區(qū)域開發(fā)生態(tài)承載力計算模型及其應用

谷文明，趙睿明，徐太海

(哈爾濱工業(yè)大學環(huán)?？萍脊煞萦邢薰荆枮I150001)

戰(zhàn)略環(huán)評(SEA)是實施可持續(xù)發(fā)展的關鍵技術［1］，在區(qū)域開發(fā)過程中起著重要的作用.生態(tài)承載力評價又是戰(zhàn)略環(huán)評(規(guī)劃環(huán)評)的重要內(nèi)容.生態(tài)足跡模型和基于AHP的綜合評價方法都可以成為生態(tài)承載力定量計算的有效工具［2－4］.

生態(tài)足跡(ecological footprint)概念是由加拿大生態(tài)經(jīng)濟學家William及其博士生Wackernagel提出的［5］.生態(tài)足跡(ecological footprint)是指生產(chǎn)已知人口所消費的所有資源和吸納這些人口所產(chǎn)生的所有廢棄物所需要的生物生產(chǎn)土地的總面積和水資源量［6］.Hardin在1991年明確定義生態(tài)容量為在不損害有關生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力和功能完整的前提下，可無限持續(xù)的最大資源利用和廢物產(chǎn)生率［7－8］.生態(tài)足跡研究者接受了Hardin的思想，并將一個地區(qū)所能提供給人類的生物生產(chǎn)性土地的面積總和(即生態(tài)足跡供給)定義為該地區(qū)的生態(tài)承載力.因此，生態(tài)足跡也可以作為生態(tài)承載力研究的方法和手段.

高吉喜選取了一些發(fā)展因子和限制因子作為生態(tài)承載力的指標，用各要素的監(jiān)測值與標準或期望值比較，得出各要素的承載率，然后按照權重法得出綜合承載率［9］.

目前，國內(nèi)對生態(tài)承載力計算方法已經(jīng)進行了相關的研究，但多數(shù)為對方法的介紹和現(xiàn)狀評價，與區(qū)域開發(fā)規(guī)劃結合的研究還較少，本文選取黑龍江省佳木斯市和內(nèi)蒙古自治區(qū)興安盟地區(qū)為研究對象，用兩種計算模型對區(qū)域的生態(tài)承載力進行計算，并對結果進行比較和分析.

1 生態(tài)足跡模型及在生態(tài)承載力計算中的應用

土地承載力(生態(tài)承載力)是指區(qū)域土地所能持續(xù)供養(yǎng)的人口數(shù)量［10］，反映在不損害區(qū)域生產(chǎn)力的前提下，一個區(qū)域有限的土地資源能供養(yǎng)的最大人口數(shù)量.不同國家或地區(qū)某類生物生產(chǎn)性面積所代表的區(qū)域產(chǎn)量與世界平均產(chǎn)量的差異可用“產(chǎn)量因子”來校正.同時，在生態(tài)承載力計算時需扣除12%的生物多樣性保護面積［11］，因此，人均生態(tài)承載力的計算公式為:其中:EC為區(qū)域總人口的生態(tài)足跡供給，m2;N為人口數(shù);ec為人均生態(tài)足跡供給，m2/人;aj為j類型生物生產(chǎn)性土地人均擁有面積;rj為均衡因子;yj為產(chǎn)量因子.

根據(jù)當?shù)赝恋乩每傮w規(guī)劃及統(tǒng)計年鑒等相關資料，對黑龍江省佳木斯市及內(nèi)蒙古自治區(qū)興安盟地區(qū)的現(xiàn)狀(以2008年統(tǒng)計資料為計算依據(jù))人均生態(tài)足跡供給量進行了計算，結果見圖1所示.

圖1 研究區(qū)域生態(tài)足跡供給與全國及全球的生態(tài)足跡對比

從圖1中可以看出，佳木斯市和興安盟地區(qū)的生態(tài)足跡供給水平較高，人均生態(tài)足跡供給在2.5 ×104m2以上，均高于1.5×104m2的國內(nèi)生態(tài)足跡和2.2×104m2的全球生態(tài)足跡平均水平.但需要說明的是:計算過程中采用的產(chǎn)量因子是全國平均水平值.由于興安盟土地質(zhì)量較差，土壤養(yǎng)分含量較低，因此產(chǎn)量因子的選取值偏大.

