成都市人均生態(tài)足跡和人均生態(tài)承載力空間分布差異

潘洪義,朱晚秋,崔綠葉 ,馮茂秋,朱 芳

1 四川師范大學(xué)西南土地資源評(píng)價(jià)與監(jiān)測(cè)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 成都 610068 2 四川師范大學(xué)地理與資源科學(xué)學(xué)院, 成都 610068

成都市人均生態(tài)足跡和人均生態(tài)承載力空間分布差異

潘洪義1,2,*,朱晚秋1,2,崔綠葉1,2,馮茂秋1,2,朱 芳1,2

1 四川師范大學(xué)西南土地資源評(píng)價(jià)與監(jiān)測(cè)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 成都 610068 2 四川師范大學(xué)地理與資源科學(xué)學(xué)院, 成都 610068

生態(tài)足跡方法是通過比較人類活動(dòng)消耗的自然資源與自然生態(tài)系統(tǒng)所提供的生態(tài)承載力,定量的判斷區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展?fàn)顟B(tài)。采用生態(tài)足跡模型對(duì)2009—2014年成都市生態(tài)足跡、生態(tài)承載力狀況進(jìn)行了測(cè)算,并結(jié)合空間分析揭示了其空間演化規(guī)律。結(jié)果表明：(1)2009—2014年,各區(qū)市縣人均生態(tài)足跡平均值有著逐年下降的趨勢(shì),由2009年的2.759hm2/人下降至2014年的1.937hm2/人,基本格局呈現(xiàn)出中間低,西南高,兩翼居中的分布特征,高水平人均生態(tài)足跡集中分布在西南方向的蒲江縣、大邑縣,邛崍市；(2)2009—2014年成都市人均承載力呈現(xiàn)出較為穩(wěn)定且有下降的趨勢(shì),由2009年的0.2314hm2/人下降至2014年的0.2215hm2/人,其空間分布特征與生態(tài)足跡呈現(xiàn)出較好的空間一致性；(3)人均生態(tài)虧盈,在時(shí)間上表現(xiàn)為逐漸向好,但其本質(zhì)是趨勢(shì)為生態(tài)赤字愈發(fā)嚴(yán)重,空間上呈現(xiàn)出與人均生態(tài)承載力情況“高-低,低-高”相反分布的特征,分布呈擴(kuò)散型,即由中部的五城區(qū)向四周擴(kuò)散,除五城區(qū)外,其余地區(qū)在研究期間內(nèi)都為赤字,最嚴(yán)重區(qū)域集中在西南方向的蒲江縣,最高達(dá)到-9.3189hm2/人,亟需建立有效的生態(tài)足跡調(diào)控和補(bǔ)充機(jī)制。

