福建省化石能源地生態(tài)承載力研究

薛若晗

摘要[目的]研究福建省化石能源地生態(tài)承載力。[方法]針對當(dāng)前研究中忽略化石能源地生態(tài)承載力的不足，運用生態(tài)足跡法與凈初級生產(chǎn)力相結(jié)合的計算模型，對福建省進(jìn)行實證研究。[結(jié)果]福建省各市2016年的化石能源地生態(tài)承載力存在顯著的區(qū)域差異，人均化石能源地生態(tài)承載力以廈門最低，南平最高;各市人均化石能源地生態(tài)承載力的總構(gòu)成中，林地和水域近海是構(gòu)成主體，大部分城市這兩項之和占到了80%以上。[結(jié)論]該化石能源地生態(tài)承載力模型能夠更合理評價能源消費的可持續(xù)性，在一定程度上完善生態(tài)足跡法。

關(guān)鍵詞生態(tài)足跡;化石能源地;生態(tài)承載力;凈初級生產(chǎn)力;福建省

中圖分類號X171文獻(xiàn)標(biāo)識碼

A文章編號0517-6611（2018）28-0076-03

Study on Ecological Carrying Capacity of Fossil Energy Land of Fujian Province

XUE Ruohan（Minjiang University，F(xiàn)uzhou，F(xiàn)ujian 350108）

Abstract[Objective] The research aimed to study the ecological carrying capacity of fossil energy land of Fujian Province.[Method]To overcome the defect of current studies of ignoring ecological carrying capacity of fossil energy land，this paper used the model which was established by combining ecological footprint analysis and net primary productivity，taking Fujian Province as a case study.[Result]In 2016，ecological carrying capacity of fossil energy land of Fujian Province showed significant regional difference，ecological carrying capacity per capita of fossil energy land of Xiamen City and Nanping City were lowest and highest respectively.In most cities of Fujian Province，forests and waters inshore account for more than 80% of the ecological carrying capacity per capita of fossil energy land.[Conclusion]The model can evaluate the sustainability of energy consumption more roundly and improve ecological footprint theory to a certain extent.

Key wordsEcological footprint;Fossil energy land;Ecological carrying capacity;Net primary productivity;Fujian Province

可持續(xù)發(fā)展，就是生態(tài)環(huán)境可接受限度以內(nèi)的發(fā)展，即以生態(tài)系統(tǒng)可承受的閾值作為人類活動的限制范圍[1]。Wakckernagel等[2]提出生態(tài)足跡法，用以計算區(qū)域生態(tài)承載力，作為判定區(qū)域可持續(xù)發(fā)展能力的重要指標(biāo)之一。生態(tài)足跡法假設(shè)土地生態(tài)功能具有單一性，只承認(rèn)土地提供生物產(chǎn)品的功能，而否認(rèn)其對CO2的吸收能力，明顯低估了區(qū)域綜合生態(tài)承載力[3]。為了彌補這一不足，有學(xué)者提出將區(qū)域內(nèi)吸收CO2能力較高的林地和海洋的面積相加，用于估算化石能源地生態(tài)承載力[4]，但由于世界上大部分土地實際上都參與了碳循環(huán)，此估算值會低于該區(qū)域?qū)δ茉聪牡膶嶋H生態(tài)承載能力。而后，一些學(xué)者在生態(tài)足跡法中引入凈初級生產(chǎn)力（net primary productivity，NPP），構(gòu)建基于凈初級生產(chǎn)力的化石能源地生態(tài)承載力改進(jìn)模型（以下簡稱基于NPP的模型）進(jìn)行計算[1，3，5]，如方愷等[6-7]對東北地區(qū)化石能源地生態(tài)承載力進(jìn)行的實證研究，朱利欣[8]對京津冀地的生態(tài)承載力時空分布研究，魏黎靈等[9]對閩三角城市群生態(tài)安全評價。

