基于生態(tài)足跡的鄭州市生態(tài)承載力評(píng)價(jià)

朱依蕊 （廣東培正學(xué)院藝術(shù)學(xué)院,廣東 廣州 510830）

生態(tài)承載力由Malthus的人口論中提出，而承載力一詞的出現(xiàn)最早出現(xiàn)在公元前800年。1921年，研究者Park和Burgess等首次將生態(tài)承載力用于表達(dá)資源的承受限度，即在特定環(huán)境下，某種物種在生態(tài)環(huán)境下可容納的最高數(shù)量。而后，Hawden、Leopold 等豐富和發(fā)展了生態(tài)承載力評(píng)估方向。

國內(nèi)學(xué)者對(duì)承載力研究起步于1990年，立足于本國特點(diǎn)，提供了一些生態(tài)承載力思路。李曉文等對(duì)遼河三角洲濕地的特定物種生態(tài)承載力進(jìn)行了模擬和分析，以得出最適合的本地景觀設(shè)計(jì)方案。張傳國等研究了干旱區(qū)綠洲系統(tǒng)承載力的驅(qū)動(dòng)機(jī)制。燕守廣等構(gòu)建了生態(tài)承載力評(píng)價(jià)體系，并對(duì)長江三角洲地區(qū)的復(fù)合生態(tài)承載力進(jìn)行評(píng)價(jià)。邱壽豐等計(jì)算了2000-2008年福建省的生態(tài)承載力。郭艷紅從土地資源承載力的四個(gè)方面構(gòu)建了北京市評(píng)價(jià)體系，得出北京市的土地資源綜合承載力處于上升趨勢(shì)。孫秀鋒等對(duì)重慶2000-2009年的耕地生態(tài)承載力的不同進(jìn)行了研究，該研究為重慶市區(qū)域生態(tài)可持續(xù)發(fā)展提供建議。方偉以北京市為例分析了不同情境下生態(tài)承載力與經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間的關(guān)系，力求找到平衡城市發(fā)展與生態(tài)保護(hù)的方法。生態(tài)承載力不光用于不同學(xué)科，也被用于各種資源類型的評(píng)價(jià)?；诖耍疚睦蒙鷳B(tài)足跡模型，定量計(jì)算鄭州市2001年、2008年、2016年鄭州市生態(tài)承載力，并對(duì)鄭州市的生態(tài)壓力和生態(tài)赤字進(jìn)行計(jì)算分析，觀測(cè)鄭州市目前生態(tài)資源狀態(tài)。

1 研究區(qū)域和研究方法

1.1 研究區(qū)域概況

鄭州市是河南省會(huì)，是中原地區(qū)的重要城市。全市總面積為7446km，下轄6個(gè)市轄區(qū)、5個(gè)縣級(jí)市以及1個(gè)縣，國民生產(chǎn)總值居于全國省會(huì)第7位，是中國中部地區(qū)的特大城市之一。在急劇的城鎮(zhèn)化進(jìn)程中，鄭州市人口規(guī)模擴(kuò)大，土地利用類型、能源使用、經(jīng)濟(jì)總量和景觀格局均發(fā)生著顯著變化，與此同時(shí)也造成了環(huán)境污染和資源浪費(fèi)等嚴(yán)重生態(tài)問題。城市的土地、空氣、水等承擔(dān)著巨大的壓力，整個(gè)城市處于容量超負(fù)荷的狀態(tài)。以此看來，在推進(jìn)城鎮(zhèn)化進(jìn)程中實(shí)施生態(tài)文明建設(shè)勢(shì)在必行。

1.2 研究方法

1.2.1 生態(tài)足跡型

目前國內(nèi)計(jì)算生態(tài)承載力的主要方法是生態(tài)足跡模型。生態(tài)足跡模型的本質(zhì)是將生活所需資源換成土地面積，從而檢測(cè)人類生活活動(dòng)對(duì)生態(tài)環(huán)境影響的定量方法，并據(jù)此評(píng)價(jià)區(qū)域資源使用狀況與生態(tài)壓力狀況。本文基于鄭州市生物資源和能源資源數(shù)據(jù)計(jì)算鄭州市生態(tài)足跡，計(jì)算公式為：