人均生態(tài)足跡；人均生態(tài)承載力；人均生態(tài)虧盈；區(qū)市縣；成都市

生態(tài)足跡方法作為定量測(cè)度區(qū)域可持續(xù)發(fā)展?fàn)顟B(tài)的方法之一,最早由生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)家Rees[1]于1992年提出,其動(dòng)態(tài)變化與區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展密切相關(guān),是衡量人類對(duì)自然資源利用程度以及可持續(xù)發(fā)展?fàn)顩r的重要方法[2- 4]。生態(tài)足跡概念于1999年[5]引入我國(guó),徐中民、張志強(qiáng)等首先在國(guó)內(nèi)運(yùn)用生態(tài)足跡理論撰寫了科研價(jià)值較高的論文[6- 9]。近年來眾多學(xué)者對(duì)生態(tài)足跡的研究主要體現(xiàn)在3個(gè)方面,一是結(jié)合其他模型[10- 11]進(jìn)行研究或是對(duì)生態(tài)足跡模型進(jìn)行改進(jìn)[12- 14],向書堅(jiān)[12]等針對(duì)產(chǎn)量因子調(diào)整、生態(tài)赤字與生態(tài)盈余指標(biāo)與生態(tài)足跡實(shí)物量特性方面不足以及其實(shí)踐應(yīng)用中局限,分別構(gòu)建生產(chǎn)足跡、污染物排放足跡、貿(mào)易足跡計(jì)算方法、生態(tài)可持續(xù)指數(shù)；方愷[14]基于改進(jìn)的生態(tài)足跡的三維模型利用11個(gè)國(guó)家的數(shù)據(jù),通過細(xì)致追蹤各地類載體上的流量資本與存量資本變化,克服了地類間赤字轉(zhuǎn)移問題；周濤[15]等在分析基本模型存在的主要缺陷和爭(zhēng)論的基礎(chǔ)上,重點(diǎn)解析了近年來生態(tài)足跡模型在參數(shù)調(diào)整、項(xiàng)目計(jì)算、賬戶擴(kuò)展等方面的演變和修正,并基于投入產(chǎn)出分析,三維模型,凈初級(jí)生產(chǎn)力,能值理論,時(shí)序分析等的方法改進(jìn)。二是擴(kuò)展生態(tài)足跡在其他領(lǐng)域的應(yīng)用[16- 19],謝文瑄[4]等對(duì)城市擴(kuò)張模式與生態(tài)足跡的關(guān)系進(jìn)行了研究；章錦河等基于生態(tài)足跡法與旅游者的生態(tài)消費(fèi)及結(jié)構(gòu)特征,提出旅游生態(tài)足跡的概念,并構(gòu)建了6個(gè)旅游生態(tài)足跡計(jì)算子模型。三是運(yùn)用生態(tài)足跡模型測(cè)算不同尺度區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展問題[20-25],如李炳意[23]以新型城鎮(zhèn)化進(jìn)程中晉城市為研究對(duì)象,測(cè)算其生態(tài)足跡,在一定程度上豐富了城市生態(tài)安全研究案例,為經(jīng)濟(jì)發(fā)展轉(zhuǎn)型中的資源型城市可持續(xù)發(fā)展提供決策依據(jù)。；Jia He[25]等基于能值生態(tài)足跡和數(shù)據(jù)包絡(luò)分析江蘇省生態(tài)效益,并提出可持續(xù)性發(fā)展建議。綜合學(xué)者的已有研究成果,大多是針對(duì)大省域尺度區(qū)域進(jìn)行靜態(tài)或動(dòng)態(tài)時(shí)間序列的研究,然而生態(tài)足跡方法已經(jīng)在不同地域的空間尺度上,不論是全球尺度、國(guó)家尺度、還是特定區(qū)域范圍,都展示了良好的普適性[26- 27],但從城市轄區(qū)內(nèi)的各區(qū)市縣出發(fā),分析時(shí)間和空間上兩個(gè)維度生態(tài)足跡的文獻(xiàn)鮮有出現(xiàn),尤其是從空間角度來研究區(qū)域內(nèi)部的動(dòng)態(tài)變化以及空間動(dòng)態(tài)差異的相對(duì)較少。

成都市作為西部特大中心城市,是西部交通樞紐,不管從戰(zhàn)略地位還是經(jīng)濟(jì)地位上來說都處于十分重要的位置,其對(duì)周邊地區(qū)具有較全面的輻射帶動(dòng)作用。2015年“一帶一路”經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略提出后,成都市作為“南絲綢之路”的起點(diǎn)城市,“北絲綢之路”貨源供應(yīng)地,現(xiàn)已成為連接絲綢之路經(jīng)濟(jì)帶和孟中印緬經(jīng)濟(jì)走廊和長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。而伴隨各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的迅速增長(zhǎng),成都市的資源消耗量也日益增加,生態(tài)壓力巨大,可持續(xù)發(fā)展面臨威脅,緩解生態(tài)壓力,是現(xiàn)今刻不容緩的任務(wù)。多數(shù)學(xué)者對(duì)成都市的生態(tài)足跡研究往往以成都市作為一個(gè)整體進(jìn)行研究,可能會(huì)抹殺各區(qū)市縣空間上的差異,給后續(xù)成果應(yīng)用帶來一定困難,且指導(dǎo)意義不大。因此,本文選擇成都市各區(qū)市縣作為研究對(duì)象,對(duì)其2009—2014年的人均生態(tài)足跡、人均生態(tài)承載力和人均生態(tài)虧盈進(jìn)行測(cè)算,并利用ArcGIS對(duì)測(cè)算結(jié)果進(jìn)行可視化表達(dá),從空間上揭示其動(dòng)態(tài)差異,闡明成都市內(nèi)部資源耗損情況,以期對(duì)成都市各區(qū)市縣正確處理人口、資源、環(huán)境三者之間的可持續(xù)關(guān)系與制定相關(guān)政策提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

