–2)。
2.2 生态承载力计算
生态承载力是表述区域生态系统生物资源的可
再生能力, 它和生态足迹相对应, 一个反映人类消
费的生态占用程度, 一个反映自然生态系统的供给
水平。全球公顷法的人均生态承载力计算公式为[10]:
5
1
(1/ ) , (1,2.3, ,5)j j j
j
EC P q A y j

      (2)
式中, EC 为人均生态承载力(ghm2·cap–1), P 为总人
口数, j 和 qj的表达与公式(1)中相同, Aj 分别指耕地、
林地、草地、水域、建设用地的面积, yj为产量因子。
产量因子(yj)是地区产量与世界平均产量的比
率, 它反映的是因气候、土壤及管理水平不同而造
成的各区土地的生产力差异。浙江省耕地的产量因
子计算公式为:
1
[( / ) ( / )]
n
j i i i
i
y M lp p a T

   (3)
式中, yj 为耕地产量因子, M 为复种指数, i 为农作物
类别, ilp 为第 i 类农作物全省平均单产, ip 为第 i
类农作物世界平均产量, ia 为第 i 类农作物种植面
积, T 为所有农作物的总种植面积, 即 /ia T 为第 i 类
农作物的种植面积权重。由于浙江省农作物种植普
遍存在复种现象, 故使用 M 加以修正, M 为总种植
面积(T)与实有耕地面积(Aj)的比值。
172 生 态 科 学 34 卷

关于水域产量因子, 多数文献均是取值为 1, 且
仅考虑内陆水体[15,18], 这对于沿海省份而言, 水域
承载力计算结果往往偏小甚多。如文献[15], 以全球
公顷计算的浙江水域承载力仅为水域生态足迹的
1/3, 即是说浙江省的水产消费需要靠外省大量调入,
这与浙江是水产输出大省的情况相违背。本文使用
渔业生产(包括近海渔业)的水产捕捞量近似作为水
域生物生产量, 以此来计算浙江水域的产量因子。
( / ) /j j iy Q A p (4)
式中, yj 为水域产量因子, Q 为全省水产捕捞量, Aj 为
水域面积(含近海), pi为水域生产的世界平均产量。对
于林地、草地和建设用地的产量因子设定见 2.4 节。
2.3 生态足迹强度指数
生态足迹强度指数又称生态压力指数, 它是指
单位生态承载面积上的生态足迹, 反映的是生态环
境受人类活动的承压状况, 其计算公式为[20]:
/EFI EF EC (5)
式中, EFI 为生态足迹强度指数, EF 为生态足迹, EC
为生态承载力。按世界自然基金会(WWF)的生态安
全评价标准, 当EFI<1.0时, 表示生态供给大于需求,
生态环境处于安全状态; 当EFI>1.0时, 供需出现不
平衡, 生态安全受到威胁, 1.5>EFI>1.0 为较不安全
等级, 2.0>EFI>1.5 为很不安全等级, EFI>2.0 为极不
安全等级。
2.4 数据来源及使用说明
浙江省生态足迹和生态承载力计算所需的各类
资源人均年消费量(ci)、作物产量(lpi)、作物种植面
积(ai)、渔业水产捕捞量(Q)、人口总数(P)等数据来
源于历年的浙江省统计年鉴, 其中能源消费(ci)和林
产品数据(ci)主要取自中国能源统计年鉴和中国林
业统计年鉴; 各类型土地面积数据(Ai)来源于浙江
省国土厅年报; 各类消费资源的世界平均产量( ip )
取自联合国粮农组织(FAO)数据库中的世界平均生
产数据[21]。
各类生物生产性土地的均衡因子(qj)设定参见
Wackernagel 等文献[2]。耕地和水域的产量因子按公
式(3)—(4)计算获得, 建设用地的产量因子设定与耕
地相同(即假设: 农村房屋及都市区等建设均是从耕
地上开始的)。对于草地和林地的产量因子, 考虑到
浙江与福建相邻, 两省份的气候与土壤质地等因素
差异不大, 故直接引用邱寿丰等人研究结果, 草地
和林地产量因子的具体设定请参见文献[16]。
3 生态足迹与承载力变化分析
3.1 生态足迹变化
1995—2013 年浙江省人均生态足迹的动态变化
情况如图 1a。在生态足迹组成中, 耕地、草地、林
地、建设用地、水域和能源的占比, 分别为 13%—
45%、7%—12%、3%—4%、4%—6%和 36%—67%。
在近 19 年, 浙江省人均总生态足迹在呈逐步增加,
线性增加速率约为每年 0.083 ghm2·cap–1(R2=0.947,
通过 0.01 水平显著性检验)。生物类资源账户(耕地、
草地、林地、建设用地和水域之和)消费足迹在该期
间变化幅度较小, 处在 0.84—0.93 ghm2·cap–1 之间,
其中: 草地、林地、水域和建设用地的足迹在不同
程度增加, 而耕地足迹表现为小幅下降; 非生物类
资源账户(能源)消费足迹在 1995—2013 年呈现出了
快速增长趋势, 2013 年其消费足迹(1.76 ghm2·cap–1)
已为 1995 年(0.52 ghm2·cap–1)的 3 倍之多, 每年的增
长速率约为 0.082 ghm2·cap–1(R2=0.950, 通过 0.01 水
平显著性检验), 该增加速率基本与总生态足迹的增
加速率相一致。由此可知, 能源消费是控制浙江省
生态足迹变化的决定性因素。

