摘要：為了解油氣資源開發過程中的生態占用情況，利用生態足跡法，結合油氣資源開發特點、對環境的影響及開發區域的自然情況，增加污染賬戶，來分析開發區域生態承載力變化趨勢;利用生態壓力、萬元GDP生態足跡、生態足跡多樣性和發展能力等指數來評估該區域的可持續發展能力。以大慶油田為例，對1987—2017年的相關統計數據進行了測算，結果表明：近30年間大慶油田人均生態足跡明顯高于人均生態承載力，生態赤字水平逐年升高，生態壓力指數波動式增加，區域生態壓力逐年增大，萬元GDP生態足跡大幅下降后保持相對穩定，區域生態多樣性與發展能力之間的差距在擴大。研究認為進入開發中后期階段的油田，既面臨地區生態供需矛盾突出的現實，又面臨經濟高質量轉型升級的考驗，需要采取均衡化、生態化、智慧化的策略，對油田土地進行綜合開發與再利用。

　　關鍵詞：油氣資源;生態足跡;生態承載力;發展能力

　　自Rees提出生態足跡研究方法以來，因其在衡量區域經濟發展潛力方面的科學性和普適性，在世界范圍內得到了廣泛推廣和應用，研究領域不斷擴展。[1]該方法引入中國后，引起了學者的研究興趣，利用該方法及對該方法的改進，在不同尺度、行業領域生態承載力研究方面取得了很多成果。如黃寶榮等[2]在全國尺度上用該方法測算2000—2010年我國的生態足跡時發現，人均生態足跡由1.40gha增加到2.43gha，低于2.60gha的世界平均水平。一些學者還對該方法不斷改進，特別是在地區生態足跡賬戶、計算方法、指標選擇等方面，以適應區域方面的研究要求。如郝海廣等[3]關于農牧交錯區草地消費足跡與收入水平關系的研究;榮傲登等[4]利用耕地、草地、化石能源、建筑用地及水域等指標，對河流流域生產性土地的生態足跡和生態承載力的研究;Liu等[5]

　　基于凈初級生產力改進的生態足跡評價模型(EF-NPP模型)，對國家級自然保護區的研究;曹威威等[6]從消費端和供給端構建生態足跡賬戶體系，對能值生態足跡和能值生態承載力模型進行改進和優化，對省域生態經濟系統變化特征的研究;趙鵬宇等[7]在現有生態足跡模型中通過增加污染排放、水資源賬戶，重新確定各項生物賬戶全球平均產量與土地均衡因子，對市縣區域生態足跡和生態承載力空間差異的研究。生態足跡法也常用在行業領域[8-10]、城市及地區生態盈虧的生態承載力[11-14]測算中。

　　生態足跡法側重于測算生態系統供給服務功能的特性與油氣資源開發區域生態系統所面臨的主要壓力方向是吻合的。油氣資源開發過程復雜，要經歷物探、鉆井、測井、采油、井下、油氣集輸及閉井恢復等環節，且具有開發持續時間長(30～70年)、占用區域面積大、地下隱蔽等特點。開發中產生的廢氣、廢水、固廢等“三廢”污染介質，會給當地生態環境帶來一系列不同程度的長期影響，其中采油過程對水資源(污染)的影響最大，其次是物探、鉆井環節產生的固廢。[15]經過長期開發的油氣資源區域，地區生態環境發生了很大改變，[16]有必要結合油氣資源開發特點、區域生態環境特征，對該類型區域生態承載力變化情況進行評價，以了解該區域的生態占用情況，為該區域經濟和環境的可協調發展制定對策。

　　一、評價方法及指標選擇

　　(一)評價方法

　　利用生態足跡及發展能力研究方法，按以下思路研究油氣資源開發區域內的生產活動：首先，從區域資源需求層面，將對當地資源、能源的消費量和由此產生的廢棄物排放量轉化成相應的具有生產力的土地面積，來分析該區域的吸納能力，進而判斷該區域的發展潛力;其次，從區域資源供給層面，考量所在區域的生態環境系統，分析其能提供給開發區域人口和經濟增長的生態空間，即區域所能支撐的最大人口數量和經濟活動總量;最后，通過計算生態壓力、萬元GDP生態足跡、生態足跡多樣性及發展能力指數來判斷該區域的可持續發展能力。

