基于生態(tài)足跡法的甘南州生態(tài)環(huán)境承載力分析

吳賢忠，王小軍

(1.甘肅民族師范學(xué)院物理與水電工程系，甘肅 合作747000;2.南京水利科學(xué)研究院水文水資源與水利工程科學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 南京 210029;3.水利部應(yīng)對(duì)氣候變化研究中心，江蘇 南京210029)

生態(tài)足跡方法是分析國家或地區(qū)自然資源可持續(xù)利用的重要方法[1]。生態(tài)足跡法通過測算人類對(duì)自然資源消費(fèi)量和自然資源承載力，來衡量區(qū)域生態(tài)安全狀況，它是一種度量可持續(xù)發(fā)展程度的方法，目前被廣泛應(yīng)用于生態(tài)承載能力分析及生態(tài)保護(hù)方面。本研究基于生態(tài)足跡方法，利用生態(tài)安全評(píng)價(jià)模型，通過定量評(píng)估當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)足跡和生態(tài)承載力，為合理規(guī)劃當(dāng)?shù)氐谋Ｗo(hù)和開發(fā)利用提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)及計(jì)算方法

1.1 研究區(qū)概況

甘南藏族自治州地處青藏高原與黃土高原過渡的甘、青、川三省結(jié)合部。全州分為三個(gè)自然類型區(qū)，南部為岷迭山區(qū)，東部為丘陵山地，農(nóng)牧兼營;西北部為廣闊的草甸草原，是全國的“五大牧區(qū)”之一。全州總土地面積 4.5萬km2，平均海拔約為3 000 m，具有典型高原大陸性季節(jié)氣候的特點(diǎn)，光照充裕，降水較多，地理分布差異顯著。全州年平均氣溫在1.6℃ ～13.6℃之間，地域差異大。自治州轄夏河、碌曲、瑪曲、迭部、舟曲、臨潭、卓尼七縣及合作市，共有99個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)(街道辦)、664個(gè)行政村，國土總面積 4.5萬 km2，總?cè)丝?3.07萬，其中藏族占總?cè)丝诘?4.2%。甘南藏族自治州是“兩屏三帶”中“青藏高原生態(tài)屏障”的重要組成部分，其生態(tài)環(huán)境狀況不僅影響到青藏高原本身，甚至深刻影響到全國的生態(tài)安全。

1.2 計(jì)算方法[2－4]

1.2.1 生態(tài)足跡計(jì)算方法

生態(tài)足跡分析方法是在對(duì)土地面積量化的基礎(chǔ)上，在需求層面上計(jì)算生態(tài)足跡的大小，在供給層面上計(jì)算生態(tài)承載力的大小，然后通過二者的比較，定量判斷一個(gè)區(qū)域的發(fā)展是否處于生態(tài)承載力的范圍內(nèi)。

生態(tài)足跡計(jì)算公式如下[2－4]:

式中:EF為區(qū)域總的生態(tài)足跡(hm2);N為人口數(shù)(人);ef為人均生態(tài)足跡(hm2/人);aai為人均 i種消費(fèi)商品折算的生物生產(chǎn)土地面積(hm2/人);i為消費(fèi)商品的類型;Ci為 i種商品的總消費(fèi)量(t、hm2);Pi為 i種消費(fèi)商品的全球平均生產(chǎn)能力(kg/hm2、GJ/hm2);ri為生產(chǎn) i種消費(fèi)商品的土地類型的均衡因子。

生態(tài)足跡計(jì)算中，各種資源和能源消費(fèi)項(xiàng)目被折算為耕地、草地、林地、建筑用地、化石能源用地和水域等6種生態(tài)生產(chǎn)性類型。因不同國家和地區(qū)具有不同產(chǎn)量水平的各類土地，通過引入上述模型中的全球平均生產(chǎn)能力和均衡因子轉(zhuǎn)化為可以直接相加和比較的具有全球平均生物生產(chǎn)能力的土地。均衡因子每年變化的幅度較小，目前國際生態(tài)足跡計(jì)算中普遍采用的均衡因子為:耕地和建筑用地為2.9，林地與化石燃料用地為 1.1，草地為 0.6，水域?yàn)?0.2[5]。