成都市簡(jiǎn)稱“蓉”,四川省省會(huì),位于四川省中部,四川盆地西部,地跨102°54′—104°53′E、30°05′—31°26′N,全市地勢(shì)差異顯著,西北高,東南低。冬濕冷,夏熱,無霜期長(zhǎng),四季分明,年均溫16°C,良好的氣候條件為成都市的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)創(chuàng)造了十分有利的條件。全市東西長(zhǎng)192km,南北寬166km,總面積12390km2,其中耕地面積432000hm2,森林覆蓋率36.8%。轄區(qū)包含19個(gè)區(qū)市縣,2014年年末全市總?cè)丝?2107363人,人口自然增長(zhǎng)率4.66‰。

2 數(shù)據(jù)來源與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

依據(jù)資料的可獲得性與現(xiàn)勢(shì)性等條件,研究數(shù)據(jù)主要來源于2009—2014年成都市各區(qū)市縣土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù),《成都統(tǒng)計(jì)年鑒(2010—2015)》。特別指出,錦江區(qū)、青羊區(qū)、金牛區(qū)、武侯區(qū)、成華區(qū)5個(gè)主城區(qū)的消費(fèi)水平、類型相似,因此將五城區(qū)合并計(jì)算；其次計(jì)算消費(fèi)量時(shí),復(fù)雜的貿(mào)易會(huì)使數(shù)據(jù)產(chǎn)生很大偏差[24],故本文為統(tǒng)一計(jì)算口徑,將生物資源賬戶內(nèi)各產(chǎn)品的消費(fèi)量用產(chǎn)量來近似替代[28]。

2.2 生態(tài)足跡方法

生態(tài)足跡亦可謂“生態(tài)占用”,其基本定義為：任何已知人口(一個(gè)個(gè)人、一個(gè)區(qū)域)的生態(tài)足跡是生產(chǎn)這些人口所消費(fèi)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)性土地的總面積和水資源總量[29-31]。生態(tài)承載力是指區(qū)域?qū)嶋H提供給人類的所有生物生產(chǎn)性土地面積(包括水域)的總和[32]。生態(tài)足跡方法主要是將區(qū)域資源和能源消費(fèi)轉(zhuǎn)化為可供這些物質(zhì)生產(chǎn)所需的土地面積,通過計(jì)算比較生態(tài)足跡需求與生態(tài)承載力,如果區(qū)域內(nèi)生態(tài)足跡需求超過了區(qū)域所能提供的生態(tài)承載力,則為生態(tài)赤字,表示區(qū)域土地生產(chǎn)壓力負(fù)荷大,生態(tài)系統(tǒng)不穩(wěn)定；反之,如果生態(tài)足跡需求小于區(qū)域的生態(tài)承載力,則為生態(tài)盈余,表示區(qū)域土地利用合理,土地資源可持續(xù)利用。人均生態(tài)足跡計(jì)算公式為：

(1)

式中,i為消費(fèi)商品和投入類型,j為土地利用類型,Ci為第i種消費(fèi)品的年消費(fèi)量,Pi為第i種消費(fèi)品全球年平均生產(chǎn)能力,Ej為第j種土地的均衡因子,N為參與消費(fèi)的人口數(shù),ef為人均生態(tài)足跡。

人均生態(tài)承載力計(jì)算公式為：

(2)

式中,j為土地利用類型,Aj為某一國(guó)家或地區(qū)某類生物生產(chǎn)性土地面積,Yj為產(chǎn)量因子,Ej為第j種土地的均衡因子,N為人口數(shù),ec為人均可用生態(tài)系統(tǒng)承載力。

結(jié)合成都市的具體生產(chǎn)與消費(fèi)情況,建立生態(tài)足跡賬戶選取的指標(biāo)有：稻谷、小麥、油菜籽、蔬菜、豬肉、禽蛋、水果、牛羊肉、牛奶、水產(chǎn)品、焦炭、汽油、柴油、液化氣、天然氣、電力。此外為了使計(jì)算結(jié)果進(jìn)一步精確,減少誤差,本文在采用楊屹等[28]利用13個(gè)年份的均衡因子平均值的基礎(chǔ)上,結(jié)合四川省農(nóng)用地綜合生產(chǎn)能力調(diào)查與評(píng)價(jià)成果,將成都市耕地、草地、林地、水域、建設(shè)用地、化石燃料的均衡因子分別確定為2.34,1.64,0.48,0.32,1.64,2.34,對(duì)應(yīng)的產(chǎn)量因子分別為1.66,0.91,0.19,1.00,1.40,1.66。

