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基于投入产出模型的甘肃省生态足迹分析

范文

乔磊　马忠

摘要基于投入产出模型分析甘肃省生态足迹有利于把握甘肃省社会经济发展进程中土地资源利用的深层次规律。以2012年中国30省（市、自治区）区域间投入产出表为基础，全面分析了甘肃省与全国各经济区之间不同产业生态足迹互相占用情况以及甘肃省生态足迹。结果表明：甘肃省主要占用沿海地区、西北、中部、地区生态足迹，其中工业间接占用生态足迹是各地区生态足迹经济区域间差异的主要成因;中部地区与沿海地区占用甘肃省生态足迹最高，主要以直接占用甘肃省农业为主;甘肃省人均生态足迹高达30.1 hm2，是甘肃省土地面积的17.8倍，生态承载能力堪忧;甘肃省8部门中批发零售业与住宿餐饮业人均生态足迹较低，分别为0.17 hm2与0.07 hm2，万元GDP生态足迹较低，土地利用效率更高。

关键词生态足迹;投入产出;多区域投入产出分析;甘肃省

中图分类号 X22文献标识码 A

文章编号 0517-6611（2020）22-0081-06

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2020.22.022

Ecological Footprint Analysis of Gansu Province Based on Input-output Model

QIAO Lei，MA Zhong （Northwest Normal University，Lanzhou，Gansu 730100）

Abstract Based on the input-output model，the analysis of ecological footprint in Gansu Province is beneficial to grasp the underlying law of land resource utilization in the process of socio-economic development in Gansu Province.Based on the inter-regional input-output table of 3 provinces （city，autonomous region）in China in 2012，this paper comprehensively analyzes the mutual occupation of ecological footprints of different industries and the ecological footprints of Gansu Province between Gansu Province and the national economic zones.The results showed that：the ecological footprint of Gansu Province is mainly occupied by coastal areas，northwest，central and regional areas，among which the indirect industrial footprint is the main cause of the difference between the economic areas of the ecological footprint.The ecological footprint of Gansu Province is highest in the central region and the coastal region，mainly directly occupying the agriculture of Gansu Province.The per capita ecological footprint of Gansu Province is as high as 30.1 hm2，17.8 times of the land area of Gansu Province，and the ecological carrying capacity is worrying.Among the 8 departments of Gansu Province，the per capita ecological footprint of wholesale，retail and accommodation and catering industry is relatively low，which is 0.17 hm2and 0.07 hm2 respectively，and the per capita ecological footprint of ten thousand yuan GDP is relatively low，and the land use efficiency is higher.

Key words Ecological footprint; Input and output;Multi-region input-output analysis;Gansu Province

基金项目国家自然科学基金项目（41461115，41061050）。

作者简介乔磊（1994—），男，甘肃兰州人，硕士研究生，研究方向：生态经济学。*通信作者，副教授，博士，从事投入产出与生态环境研究。

收稿日期 2020-04-27

生态足迹的概念最早是由William Rees提出，进而由Wackernagel等进一步完善[1、2]。该方法通过将区域的资源和能源消费转化为提供这种物质流所必须的各种生物生产土地的面积（生态足迹需求），并同区域能提供的生物生产型土地面积（生态承载力或生态足迹供给）进行比较[3]。用具体明确的数字呈现了人类消费对自然资产的需求，使可持续发展概念的具体化和可操作性方面前进了一大步，是评价人类活动对环境影响程度的主要指标[4-5]。随着我国生态足迹模型应用研究的增多，如采用投入产出分析方法，补充丰富土地划分类型，可以全面分析生产对环境的影响，并精确的计算出影响范围，以及不同产业部门对生态的需求[6]。其中多地区投入产出模型（MRIO）被认为是处理国际贸易以及多边贸易的理想模型，能够被用来评价国家进出口以及区域进出口的生态足迹，进而追根溯源[7]。因此投入产出分析生态足迹已经被广泛运用于解决能源消费[8]、地区消费[9-10]、城市[11-12]、国家[13-14]、国际贸易[15]的生态足迹核算及其结构分析的问题。目前我国学者运用投入产出方法研究生态足迹主要有，黄贤金等[16]在2002年对江苏经济的需求、进口、出口以及积累各项的生态足迹做出估算，以评估江苏开放型经济区域的可持续发展能力。曹淑艳等[17]引入土地利用差异转化系数改进模型，核算中国1997年的生态足迹。刘建兴等[18]在2007年对我国3大产业的生态足迹做了详细的计算和分析。裴厦等[19]运用京津冀3省市之间的投入产出矩阵来分析北京与津冀之间隐性的土地资源流通情况，计算生态足跡转入和转出量。宋辉等[20]测算了2012年河北省山区县9部门的生态足迹，通过生态足迹供需状况得到的产业生态赤字结构，提出山区经济发展与生态相协调的对策建议。苑清敏等[21]核算京津冀3地虚拟碳足迹和虚拟固废足迹，进而明确区域间土地资源面积合作补偿和量化补偿额度关系，进行区域补偿方式差异性的合作生态补偿研究。