在現(xiàn)有研究的基礎(chǔ)上，筆者利用基于凈初級生產(chǎn)力的改進(jìn)模型，對福建省各市2016年化石能源地生態(tài)承載力進(jìn)行比較分析，為促進(jìn)相關(guān)研究不斷深化，也為社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃提供參考。

1資料與方法

1.1研究區(qū)域與數(shù)據(jù)來源

福建省位于我國東南沿海，簡稱“閩”，土地面積12.4萬km2，陸地海岸線長3751.5 km，2016年人口3 874萬人，轄福州（包括平潭綜合實驗區(qū)）、莆田、泉州、廈門、漳州、龍巖、三明、南平和寧德，共9個地級市和1個綜合實驗區(qū)[10]。

此次研究所涉及的福建省各個城市的生態(tài)生產(chǎn)性土地資源的數(shù)據(jù)主要來源于福建省和省域內(nèi)各個城市2016年統(tǒng)計年鑒，以及第二次全國土地調(diào)查主要數(shù)據(jù)成果公報中福建及所轄地區(qū)的數(shù)據(jù)成果[11]。

1.2基于凈初級生產(chǎn)力的化石能源地生態(tài)承載力模型

1.2.1基本原理。

化石能源地生態(tài)承載力是指區(qū)域可提供的吸收CO2的生態(tài)生產(chǎn)性土地總面積[6]。從目前研究結(jié)果可知，不僅不同類型土地的CO2吸收能力有很大差別，即便是同類型土地的CO2吸收能力也會隨著具體區(qū)域和時間的不同而各有高低。因此，在使用基于NPP的模型計算時，可借鑒生態(tài)足跡法[12]，將研究區(qū)域內(nèi)各類生態(tài)生產(chǎn)性土地面積經(jīng)過均衡因子和轉(zhuǎn)換因子的調(diào)整，換算成具有全球平均NPP的面積數(shù)值，此計算結(jié)果可以更好地在不同區(qū)域間進(jìn)行直接比較。

1.2.2區(qū)域平均凈初級生產(chǎn)力計算。將研究區(qū)域內(nèi)各類生態(tài)生產(chǎn)性土地的NPP和相對應(yīng)的土地面積相乘后加和，計算區(qū)域總NPP。區(qū)域平均NPP是區(qū)域總NPP與區(qū)域生態(tài)生產(chǎn)性土地總面積相比較的結(jié)果[6]，計算公式如下：

NPP=mj=1Aj×NPPjmj=1Aj（1）

式中，NPP為區(qū)域平均凈初級生產(chǎn)力;NPPj為第j類生態(tài)生產(chǎn)性土地凈初級生產(chǎn)力;Aj為第j類生態(tài)生產(chǎn)性土地面積。為使計算結(jié)果更便于進(jìn)行區(qū)域間比較，各類生態(tài)生產(chǎn)性土地的NPP取全球平均值（表1）。

1.2.3均衡因子和轉(zhuǎn)換因子計算。

將表1中各類生態(tài)生產(chǎn)性土地的平均NPP及該類土地全球總面積代入公式（1）計算全球NPP。均衡因子是分別將各類生態(tài)生產(chǎn)性土地的平均NPP與全球NPP相比而得出[6]，結(jié)果如表1所示，計算公式如下：

rj=NPPj，glo/NPPglo（2）

式中，rj為第j類生態(tài)生產(chǎn)性土地的均衡因子;NPPj，glo為第j類生態(tài)生產(chǎn)性土地全球平均凈初級生產(chǎn)力;NPPglo為全球凈初級生產(chǎn)力。

轉(zhuǎn)換因子cffel來自區(qū)域平均NPP與全球NPP的比較[6]，計算公式如下：

cffel=NPPNPPglo （3）

1.2.4基于NPP的化石能源地生態(tài)承載力計算。運用均衡因子和轉(zhuǎn)換因子對研究區(qū)域內(nèi)各類生態(tài)生產(chǎn)土地面積進(jìn)行調(diào)整，將其轉(zhuǎn)換成具有全球平均NPP的土地面積[6]，計算公式如下：