3 結(jié)果與分析

3.1 人均生態(tài)足跡分析

3.1.1 人均生態(tài)足跡時(shí)間動(dòng)態(tài)分析

將成都市作為一個(gè)整體,計(jì)算2009—2014年各地類人均生態(tài)足跡,其在時(shí)間軸向上的演變規(guī)律如下(圖1)。

圖1 2009—2014年成都市人均生態(tài)足跡時(shí)間演變規(guī)律 Fig.1 Temporal evolution law of the per capita ecological footprint of Chengdu in 2009—2014

由圖1可知,成都市人均生態(tài)足跡整體呈現(xiàn)出下降趨勢(shì),并受耕地生態(tài)足跡影響較大,由2009年2.759hm2/人下降至2014年的1.937hm2/人。整體走勢(shì)與耕地人均生態(tài)足跡基本一致,其主要原因是由于研究區(qū)作為四川省綜合條件最佳的區(qū)域,農(nóng)產(chǎn)品較為豐富,所產(chǎn)生的生態(tài)足跡較高。人均生態(tài)足跡在2013年出現(xiàn)了明顯的拐點(diǎn),主要原因是在這一時(shí)期豬肉價(jià)格低迷連帶牛羊肉價(jià)格保持低位運(yùn)行,導(dǎo)致養(yǎng)殖戶積極性急劇下降,從而致使肉類產(chǎn)量明顯下降所致。另外,在2012年10月1日起,成都市實(shí)行機(jī)動(dòng)車號(hào)牌限行政策,對(duì)化石能源的消耗下降起到了一定的作用。

3.1.2 人均生態(tài)足跡空間格局與動(dòng)態(tài)演變分析

通過對(duì)成都市各區(qū)市縣2009—2014年人均生態(tài)足跡在SPSS中通過兩步聚類法,進(jìn)行聚類分析,聚類的標(biāo)準(zhǔn)分別為1.95、2.63、3.53、5.30、9.76hm2/人,將研究區(qū)域劃分為低水平、較低水平、中等水平、較高水平和高水平5種類型。

圖 2 2009—2014年各區(qū)市縣人均生態(tài)足跡空間分布圖Fig.2 Spatial distribution of the per capita ecological footprint of each city (county,region) in 2009—2014

由圖2可知,成都市2009—2014年人均生態(tài)足跡在空間演變上,體現(xiàn)出以下特征：

(1)人均生態(tài)足跡空間格局呈現(xiàn)出中間低,西南高,兩翼居中的分布特征

以成都市五城區(qū)為中心的一圈層區(qū)市縣中,溫江區(qū)、郫縣、新都區(qū)、青白江區(qū)和龍泉驛區(qū)屬于生態(tài)足跡低和較低區(qū)域,其生態(tài)足跡保持在2.63hm2/人以下。其主要原因是這些地區(qū)在近年來的發(fā)展定位為成都市主城區(qū)的衛(wèi)星城市,其主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)為第二和第三產(chǎn)業(yè),其農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量普遍偏低,主要依賴周邊縣區(qū)外來輸入。而作為生態(tài)足跡最高的蒲江縣、大邑縣以及相對(duì)較高的新津縣和崇州市,恰好為成都市第三圈層所在的區(qū)域,其人均生態(tài)足跡在5.30hm2/人左右,這些地區(qū)耕地資源豐富且普遍質(zhì)量較高,是成都市農(nóng)產(chǎn)品主要供給地,其二三產(chǎn)業(yè)發(fā)展較為緩慢。處于中間水平的都江堰市、彭州市、金堂縣和雙流縣為成都市第二圈層的區(qū)市縣,可以反映出成都市目前所處生態(tài)足跡的平均水平,基本在3.53hm2/人左右,面臨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和耕地保護(hù)的雙重任務(wù)。

(2)人均生態(tài)足跡空間格局較為穩(wěn)定,變動(dòng)幅度不大

從2009—2014年,五城區(qū)一直隸屬于生態(tài)足跡低水平；新都區(qū)和青白江區(qū)隸屬于生態(tài)足跡較低水平；都江堰、彭州市、金堂縣和雙流縣隸屬于生態(tài)足跡中水平；崇州市和新津縣隸屬于生態(tài)足跡較高水平；一直隸屬于生態(tài)足跡高水平的為邛崍市與蒲江縣。在6年間生態(tài)足跡水平未發(fā)生變化區(qū)市縣為11個(gè),占總量的73.33%。這表明成都市在研究區(qū)內(nèi)發(fā)展戰(zhàn)略保持穩(wěn)定,各區(qū)市縣的分工未發(fā)生明顯改變。