1.2.2 生態(tài)承載力計(jì)算方法

生態(tài)承載力，也稱之為生態(tài)足跡供給，計(jì)算中需將區(qū)域內(nèi)各類生態(tài)生產(chǎn)性土地面積乘以均衡因子及產(chǎn)量因子，將其進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理后，求和得到總生態(tài)承載力，其計(jì)算公式為:

式中:EC為區(qū)域總的生態(tài)承載力(hm2);N為人口數(shù)(人)，ec為人均生態(tài)承載力(hm2/人);aj為 j類生態(tài)生產(chǎn)性土地的實(shí)際人均面積(hm2/人);j為生態(tài)生產(chǎn)性土地的類型;rj為均衡因子;yj為j類生態(tài)生產(chǎn)性土地的產(chǎn)量因子，計(jì)算中產(chǎn)量因子直接利用參考文獻(xiàn)中的數(shù)據(jù)。

1.2.3 生態(tài)赤字或生態(tài)盈余計(jì)算

計(jì)算方法為:

ES(ED)=EC－EF

式中:ES為生態(tài)盈余;ED為生態(tài)赤字。

計(jì)算中區(qū)域生態(tài)盈余為生態(tài)足跡小于生態(tài)承載力，反之則為生態(tài)赤字，生態(tài)盈余與生態(tài)赤字二者的大小比較反映區(qū)域人口對(duì)自然資源的利用狀況。

2 甘南州生態(tài)足跡及生態(tài)承載力分析

根據(jù)對(duì)甘南州2010年經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r資料深入分析，該地生態(tài)足跡主要由兩部分組成:生物資源的消費(fèi)和能源的消費(fèi)[6－7]。

2.1 生物資源賬戶

生物資源的消費(fèi)可分為林地產(chǎn)品、草地產(chǎn)品、耕地產(chǎn)品和水產(chǎn)品，各大類下進(jìn)一步細(xì)分。各類產(chǎn)品的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來源于《2010年甘南州統(tǒng)計(jì)年鑒》，按照以上介紹的公式，將2010年人均消費(fèi)各類資源及物質(zhì)消費(fèi)折算為生態(tài)生產(chǎn)性土地面積，6類土地面積匯總后乘以相應(yīng)的均衡因子，即得到甘南州人均生態(tài)足跡的結(jié)果，見表1。

2.2 能源資源賬戶

按照甘南州能源消費(fèi)情況，能源賬戶部分應(yīng)主要進(jìn)行汽油、柴油和電力3種能源的生態(tài)足跡計(jì)算。將3種能源消費(fèi)所消耗的熱量折算成化石燃料生產(chǎn)土地面積或建筑用地面積。結(jié)果見表2。

表2 2010年甘南州能源資源消費(fèi)及人均占有量

2.3 甘南州生態(tài)足跡及生態(tài)承載力分析

生態(tài)承載力按上述公式計(jì)算，結(jié)果見表3。在計(jì)算中，基于生態(tài)足跡計(jì)算模型及國際規(guī)定，在編制生態(tài)足跡與生態(tài)承載力平衡表時(shí)，需扣除12%的生態(tài)性生產(chǎn)面積以保護(hù)生物多樣性。通過將以上生態(tài)足跡與生態(tài)承載力的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較后，得出區(qū)域生態(tài)盈余或生態(tài)赤字。

