全 文 ： 倡 国家自然科学基金项目 （４０６７１００６ ，４０４７１１２３）资助
倡倡 通讯作者
收稿日期 ：２００５唱０９唱２１ 改回日期 ：２００５唱１２唱０３
河北省坝上地区农业生态足迹计算与分析 倡
———以河北省尚义县为例
唐 冲 马 礼 倡倡 魏爱青 杜淑焕
（首都师范大学资源环境与旅游学院 北京 １０００３７）
摘 要 本研究以河北省尚义县为例对坝上地区农业发展的可持续程度进行分析 ，发现尚义县的农业发展仍处于
一种较为严重的不可持续状态 ，２０００ 年尚义县农业人均生态赤字为 ０ ．３６hm２ ，从近 ６ 年的状况看 ，其农业发展已经
开始出现好转趋向 。
关键词 生态足迹 耕地 草地 可持续 农业 尚义县
Calculation and analysis of agricultural ecological footprint in Bashang Plateau ， Hebei Province — A case study of
Shangyi County ．TANG Chong ，MA Li ，WEI Ai唱Qing ，DU Shu唱Huan（College of Resources ，Environment and Tourism ，
Capital Normal University ，Beijing １０００３７ ，China） ，CJEA ，２００７ ，１５（３） ：１５０ ～ １５４
Abstract The agricultural ecological footprint of Shang yi County f rom １９９８ to ２００３ was calculated and analyzed ．Results
indicate an agricultural ecological deficit of ０ ．３６hm２ ／cap ． in ２０００ ．During the six years under review ，there is an initial
increase in agricultural deficit bu t then a steady decrease after ２００１ ．This implies an in tensification of agricultural develop唱
ment after ２００１ ．
Key words Ecological footprint ，Cropland ，Grassland ，Sustainability ，Agriculture ，Shangyi Count y
（Received Sept ．２１ ，２００５ ；revised Dec ．３ ，２００５）
可持续发展作为一种新的发展理念与模式 ，自 １９８７ 年枟我们共同的未来枠发表以来 ，已经从理论走向实
践［１］ 。 继 １９９２ 年里约热内卢联合国环境与发展大会之后 ，各国学者开始致力于量化可持续发展程度的研
究 。 目前有关可持续发展的指标及其定量评价方法研究是当前可持续发展研究的前沿和热点 。 ２０ 世纪 ９０
年代以来国际上提出了一些直观 、较易操作的可持续发展指标体系 、评价方法与模型［２］ ，通过这些新的指标
体系与评价方法在一些国家和地区的应用 ，人类进一步认识到社会发展已给所依赖的生态系统带来了巨大
压力 。 评价和监测可持续发展的状态和程度 ，是建立可持续发展的综合决策机制和协调管理机制的基础 ，
是实施可持续发展的依据［３］ 。 这种定量研究对于评价 、指导我国生态脆弱地区的持续发展具有重要意义 。
河北省坝上地区位于我国北方农牧交错带中段 ，是典型的生态脆弱区 ，生态恶化和生活贫困是当前该地区