　　1.生態足跡模型

　　研究特定時間條件下供給區域內的生態足跡，是通過將人口消費的自然資源與燃料能源轉換成生產性土地面積，面積數值越大，表示產生的生態負荷越多。計算公式為

　　EF=N×ef=N×∑ri×ciPi(1)

　　式中：EF為區域總生態足跡，ef為區域人均生態足跡，N為人口數量，i為消費項目的類別，Ci為第種消費項目人均消費量，Pi為第i種消費項目平均生產能力，ri為不同類型土地的均衡因子。

　　生態承載力判斷的是區域內部資源所能供養的人口最大負荷量，計算公式為

　　EC=N×ec=N×∑(ai×ri×yi)(2)

　　式中：EC為生態承載力總量，ec為人均生態承載力，ai為人均各類生物生產性土地面積，yi為不同類型土地的產量因子。

　　2.生態盈虧與壓力指數

　　利用生態盈虧來判斷區域發展是否處于生態承載力范圍之內，利用生態壓力指數來說明人類活動對區域生態系統的干擾強度，二者相互補充與印證，可以更好地反映區域生態承載力變化狀況，計算公式為

　　ed=ec-ef(3)

　　EPI=ef/ec(4)

　　式中：ed為人均生態盈虧，ed>0表示人均生態盈余，生態系統是安全的、可持續的，反之不安全、不可持續;EPI

　　為生態壓力指數，當其小于1時，表明干擾強度未達到生態系統的自反饋上限，生態系統平衡，反之生態安全則受到威脅，EPI越大，生態系統遭受的干擾強度越大。

　　3.萬元GDP生態足跡指數

　　該指數反映區域經濟發展對區域系統資源利用率的高低，可用以判斷區域發展潛能，數值越大，資源利用效率就越低，意味著發展能力不足。計算公式為

　　4.區域生態足跡多樣性與發展能力指數

　　生態足跡多樣性指數是用來描述一個區域內各類資源消耗所占各類土地面積的均衡程度，指標值越大，區域總生態足跡在不同地類中的分配占比越平均，生態系統多樣性越高;反之，說明區域產業類型單一，生態系統處于不穩定狀態。計算方法參照Shannon-Weaver模型[17];用區域人均生態足跡與多樣性指數相乘，判斷區域生態經濟系統的發展能力，計算方法參照Ulanowicz的文獻[18]。二者計算公式為

　　H=-∑(pj×lnpj)(6)

　　C=ef×H=ef×[-∑(pj×lnpj)](7)

　　式中：H為區域生態足跡多樣性指數，C為區域生態經濟系統發展能力指數，pj表示第j類土地類型在生態足跡中的比例與分配狀況。H

　　值越高表明區域內土地利用類型比例適中，生態系統結構處于穩定狀態。C值與人均生態足跡和多樣性指數之間正相關。當多樣性指數處于穩定時，高人均生態足跡會提升發展能力指數，這說明區域經濟發展能力是靠過多的生態足跡負荷取得的，這樣的發展能力很難持續;好的狀態是生態負荷一定，通過區域內各土地類型的合理使用，提升多樣性指數，來提高區域經濟發展能力。

　　(二)賬戶及指標選擇

　　油氣資源開發區域內各類生物資源、能源、水資源消耗及污染排放產生的生態足跡構成區域總生態足跡。傳統生態足跡計算大多包括生物資源賬戶、能源賬戶兩部分。根據油氣資源開發特點及對開發區域水環境的影響，現將“水資源賬戶”和“污染消納賬戶”擴展到生態足跡計算中，用來描述開發區域的水資源供給能力和污染排放生態足跡。考慮到該區域出產的產品類別與資源、能源消費情況，根據開發區域數據的可獲得性、開發區域生物資源情況，選取的生態足跡指標見表1。

　　(三)相關說明

　　1.土地類型劃分及均衡因子選取

　　根據油氣資源開發區域情況，將水資源用地、污染消納用地加入到生態足跡模型中。計算時，各土地類型的均衡因子參照楊屹等[19]的計算方法取值，即建設用地2.34、耕地2.34、水域0.32、草地0.48、化石能源用地1.64、林地1.64、污染消納用地1.0、水資源用地1.0。

