论文部分内容阅读
摘要运用系统承载力与生态足迹核算法，从经济发展、生态协调、资源利用与社会公平四方面评价在国家尺度上的大同市1999～2012年可持续发展能力。研究结果表明，全市1999～2012年资源-环境承载力呈现下降趋势，人均生态承载力基本稳定并呈小幅波动，存在生态赤字，社会经济在国家尺度上均不可持续；大同市社会公平性较好，但人均收入总量显著低于国家水平；生态建设逐渐加强，生态系统日趋优化；经济发展、资源利用效率与资源开采回采率总体上落后于国家平均水平。研究结果较好地表征了大同市城市复合生态系统可持续发展现状与问题，可为当前资源型城市转型发展提供一定的借鉴。
关键词复合系统；可持续发展；承载力；生态足迹
中图分类号S181.3；X26文献标识码A文章编号0517-6611（2014）04-01123-05
基金项目国土部公益项目“市级土地综合整治规划技术方法研究与应用示范”（201011016-1）。
作者简介黄晓英（1978- ），女，福建霞浦人，博士研究生，研究方向：资源利用与规划、区域规划。*通讯作者，教授，博士生导师，从事土地利用与规划、区域规划研究。
资源型城市随矿产、森林等自然资源的开发利用而兴起，随资源枯竭而衰败，作为我国重要的能源资源战略保障基地，是国民经济持续健康发展的重要支撑，其城市发展状况涉及国家资源安全、经济安全、生态环境安全和社会安全。而对于资源型城市可持续发展的研究被认为是是一个全球性难题，“资源诅咒”一词就常常用来概括资源型城市发展出现的问题。目前，有學者从体制机制[1-2]、生态方面[3]、综合承载力方面[4]、其他方面[5]等进行了一些探索。由于长期实行“高投入、高污染、低效率”的传统生产模式。当前多数资源型城市都遭受资源枯竭、环境污染、经济下滑等问题的困扰，这与建设资源节约型、环境友好型社会理念是不相符的。中央在此背景下适时提出了振兴东北老工业基地及中部崛起等重要战略举措；2013年国家制定了资源型城市可持续发展规划，要求显著增强可持续发展能力；党的十八大会议，把生态文明建设放在突出地位，城市生态环境及承载力构成城市可持续发展的关键问题之一。
自1987年Brundtland提出了可持续发展后，获得许多国家、政府、学者及公众的普遍认可，国内外学术界从各个领域对其概念、体系及评价等进行了大量研究工作，取得丰富的成果。1995～1996年世界银行与UNDP先后提出全球尺度的评价指标体系，涵盖社会、经济、环境等多方面因子；毛汉英提出基于经济增长、社会进步、资源环境及可持续发展能力4个子系统的指标体系；中国科学院生态环境研究中心从人类需求、资源利用、经济和社会4个方面构建了指标体系[6]。而目前研究中，较多是从中小尺度区域或地市的可持续性方面开展研究的，其数据获取制约着其定量研究的深度与广度。因此，有必要发展基于中小尺度的研究方法，闵庆文等、赵兴征等、秦耀辰等、臧淑英等分别提出了一些定量化评价方法[7-12]。可持续发展不是不消耗资源，不是使发展完全摆脱对资源环境的影响和依赖，而是要将发展保持在资源环境可承载能力的限度以内，又不能使发展处于停滞状态[13]。其中体制改革是解决资源型城市发展障碍的根本办法，主导产业的选择与培育是城市转型成功的核心与关键问题，生态环境建设有助于生态系统整体实现自我增值，社会承载力是资源枯竭地区转型的重要保障资源。因此，资源型城市转型和可持续发展，必须考虑资源-环境承载力与生态承载力。源自生态学的承载力概念，被用于描述系统稳态，后被人文学科领域广泛使用，如高吉喜[14]、夏军等[15]、谢高地等[16]、孟爱云[17]、汪晓文等[18]从理论、方法、实证等方面进行了研究。城市作为人类干扰最大的复合生态系统，其承载力大小直接关系到人类的生存与发展。该研究即运用资源-环境承载力与生态承载力，结合社会经济指数，从经济发展、资源利用、生态协调与社会公平四方面探讨资源性城市可持续发展程度。