图 1 浙江省 1995—2013 年生态足迹与生态承载力变化
Fig. 1 Change of ecological footprint and biological capacity of Zhejiang Province (1995-2013)
6 期 李正泉, 等. 浙江省 1995—2013 年生态足迹动态变化探析 173

3.2 生态承载力变化
1995—2013 年浙江省人均生态承载力的动态变
化情况, 见图 1b。在生态承载力构成中, 水域承载
力占比最大, 约占总承载力的 45%—60%, 这是因
为浙江是一个海洋大省, 海域面积超 26 万 km2, 且
全省海岸线长达 6633 km(居全国首位), 近海水产养
殖业尤为发达。耕地、林地和建筑用地的承载力
分别约占总承载力的 18%—30%、10%—13%和
9%—12%。浙江草地面积极少, 人均占有量仅约为
0.01 hm2, 草地承载力的占比, 不足总承载力的 1%。
浙江省人均生态承载力在 1995—2013 年期间
变化幅度不大, 在 1.11—1.32 ghm2·cap–1 之间波动,
其波动趋势受水域承载力的影响较大(见图 1b)。耕
地承载力在近些年表现为逐渐下降, 下降速率约为
0.006 ghm2·cap–1(R2=0.88, 通过 0.01 水平显著性检
验), 而建筑用地承载力表现为逐步增加, 增加速率
约为 0.004 ghm2·cap–1(R2=0.83, 通过 0.01 水平显著
性检验), 这种耕地下降与建筑用地增加的承载力变
化趋势, 在某种程度上也反映了城镇化建设侵占耕
地的现象。
由于浙江省水域与林地的生态承载力高于其生
态足迹, 尤其是水域(见图 1), 因此水产品和林产品
可在满足省内自身消费的同时再向省外输出; 但浙
江耕地与草地的承载力明显不足, 农牧产品需靠外
部大量调入才能满足本省消费需求, 这也与浙江省
粮食(包含口粮、饲料粮及工业用粮)自给率不足一半
的情况基本相符。
3.3 生态足迹强度指数变化
在 1995—2013 年期间, 浙江省各年份人均生态
足迹均高于人均生态承载力, 2000 年以前, 两者差
距在逐步减小, 生态足迹强度指数(EFI)从 1995 年
的 1.3 降至 1999 年的 1.1, 生态环境虽然出现超载现
象 , 但 一 直 在 向 好 的 方 向 转 变 ( 见 图 2 ) 。
然而 , 进入本世纪后 , 生态足迹与生态承载
力之间的差距却开始快速加大, 至 2007 年, 浙江
省生态足迹强度指数(EFI)已达到 2.0, 且其后年
份的情况均大致如此。即是说, 2007—2013 年浙
江省一直在消费着约 2 倍于自身生态系统的供给
能力 , 其生态承压处于很不安全(2.0>EFI>1.5)和
极不安全(EFI> 2.0)的临界水平 , 生态环境在严
重超载。
4 生态足迹的影响因素探析
4.1 膳食结构改变对生态足迹影响
随着生活水平提高, 人们膳食结构在逐渐发
生改变。1995—2013 年, 浙江省主粮(稻谷与小麦)
的人均消费量在不断下降 , 以 1995 年为基准 ,
2013 年主粮人均消费量下降了 43%, 而肉蛋类及
鱼虾水产类的人均消费量却在逐步增加, 至 2013
年分别比 1995 年增加了 83%和 47%(见图 3.a)。
这种生活膳食结构的渐变, 在不同程度上影响着
消费足迹的组分变化。1995—2013 年, 浙江耕地
资源的人均消费足迹在以每年 0.009 速率降低
(R2=0.88), 而草地和水域的人均消费足迹则分别
以每年 0.003 ghm2·cap–1 (R2=0.79)和 0.002 ghm2·cap–1
(2=0.90)的速率在升高, 变化速率均通过 0.01 水平
的显著性检验(见图 3.b)。