面临的两大问题 。 该区产业结构长期以农业为主 ，农业发展的健康与否 ，以及农业生产对生态环境的负荷
是否在该地区农业土地的生态承载范围以内 ，都会对该地区的发展产生重要的影响 ，生态足迹的提出 ，使得
对该问题的定量研究成为可能 。 本研究利用生态足迹的概念与方法 ，以坝上地区尚义县为例 ，从人类对农
产品的消费需求与当地农产品的生态供给两个方面分析了坝上地区农业土地的生态承载力阈值 ，为制定坝
上地区可持续发展措施提供科学依据 。 本文对农业的分析主要是农业中的种植业和牧业 ，二者占该区农业
总产值的 ９０ ％ 以上 。
1 研究区域概况
尚义县位于河北省坝上地区的西北部 ，属内蒙古高原东南缘 。 坝缘线横贯东西 ，形成坝上高原区 、坝下
中低山区两大地貌单元 。 气候属冷温带半干旱大陆性季风气候 ，夏季凉爽短促 ，雨水集中 ；冬季严寒漫长 ，
干燥少雪 ；春秋气温变化剧烈 。 全县土壤有栗钙土 、草甸土 、盐土 ３ 个土类 ，其中栗钙土面积最大 ，占总面积
的 ５９ ．４ ％ ，植被以温带干草原为主 。 总面积 ２６１９km２ ，现有人口 １９ ．０３ 万人 ，农业人口达 １７ 万多 。 ２００３ 年
第 １５卷第 ３ 期 中 国 生 态 农 业 学 报 Vol ．１５ No ．３
２ ０ ０ ７ 年 ５ 月 Chinese Journal of Eco唱Agriculture May ， ２００７
人均纯收入仅 １４５８ 元 ，产业结构以农业为主 ，经济发展落后且对农业依赖性大 。
该县是我国典型的农牧交错区 ，由于气候干旱且多大风天气 ，降水稀少 ，地表植被覆盖度较差 ，疏松的
土质给风沙天气提供了沙源 ，在自然方面具备了土地沙漠化的条件 。 加之近百年来人口急剧增多 ，迫于粮
食压力 ，滥垦 、滥牧导致耕地规模迅速扩大 ，草场面积急剧减少 ，草场普遍退化 ，人类给土地带来的压力逐年
加大 ，人地矛盾突出 。 上述原因使得该县以土地沙漠化和草场退化为主要形式的生态环境恶化日趋严重 ，
由此引起的沙尘暴发生频率日益增高 ，不仅制约了当地的发展 ，且威胁到京津地区的生态安全［４］ 。 用生态
足迹分析尚义县农业发展的可持续程度 ，可为当地农业经济活动与生态承载能力相适应提供依据 。
2 研究方法
生态足迹的概念首先由加拿大 William教授在 １９９２ 年提出 ，随后在 １９９６ 年提出了具体的计算方法［１１］ 。
生态足迹方法本身尽管有一些不足之处 ，但自提出后引起了广泛应用 ，并得到较好的评价效果［１２ ，１３］ 。 生态
足迹分析方法是一组基于土地面积的量化指标 ，用土地面积来量化分析某一特定区域内 ，相对于该区域的
人类活动的承载能力 ，人类利用资源和排放废物的强度［１４］ 。 生态足迹就是在一定技术条件下 ，要维持某一
物质消费水平下的某一人口持续生存所必需的生物生产面积 。 生态足迹测量了人类生存所必需的真实的
生物生产面积 ，将其与一个区域所能提供的生物生产面积进行比较 ，就能判断该区域的人类活动是否处在
当地生态系统承载力范围内 。 生态足迹的需求小于当地的供给能力 ，认为人类社会的发展在生态系统的承
载范围内 ，若大于供给 ，则认为人类社会处于不可持续的发展状态 。 它通过供给与需求两方的比较 ，通常用
生态盈余或生态赤字来说明发展的可持续程度 。
生态足迹理论自 １９９９ 年引入我国后引起了广泛应用 ，首先是杨开忠等［１］较系统介绍了生态足迹分析
方法 ，徐中民 、张志强 、程国栋等［５ ～ ９］采用生态足迹理论与方法对我国一些省 、地区 、大区进行了生态足迹的
计算 ，研究区域多集中在我国生态环境比较脆弱的西北地区 ，这对我国开展西部大开发提供了有力的科学
依据 。 到目前为止 ，专门针对某一地区农业生态足迹的研究尚少见报道 ，特别是在农业占重要地位的坝上