1研究区概述
大同市地处山西省北部、黄土高原东北边缘，地处晋、冀、蒙交界处。位于112°34′～114°33′ E，39°03′～40°44′ N之间。2012年国土总面积14 102 km2。全市地形地貌复杂多变，山地、丘陵、盆地、平川兼备，深林覆盖率为30.5%。为温带大陆性季风气候。
大同市是山西省第二大城市，下辖4区7县，2012年总人口333.97万人。工业以煤炭、电力、冶金、机械为主，农业以种植业为主。大同市是国家重化工能源基地，煤炭储量丰富，年产优质动力煤8.000×108 t，产量占全国1/16，出口量占全国1/3。铜、铁、云母、沸石等矿物储量也较为丰富。历史悠久，是国家首批历史文化名城。2013年《全国资源型城市可持续发展规划》中在资源型城市综合分类中被认定为成熟型城市。
2研究方法与数据来源
2.1计算原理依据秦耀辰等[8]提出的综合发展度（GIR），在其基础上进行修正，引入资源-环境承载力因素，在国家尺度上对大同市1999～2012年城市复合生态系统的可持续性定量分析，构建可持续发展度指标DSD（Degree of Sustainable Development），公式如下：
2.1.1资源-环境承载力因子。将资源-环境承载力界定为一定可利用资源量及环境容纳能力下可以维持的人口与社会经济规模，资源要素是基础条件，环境要素是约束条件。由于承载力范畴很广，环境要素复杂多变，采用指标综合评价法，根据大同市实际选择水资源、土地资源、矿产资源（煤炭资源）、大气环境、水环境与土壤环境构建评价指标体系（表1），将不同类别的因素进行标准化处理并计算得分。
2.1.2生态承载力因子。采用1996年Rees与Wackernagel提出的生态足迹核算法[19]，用以测度人类对自然产生的压力以及压力是否在自然的生态承载范围之内，主要通过构建矩阵解释人类活动与土地资源耗费的关系，合计六大类生态生产性用地。核算公式为： 2.2数据来源
2.2.1国家数据来源。资源环境数据来自全国环境统计公报（1999～2012）、《中国国土资源可持续发展研究报告》（1999～2012），土地数据取自国土资源部，经济数据来自中国统计年鉴。
2.2.2大同市数据来源。资源环境数据来自《大同市农业与农村工作手册》、《大同市水资源公报》及环境监测报告，产量等统计数据取自1999～2012年大同市统计年鉴，大同60年概览（1949～2009），土地利用数据取自大同市土地统计台帐（1999～2012）等资料。
3结果与分析
3.1资源-环境承载力因子大同市1999～2012年资源-环境承载力评价结果见表2，利用SPSS13.0对各年份运算结果进行曲线拟合，方程为C（t）=0.038t2-0.284t+0.92。其中C（t）为第t年资源-环境承载力评价值；t为时间，t=1表示1999年，依此类推。该函数复相关系数为0.978，说明自变量t与因变量之间有较好的相关性；相关系数平方为0.956，表明自变量可以解释因变量95.6%的变异状况。F值的显著性概率为0.044，小于5%，回归方程有意义。
评价结果表明，总体上大同市资源-环境承载力自2000年呈现逐年下降趋势，至2005年承载力水平达到最低。2000～2005年间由于社会经济发展加速，大同市对诸如煤炭等资源的过度开发，忽视了对环境的有效治理，环境污染导致总评分中环境要素分值急速下降，造成资源-环境承载力评价得分降低。2006年以来大同市已意識到发展不能靠牺牲环境发展来获得，因而开始采取一系列有效措施，逐步加大对环境治理的资金投入，同时对煤炭等资源开发利用加以限制性保护，尤其是对农业土地向非农建设用地转用过程的严格控制，2006～2012这7年间的资源-环境承载力评价值稳中有升。