2 綜合評價法及在生態(tài)承載力計算中的應用

層次分析法(AHP)是由美國運籌學家薩蒂(SAATY A·L)提出的一種決策方法［12］，基于AHP法及高吉喜［10］選取的一些發(fā)展因子和限制因子建立以下評價指標體系:

1)一級評價指標體系構成

一級評價以生態(tài)系統(tǒng)彈性度作為評價指標，主要目的是衡量不同區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的自然潛在承載能力.

生態(tài)系統(tǒng)彈性度表達模式:

2)二級評價指標體系

二級評價以資源和環(huán)境單要素承載力為基準，資源承載指數(shù)表達模式:

環(huán)境承載指數(shù)模式為:

3)三級評價指標體系構成

三級評價指標是承載壓力度指標.資源壓力度以水資源壓力度、土地資源壓力度、礦產(chǎn)資源壓力度、森林資源壓力作為評價指標.環(huán)境壓力度以水環(huán)境壓力度、大氣環(huán)境壓力度和固廢消納壓力度作為評價指標.承載壓力度指數(shù)模式為:

式中，CCS和CCP分別為系統(tǒng)承載力和壓力.一級二級評價分級情況詳見表1.

表1 生態(tài)承載力評價分級

三級評價為資源－環(huán)境壓力度(CCPS)計算，其結果分值由高到低反映了生態(tài)系統(tǒng)壓力大小，分值越高，表示系統(tǒng)所受壓力越大.當CCPS＞1時，承載力超負荷;CCPS＜1時，承載力低負荷;CCPS =1時，承載壓力平衡.

根據(jù)當?shù)亟y(tǒng)計年鑒、環(huán)境質(zhì)量報告、環(huán)境容量計算結果、單位產(chǎn)值能耗物耗、區(qū)域產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃等相關資料及專家評判結果，采用綜合評價方法對黑龍江省佳木斯市及內(nèi)蒙古自治區(qū)興安盟地區(qū)的生態(tài)承載力評價指數(shù)進行了計算.計算結果見表2.

表2 基與AHP法的區(qū)域生態(tài)承載力評價結果

根據(jù)表2可以得出以下結論:

1)佳木斯市和興安盟地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)處于較穩(wěn)定狀態(tài)，有一定的抵御外力能力和自我恢復能力，但在大力發(fā)展經(jīng)濟的同時也應注意保護當?shù)氐淖匀画h(huán)境.

2)便利的交通條件和相對豐富的資源決定了兩個地區(qū)的資源承載力處于較高的水平;環(huán)境承載力較低，但仍處于中等水平;資源－環(huán)境綜合承載力總體上處于中等偏高的承載水平.

3)兩個地區(qū)在規(guī)劃實施前后的CCPS(壓力度)均小于1，具有一定的發(fā)展空間.但當工業(yè)項目規(guī)劃實施后，兩個地區(qū)對資源的利用強度進一步加大，接近承載壓力平衡狀態(tài).區(qū)域均應采取保護性的開發(fā)，確保生態(tài)環(huán)境保護措施與區(qū)域開發(fā)項目的同步實施.

3 結論

1)生態(tài)足跡模型計算結果顯示，佳木斯市和興安盟地區(qū)的生態(tài)足跡供給水平較高.生態(tài)足跡模型是由一個地區(qū)所能提供給人類的生態(tài)生產(chǎn)性土地的面積總和來確定地區(qū)生態(tài)承載力，該方法不能反映社會經(jīng)濟活動等因素，但該方法相對直觀、簡便，且相對準確地描述當?shù)氐纳鷳B(tài)承載力狀況(尤其在受人類活動影響較小的區(qū)域).

2)基于AHP的生態(tài)承載力綜合評價方法的計算結果顯示，在研究的區(qū)域中，兩個地區(qū)的生態(tài)環(huán)境處于較穩(wěn)定的狀態(tài).綜合評價方法需要較多資料及數(shù)據(jù)，但考慮因素較全面、靈活，能較好的反映區(qū)域社會－經(jīng)濟－自然復合生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)承載力.

3)兩種方法計算的生態(tài)承載力結果不盡相同，但可以從不同方面說明區(qū)域的生態(tài)承載力狀況，反映當?shù)氐陌l(fā)展優(yōu)勢和資源環(huán)境制約因素.在區(qū)域和規(guī)劃環(huán)境影響評價中將兩種生態(tài)承載力定量計算模型有機的結合起來，將會對區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展提供有效的理論基礎和技術支持.

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