(3)人均生態(tài)足跡格局變化劇烈區(qū)主要集中在高水平和低水平兩個(gè)區(qū)域

高水平變化主要集中在大邑縣,主要是2011年、2013和2014年,由高水平下降為較高水平,其主要原因是大邑縣在生態(tài)足跡高水平的縣市區(qū)中,其地貌類型相對(duì)復(fù)雜,丘陵區(qū)的面積比例相對(duì)較大,農(nóng)產(chǎn)品穩(wěn)定生產(chǎn)能力相對(duì)較弱,加之近年來第二三產(chǎn)業(yè)發(fā)展較為迅速,其農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量有下降的趨勢(shì)。低水平演變主要表現(xiàn)在2014年的溫江區(qū)、郫縣和龍泉驛區(qū)由較低水平降至低水平。溫江區(qū)近年來的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)由傳統(tǒng)的種植糧食作物逐漸轉(zhuǎn)型至生產(chǎn)花卉苗木,形成了農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量逐年下降的局面；郫縣耕地資源較為豐富,但其發(fā)展定位承接成都市企業(yè)的轉(zhuǎn)移,第二、三產(chǎn)業(yè)逐步壯大,致使農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量下降；龍泉驛區(qū)其鄉(xiāng)村旅游業(yè)和觀光農(nóng)業(yè)較為發(fā)達(dá),糧食播種面積有了較大的下滑,是導(dǎo)致生態(tài)足跡水平下降的主要原因。

3.2 人均生態(tài)承載力與人均生態(tài)虧盈分析

3.2.1 人均生態(tài)承載力與人均生態(tài)虧盈時(shí)間動(dòng)態(tài)分析

根據(jù)生態(tài)承載力模型并扣除12%用于生物多樣性維持的部分[32],計(jì)算出2009—2014年的人均生態(tài)承載力,再將人均生態(tài)承載力與人均生態(tài)足跡數(shù)值相減,可計(jì)算人均生態(tài)虧盈情況。

圖3 2009—2014年成都市人均承載力時(shí)間演變規(guī)律 Fig.3 Temporal evolution law of the per capita ecological carrying capacity of Chengdu in 2009—2014

由圖3和圖4可知,2009—2014年成都市人均承載力呈現(xiàn)出較為穩(wěn)定且有下降的趨勢(shì),而人均生態(tài)虧盈主要表現(xiàn)為虧損狀態(tài),但總體趨勢(shì)向好。人均承載力穩(wěn)定主要是由于我國(guó)實(shí)行了最為嚴(yán)格的耕地保護(hù)制度,耕地面積雖然逐年減少,但減少速度逐步變緩。隨著城市化進(jìn)程不斷的推進(jìn),建設(shè)用地不可避免的占用耕地,雖然建設(shè)用地的承載能力有所提升,但整體效果并不明顯。

而人均生態(tài)虧盈情況有所好轉(zhuǎn)的原因,并非是人均承載力提高所致,而是人均生態(tài)足跡計(jì)算中基于農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)量代替消費(fèi)量的假設(shè)條件而導(dǎo)致。由表1可知,自2009年以來,成都市人均消費(fèi)水平相對(duì)較為穩(wěn)定。隨著生活水平的不斷提高,人們的飲食結(jié)構(gòu)發(fā)生了一定的改變,對(duì)糧食的消費(fèi)量有所下降。但對(duì)其他肉蛋奶的需求量有所增加,對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響在上升。因此,在人均生態(tài)承載力、人均消費(fèi)總量相對(duì)穩(wěn)定,第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)食品比重下降,而第二、三營(yíng)養(yǎng)級(jí)食品比重不斷上升的背景下,其本質(zhì)趨勢(shì)為人均生態(tài)赤字情況愈發(fā)嚴(yán)峻。

圖4 2009—2014年成都市人均生態(tài)足跡、人均生態(tài)承載力和人均生態(tài)虧盈時(shí)間演變規(guī)律Fig.4 Temporal evolution law of the per capita ecological footprint, the per capita ecological carrying capacity and the per capita ecological surplus and deficit of Chengdu in 2009—2014

3.2.2 人均生態(tài)承載力與人均生態(tài)虧盈空間格局與動(dòng)態(tài)分析

對(duì)2009年—2014年各區(qū)市縣人均承載力和人均生態(tài)虧盈情況,在SPSS中通過兩步聚類法,進(jìn)行聚類分析,聚類的標(biāo)準(zhǔn)分別為0.22、0.25、0.29、0.36、0.45hm2/人；-1.71、-2.29、-3.16、-5.01、-9.32hm2/人。