地区 。
2畅1 生态足迹的计算
生态足迹的计算基于以下两个事实［１５］ ：一是人类可以确定自己生产的绝大多数资源及其所产生的废弃
物的数量 ；二是这些资源和废弃物流能转换成相应的生物生产面积 。 因此 ，任何已知人口（某个人 、一个城
市或国家）的生态足迹是生产这些人口所消费的所有资源和吸纳这些人口所产生的所有废弃物所需要的生
物生产总面积（包括陆地和水域） 。 其计算公式为 ：
EF ＝ N · ef ＝ N · r j · ∑ （ aai） ＝ N · rj · ∑ （ ci／ pi） （１）
式中 ，EF为总生态足迹 ；N 为总人口数 ；ef 为人均生态足迹 ；aai 为人均 i 种交易商品折算的生物生产面
积 ；ci 为 i种商品的人均消费量 ；pi 为 i种商品的平均生产能力 ；rj 为均衡因子 ，因为不同利用类型的土地生
物生产能力差异很大 ，为使各种类型生物生产面积的计算结果能够相比较 ，在各类型面积前乘以一个均衡
因子 ，使计算结果相统一 ；j 为生物生产性土地类型 。 生态足迹计算中 ，将生物生产性土地分为 ６ 大类 ：化石
燃料土地 ，指人类应该留出吸收 CO２ 的土地 ；可耕地 ，从生态角度看最有生产能力的生物生产性土地利用类
型 ；草地 ，适于发展畜牧业的土地 ；林地 ，指可产出木材产品的人造林地和自然林地 ；建筑用地 ，包括各种人
居设施及道路占用的土地 ；水域 ，为人们提供水产品 。 ６ 种土地利用类型分别承担不同的生态生产功能 。
2畅2 生态承载力的计算
生态承载力指生态足迹的供给能力 。 由于同类生物生产性土地的生产力在不同国家和地区间存在差
异 ，因而各国各地区同类生物生产性土地的面积是不能直接进行对比的 。 产量因子就是将其转化为可比面
积的参数 ，表示一国或地区某类土地的平均生产力与全球同类土地的平均生产力的比率 ，例如某地区耕地
的产量因子为 １ ．６６ ，表明该地区耕地的生物平均产出率是全球耕地平均产出率的 １ ．６６ 倍 。 由此可以计算
区域生态承载力 ，其计算公式为 ：
EC ＝ N · ec ＝ N · ∑ aj · rj · yj （ j ＝ １ ，２ ，… ，６） （２）
式中 ，EC为区域总承载力 ，ec为人均承载力 ，N 为总人口数 ，aj 为人均生物生产面积 ，rj 为均衡因子 ，yj 为
产量因子 。 生态足迹的计算通常由生物资源消费 、能源消费和贸易调整 ３ 部分组成 ，其中生物资源消费指农
产品和木材的消费 ，根据 ６ 种类型土地所承担的功能可知 ，农产品主要是由耕地和草地来提供 。 因此可通过
第 ３期 唐 冲等 ：河北省坝上地区农业生态足迹计算与分析 １５１
计算农产品的消费和农产品贸易调整两部分得到一个地区对农业生态足迹的需求 ，将其与该地区可耕地与
草地的承载力相比 ，便可得到农业发展的可持续程度 。
3 尚义县农业生态足迹计算与分析
3畅1 农业生态足迹现状的计算与分析
根据以上介绍的生态足迹的理论与方法 ，对尚义县 ２０００ 年农产品消费的生态足迹进行计算 ，资料数据
来源于尚义县国民经济统计资料汇编 。 尚义县农产品消费基本上分为两大部分 ，种植业产品和畜牧业产
品 ，分别由可耕地和草地来供给 。 农产品生产面积折算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 ，将尚义县人口对农产品的消费转化为提供这些消费所需要的生物生产面
积 ，即所需可耕地和草地的面积 。 对于尚义县农产品贸易调整部分的影响 ，可以将输出的农产品按价值比
例转换成相应的生物生产面积的比例 ，然后再从该类型生物生产面积中按比例进行扣减 。 需要说明的是 ，