3.2生态承载力因子
3.2.1人均生态足迹及各组分分析。由图1可见，大同市1999～2012年人均生态足迹呈现出整体上升局部下降的趋势，从1999年的1.759 5 hm2/人降至2006年1.620 6 hm2/人，而后又缓慢地上升，至2012年其值达到1.901 2 hm2/人。从人均生态足迹各组分比重来看，1999与2012年能源用地一直都占据主导地位，其次是水域；耕地、建成地与牧草地比重稳定且有小幅上升，林地比重呈下降趋势。大同市能源生产主要以采煤、煤化工产业为主，能源生产与消费是大同市生态足迹总量变动与组分比重变动的重要贡献因子。大同市担负着京津风沙源治理、国家退耕还林还草及太行山绿化工程的重任，林业生产以保护为主，开采量减少，其具有速度缓慢的增加趋势，这可能是造成全市1999～2012年生态足迹呈现整体上升趋势的最直接因素。耕地保持平稳态势，建成地与牧草地所占份额较小且都保持增长势头。水域面积较大，基本较稳定，历年均未有超过0.02 hm2/人，对生态足迹变化贡献很小（图2）。
3.3社会经济因子经济发展因子以人均GDP表示，社会公平因子以基尼系数表示（表3）。1999～2012年大同市人均GDP、城市与农村人均收入水平总量均未达到全国平均水平，但历年基尼系数<1，表明社会公平程度略优于全国平均水平。图4大同市1999～2012年生态赤字各类用地贡献量
3.4大同市可持续发展度综合分析综合上述各因子，依据DSD指标评价方法，研究结果表明大同市1999～2012年社会经济均处于不可持续状态，结果如图5所示。
大同市经济增长略显缓慢，历年人均GDP占有量均未达到国家平均水平。全市农林牧渔业发展由于受到自然条件等的限制，1999～2012年第一产业的GDP所占比重仅从3.97%下降到3.70%，而第三产业GDP比重更是从1999年的42.39%上升至2012年的45.90%，同期第二产业稳定在50%左右。2012年大同市三次产业结构比为5.3∶50.7∶44.0。其中2012年煤炭采选业增加值占工业增加值比重达52.13%，其下游产业（电力、蒸汽、煤气、化学原料、炼焦业）占比重仅为26.76%，固定资产投资中煤炭工业投资111.47亿元，增长25.7%；传统产业（煤炭、焦炭、冶金、电力）投资合计201.23亿元，增长27.5%。一支独秀的局面并不能掩盖大同市经济发展对煤炭资源的依赖，产业链过度集中于原料生产阶段而没有充分延伸，雄厚的资源优势未得以体现。
要想基本解决大同市资源枯竭城市历史遗留问题，显著增强可持续发展能力，基本完成转型任务，又要使其基本形成资源开发与经济社会发展、生态环境保护相协调的格局，就应转变经济发展方式，取得实质性进展，建立健全促进资源型城市可持续发展的长效机制。既不能完全依赖于区域外资源流入，这样不仅付出的经济代价很高，最终也可能较难保证经济增长成效，不能过度利用稀缺资源。现实的方法是以内涵式挖潜为主，辅以适度资源进口，通过市场机制调控不同产业发展规模与速度，调整资源配置；加强对煤炭下游产业的扶持，延长产业链，提高生产效率，积极探索产业升级与转型；加强对农地非农化过程的控制，严格执行土地利用规划、城市规划的用途分区管制策略，完善社会保障，保障农户权益，构建以人为本的节约型社会、环境友好性社会。
4结论与讨论
（1）1999～2012年大同市资源-环境承载力总体上持续下降，2010年以来出现上升的趋势；人均生态承载力基本稳定于[0.532 6 hm2/人，0.804 5 hm2/人]区间内呈小幅波动，耕地、林地与建成地为其主要构成；人均生态足迹总体上呈现上升状态，至2012年1.903 1 hm2/人为最高水平，以耕地和林地占主导逐渐演替为以能源用地为主导。由于历年人均生态足迹均高于生态承载力，产生生态赤字，总体呈现下降趋势，由1999年1.206 hm2/人减至2012年的0.672 3 hm2/人；能源用地对生态赤字贡献量最高，耕地具有一定生态盈余，可提供一定的赤字补偿。