图 2 浙江省 1995—2013 年生态足迹强度指数变化
Fig. 2 Variation of ecological footprint intensity index of Zhejiang Province (1995-2013)
174 生 态 科 学 34 卷


图 3 膳食结构改变与生态足迹组分变化
Fig. 3 Change of dietary pattern and component variation of ecological footprint
4.2 能源消费对生态足迹影响
1995—2013 年, 浙江省能源消费量从 48.5×106 t
标准煤上升至 188.2×106 t 标准煤。尽管全省能源利
用效率在逐年提高, 即万元 GDP 能耗在逐年下降
(已由 1995年1.41 t下降至2013年0.53 t标准煤), 但
“煤六油二”的总体能源结构尚未发生明显改变(见
图 4a)。
随着化石能源消费量的逐年攀升, 浙江省化石能
源的人均生态足迹也已从1995年的0.52 ghm2·cap–1增
加至 2013 年的 1.76 ghm2·cap–1, 在总生态足迹中的
占比由 36%上升至了 66%, 其中: 2004年开始, 化石
能源足迹占比开始超过 54%(见图 4b), 处于总生态
足迹的主导地位。全省生态足迹的变化趋势基本上
是由化石能源的消费走势所控, 化石能源消费已成
为近些年浙江生态出现严重超载的主因。
4.3 富裕程度和技术水平与生态足迹关系
在生态与社会经济的研究中, 常以人均 GDP 表
示人们的富裕程度, 以万元 GDP 占用的生态足迹来
代表社会综合技术水平[15,22]。浙江省人们富裕程度
和社会综合技术水平与生态足迹的关系分析见图 5。
生态足迹与富裕程度呈显著性对数关系增长,
在富裕水平较低的情况下(人均 GDP<4 万元), 生态
足迹随富裕度的增长较快, 但达到一定的程度时, 生
态足迹随富裕度的增长开始放缓(见图 5a), 暗示出当
人们物质需求满足时, 社会与公众开始逐渐关心其
生态建设。随着社会综合技术水平的提高, 万元 GDP
占用的生态足迹在逐年减小(两者呈显著性的负指数
关系), 浙江省万元 GDP 的生态足迹占用已由 1995
年的 1.78 ghm2 降至 2013 年的 0.39 ghm2, 但越向后
期, 社会综合技术水平的提高难度越大(见图 5.b)。
5 结论与讨论
5.1 结论
本文使用生态足迹模型计算了浙江省 1995—
2013 年的生态足迹和生态承载力, 分析了近 19 年浙
江省生态承压的变化, 以及膳食结构改变、能源消费
增长等对生态足迹的影响, 并探讨了富裕程度和综
合技术水平与生态足迹的关系, 获得以下几点认知。