ECCfel=N×eccfel=cffel×mj=1Aj×rj （4）

式中，ECCfel為研究區(qū)域化石能源地生態(tài)承載力;eecfel為區(qū)域人均化石能源地生態(tài)承載力;N為研究區(qū)域人口數(shù);Aj為研究區(qū)域內(nèi)第j類生態(tài)生產(chǎn)性土地面積。

2結(jié)果與分析

2.1區(qū)域凈初級生產(chǎn)力和轉(zhuǎn)換因子

將福建省各個城市的生態(tài)生產(chǎn)性土地資源的數(shù)據(jù)和表1數(shù)據(jù)，代入公式（2）和公式（3），計算福建省各市2016年的區(qū)域NPP和轉(zhuǎn)換因子，計算結(jié)果見表2。

由表2可知，福建省各市2016年區(qū)域NPP相差較大，其中最高的是三明，為5.993 tC/（hm2·a）;其次是龍巖，為5.990 tC/（hm2·a）;再次是南平，為5.967 tC/（hm2·a）;而后依次為福州、莆田、泉州、漳州、廈門;最低的是寧德，其區(qū)域NPP遠(yuǎn)低于省內(nèi)其他城市。轉(zhuǎn)換因子呈現(xiàn)同樣的排序，三明最高，為2.997;寧德最低，為1.331?？傮w而言，福建省各市的區(qū)域NPP呈現(xiàn)內(nèi)陸城市高于沿海城市的趨勢。這是因為區(qū)域NPP受該區(qū)域內(nèi)各類生態(tài)生產(chǎn)性土地面積比例的影響大，若研究區(qū)域內(nèi)林地、草地等高NPP生態(tài)生產(chǎn)土地面積所占比例較大，則區(qū)域NPP值較高，反之區(qū)域NPP值較低。此外，若該年份當(dāng)?shù)氐乃疅岬葰庀髼l件較好，區(qū)域NPP也會相應(yīng)的較高。福建省是全國森林覆蓋率最高的省份之一，林地是高NPP的生態(tài)系統(tǒng)，而福建省的林地主要分布于龍巖、三明和南平3個內(nèi)陸城市，因此，它們的區(qū)域NPP計算結(jié)果較高;而寧德的林地面積占其區(qū)域面積比例相比省內(nèi)其他城市明顯偏低，則寧德的區(qū)域NPP計算結(jié)果也就最低。

2.2福建省各市人均化石能源地生態(tài)承載力將福建省各市的生態(tài)生產(chǎn)性土地的相關(guān)數(shù)據(jù)和表2計算結(jié)果代入公式（4），計算2016年福建省各市區(qū)域化石能源地生態(tài)承載力，計算結(jié)果見表3。由表3可知，2016年福建省化石能源地生態(tài)承載力總量為13 804.89萬hm2，其中生態(tài)承載力總量最大的是南平，占全省生態(tài)承載力總量的16.94%，第二、三位的分別是福州和三明，生態(tài)承載力總量最小的是廈門。對全省化石能源地生態(tài)承載力貢獻(xiàn)最大的土地類型為林地，達(dá)7 506.62萬hm2，占全省總量的54.38%，即2016年福建省一半以上的生態(tài)承載力來自林地;其次為水域和近海，共4 454.47萬hm2，占全省總量的32.27%;再次為耕地，共1 163.38萬hm2，占比為8.43%;最少的是建設(shè)用地，僅為93.59萬hm2，占比僅為0.68%。