关键词复合系统；可持续发展；承载力；生态足迹
中图分类号S181.3；X26文献标识码A文章编号0517-6611（2014）04-01123-05
基金项目国土部公益项目“市级土地综合整治规划技术方法研究与应用示范”（201011016-1）。
作者简介黄晓英（1978- ），女，福建霞浦人，博士研究生，研究方向：资源利用与规划、区域规划。*通讯作者，教授，博士生导师，从事土地利用与规划、区域规划研究。
资源型城市随矿产、森林等自然资源的开发利用而兴起，随资源枯竭而衰败，作为我国重要的能源资源战略保障基地，是国民经济持续健康发展的重要支撑，其城市发展状况涉及国家资源安全、经济安全、生态环境安全和社会安全。而对于资源型城市可持续发展的研究被认为是是一个全球性难题，“资源诅咒”一词就常常用来概括资源型城市发展出现的问题。目前，有學者从体制机制[1-2]、生态方面[3]、综合承载力方面[4]、其他方面[5]等进行了一些探索。由于长期实行“高投入、高污染、低效率”的传统生产模式。当前多数资源型城市都遭受资源枯竭、环境污染、经济下滑等问题的困扰，这与建设资源节约型、环境友好型社会理念是不相符的。中央在此背景下适时提出了振兴东北老工业基地及中部崛起等重要战略举措；2013年国家制定了资源型城市可持续发展规划，要求显著增强可持续发展能力；党的十八大会议，把生态文明建设放在突出地位，城市生态环境及承载力构成城市可持续发展的关键问题之一。
自1987年Brundtland提出了可持续发展后，获得许多国家、政府、学者及公众的普遍认可，国内外学术界从各个领域对其概念、体系及评价等进行了大量研究工作，取得丰富的成果。1995～1996年世界银行与UNDP先后提出全球尺度的评价指标体系，涵盖社会、经济、环境等多方面因子；毛汉英提出基于经济增长、社会进步、资源环境及可持续发展能力4个子系统的指标体系；中国科学院生态环境研究中心从人类需求、资源利用、经济和社会4个方面构建了指标体系[6]。而目前研究中，较多是从中小尺度区域或地市的可持续性方面开展研究的，其数据获取制约着其定量研究的深度与广度。因此，有必要发展基于中小尺度的研究方法，闵庆文等、赵兴征等、秦耀辰等、臧淑英等分别提出了一些定量化评价方法[7-12]。可持续发展不是不消耗资源，不是使发展完全摆脱对资源环境的影响和依赖，而是要将发展保持在资源环境可承载能力的限度以内，又不能使发展处于停滞状态[13]。其中体制改革是解决资源型城市发展障碍的根本办法，主导产业的选择与培育是城市转型成功的核心与关键问题，生态环境建设有助于生态系统整体实现自我增值，社会承载力是资源枯竭地区转型的重要保障资源。因此，资源型城市转型和可持续发展，必须考虑资源-环境承载力与生态承载力。源自生态学的承载力概念，被用于描述系统稳态，后被人文学科领域广泛使用，如高吉喜[14]、夏军等[15]、谢高地等[16]、孟爱云[17]、汪晓文等[18]从理论、方法、实证等方面进行了研究。城市作为人类干扰最大的复合生态系统，其承载力大小直接关系到人类的生存与发展。该研究即运用资源-环境承载力与生态承载力，结合社会经济指数，从经济发展、资源利用、生态协调与社会公平四方面探讨资源性城市可持续发展程度。
1研究区概述
大同市地处山西省北部、黄土高原东北边缘，地处晋、冀、蒙交界处。位于112°34′～114°33′ E，39°03′～40°44′ N之间。2012年国土总面积14 102 km2。全市地形地貌复杂多变，山地、丘陵、盆地、平川兼备，深林覆盖率为30.5%。为温带大陆性季风气候。