采用中国科学院区域可持续发展分析与模拟重点实验室发布的《中国2012年31省区市区域间投入产出表》（不包含西藏自治区），以及《2012年甘肃省投入产出表》计算甘肃省、出口占用各省区生态足迹以及甘肃省省内生态足迹。各省区、部门的土地数据来源于《全国土地利用变更调查报告》以及各省区的统计年鉴。能源消费量来源于《中国能源统计年鉴》，甘肃省能源消费数据来源于《甘肃统计年鉴》，将各类一次能源消费量转换为标准煤系数时采用GB 2589-81《综合能耗计算通则》。

1.4 区域和产业划分

结合我国区域经济特点，参照已有划分方法[26]，将中国30个省、自治区、直辖市（由于西藏尚未统计土地利用数据，以及部分能源消耗数据不全，该研究区域不包括西藏）划分为8个经济区域，划分结果如图1所示。因为区域间投入产出表与土地利用的数据部门不一致（前者42部门、后者8部门），区域间投入产出表的42个部门包括1个农业部门（包括农林牧渔业），煤炭开采业、石油和天然气开采业等23个工业部门以及批发零售业等6个服务业部门[27]。依据《国民经济行业分类》（GB/T 4754—2017）与区域间投入产出表将国家统计局投入产出表中42个经济部门整合农业、工业、建筑业、批发和零售业、交通运输仓储和邮政、住宿和餐饮业、信息传输、软件和信息技术、其他服务业8个部门。

2 结果与分析

2.1 甘肃省占用各经济区生态足迹总量分析

从图2可以看出，甘肃省消费占用的生态足迹为中部地区最高，京津地区最低，占用中部区域生态足迹是京津地区的8.3倍。由于地理位置的关系，甘肃省占用西北地区的生态足迹高于西南地区。分省区而言，甘肃省占用山东省生态足迹最高（占甘肃省占用全国其他地区生态足迹的13.9%），江苏省次之，而北京、海南最低。甘肃省占用29个省份生态足迹差距较大，其中占用山东省生态足迹是北京的约15倍。在西北地区中甘肃省占用陕西省的生态足迹最多。

2.2 甘肃省占用各经济区生态足迹分产业分析

2.2.1 第一产业。如图3所示，甘肃省最终消费占用各经济区第一产业的生态足迹主要来源于中部地区以及西北地区（除甘肃省），其中中部地区最高京津地区最低（中部地区是京津地区的10倍）。分省区而言，甘肃省占用内蒙古自治区生态足迹最高，其次是河南、湖南、山东等地，青海、广西、宁夏等地则最少。第一产业占用类型主要以直接占用为主，其中东北地区与西北地区最为明显（分别是5.1倍与4.9倍）。直接占用生态足迹主要集中在西南地区西北地区以及中部地区，其中山东省最高，与甘肃毗邻的内蒙古自治区以及陕西省也较高，西南地区主要集中在四川、重庆等地。间接占用生态足迹主要集中在中部地区与沿海地区，其中内蒙古自治区最高，其次是河南省、江苏省等地区。通过对占用类型对比分析可以看出，甘肃省第一产业直接占用生态足迹主要集中在相邻地区以及主要的粮食产区，而间接占用主要集中在经济发展水平较高与甘肃省距离相对较远的地区。

2.2.2 第二产业。如图2所示，甘肃省占各经济区生态足迹主要为第二产业。主要集中区域为中部地区、沿海地区与东北地区，中部地区主要集中于河南、山西等省份，东北地区内3个省份差距不大，沿海地区主要集中于山东、广东、河北等地区，西南与西北地区较少。整体占用类型分析可以看出，甘肃省第二产业占用各经济区生态足迹以间接占用为主，沿海地区最为突出（上海市为1 500多倍，广东省500多倍）。甘肃省第二产业占用各经济区生态足迹主要集中还与资源丰富的地区与出口贸易发达的沿海地区。