根據(jù)2016年福建省人口數(shù)據(jù)以及表3數(shù)據(jù)，計算2016年福建省各市人均化石能源地生態(tài)承載力，計算結(jié)果見表4。表4顯示，2016年福建省各市人均化石能源地生態(tài)承載力由高到低依次為南平、三明、龍巖、莆田、漳州、寧德、福州、泉州、廈門，其中南平最高，為8.79 hm2;廈門最低，為0.24 hm2，前者是后者的36.63倍，比兩市的總化石能源地生態(tài)承載力間的差距更大。南平、三明、龍巖、莆田、漳州這5個城市的人均生態(tài)承載力都高于全省平均水平3.56 hm2，其中最高的南平的人均生態(tài)承載力是全省平均水平的2.47倍;寧德的與全省平均水平持平;而廈門的僅為全省平均水平的6.74%。表明在福建省內(nèi)，就緩沖和調(diào)節(jié)能源消費而言，各市的能力不均衡，南平最強，廈門則最弱。這不僅與各市的區(qū)域NPP有關(guān)，也明顯受到經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人口集聚等其他因素的影響。如雖然寧德的區(qū)域NPP是全省最低的，但由于經(jīng)濟(jì)實力在省內(nèi)相對較弱，人口密度低，人均化石能源地生態(tài)承載力居于全省中游水平。反觀福建省經(jīng)濟(jì)實力較強的廈門、泉州、福州三市，其經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來土地類型結(jié)構(gòu)變化，不斷向以建設(shè)用地等低NPP土地類型為主的結(jié)構(gòu)發(fā)展。另一方面，由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展吸引的人口不斷增加，這3個城市也是福建省內(nèi)人口密度最大的3個城市。這兩方面的影響共同作用下，福州、泉州、廈門的人均化石能源生態(tài)承載力明顯低于省內(nèi)其他城市。

根據(jù)表4數(shù)據(jù)，計算2016年福建省各市不同土地類型人均化石能源地生態(tài)承載力結(jié)構(gòu)比例，計算結(jié)果見表5。

福建省各市的人均化石能源地生態(tài)承載力構(gòu)成百分比最高的兩類土地是林地和水域近海。除廈門和寧德外，其余各市的林地和水域近海兩項之和都超過當(dāng)?shù)爻休d力的80%，其中，福州這兩項數(shù)值之和更是高達(dá)90%以上。除寧德以外，各市構(gòu)成比例居第三位的皆為耕地，后幾位構(gòu)成順序有所不同，但是大多數(shù)城市都呈現(xiàn)草地>低生產(chǎn)力地>建設(shè)用地的趨勢。寧德和漳州比省內(nèi)其他城市多出遠(yuǎn)海一項，且寧德的此項數(shù)值占到當(dāng)?shù)厝司茉吹厣鷳B(tài)承載力的22.57%。這種構(gòu)成比例與福建省的區(qū)域資源稟賦有很大關(guān)系，閩北山區(qū)分布著豐富的林地資源，而閩東南沿海有著大面積天然的大陸架漁場，這些就成了吸收碳排放的主力。所以，福建省各市的人均化石能源地生態(tài)承載力形成了內(nèi)陸城市以林地為主、沿海城市以水域近海為主的結(jié)構(gòu)。

3結(jié)論與討論

研究表明，福建省各市2016年區(qū)域NPP相差較大，林地等高NPP生態(tài)生產(chǎn)性土地面積占比高的城市區(qū)域NPP也高。2016年，福建省各市人均化石能源地生態(tài)承載力也存在顯著差異，南平最高，廈門最低。除了因為福建省各市區(qū)域資源稟賦不同之外，建設(shè)用地等低NPP土地類型的擴(kuò)張和人口集聚也是影響人均化石能源地生態(tài)承載力的主要原因。對生態(tài)承載力結(jié)構(gòu)的分析表明，林地、水域近海和耕地是福建省大部分城市人均化石能源地生態(tài)承載力的主要組成部分。