图 4 浙江省能源消费与生态足迹的关系
Fig. 4 Relation of ecological footprint with energy consumption in Zhejiang Province
6 期 李正泉, 等. 浙江省 1995—2013 年生态足迹动态变化探析 175


图 5 富裕程度及社会技术水平与生态足迹关系
Fig. 5 Relation of ecological footprint with of affluence degree and social technological level
1) 浙江省人均生态足迹高于生态承载力, 生态
环境处于超载状态。2006 年后, 生态足迹强度指数
基本维持在 2.0 左右, 即浙江省在消费着自身生态
系统约 2 倍的供给能力, 生态承压处于很不安全和
极不安全的临界水平。
2) 1995—2013 年期间, 浙江省人均生态足迹在
逐年增加, 增加速率约为每年 0.08 ghm2·cap–1, 能源
消费是生态足迹增加主因, 尤其是 2003 年以后。人
均生态承载力在近 19 年中变化幅度不大, 约在 1.11
—1.32 ghm2·cap–1 之间波动, 水域是生态承载力的
重要组成。
3) 膳食结构的改变可引起生态足迹组分的变
化, 随着人们粮食消费减少、肉蛋类及水产类等消
费增多, 浙江耕地消费足迹以每年 0.009 ghm2·cap–1
速率在降低, 而草地和水域消费足迹则分别以每年
0.003 ghm2·cap–1 和 0.002 ghm2·cap–1 的速率在升高。
4) 生态足迹变化与人们富裕程度、社会综合
技术水平密切相关 , 生态足迹随富裕程度 (人均
GDP)的升高呈显著性的对数增长, 随社综合技术
水平提高万元 GDP 的生态足迹占用呈显著性的负
指数降低。
5.2 讨论
在生态承载力计算过程中, 本文使用了渔业
生产的水产实际捕捞量替代了水域生物生产能力,
由此计算了浙江水域 (包括近海 )的生态承载力 ,
这种做法比以往的研究结果更贴近浙江真实情
况。但捕捞数据中是否隐含着过度捕捞现象, 却无
法细细考究。
从浙江省水产捕捞量(不含远洋捕捞)历年变化
分析, 2005 年以前捕捞量一直呈增长趋势, 仅在
2006 年出现了一次捕捞量下滑的现象(约比 2005 年
少 10%), 其后两年基本维持在原位, 而后又一直呈
增加趋势, 至 2013 年其捕捞量已比 2005 年增加了
14%。简而言之, 捕捞量的变化总体呈上升趋势, 未
出现长期下降现象——即是说因大面积过度捕捞造
成的水域生产力大幅降低的情况还尚未出现。但在
以后的将来, 需时刻关注是否有过度捕捞现象, 这
是因为渔业生产尤其海洋渔业是浙江生态承载力的
重要组成, 一旦涸泽而渔或海域出现严重污染, 将
会造成浙江生态总承载力的锐减, 海洋生态保护对
浙江而言尤为重要。
在以生态足迹模型分析浙江省生态承压情况时,
仅能考虑到化石能源碳排放足迹, 而化石能源燃烧
过程其它气体排放及污染物的负生态效应(如大气
污染), 以及工业生产废物排放造成的水环境污染、
土壤污染等, 均未能加以考虑, 这也是生态足迹模
型自身的一个局限。另一方面, 为了便于直接对比
浙江省生态占用(生态足迹)与生态供给(生态承载
力)两者的大小, 在计算生态承载力时, 本文并未扣
除因生物多样性保护所需的预留生态空间(约占生
态总承载力的 6%—12%)。上述两个因素在一定程
度上, 会略微降低对浙江省生态环境承压的估算,
即浙江省生态环境的实际承压可能比文中的分析更
为严重些。
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