表1 2009—2014年成都市主要農(nóng)產(chǎn)品人均消費(fèi)水平

圖5 2009—2014各區(qū)市縣人均生態(tài)承載力空間分布圖Fig.5 Spatial distribution of the per capita ecological carrying capacity of each city (county,region) in 2009—2014

圖6 2009—2014年各區(qū)市縣人均生態(tài)虧盈空間分布圖Fig.6 Spatial distribution of the per capita ecological surplus and deficit of each city (county,region) in 2009—2014

由圖5、圖6可知,成都市2009—2014年人均生態(tài)承載力與人均生態(tài)虧盈空間格局與動(dòng)態(tài)演變呈現(xiàn)出如下特點(diǎn)：

(1)人均承載力與人均生態(tài)虧盈空間呈現(xiàn)上“高-低,低-高”分布

人均承載力較高的區(qū)域主要穩(wěn)定分布在成都市西南方向的大邑縣、邛崍和蒲江縣,而這些區(qū)域恰好是生態(tài)虧損最大的地區(qū),高達(dá)-5.01 hm2/人以上；低生態(tài)承載力主要分布在成都市中部一圈層的五城區(qū)、溫江區(qū)、新都區(qū)、青白江區(qū)和龍泉驛區(qū),這些區(qū)域在人均生態(tài)虧盈方面表現(xiàn)為虧損情況較輕或略有盈余。人均承載力與人均生態(tài)虧盈呈現(xiàn)出了,“高-低,中-中,低-高”相互錯(cuò)落的基本格局。其原因主要是由于五城區(qū)城市化程度極高,農(nóng)產(chǎn)品主要靠外部供給,而一圈層其他區(qū)市縣二三產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速,第一產(chǎn)業(yè)中糧食作物比重下降較大的原因所致。

(2)人均承載力格局演化相對(duì)劇烈,人均生態(tài)虧盈格局相對(duì)穩(wěn)定

2009—2014年成都市人均承載力演化相對(duì)劇烈的區(qū)域主要為：高水平、較高水平、較低水平和低水平區(qū)域。具體而言,邛崍市在承載力在高水平和較高水平之間反復(fù)波動(dòng),并有逐漸下降的趨勢(shì)；而在較低水平和低水平之間的演化中,表現(xiàn)出溫江區(qū)、新都區(qū)演變?yōu)榈退絽^(qū)域,而五城區(qū)在較低水平和低水平間擺動(dòng)不定?？傮w而言,人均承載力向著更低水平演化,而人均生態(tài)虧盈格局在穩(wěn)定中逐漸在虧損方向中徘徊。主要由于近年來,城市化發(fā)展占用了大量的優(yōu)質(zhì)耕地,且人民的生活水平日益提高,成都市資源輸出型區(qū)市縣供給量增長(zhǎng),無法適應(yīng)其他輸入型區(qū)市縣需求量增長(zhǎng)的步伐。

4 結(jié)論與建議

4.1 結(jié)論

通過計(jì)算研究2009—2014年成都市各區(qū)市縣的人均生態(tài)足跡、人均生態(tài)承載力和人均生態(tài)虧盈在時(shí)間和空間上的動(dòng)態(tài)變化,對(duì)于6種生態(tài)生產(chǎn)性土地利用類型對(duì)人均生態(tài)足跡、人均生態(tài)承載力的貢獻(xiàn),與區(qū)市縣的農(nóng)用地生產(chǎn)能力和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的具體情況基本吻合。

(1)在時(shí)間演化規(guī)律上,人均生態(tài)足跡有回落趨勢(shì),人均生態(tài)承載力較為穩(wěn)定,且有下降趨勢(shì),生態(tài)赤字有所好轉(zhuǎn),但本質(zhì)上有加重趨勢(shì)

2009—2014年人均生態(tài)足跡為逐年下降,共下降0.8222hm2/人,其中2013與2014年有明顯回落,共回落0.7863hm2/人。然而,這種下降并非代表在成都市對(duì)自然需求的下降,屬于不可持續(xù)的下降趨勢(shì)。人均承載力的逐年下降,6年間共計(jì)下降0.0099hm2/人；人均生態(tài)承載力下降速度遠(yuǎn)比不上人均生態(tài)足跡下降速度的綜合作用下,生態(tài)赤字有所好轉(zhuǎn),但成都市生態(tài)赤字在本質(zhì)上越發(fā)擴(kuò)大的趨勢(shì)。