式中，EF是生態(tài)足跡，N是人口總量，e是人均生態(tài)足跡，r是均衡因子，a代表生產(chǎn)第f種產(chǎn)品折算出的生物生產(chǎn)性土地面積，c為第f種消費(fèi)項(xiàng)目的人均消費(fèi)量，p為第f種消費(fèi)品的世界平均生產(chǎn)力。

1.2.2 生態(tài)承載力模型

生態(tài)承載力也稱為生態(tài)供給，生態(tài)承載力的計(jì)算公式為：

EC=N×ec=N ×Σ(a× r×y)

式中，EC為生態(tài)承載力 (hm)；N為人口總量；e為人均生態(tài)承載力 (hm)；a為均衡因子；r為產(chǎn)量因子；y指某國家或某地區(qū)的j類土地的平均生產(chǎn)力。

1.2.3 生態(tài)盈余/赤字

生態(tài)盈余/赤字的計(jì)算公式為:

ED=EC-EF

生態(tài)赤字狀態(tài)為負(fù)值，代表生態(tài)承載力小于生態(tài)足跡，這代表生產(chǎn)性土地?zé)o法滿足當(dāng)?shù)厝嗣竦男枨?。生態(tài)盈余狀態(tài)為正值，代表生產(chǎn)性土地完全滿足當(dāng)?shù)厝嗣裆睿鷳B(tài)可持續(xù)狀態(tài)較好。

1.3 生態(tài)壓力分析

生態(tài)壓力指數(shù)是指區(qū)域生態(tài)所能擔(dān)負(fù)壓力的程度。生態(tài)壓力指數(shù)越小，生態(tài)抗壓力能力強(qiáng)。生態(tài)壓力分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。e為人均生態(tài)足跡，e為人均生態(tài)承載力。其計(jì)算公式為：

ET=EF/EC

生態(tài)壓力分級(jí)表 表1

2 鄭州市2001-2016年生態(tài)足跡及生態(tài)承載力研究

2.1 均衡因子和產(chǎn)量因子的確定

均衡因子采用Living Planet Report中各類土地類型的均衡因子，具體見表2。產(chǎn)量因子是通過計(jì)算鄭州市特定類型單位面積生產(chǎn)力與世界同類單位面積生產(chǎn)力的比值，具體見表2。能源折算系數(shù)通過查閱國標(biāo)GB2589—1990得到。

本文采用的均衡因子 表2

2.2 鄭州市生態(tài)足跡計(jì)算

通過查閱《鄭州統(tǒng)計(jì)年鑒（2002-2017）》，根據(jù)鄭州市統(tǒng)計(jì)年鑒中調(diào)查記錄的消耗產(chǎn)品，可統(tǒng)計(jì)得出鄭州市生物資源消費(fèi)主要由糧食等12項(xiàng)消費(fèi)項(xiàng)目構(gòu)成，生產(chǎn)性土地類型包括：耕地、林地、水域；能源資源主要包括原煤等10項(xiàng)消費(fèi)項(xiàng)目構(gòu)成，并轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)煤?jiǎn)挝?；能源資源的生產(chǎn)性土地資源包括：建設(shè)用地和化石能源用地。根據(jù)鄭州市統(tǒng)計(jì)年鑒中統(tǒng)計(jì)到的數(shù)據(jù)，可計(jì)算出各年份人均生態(tài)足跡（見表4）。

本文采用的產(chǎn)量因子 表3

鄭州市2001年、2008年、2016年人均生態(tài)足跡(hm2/cap) 表4

根據(jù)上述計(jì)算匯總，得到這三個(gè)年份的人均生態(tài)足跡。由得出的計(jì)算結(jié)果發(fā)現(xiàn)鄭州市2001-2016年的人均生態(tài)足跡呈增加趨勢(shì)，2001年鄭州市的人均生態(tài)足跡為1.1728hm/人，到2016年增加至1.5794hm/人，這15年間的人均生態(tài)足跡上升了0.4066hm/人。

2.3 鄭州市生態(tài)承載力計(jì)算

基于統(tǒng)計(jì)得到的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，計(jì)算出鄭州市的生態(tài)承載力。此外，根據(jù)WCED （World Commission on Environment and Development）的報(bào)告《Our Common Future》建議，在計(jì)算生態(tài)承載力時(shí)須減去12%的生物生產(chǎn)性面積，目的是為了保護(hù)生物多樣性。另外，普遍研究認(rèn)為，不會(huì)保留專門的化石能源用地，因此在生態(tài)承載力計(jì)算時(shí)不設(shè)化石能源用地的面積。

