第二节 生态经济的提出

一、生态经济基础理论

国内外对于生态经济的研究主要是随着人类面临的环境与可持续发展的问题日益突出，迫切需要解决环境与可持续发展问题而发展起来的。

1966年，美国经济学家肯尼斯·鲍尔丁发表了《一门科学——生态经济学》论文，自此，生态经济学作为一门科学正式诞生。随后，世界各国的专家学者对生态经济的研究和实践不断展开：20世纪60年代末至70年代末，生态经济学理论强调生态系统与经济系统的矛盾运动，关注的焦点是生态平衡，以及如何解决“人类困境”；20世纪80年代至90年代，生态经济学研究强调生态系统与经济系统的协调发展，关注的焦点转向环境容量与资源承载力，在此背景下，衡量生态经济水平的生态足迹模型出现并得到迅速应用；20世纪90年代至今，生态经济学研究则强调可持续发展战略与模式，关注的焦点扩展到生态经济价值，这一阶段的研究成果标志着生态经济分析真正意义上的开始。概括来讲，当前学者关于生态经济的一致观点是“生态经济是指在生态系统承载能力范围内，运用生态经济学原理和系统工程方法改变生产和消费方式，挖掘一切可以利用的资源潜力，发展一些经济发达、生态高效的产业，建设体制合理、社会和谐的文化及生态健康、景观适宜的环境”。生态经济是将自然环境生态系统和人类经济社会系统相结合，以生态学的基本原理衡量经济活动对生态环境造成的影响，从而寻求人与自然和谐发展的可持续发展道路［71］。

国内对于生态经济的研究始于20世纪70年代末至80年代初，最早是在1973年中国第一次环境保护会议上，确定将环境纳入国民经济计划发展战略。这一时期虽然显示了社会对生态环境问题的高度重视，但行动仅限于应对措施。同时，自然科学家开始接触生态经济问题，发表了一些描述和揭露生态经济问题的文章，但对生态系统和人类经济系统之间的相互依存关系并未形成清晰的概念，尚未深化到理论阶段。此时，国外著名的生态经济理论也开始传播到中国。1980年8月由中国著名的生态经济学家许涤新发起，召开了首次生态经济座谈会，这次会议揭开了中国创建生态经济学的序幕。

二、生态经济评价理论

目前，学术界大多采用生态足迹与生态承载力指标来测算一个地区的生态经济发展水平。运用生态足迹指标可以判断一个国家或地区在发展中对生态环境的占用是否处于生态承载力的范围内，以此来衡量地区的可持续发展程度。它为一个国家或区域的生产消费活动是否处于当地生态系统承载力范围内提供定量的判断依据。生态足迹是一种资源利用分析工具，通过精确的计算和分析来比较全球或区域范围内自然资源的产出与人类的消费情况。传统的生态足迹法和能值理论已经成为计算生态足迹的两大主流方法。本书中将在传统生态足迹法的基础上，运用能值理论评价分析青海省生态经济发展水平状况。

（一）生态足迹理论

生态足迹（ecological footprint），又被译为生态占用，是1992年加拿大生态经济学家William Rees和Wackernagel在《我们的生态足迹——减轻人类对地球的冲击》一文中提出的。1996年Wackernagel和Rees又在不同的角度对其定义给出解释：“一个国家内给定人口的消费负荷”“用生产性土地面积来度量一个确定人口或经济规模的资源消费和废物吸纳水平的账户工具”等，进一步充实了生态足迹的内涵［72］。1999年Wackernagel等人在深入研究的基础上，对生态足迹的定义又重新进行了界定：“生态足迹是指能够提供相应人口消费的所有资源和吸纳所产生的废弃物所需要的生态生产性土地面积（包括陆地和水域）”。运用生态足迹法将地球表面的生态生产性土地面积分为六类：耕地、牧草地、林地、化石能源用地、建筑用地和水域。

生态足迹的计算是基于以下两个基本事实。

（1）人类可以确定自身消费的绝大多数资源及其所产生的废弃物数量；

（2）这些资源和废弃物能转换成相应的生物生产面积。

因此，任何已知人口（某个人、一个城市或一个国家）的生态足迹是生产其所消费的所有资源和吸纳其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）。其计算公式如下：

其中，i为消费商品和投入的类型；p_i为i种消费商品的平均生产能力；c_i为i种商品的人均消费量；aa_i为人均i种交易商品折算的生物生产面积；N为人口数；ef为人均生态足迹；EF为总的生态足迹。