大同市是山西省第二大城市，下辖4区7县，2012年总人口333.97万人。工业以煤炭、电力、冶金、机械为主，农业以种植业为主。大同市是国家重化工能源基地，煤炭储量丰富，年产优质动力煤8.000×108 t，产量占全国1/16，出口量占全国1/3。铜、铁、云母、沸石等矿物储量也较为丰富。历史悠久，是国家首批历史文化名城。2013年《全国资源型城市可持续发展规划》中在资源型城市综合分类中被认定为成熟型城市。
2研究方法与数据来源
2.1计算原理依据秦耀辰等[8]提出的综合发展度（GIR），在其基础上进行修正，引入资源-环境承载力因素，在国家尺度上对大同市1999～2012年城市复合生态系统的可持续性定量分析，构建可持续发展度指标DSD（Degree of Sustainable Development），公式如下：
2.1.1资源-环境承载力因子。将资源-环境承载力界定为一定可利用资源量及环境容纳能力下可以维持的人口与社会经济规模，资源要素是基础条件，环境要素是约束条件。由于承载力范畴很广，环境要素复杂多变，采用指标综合评价法，根据大同市实际选择水资源、土地资源、矿产资源（煤炭资源）、大气环境、水环境与土壤环境构建评价指标体系（表1），将不同类别的因素进行标准化处理并计算得分。
2.1.2生态承载力因子。采用1996年Rees与Wackernagel提出的生态足迹核算法[19]，用以测度人类对自然产生的压力以及压力是否在自然的生态承载范围之内，主要通过构建矩阵解释人类活动与土地资源耗费的关系，合计六大类生态生产性用地。核算公式为： 2.2数据来源
2.2.1国家数据来源。资源环境数据来自全国环境统计公报（1999～2012）、《中国国土资源可持续发展研究报告》（1999～2012），土地数据取自国土资源部，经济数据来自中国统计年鉴。
2.2.2大同市数据来源。资源环境数据来自《大同市农业与农村工作手册》、《大同市水资源公报》及环境监测报告，产量等统计数据取自1999～2012年大同市统计年鉴，大同60年概览（1949～2009），土地利用数据取自大同市土地统计台帐（1999～2012）等资料。
3结果与分析
3.1资源-环境承载力因子大同市1999～2012年资源-环境承载力评价结果见表2，利用SPSS13.0对各年份运算结果进行曲线拟合，方程为C（t）=0.038t2-0.284t+0.92。其中C（t）为第t年资源-环境承载力评价值；t为时间，t=1表示1999年，依此类推。该函数复相关系数为0.978，说明自变量t与因变量之间有较好的相关性；相关系数平方为0.956，表明自变量可以解释因变量95.6%的变异状况。F值的显著性概率为0.044，小于5%，回归方程有意义。
评价结果表明，总体上大同市资源-环境承载力自2000年呈现逐年下降趋势，至2005年承载力水平达到最低。2000～2005年间由于社会经济发展加速，大同市对诸如煤炭等资源的过度开发，忽视了对环境的有效治理，环境污染导致总评分中环境要素分值急速下降，造成资源-环境承载力评价得分降低。2006年以来大同市已意識到发展不能靠牺牲环境发展来获得，因而开始采取一系列有效措施，逐步加大对环境治理的资金投入，同时对煤炭等资源开发利用加以限制性保护，尤其是对农业土地向非农建设用地转用过程的严格控制，2006～2012这7年间的资源-环境承载力评价值稳中有升。
3.2生态承载力因子