对于尚义县农产品的贸易调整部分 ，由于缺乏尚义县农产品交易的详细资料 ，考虑到当地的经济发展还比
较封闭 ，生产的农产品绝大部分供当地消费 ，对外输出的农产品集中在草场牧产品中 ，粗略估计输出的草场
牧产品产值约占畜牧业总产值的 １／４ ，相应的尚义县对草场牧产品的自身消费就减少 １／４ ，因此需要扣除生
态足迹需求中草地面积的 １／４ ，计算结果见表 １ 。
表 1 尚义县农业产品消耗生态足迹表
Tab ．１ Ecological footprint of agricultural productions in Shangyi County
产品
Productions
全球平均产
量 ／kg·hm － ２
Global average
yield
当地生物
产量／ t
R egional
biological yield
总足迹 ／hm ２
To tal ecolo gical
fo otprin t
人均足
迹 ／hm ２·人 － １
Ecological
f ootprin t
per cap ．
土地利
用类型
Land use
t ypes
农产品
小麦 ２７４４ ２４３０ ８８５ ．５６８５ ０ ．００４６３８９ 耕地
玉米 ２７４４ ２９４１ １０７１ ．７９３０ ０ ．００５６１４４ 耕地
谷子 ２７４４ ５０２ １８２ ．９４４６ ０ ．０００９５８３ 耕地
豆类 １８５６ ２４８５ １３３８ ．９００９ ０ ．００７０１３６ 耕地
高粱 ３８００ ４０ １０ ．５２６３ ０ ．００００５５１ 耕地
马铃薯 １２６０７ ７０９５ ２５８５ ．６４１４ ０ ．００２７５９５ 耕地
其他 ３８００ ２１８４ ５７４ ．７３６８ ０ ．００３０１０７ 耕地
胡麻 １８５６ ３９５０ ２１２８ ．２３２８ ０ ．０１１１４８４ 耕地
油菜籽 １８５６ １ ０ ．５３８８ ０ ．０００００２８ 耕地
葵花籽 １４２６１ ２５０ １７ ．５３０３ ０ ．００００９１８ 耕地
甜菜 １８０００ ３６４０ ２０２ ．２２２２ ０ ．００１０５９３ 耕地
蔬菜 １８０００ １９８４７８ １１０２６ ．５５５６ ０ ．０５７７６０９ 耕地
瓜类 １８００ １６２２ ９０１ ．１１１１ ０ ．００４７２０３ 耕地
牧产品
猪肉 ４５７ ６８２０ １４９２３ ．４１３６ ０ ．０７８１７４０ 耕地
家禽肉 ４５７ ２９２ ６３８ ．９４９７ ０ ．００３３４７０ 耕地
禽蛋 ４００ ２１５２ ５３８０ ．００００ ０ ．０２８１８２３ 耕地
其他肉类 ３３ ３４４０ １０４２４２ ．４２４２ ０ ．５４６０５７７ 草地
奶类 ５０２ ７３０ １４５４ ．１８３３ ０ ．００７６１７５ 草地
羊毛 １５ ３７０ ２４６６６ ．６６６７ ０ ．１２９２１２５ 草地
表 １ 表明尚义县对种植业和
牧业产品的消费情况 。 在供给方
面 ，土地承载力的计算中耕地与
草地的均衡因子依据世界各国生
态足迹计量研究报告分别取值
２畅８ 、０畅５ ，在转化为生物生产面积
时需分别 乘其 各自 产量 因子
０畅２９３ 、０畅８７０ ，最后得出二者的供
给能力 分别为 ０畅３３４hm２ ／人和
０畅２１３hm２ ／人 。 同时出于谨慎考
虑 ，在进行尚义县农业生态足迹
计算时 ，在生态足迹供给里面扣
除了 １２ ％ 的生物多样性保护面
积 。 由上述计算编制尚义县农业
生态足迹的需求与供给表（表 ２） 。
表 ２ 计算的是为人类提供农
产品的耕地和草地的生态足迹供
给与需求 ，而实际上二者在为人类
提供农产品之外 ，还担负着吸收
CO２ 的功能 ，因为迄今没有哪个地
区会专门拿出土地作为化石燃料
土地来吸收 CO２ ，所以计算的生态
赤字要比实际值偏小 。 由表 ２ 可