現(xiàn)階段，閩東南經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)區(qū)域的城市人均生態(tài)承載力較低，生態(tài)脆弱。因此，建議福建省采取相應(yīng)措施，提高區(qū)域?qū)δ茉聪M的承載能力。首先，抓住“一帶一路”的契機(jī)，繼續(xù)發(fā)展低碳循環(huán)產(chǎn)業(yè)。其次，盡可能提高用地效率，杜絕對自然資源的粗放型利用，使得土地利用結(jié)構(gòu)更加合理化，以提升生態(tài)承載力。再次，對于已經(jīng)過度開發(fā)的資源，必須加強生態(tài)保護(hù)修復(fù)。尤其是對林地、水域近海和耕地等福建省化石能源地生態(tài)承載力的構(gòu)成主體，更要以立法、加強管理、積極鼓勵等各種手段嚴(yán)守生態(tài)保護(hù)底線，切實保護(hù)好各類生態(tài)系統(tǒng)。

該研究運用基于NPP的模型來計算時，考慮了各種土地類型的碳吸收作用，可以認(rèn)為是結(jié)合實際區(qū)域資源稟賦情況對現(xiàn)有生態(tài)足跡法進(jìn)行改進(jìn)，計算結(jié)果能更有效地在區(qū)域間進(jìn)行比較。

該研究仍存在一些不足，如區(qū)域內(nèi)各類型生態(tài)生產(chǎn)性土地的NPP尚無統(tǒng)一的計算模型，由于世界范圍內(nèi)同一土地類型的NPP相差不多，故暫以表1所列的全球平均值代入計算。此外，此次研究著重對研究區(qū)域自然因素的影響進(jìn)行研究，未對當(dāng)?shù)氐目萍?、管理等人為因素的影響進(jìn)行估算，更完善的方法有待進(jìn)一步研究。

參考文獻(xiàn)

[1]

謝高地，周海林，魯春霞，等.我國自然資源的承載力分析[J].中國人口·資源與環(huán)境，2005，15（5）：93-98.

[2] WACKERNAGEL M，REES W E.Perceptual and structural barriers to investing in natural capital：Economics from an ecological footprint perspective [J].Ecological economics，1997，20（1）：3-24.

[3] 方愷，董德明，沈萬斌.生態(tài)足跡理論在能源消費評價中的缺陷與改進(jìn)探討[J].自然資源學(xué)報，2010，25（6）：1013-1021.

[4] VENETOULIS J，TALBERTH J.Refining the ecological footprint[J].Environment development and sustainability，2008，10（4）：441-469.

[5] 符國基，徐恒力，陳文婷.海南省自然生態(tài)承載力研究[J].自然資源學(xué)報，2008，23（3）：412-421.

[6] 方愷，沈萬斌.CO2排放承載力計算模型的構(gòu)建與應(yīng)用[J].生態(tài)科學(xué)，2010，29（6）：558-562.

[7] 方愷，沈萬斌，鄭沁敏，等.化石能源地生態(tài)承載力研究[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2011，34（12）：201-205.

[8] 朱利欣.基于MODIS數(shù)據(jù)的京津冀地區(qū)NPP及生態(tài)足跡和生態(tài)承載力時空分布研究[D].石家莊：河北師范大學(xué)，2018.

[9] 魏黎靈，李嵐彬，林月，等.基于生態(tài)足跡法的閩三角城市群生態(tài)安全評價[J].生態(tài)學(xué)報，2018，38（12）：4317-4326.

[10] 福建省統(tǒng)計局.福建統(tǒng)計年鑒2017[M].北京：中國統(tǒng)計出版社，2017.

[11] 福建省國土資源廳.福建省第二次全國土地調(diào)查主要數(shù)據(jù)成果公報[EB/OL].（2014-07-04）[2018-07-20].http：//www.mlr.gov.cn/tdzt/tdgl/decdc/dccg/gscg/201407/t20140704_1322754.htm.

[12]? FIALA N.Measuring sustainability：Why the ecological footprint is bad economics and bad environmental science [J].Ecological economics，2008，67（4）：519-525.