3.2.1人均生态足迹及各组分分析。由图1可见，大同市1999～2012年人均生态足迹呈现出整体上升局部下降的趋势，从1999年的1.759 5 hm2/人降至2006年1.620 6 hm2/人，而后又缓慢地上升，至2012年其值达到1.901 2 hm2/人。从人均生态足迹各组分比重来看，1999与2012年能源用地一直都占据主导地位，其次是水域；耕地、建成地与牧草地比重稳定且有小幅上升，林地比重呈下降趋势。大同市能源生产主要以采煤、煤化工产业为主，能源生产与消费是大同市生态足迹总量变动与组分比重变动的重要贡献因子。大同市担负着京津风沙源治理、国家退耕还林还草及太行山绿化工程的重任，林业生产以保护为主，开采量减少，其具有速度缓慢的增加趋势，这可能是造成全市1999～2012年生态足迹呈现整体上升趋势的最直接因素。耕地保持平稳态势，建成地与牧草地所占份额较小且都保持增长势头。水域面积较大，基本较稳定，历年均未有超过0.02 hm2/人，对生态足迹变化贡献很小（图2）。
3.3社会经济因子经济发展因子以人均GDP表示，社会公平因子以基尼系数表示（表3）。1999～2012年大同市人均GDP、城市与农村人均收入水平总量均未达到全国平均水平，但历年基尼系数<1，表明社会公平程度略优于全国平均水平。图4大同市1999～2012年生态赤字各类用地贡献量
3.4大同市可持续发展度综合分析综合上述各因子，依据DSD指标评价方法，研究结果表明大同市1999～2012年社会经济均处于不可持续状态，结果如图5所示。
大同市经济增长略显缓慢，历年人均GDP占有量均未达到国家平均水平。全市农林牧渔业发展由于受到自然条件等的限制，1999～2012年第一产业的GDP所占比重仅从3.97%下降到3.70%，而第三产业GDP比重更是从1999年的42.39%上升至2012年的45.90%，同期第二产业稳定在50%左右。2012年大同市三次产业结构比为5.3∶50.7∶44.0。其中2012年煤炭采选业增加值占工业增加值比重达52.13%，其下游产业（电力、蒸汽、煤气、化学原料、炼焦业）占比重仅为26.76%，固定资产投资中煤炭工业投资111.47亿元，增长25.7%；传统产业（煤炭、焦炭、冶金、电力）投资合计201.23亿元，增长27.5%。一支独秀的局面并不能掩盖大同市经济发展对煤炭资源的依赖，产业链过度集中于原料生产阶段而没有充分延伸，雄厚的资源优势未得以体现。
要想基本解决大同市资源枯竭城市历史遗留问题，显著增强可持续发展能力，基本完成转型任务，又要使其基本形成资源开发与经济社会发展、生态环境保护相协调的格局，就应转变经济发展方式，取得实质性进展，建立健全促进资源型城市可持续发展的长效机制。既不能完全依赖于区域外资源流入，这样不仅付出的经济代价很高，最终也可能较难保证经济增长成效，不能过度利用稀缺资源。现实的方法是以内涵式挖潜为主，辅以适度资源进口，通过市场机制调控不同产业发展规模与速度，调整资源配置；加强对煤炭下游产业的扶持，延长产业链，提高生产效率，积极探索产业升级与转型；加强对农地非农化过程的控制，严格执行土地利用规划、城市规划的用途分区管制策略，完善社会保障，保障农户权益，构建以人为本的节约型社会、环境友好性社会。
4结论与讨论
（1）1999～2012年大同市资源-环境承载力总体上持续下降，2010年以来出现上升的趋势；人均生态承载力基本稳定于[0.532 6 hm2/人，0.804 5 hm2/人]区间内呈小幅波动，耕地、林地与建成地为其主要构成；人均生态足迹总体上呈现上升状态，至2012年1.903 1 hm2/人为最高水平，以耕地和林地占主导逐渐演替为以能源用地为主导。由于历年人均生态足迹均高于生态承载力，产生生态赤字，总体呈现下降趋势，由1999年1.206 hm2/人减至2012年的0.672 3 hm2/人；能源用地对生态赤字贡献量最高，耕地具有一定生态盈余，可提供一定的赤字补偿。