知 ，２０００年尚义县农业的人均生态
足迹为 ０畅８４１hm２／人 ，而当地农业土
地的承载能力只有 ０畅４８１hm２／人 ，人
均生态赤字为 ０畅３６hm２ 。 人均生态
赤字已达到该地农业土地供给能
力的 ７５ ％ 左右 ，也就是说在现有农业产出和消费水平下为使农业达到可持续发展的目标 ，必须使现有耕地
和草地的总面积再扩大 ７５ ％ 左右 ，表明尚义县农业发展给农业用地带来的负担已远远超出了该县农业土地
承载能力的范围 。 要解决这部分生态赤字 ，可从区外引进自然资本来弥补区内的不足 ，或通过消耗区内自然
１５２ 中 国 生 态 农 业 学 报 第 １５ 卷
资本的存量来弥补生
态承载力的不足 。 由
于尚义县对农产品的
需求基本上来自县内
的农业生产 ，因此现
阶段尚义县只能是通
过过度消耗自然资本
存量来弥补当前的不
足 ，农业发展处于不
可持续的状态 。
徐中民等［１０］研究
１９９９ 年中国的生态足
迹表明 ，１９９９ 年我国对
表 2 尚义县农产品生态足迹的需求与供给（2000）
Tab ．２ Demand and supply of agricultural product ecological footprints in Shangyi County in ２０００
生态足迹的需求
T he demand o f ecological f ootprin t
土地利
用类型
Land use
t ypes
总 面
积 ／hm ２·人 － １
Land area
均衡因子
Equivalent
fac to r
均衡面
积／ hm ２·人 － １
Equivalent
area
耕地 ０ ．２０９ ２ ．８ ０ ．５８５
草地 ０ ．５１３ ０ ．５ ０ ．２５６
总需求足迹 ０ ．８４１
生态足迹的供给
T he supply of ecological foo tprin t
土地利
用类型
Land use
t ypes
总 面
积 ／hm ２·人 － １
Land area
产量因子
Yield
fact o r
均衡面
积／h m２ ·人 － １
Equivalent
area
耕地 ０ ．４０７ ０ ．２９３ ０ ．３３４
草地 ０ ．４８９ ０ ．８７０ ０ ．２１３
总供给面积 ０ ．５４７
生物多样性 ０ ．０６６
保护（ － １２ ％ ）
总可利用足迹 ０ ．４８１
耕地和草地的人均生态足迹需求为 ０ ．５９６hm２ ，全国耕地和草地的生态足迹平均供给能力为 ０ ．４０８hm２ ，人均
生态赤字达 ０ ．１８８hm２ 。 与全国平均水平相比 ，２０００ 年尚义县农业人均生态赤字高 ０ ．１７２hm２ ，比全国平均
水平高 ９０ ％ 左右 。 与陈东景等［７］研究的西北干旱半干旱地区各省份生态足迹中的农业部分相比 ，陕西省生
态盈余 ０畅０７hm２ ，甘肃省生态赤字 ０ ．０３４hm２ ，宁夏回族自治区生态盈余 ０ ．０１２hm２ ，新疆维吾尔族自治区生
态赤字 ０畅３８１hm２ ，对于同样是在干旱 、半干旱地区的坝上 ，本研究计算所得尚义县农业人均生态赤字仅比新
疆略低 ０ ．０２１ ，大大高于其他省份 。 不论是与全国平均水平相比较还是与干旱半干旱地区的各省份相比较 ，
尚义县人均农业生态赤字均相对偏高 ，充分说明现阶段尚义县农业的发展处于较为严重的不可持续状态 。
尚义县的经济发展严重依赖农业 ，农业的不可持续发展直接导致整个县发展的不可持续 ，减少农业的生态
赤字是实现该县持续发展的核心问题 。
3畅2 农业生态足迹的动态变化趋势
利用上述生态足迹法 ，计算分析尚义县最近 ６ 年来（１９９８ ～ ２００３ 年）农业生态足迹的变化趋势 ，发现尚