總體而言，2001年鄭州市人均生態(tài)承載力為 0.4097 hm/人，2008年為0.2939 hm/人，2016年為 0.2374 hm/人，15年內(nèi)人均生態(tài)承載力下降0.1723 hm/人，整體呈直線下降趨勢(shì)。這一方面是由于鄭州市的人口總量快速增加，另外一方面是由于近年來城市建設(shè)用地吞并大部分生態(tài)用地，減弱生態(tài)系統(tǒng)的供給功能。

2.4 鄭州市生態(tài)赤字與生態(tài)壓力狀況

將鄭州市人均生態(tài)承載力與人均生態(tài)足跡相比較，發(fā)現(xiàn)鄭州市的生態(tài)系統(tǒng)供給無法滿足鄭州市現(xiàn)有居民的生態(tài)需求，當(dāng)前的發(fā)展模式已超過城市的承載能力。從表中我們可以看到，鄭州市從2001年到2016年都是生態(tài)赤字的狀態(tài)，并且生態(tài)赤字逐年增長，截止2016年鄭州市生態(tài)赤字已達(dá)到1.3420hm/人。

2001年、2008年、2016年鄭州市的生態(tài)壓力分別為 4.0864、5.2826、6.6529，總生態(tài)壓力為持續(xù)嚴(yán)峻增大狀態(tài)。其中較特別的是耕地在2008年時(shí)生態(tài)壓力指數(shù)處于稍微不安全情形，到2016年提升為較不安全情形，生態(tài)赤字也有稍微回升，這表明耕地現(xiàn)狀面積雖低于保有量目標(biāo)，但基本農(nóng)田得到有效保護(hù)，土地集約利用水平提高。林地生態(tài)壓力狀況急速下降。水域生態(tài)壓力波動(dòng)狀況頻發(fā)，與民眾當(dāng)年需求有關(guān)。

3 總結(jié)與建議

由計(jì)算結(jié)果看到鄭州市2001-2016年的人均生態(tài)足跡呈增加趨勢(shì)，2001年鄭州市的人均生態(tài)足跡為 1.1728hm/人,2016年的人均生態(tài)足跡達(dá)到1.5794hm/人。鄭州市2001年的人均生態(tài)承載力為 0.4097 hm/人,2016年的人均生態(tài)承載力為0.2374hm/人，整體呈直線下降趨勢(shì)。

鄭州市生態(tài)環(huán)境處于高負(fù)荷運(yùn)作系統(tǒng)中，鄭州全域內(nèi)的生產(chǎn)性土地?zé)o法完全負(fù)荷當(dāng)?shù)厝藗內(nèi)粘Ｋ?。鄭州市追求GDP快速增長、人口激增，使得城市生產(chǎn)性土地減少，建設(shè)性土地增加，從而導(dǎo)致資源消耗程度高、環(huán)境污染等一系列，這些問題急需鄭州市政府的重視與解決。

對(duì)于城市，首先重新討論城市已有的發(fā)展形態(tài)以及使用行為，對(duì)各項(xiàng)開發(fā)行為做充分的評(píng)估并降低其環(huán)境影響，來減緩開發(fā)對(duì)生態(tài)承載力的沖擊；其次規(guī)范城鄉(xiāng)發(fā)展總數(shù)量，節(jié)約土地使用，避免城市無目的蔓延發(fā)展從而侵蝕環(huán)境敏感地區(qū)；最后修訂城市規(guī)劃法規(guī)及土地使用法規(guī)，使發(fā)展規(guī)范化。

對(duì)于鄉(xiāng)鎮(zhèn)，首先，加強(qiáng)相關(guān)基礎(chǔ)建設(shè)，并建立相關(guān)管理與配套機(jī)制，以避免廢水、廢渣污染發(fā)生；其次，保護(hù)優(yōu)良農(nóng)地，避免非農(nóng)業(yè)用地侵占，維持糧食供給量。

對(duì)于生態(tài)保護(hù)地，規(guī)范相關(guān)法律，推進(jìn)保護(hù)計(jì)劃，禁止開發(fā)行為與違法設(shè)置設(shè)施，保護(hù)天然地貌與林地、保護(hù)物種多樣性；通過地理信息系統(tǒng)科學(xué)分析生態(tài)保護(hù)地的現(xiàn)狀與未來發(fā)展，提高對(duì)此地區(qū)的保護(hù)。