　　2.產量因子選取

　　為補償人類對化石能源類自然資本的消耗，理論上應留出用于吸收CO2所需的能源用地面積，但實際上人類并未專門劃出此類土地來吸收能源燃燒釋放的廢氣，故能源用地生態承載力面積一般為0。常認為林地消納吸收廢氣，水域凈化消納污水，固體廢棄物堆積則占用耕地，為避免重復計算，故不單獨計算污染消納用地的生態承載力。計算時，各土地類型的產量因子參照Wackernagel等[20]計算中國生態足跡時采用的平均值，即建設用地1.66、耕地1.66、草地0.19、林地0.91、水域1.00、水資源用地2.45、能源用地0。

　　3.數據處理

　　計算中涉及的全球平均生產能力數據來源于聯合國糧農組織(FAQ)統計數據庫[21]。能源項目人均足跡測算是以單位能源消耗產生的平均發熱量為標準，通過各能源項目折算系數、全球平均能源足跡，將區域能源消耗轉化為能源用地面積;廢氣生態足跡測算是將廢氣排放量轉化為吸收大氣污染所需的林地面積，按照單位面積闊葉林對SO2的平均吸收能力取88.65千克每公頃、單位面積林地對粉塵的阻滯能力取10.11噸每公頃[22-23];廢水生態足跡測算是根據單位面積水域對污水的平均吸納能力取365噸每公頃[24];固廢生態足跡測算是按照單位土地面積固廢的適宜堆積量10.9萬噸每公頃換算[25];水資源人均足跡測算是按水資源全球平均生產能力3.14×103立方米每公頃標準計算[19]。最后通過“產量因子、均衡因子”將土地面積調整為具有等價生產力的面積。

　　二、基于大慶油田的測算

　　(一)研究區域范圍

　　大慶油田位于松遼平原中央、黑龍江省中西部、松嫩平原腹地，地理坐標為東經125°12′至124°19′，北緯45°46′到46°55′。主要勘探區域包括東北和西北兩大探區，由薩爾圖、杏樹崗、喇嘛甸、朝陽溝等48個規模不等的油氣田組成，總面積達22 161平方千米。經過60年多的持續開發，油田形成了以原油開采、集輸、注水、給排水、污水處理、電力、通信、道路、消防、礦區建設、機修、油田化工為主的完善的油氣開發系統，油田區域原生態環境也發生了很大改變。

　　(二)數據來源

　　研究中涉及的數據主要來自：大慶油田開發統計數據，包括《中國石油天然氣集團公司年鑒》、大慶油田檔案館等;《大慶市統計年鑒》《大慶市環境狀況公報》等;大慶市自然資源保護局提供的歷次土地利用調查數據。為統一數據口徑，采用大慶市農產品產量替代農產品消費量。因相關數據可獲得性問題，能源類指標采用規模以上工業企業的能源消耗量，水資源消費量采用工業用水量。由于個別年份數據采集不全的原因，2000年以前的數據選取1987年、1990年和1995年3個時間節點。

　　(三)計算結果及分析

　　1.生態足跡分析

　　根據式(1)測算得到大慶油田1987—2017年各賬戶人均生態足跡情況，見表2。從表2可以看出，總體人均足跡呈上升趨勢，由5.460公頃每人升至10.846公頃每人，30年間增長近一倍。各賬戶中，除水資源總體呈降低趨勢外(2002年人均生態足跡達到峰值后逐漸降低)，其余各用地人均生態足跡均呈上升趨勢，其中林地增長了8.5倍，建設用地增長了8.2倍(呈波動式增長)，草地增長了4.1倍，水域增長了3.6倍，耕地增長了1.9倍，能源用地增長了0.7倍，污染消納用地增長了0.1倍。這說明區域油氣經濟的發展推動了本地工業化的進程，進而產生了對城市建設用地需求的增長;油田建設、人口增加及生活水平的提高，對農副產品消費需求逐漸增加，對草地資源占用逐漸加大;油田地區水域、濕地資源豐富，市民對水產品需求量的增加帶動了水產業的發展。從結構看，不同類型人均生態足跡占比差別較大，其中能源用地占比69.79%、耕地占比10.34%、草地占比8.30%，其余用地占比較低。作為重要石油、石化工業基地，能源生產、加工、消費量巨大，使地區能源消耗的生態占用較突出，能源用地占比較高，且呈增長趨勢，說明該地區經濟發展對能源依賴性較大，具有典型能源型地區特征。由于油田地處松嫩平原腹地，適宜大規模糧食生產，耕地占比僅次于能源用地。

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