义县近 ６ 年的农业人均生态赤字呈波动变化 ，１９９９ ～ ２００１ 年内呈稳步上升趋势 ，２００１ 年后出现大幅度下降 ，
整体来看 ，近 ６ 年尚义县的农业人均生态赤字与当地农业土地的生态足迹供给能力相比一直呈现偏高的态
势 ，农业发展一直呈现较为严重的不可持续状态 。 该县农业人均生态足迹相对来说变化波动不大 ，说明尚
义县对农产品的人均需求逐步趋于稳定 。 用每万元农业产值消耗的生态足迹来说明农业发展的集约程度 ，
除 ２００１ 年外 ，每万元农业产值消耗的生态足迹呈明显下降趋势 ，说明尚义县的农业生产方式正由粗放型向
集约型转变 。
本研究在使用生态足迹进行计算时发现 ，产量因子的变动对结果的影响很大 。 困扰尚义县农业不可持
续发展最重要的一个因素就是农业用地的产量因子太低 ，如当地耕地的产量因子在最近 ６ 年依次为 ０ ．５７ 、
０ ．２８ 、０ ．２９ 、０ ．２２ 、０ ．３７ 、０ ．９０ ，在最好的年份也仅达到世界平均水平的 ９０ ％ ，要使该县农业进入持续发展的
轨道 ，一个重要途径就是提高农业生产力 ，从而提高自然资源单位面积的生物产量 。 在种植业中 ，蔬菜的生
产能力最高 ，近 ６ 年蔬菜的平均产量因子为 ３ ．０３ ，是世界平均水平的 ３ 倍多 ，而耕地生产玉米 、小麦等一些
粮食作物的能力还不及世界平均水平的 １０ ％ 。 今后该县在种植业方面 ，粮食生产应以自给自足为目标 ，重
点发展蔬菜产业以及经济效益较高的杂粮 、饲草饲料等产业 。 在牧业方面 ，由于 ２０００ 年该县大规模退耕还
林还草 ，使草场面积由 １９９９ 年的 ３畅５８ 万 hm２ 猛增到 ２０００ 年的 ９畅３３ 万 hm２ ，草地的产量因子 １９９８ 年为
１畅９７ ，１９９９ 年为 ２ ．１４ ，由于 ２０００ 年大面积退耕还林还草 ，后 ４ 年草地的产量因子下降到 ０ ．８ 左右 ，大批的退
耕还草地需要靠禁牧来保护 ，故当前牧业重点要处理好草地保护和以牧为主的经济发展方针之间的关系 。
4 小 结
利用生态足迹的方法 ，经分析尚义县的农业发展已经处于一种较为严重的不可持续状态 ，该县对耕地
和草地的生态足迹需求大大超出了它们的供给能力 。 并指出制约当地农业可持续发展的关键因素是可耕
地和草地的生产力水平低 。 影响一个地区生态足迹大小的关键因素就在于该地区的生产方式和消费模式 ，
而尚义县整体消费水平还比较低的情况下出现了农业生态赤字 ，说明尚义县的农业生产方式直接限制了其
农业土地的生态承载能力 ，使得农业土地的生态供给能力不足 。 因此 ，要想使尚义县的农业发展进入一种
第 ３期 唐 冲等 ：河北省坝上地区农业生态足迹计算与分析 １５３
持续的状态 ，首要问题在于改变当前的农业生产方式 。
生态足迹理论与方法是通过引入生物生产面积的概念来测量和比较人类经济系统对自然生态系统服
务的需求和自然生态系统承载力之间的差距 ，进而说明一个地区的发展是否处于可持续状态 ，为可持续发
展的定量研究提供了一种新思路 。 目前该理论正处于逐步完善阶段 ，还存在一些不足 ：一是它的生态偏向
性更多的强调人类发展对生态系统的影响及其可持续性 ，而不关心经济 、技术 、社会方面的可持续性 ；二是
生态足迹是基于一组静态指标的分析方法 ，它不能预测未来 ；三是计算结果往往比实际值偏小 ，所计算的生
态足迹只能是逐步接近这一实际值而不能与之完全相等 ，因为不可能将人类每一项消费都纳入到生态足迹
的计算中 ，另外针对一个区域具有重要地位的某一特殊生态资源也应纳入生态足迹的计算中 ，例如干旱区
的淡水资源 。
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１５４ 中 国 生 态 农 业 学 报 第 １５ 卷