2.2.3 第三产业。对甘肃省占用各经济区域第三产业生态足迹进行比较分析，交通运输、仓储和邮政部门除了在西北地区位居第三位（占8.2%）外，在其他经济区域排序中均排第二，交通运输与仓储邮政生态足迹在区域第三生态足迹中所占的比重均比较高，其中南部沿海地区与西南地区比重最高（分别为87.9%和79.7%）。此外，住房餐饮与批发零售业生态足迹在北部沿海地区与西南地区占比较大。京津地区、东部沿海地区、西北地区是第三产业生态足迹的重要组成部分。从占用类型可以看出，间接占用明显高于直接占用。

2.3 各经济区占用甘肃省生态足迹分析

2.3.1 总量分析。我国八大经济区最终消费对甘肃省生态足迹占用如图4所示，主要集中在中部地区与沿海地区，中部地区最高东北地区最低（中部地区是东北地区的3.2倍）。西北地区主要是内蒙古自治区（占西北地区55.4%），西南地区则重庆市位居首位（占西南地区39.0%），京津地区北京市占用甘肃省生态足迹是天津市2倍，明显高于天津市。分省区分析可以看出，山东省占用甘肃省生态足迹最高，其次是广東省与江苏省上海市等经济发展较好的地区，而宁夏回族自治区与青海省占用甘肃省生态足迹最少。

2.3.2 第一产业。我国各经济区占用甘肃省生态足迹主要集中于第一产业（占总量89%），主要的占用类型为直接占用。甘肃省第一产业占用各经济区生态足迹所占比例也有较大差异，主要集中于东部沿海地区（18%）、南部沿海地区（15%）、北部沿海地区（15%）以及中部地区（17%），西北地区（6.7%）与东北地区（6.7%）最少。分省区而言，山东省占用甘肃省生态足迹最高，其次是广东、江苏、上海、北京等地，青海、广西、宁夏等地则最较少。

2.3.3 第二、三产业。从图5可以看出，我国各经济区占用甘肃省第二产业生态足迹以间接占用为主（占62%），第3产业则以直接占用为主（占69%），且占用第二产业生态足迹是第三产业的4.67倍。各经济区中，东部沿海地区、中部地区、西南地区占用甘肃省第二、三产业生态足迹均位居各经济区前三位，分省区而言，上海、江苏、浙江、山西等地位居全国前列，其余各省区间差异不大。各经济区第三产业占用的生态足迹主要集中在中部地区（占34%），其次是西南地区（15%）与东部沿海地区（14%），京津地区最少。分省区分析可以看出，山西省最多，其次是广东、河南、江苏等地区，西北地区中内蒙古自治区最高，其次是陕西省。除此之外，海南、天津、黑龙江等省区最少。通过对第三产业占用类型分析可以看出，各地区交通运输、仓储和邮政业主要以直接占用为主、其他服务业以间接占用为主。

2.4 占用对比分析

从图6可以看出，甘肃省占用各经济区生态足迹要高于各经济区占用甘肃省生态足迹，两者比较可以发现，京津地区、南部沿海地区差距略少，西北的地区、东北地区差距较大。分省区分析可以看出，除北京市之外，其

他各省区均为甘肃省占用各省生态足迹要高于各省占用甘肃省生态足迹，以宁夏（17.7倍）、青海（8.66倍）、黑龙江（6.59倍）最为明显。其他大部分省份该比例均在1～3倍。从不同产业类型可以看出，甘肃省占用各经济区生态足迹主要集中在第二产业，而其他经济区占用甘肃省生态足迹主要集中于第一产业。

2.5 甘肃省各部门生态效率分析

通过计算甘肃省万元产值生态足迹来评价生态效率。得到结果如下：甘肃省万元GDP生态足迹为13.7 hm2/万元，工业与建筑业万元GDP生态足迹高于均值，表明工业和建筑业的资源利用效益低于平均水平，而其他产业资源利用效益相对较高。甘肃省生态足迹占用类型以间接占有为主（6.74倍）。间接占用的生态足迹中，工业、建筑业、交通运输业每万元产值所占用的土地都比较高，分别为7.21、5.13、6.29 hm2/万元，服务类的产业如批发零售业、信息传输业、住宿和餐饮等行业较低，分别为 0.67、0.58、0.09 hm2/万元。说明第三产业间接土地利用效率较高。在直接利用的土地中，农业每万元产值所占的土地达 3.01 hm2/万元，土地利用的效率最低。农业土地利用中间接利用土效率明显高于直接利用效率。对于整体部门而言，农业、工业、建筑业以及交通运输业万元产值生态足迹分别为4.07、7.25、5.14、6.33 hm2，万元产值生态足迹比较高，土地利用效率比较低。批发零售与住宿餐饮等服务业万元产值生态足迹分别为0.67、0.58 hm2，土地利用效率比较高。表明甘肃省在服务业方面资源利用效益明显高于农业、工业建筑业与交通运输业，表明甘肃省经济发展方式粗放、产业结构应该由耗能型向节约、集约型发展。