生态承载力是指一个国家或地区的资源环境承载范围或最大值。在生态承载力或生物承载力的计算中，由于不同国家或地区的资源禀赋不同，不仅单位面积耕地、草地、林地、建筑用地、海洋（水域）等的生态生产能力差异很大，而且单位面积同类型生物生产性面积的生态生产能力差异也很大。因此，不能直接对比不同国家或地区的同类生物生产性土地实际面积（生物生产面积），需要先对不同类型的面积进行调整。不同国家或地区的某类生物生产面积所代表的局地产量与世界平均产量的差异可用“产量因子”表示。将现有的耕地、牧地、林地、建筑地、海洋等物理空间的面积乘以相应的均衡因子和当地的产量因子，就可以得到世界平均产量的世界平均生态面积——生态承载力。同时，出于谨慎性考虑，在生态承载力计算时，应扣除12%的生物多样性保护面积。

人均生态承载力计算公式如下：

EC=a_j×r_j×y_j（j=1，2，…，6）

其中，EC为人均生态承载力；a_j为人均生物生产面积；r_j为均衡因子；y_i为产量因子。

生态足迹法在为人们提供一个可以有效评价生态发展水平的系统方法的同时，也存在着较多的不足之处。生态足迹法在测度区域生态化发展水平过程中，将资源和废弃物流动能量转换成相应的生物生产面积，这就导致了生态足迹模型测算结果具有较强的生态偏向性。其次，在生态足迹法中，为了使各类生物生产土地面积可以加总，假设各类土地的功能是相互排斥且相互独立的。但此假设对各类土地功能单一化的处理，使土地的功能多样性和一定程度的功能替代被完全忽略，导致生物承载力计算结果偏低［73］。

（二）能值理论

能值理论（emergy theory）分析方法是目前系统生态学和生态经济学发展的新成果，为复合生态系统开拓了一条定量研究途径，是连接生态学和经济学的桥梁［74］。能值作为生态经济学中一个新的科学概念和度量生态化发展水平的标准，是由美国著名系统生态学家H.T.Odum在20世纪70年代在对生态系统的能量学系统而深入地研究的基础上提出来的。H.T.Odum将能值定义为：一种流动或储存的能量所包含另一种类别能量的数量，称为该能量的能值。他还进一步解释能值为：产品或劳务形成过程直接或间接投入应用的一种有效能总量，就是其所具有的能值［75］。能值的本质是事务所包含的能量，对于能量中能值的衡量则不同于生态足迹法采用的生物生产面积衡量。能值法是以太阳能为基准衡量各种能量的能值，这就避免了生态足迹法中关于生态足迹模型计算的生态偏向性问题。任何资源、产品或劳务形式所需直接和间接应用的太阳能量，就是其所具有的太阳能值，单位为太阳能焦耳（Solar Emjoules，缩写为sej）。如形成1焦耳（J）木材的能量需要34 900 sej转化而来，那么木材的能值转换率就是34 900 sej/J。以能值为基准，可以衡量和比较生态系统中不同等级能量的真实价值与贡献［76］。在实际运用过程中，往往采用的是太阳能值转换率，即由单位能量或物质相当于多少太阳能焦耳的能值转化而来，单位为sej/J或sej/g。太阳能值转化率的公式为：

A种能量（或物质）的太阳能值转化率=应用的太阳能焦耳÷1焦耳（或1克）A种能量（或物质）［77］

能值转换率是一个重要的概念，它是衡量不同能量的能质等级的指标。生态系统或生态经济系统的能流，从量多而质低的等级（如太阳能）向量少而质高的等级（如电能）流动和转化，能值转换率随着能量等级的提高而增加。大量低能质的能量，如太阳能、风能、雨能，经传递、转化而成为少量高能质、高等级的能量。系统中较高等级者具有较大的能值转换率，需要较大量低能质能量来维持，具有较高能质和较大控制力，在系统中发挥中心功能作用。复杂的生命、人类劳动、高科技等均属高能质、高转换率的能量。某种能量的能值转换率愈高，表明该种能量的能质和能级愈高。能值转换率是衡量能质和能级尺度的重要工具［78］。

（三）基于能值理论改进的生态足迹方法

对于传统的生态足迹测算方法，已有众多学者对其不足之处进行了改进。王建军、张承亮（2013）提出基于TFP改进的生态足迹模型，其基本思想是在生态足迹模型（EF）中嵌入全要素生产率（TFP），其结果表明：嵌入后的模型显著提升了生态承载力，降低了生态赤字水平，提高了区域可持续发展能力［79］。孙东林、刘圣等（2007）提出用能值分析理论修改生物承载力的计算方法，其基本思想是假设一个系统的所有自然方面的能值输入就是该系统所能为人类提供的极限生物承载力，而进入人类社会的自然能值输出（即被人类利用的部分）为现实的生物承载力［80］。洪棉棉、王菲凤（2009）提出基于能值分析的生态足迹模型的改进方法且以福建省为例进行实证分析，结合资源产量法对基于能值分析理论的生态承载力计算方法进行改进，以反映不同土地利用方式的变化对生态承载力的作用［81］。