表3 2010年甘南州生態(tài)足跡

分析表3中可以看出甘南州2010年人均生態(tài)足跡為3.051 9，而人均生態(tài)承載力為1.769 7?？鄢?2%的生物多樣性保護(hù)面積后，可利用的人均生態(tài)承載力為1.557 3，按照生態(tài)盈余或生態(tài)赤字的計(jì)算方法可看出該年度為生態(tài)赤字，兩者相差1.494 6，人均生態(tài)足跡幾乎為人均生態(tài)承載力的1倍。從具體土地類型分析，生態(tài)有盈余的為林地和水域，生態(tài)赤字最為嚴(yán)重的為耕地，生態(tài)赤字為1.886 2，赤字比例高達(dá)435%，這也與甘南州耕地不足，大力發(fā)展畜牧業(yè)有一定的關(guān)系;其次為草地，生態(tài)赤字為 0.306 7，赤字比例為79.77%。甘南州近年來畜牧業(yè)發(fā)展迅速，草場存在一定程度超載，草場的生態(tài)環(huán)境承載力嚴(yán)重超標(biāo)。

3 提高甘南州生態(tài)環(huán)境承載力的對(duì)策

3.1 控制人口增長速度

甘南州屬于少數(shù)民族聚居地，人口的增長一直保持較高的水平，這勢必對(duì)生態(tài)環(huán)境帶來壓力，把人口的增加控制在生態(tài)環(huán)境能承載的范圍之內(nèi)，使得新增加人口對(duì)資源的消耗不至于影響生態(tài)系統(tǒng)的供需平衡。

3.2 倡導(dǎo)新的生態(tài)生活和消費(fèi)模式

在過去，農(nóng)牧民群眾的生活水平要提高，就會(huì)伴隨著資源的消耗和生態(tài)環(huán)境的破壞，現(xiàn)在要在逐步提高生活水平的同時(shí)，提倡新式的生態(tài)生活方式和生態(tài)消費(fèi)方式，以減少資源消費(fèi);推廣生態(tài)產(chǎn)業(yè)，實(shí)施物質(zhì)、資源的多級(jí)、循環(huán)和綜合利用。因此，提倡適度的科學(xué)消費(fèi)也是提高生態(tài)承載力的有效途徑。

3.3 加大科技投入，改變不合理的資源利用方式

加大科技知識(shí)的普及力度，提高農(nóng)牧民群眾的素質(zhì)，改變目前不合理的土地利用方式，提高自然資源的生物生產(chǎn)力，也就是要提高單位面積的生物產(chǎn)量或者生態(tài)服務(wù)功能，減少資源的浪費(fèi)，提高現(xiàn)有資源的利用效率。

3.4 加快生態(tài)環(huán)境恢復(fù)治理

近年來甘南州抓住國家西部大開發(fā)的契機(jī)，加強(qiáng)了生態(tài)環(huán)境建設(shè)投資、管理力度，實(shí)施了退耕還林還草工程，流域水土流失綜合治理工程等，今后仍要加強(qiáng)這方面的工作，在對(duì)原生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)的基礎(chǔ)上加快恢復(fù)治理。同時(shí)加快沙漠化防治、三化草地綜合治理、生態(tài)水利設(shè)施建設(shè)、生態(tài)移民和公共基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等工程，提高土地生產(chǎn)力和生態(tài)環(huán)境對(duì)CO2等廢棄物的吸納能力，提高單位面積可供給生態(tài)足跡水平。

3.5 調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)鏈的形成和完善

按照產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化理論，當(dāng)前甘南州正處于水平較低的資源密集型主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)階段，資源密集和技術(shù)含量低造成了自然資源的嚴(yán)重浪費(fèi)。因此，該區(qū)域可以依托自身的資源優(yōu)勢，大力發(fā)展特色畜產(chǎn)品加工業(yè)，促進(jìn)工業(yè)快速向資金、技術(shù)密集型轉(zhuǎn)變，以代替當(dāng)前資源密集型產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，提高工業(yè)經(jīng)濟(jì)在GDP中所占的比例，從而降低對(duì)資源的消耗。

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