(2)就空間格局與演變上而言,人均生態(tài)足跡與人均承載力呈空間一致性,與人均生態(tài)虧盈分布情況相反,人均生態(tài)足跡與人均承載力演變相對(duì)劇烈,人均生態(tài)虧盈相對(duì)穩(wěn)定

人均生態(tài)足跡與人均生態(tài)承載力均出現(xiàn)了“中間低,西南高,兩翼居中”的空間格局,其分布狀態(tài)基本呈現(xiàn)出與成都市經(jīng)濟(jì)圈層相反的特征,即由第一圈層向著二三圈層逐步變高。人均生態(tài)足跡反映的是單位個(gè)體在人類活動(dòng)過程中對(duì)自然環(huán)境的需求量,而人均生態(tài)承載力則反映的是自然界能夠?yàn)槿祟惢顒?dòng)提供此種訴求的能力。經(jīng)濟(jì)越發(fā)達(dá),人們對(duì)自然界的需求量則越高,然而由于需求量等于產(chǎn)量的假設(shè)的影響,使人均生態(tài)足跡的規(guī)律與現(xiàn)實(shí)情況有失偏頗,承載力則較好的反映出經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)自然供給能力則更強(qiáng),表明地處成都平原的各區(qū)市縣生態(tài)足跡主要受耕地農(nóng)產(chǎn)品的影響。從空間演變上,主要發(fā)生在高水平和低水平兩態(tài)區(qū)域,并表現(xiàn)為高水平人均生態(tài)足跡與人均生態(tài)承載力的區(qū)域逐步縮小,低水平的范圍逐漸擴(kuò)大,受兩者的綜合作用,使人均生態(tài)虧盈的空間格局相對(duì)較為穩(wěn)定。

(3)研究區(qū)域分為生態(tài)資源輸入與輸出區(qū)域且圈層現(xiàn)象明顯,生態(tài)足跡亟待調(diào)控

通過對(duì)成都市2009—2014年生態(tài)足跡時(shí)空演化進(jìn)行分析,成都市生態(tài)足跡可以明顯的分為生態(tài)資源輸入和輸出兩個(gè)區(qū)域。兩個(gè)區(qū)域的形成是由成都市各區(qū)市縣的功能定位決定,生態(tài)資源輸入?yún)^(qū)域?yàn)槲宄菂^(qū)、溫江區(qū)、郫縣、新都區(qū)、青白江區(qū)、龍泉驛區(qū),而邛崍市、大邑縣、崇州市、新津縣和蒲江縣,且都江堰市、彭州市、金堂縣和雙流縣大有變?yōu)橘Y源輸入?yún)^(qū)域的趨勢(shì)。就成都市本身而言,兩大區(qū)域人均生態(tài)足跡形成了一定的互補(bǔ)關(guān)系,然而無法實(shí)現(xiàn)市域內(nèi)的平衡。因此,建立合理的生態(tài)足跡調(diào)控機(jī)制,控制生態(tài)赤字進(jìn)一步發(fā)展的迫切性越發(fā)明顯。

4.2 建議

本文在計(jì)算人均生態(tài)足跡時(shí),在無法獲取消費(fèi)數(shù)據(jù),同時(shí)借鑒其他學(xué)者經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,以產(chǎn)量代替消費(fèi)量計(jì)算的方式得出的計(jì)算結(jié)果致使研究結(jié)果產(chǎn)生生態(tài)足跡有下降的趨勢(shì)。在本文計(jì)算過程中采用的為第二次土地調(diào)查數(shù)據(jù),給數(shù)據(jù)的時(shí)間跨度帶來了一定的限制。在進(jìn)行后的研究中,應(yīng)該結(jié)合問卷調(diào)查獲取更為準(zhǔn)確的消費(fèi)數(shù)據(jù),使生態(tài)足跡的計(jì)算更為準(zhǔn)確,并結(jié)合遙感數(shù)據(jù)將研究時(shí)間跨度延長(zhǎng),以期得到更為符合研究區(qū)的生態(tài)足跡時(shí)空演變規(guī)律。通過研究發(fā)現(xiàn),建立合理的生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制,實(shí)施生態(tài)輸入型區(qū)域?qū)ι鷳B(tài)輸出區(qū)域進(jìn)行合理的生態(tài)補(bǔ)償,促進(jìn)輸出區(qū)域的發(fā)展,最終實(shí)現(xiàn)成都市不同圈層的統(tǒng)籌發(fā)展模式的建立亟待解決。