本书采用的方法是在能值理论的基础上对生态足迹和生态承载力的计算模型进行改进，充分将太阳能值和生物生产性土地面积相结合，以区域自然系统太阳能值反映生态承载力水平，以区域生物产量（消费量）依据各自的能值折算系数和能值转化率转化为人均太阳能值反映生态足迹水平，最后将以能值计算的生态足迹和生态承载力转化的生物生产性土地面积进行比较。

基于能值的生态承载力计算步骤如下。

（1）可更新资源能值计算。一个系统所有自然方面的能值输入就是该系统能为人类提供的生物承载力，系统提供的能值输入包括可更新资源输入和不可更新资源输入。考虑到不可更新资源会随着人类开发利用的消耗而日益枯竭，系统的可持续发展真正依赖的是可更新资源，因此，计算生态承载力时只考虑可更新资源的能值。根据人类活动的自然资源环境能源状况，推动生物圈物质循环的能源有太阳辐射能（太阳能）、风能、雨水化学能、雨水势能、河流化学能、河流势能等。

主要可更新资源能值计算方法如下：

太阳能=太阳常数×日照时数×面积×（1-反射率）

　　　=（-m2）×（5.65×109 J/m2/yr）

　　　=（-J/yr）风能=（高度）×（空气密度）×（涡流扩散系数）×（风速梯度）×（总面积）

　　　=（1000m）×（1.23kg/m3）×（12.95 m3/sec）×（3.93×10-3m/sec/m）2×（3.154×107sec/a）×（-m2）

　　　=（-J/yr）雨水化学能=（国土面积）×（平均降雨量）×（雨水的吉布斯自由能）

　　　=（-m2）×（-m/yr）×（4.94 J/g）×（1×106 g/m3）

　　　=（-J/yr）

雨水势能=（总面积）×（平均海拔）×（平均降雨量）×（雨水密度）×（重力加速度）

　　　=（-m2）×（-m）×（-m/yr）×（1×106 g/m3）×（9.8 m/sec2）

　　　=（-J/yr）

地球旋转能=（区域面积）×（热通量）

　　　=（m2）［1E+6J/（m2*a）］

　　　=（-J/a）

（2）计算太阳能值（solar energy，SE）。计算公式如下：

SE=E_i/r_i

其中，E_i为第i类资源的能值，r_i第i类可更新资源能值转换率。

（3）可更新资源总能值（TRE）。由于能值理论在计算能量投入时只能将同一种性质的能量投入计算一次，而且风能、雨水势能和雨水化学能都是通过太阳辐射能转化来的，因此，在基于能值的生态承载力模型中需要比较太阳辐射能、风能、雨水势能和雨水化学能的大小，然后选取最大值与地球旋转能求和，得到可更新资源总能值，即TRE=地球旋转能+MAX_SE。

其中，MAX_SE为可更新资源能值（SE）中除地球旋转能以外的最大的一种资源的能值。

（4）人均可更新资源能值（P_TRE），P_TRE=TRE/P，其中，P 为区域人口总量。

（5）可更新资源年均总能值（Y_TRE），Y_TRE=TRE/Y，其中，Y 为测算年数。

（6）区域能值密度（RED），RED=Y_TRE/La，其中，La 为区域国土面积（m2）。

（7）人均生态承载力（EC），EC=P_TRE/RED-（12%×P_TRE/RED）。

基于能值的生态足迹测算与传统的生态足迹测算方法相似，其相同之处都是将生产性土地划分为生物资源账户（耕地、牧草地、林地及水域）、化石能源账户（原煤、原油、天然气）以及建筑用地账户（电力消费）三类土地类型。

基于能值的生态足迹测算步骤如下。

（1）生物资源能值（E，单位：j）计算，E_i=P_i×R_i，其中，E_i为第i类生物资源的能值，P_i为第i类生物产量（单位：t），R_i为第i类生物能值折算系数；

（2）计算生物资源太阳能值（solar energy，SE，单位：sej），SE=E_i/r_i，其中，E_i为第i类资源的能值，r_i第i类可更新资源能值转换率；

（3）人均生物资源能值（PSE，单位：sej/人），P_SE=SE_i/P，其中，SE_i为第i类生物资源的太阳能值，P为区域人口总量；

（4）区域生物太阳能值总量（TRD），；

（5）人均生态足迹（EF），，即人均生态足迹为各类人均生物资源能值除以区域能值密度之和。