2.6 甘肃省生态足迹地域特点分析

如图7所示，甘肃省2012直接利用的生态足迹中除批发零售业，其余各部门均进口大于出口，在间接利用的生态足迹中各部门均进口大于出口，以农业最为明显。总体比较，甘肃省各部门生态足迹出口大于进口，工业、交通运输业（分别为-65.97和-92.04）最为典型。第三产业中，信息传输、软件与信息服务部门出口略大于进口（为-1.44）。对甘肃省人均生态足迹计算可以看出甘肃省人均生态足迹高达30.1 hm2，是甘肃省土地面积的17.8倍。占用类型主要为间接占用（9.97倍）。

3 结论与讨论

3.1 结论该研究运用投入产出方法对甘肃省与经济区之间生态足迹占用做了详细的计算和分析，得出如下结论：

（1）甘肃省占用各省区生态足迹总体比较中，占用山东省最高而北京最低，经济区域间差异和区域内省区间差异对全国生态足迹总体空间差异的贡献相差甚微[28]。

（2）甘肃省占用西北、中部、北部与东部沿海区域占用生态足迹最高，其差异主要源于间接占用部分。占用各区域生态足迹按产业分类，第二产业生态足迹最高，其次是第三产业，且交通运输、仓储与邮政、住宿和餐饮业生态足迹分别是各区域第二、三产业生态足迹的重要组成部分。

（3）各經济区占用甘肃省生态足迹主要以直接占用为主。其中中部地区最高，东北地区最低。从产业角度可以看出，各经济区占用甘肃省生态足迹主要为第一产业，其次是第二、三产业，第二产业以间接占用为主，第三产业中，交通运输、仓储与邮政占主要部分，所以直接占用略高于间接占用部分。

（4）省际之间的调出与调入对于调节区域间的能源资源不平衡具有重要意义，可以通过调入来减小人们活动对本区域的影响[29]。通过分析可以看出，甘肃省占用其他经济区生态足迹明显高于其他经济区占用甘肃省生态足迹。表明甘肃省生态足迹以输入为主，尤其是对周边地区。

（5）出口占用各地区生态足迹经济区域间比较中，东部、南部沿海地区最高，其中广东省、上海市间接占用生态足迹明显高于其他地区。因为地理位置的限制，西北西南地区出口占用生态足迹较少，这与我国大环境背景相一致。

（6）甘肃省省内生态足迹分析中人均生态足迹间接利用土地面积远大于直接利用的土地面积，工业占绝大比例，第三产业也是能源消费的主要组成部分。对甘肃省生态效率分析可以看出，直接利用的效率高于间接利用效率，说明甘肃省能源利用方式太过粗放，

产业效率中，第三产业利用效率最高[30]。

3.2 讨论通过对生态足迹的计算，从可更新和不可更新资源利用效益角度来看，应该在全国的可持续性尺度范围内增加区域间的交流，例如南水北调等项目说明了社会资源在缓解和减轻环境影响方面的作用[31]。在对环境可持续性的评价基础上，增加对社会发展质量的评价，将可调用的社会资源的利用效率提高，环境问题也会得到相应的改善。对区域与国家生态足迹的计算，并不是因为生态足迹高于生态承载力而去降低生态足迹，而是通过生态足迹的测算，提出有利社会发展的举措，社会发展才是使人们采取措施减少足迹的直接驱动力[5]。

对于区域间的生态足迹的研究可以反映人地关系供需平衡空间变化、人类活动与资源环境的关联性，为进一步深入研究地区间人地关系变化和不同产业影响资源环境提供了参考依据[32]。由于区域之间的贸易缺乏可持续性以及忽视国家和区域间空间地理情况的差异，对于研究生态承载力以及可持续发展上存在不足。

在研究方法上，利用投入产出模型研究生态足迹的数学模型构建相对完善，但同时也缺乏创新性突破，由于数据获得与产业的动态发展之间仍存有滞后性，如何实现研究方法突破创新，将会是今后研究中应当重点思考的问题之一[33]。此外，对生态足迹地区间差异进行随时间演变的趋势分析，有利于更准确地体现生态足迹地区间差异特点，提高预测能力，有待进一步研究。

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