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SpatialdifferencesinpercapitaecologicalfootprintandpercapitaecologicalcarryingcapacityinChengdu

PAN Hongyi1,2,*,ZHU Wanqiu1,2,CUI Lvye1,2,FENG Maoqiu1,2,ZHU Fang1,2

1KeyLaboratoryofLandResourcesEvaluationandMonitoringinSouthwest,MinistryofEducation,SichuanNormalUniversity,Chengdu610068,China2GeographyandResourcesScienceCollege,Chengdu610068,China

By comparing the natural resources consumed by human activities and the ecological carrying capacity of natural ecosystems, the ecological footprint method was employed to quantitatively estimate the status of regional sustainable development. Through the calculation of the ecological footprint and ecological carrying capacity, regional resource and energy consumption could be transformed into a certain amount of land for production of resources. If demand, based on the ecological footprint, was greater than the ecosystem carrying capacity the region could provide, it was deemed an ecological deficit area. In these areas, the pressure on land resource production was great and the ecosystems were less stable. Conversely, if demand, based on the ecological footprint, was less than the ecological carrying capacity of the region, it was an ecological surplus area. These areas exhibited reasonable regional land use, with sustainable use of land resources. In this study, the ecological footprint model was used to investigate ecological footprints, ecological carrying capacity, and ecological surplus and deficit, and ArcGIS was used to conduct spatial analyses to determine the relationship among these areas in Chengdu from 2009 to 2014. Using spatial evolution law analysis, the results showed the following: (1) overall, the spatial pattern of the per capita ecological footprints was relatively stable, and the change was not severe. There was strong variation among regions with high- and low-level areas. The per capita ecological footprint decreased annually, from 2.759 hm2/cap to 1.937 hm2/cap. Because agricultural products are numerous in Chengdu, the per capita ecological footprint was the most affected by the ecological footprint caused by cultivated land. The basic distribution pattern characteristics were low in the middle region, high in the southwest, and medium in the two side areas. For example, low-level per capita ecological footprints were found in the five urban districts. High-levels per capita ecological footprints were found in Pujiang, Dayi, and Qionglai. Medium per capita ecological footprints were distributed in the two side areas, including Dujiangyan, Jintang, and Pengzhou, among others. These areas reflected the average level of ecological footprints in Chengdu, which was approximately 3.53 hm2/cap. (2) The per capita ecological carrying capacity of Chengdu was relatively stable and presented a downward trend, from 0.2314 hm2/cap to 0.2215 hm2/cap, from 2009 to 2014. Having the most stringent farmland protection system, the per capita ecological carrying capacity was relatively stable. Low-level per capita ecological carrying capacity areas were the five urban districts, among others. The high-level per capita ecological carrying capacity areas were Pujiang, Dayi, and Qionglai. The spatial distribution characteristics of the per capita ecological footprint and per capita ecological carrying capacity were positively correlated. (3) The per capita ecological surplus and deficit of this area exhibited improving trends with time. But in fact, the developing trend in ecological deficits was becoming increasingly serious, which was opposite to that of the ecological carrying capacity distribution. The per capita ecological surplus and deficit distribution was dispersed in the five urban districts. During the study period, the rest areas were deficit and the most serious areas were concentrated in Pujiang which located in the southwest and the maximum was -9.3189 hm2/cap. It was suggested that effective regulation of ecological footprints and complementary mechanisms were needed in the future.

per capita ecological footprint; per capita ecological carrying capacity; per capita ecological surplus and deficit; city (county, region); Chengdu City

國(guó)家自然科學(xué)基金(41371125)；四川省教育廳項(xiàng)目(16ZB0061)

2016- 07- 12; < class="emphasis_bold">網(wǎng)絡(luò)出版日期

日期:2017- 05- 27

*通訊作者Corresponding author.E-mail: panhongyi80@163.com

10.5846/stxb201607121426

潘洪義,朱晚秋,崔綠葉,馮茂秋,朱芳.成都市人均生態(tài)足跡和人均生態(tài)承載力空間分布差異.生態(tài)學(xué)報(bào),2017,37(19):6335- 6345.

Pan H Y,Zhu W Q,Cui L Y,Feng M Q,Zhu F.Spatial differences in per capita ecological footprint and per capita ecological carrying capacity in Chengdu.Acta Ecologica Sinica,2017,37(19):6335- 6345.