基于生态足迹模型的区域生态承载力分析_以山东省烟台市为例

1、基于生态足迹模型的区域生态承载力分析以山东省烟台市为例张培刚1,刘宏燕2(1.江苏省城市规划设计研究院规划研究所,南京210024;2.南京市规划设计研究院有限责任公司,南京210029摘要:在介绍生态足迹与生态承载力的基础上,对烟台市2002年的生态足迹作了分析:烟台市2002年人均生态赤字为1.0789hm 2,超出了其生态承载力,表明烟台市的发展处于不可持续状态;最后提出了提高区域生态承载力,实现可持续发展的一些对策。关键词:生态足迹;生态承载力;烟台中图分类号:X 22文献标识码:A 文章编号:(K 05259(原1002-1264(200603-0009-03E cological

2、C arrying C apability B ased on E cological Footprint Theory A C ase Study of YantaiZH ANG Pei 2gang 1,LI U H ong 2yan 2(1.Jiangsu Institute of Urban Planning and Design ,Nanjing 210024,China ;2.Nanjing Limited C om pany of Planning and Design ,Nanjing 210029,China Abstract :The concepts of ecologic

3、al footprint ,the calculation m odel and the ecological capacity were introduced in this paper.According to the calculation m odel ,the ecological deficit of Y antai ,Shandong Province ,China was 1.0789hm 2per capita.It showed that Y antai was in an unsustainable status.At last ,the measures were pu

4、t forward to increase region ecosystem s carrying capacity and make the development sustainable.K ey w ords :ecological footprint ;ecological capacity ;Y antai1生态足迹与生态承载力1.1生态足迹加拿大生态经济学家William.Rees 及其博士生Wackernagel 在其我们的生态足迹减轻人类对 地球的冲击(1996年中提出了生态足迹概念1,即任何已知人口(某个人、城市或国家的生态足迹是生产这些人口所消费的所有物质和能量及吸纳这些人

5、口所产生的所有废弃物所需要的生物生产土地的总面积与水资源量。在生态足迹帐户核算中,生物生产面积主要考虑6种类型:化石燃料土地、可耕地、林地、草场、建筑用地和水域。生态足迹计算主要基于以下假设2:一是能够计算出人类消费的大多数资源和人类产生的大多数废弃物;二是这些资源和废弃物能够被转换成产生这些资源和同化这些废弃物的生产性土地面积。其计算模型为3:EF =N ×e f =N (aa i =N (c i /p i (1其中,i 为消费商品和投入的类型,p i 为i 种消费商品的平均生产能力,c i 为i 种商品的人均消费量,aa i 为人均i 种交易商品折算的生物生产面积,N 为人口数,

6、ef 为人均生态足迹,EF 为总的生态足迹。1.2生态承载力生态承载力是指生态系统的自我维持、自我调节能力及资源环境的供容能力。它强调生态系统的承载功能,同时突出对人类活动的承载能力。生态承载力的计算方法是将区域内各类生物生产性土地面积乘以等量化因子及产量调整系数后,求和得到总生态承载力。计算模型如下3:人均生态承载力:ec =a j ×r j ×y j (j =1,.,.,6(2区域生态承载力:EC =N ×ec(3其中,ec 为人均生态承载力(hm 2/人,a j 为实际人均占有的第j 类生物生产土地面积,r j 为均衡因子,y j 为产量因子,EC 为区域总

7、的生态承载力,N 为区域总人口数。2实证分析本文以烟台市为例,其生态足迹由2部分组成:9第19卷3期2006年6月城市环境与城市生态URBAN E NVIRONME NT &URBAN ECO LOGYV ol 19,N o.3Jun.2006基金项目:“城市快速扩展过程中生态与人居环境演变规律研究”资助(BK 2004164收稿日期:2005-05-24;修改稿日期:2006-05-14(1生物资源消费;(2能源消费。2.1生物资源消费生物资源消费主要包括农产品、水果、水产品和木材等。在计算中使用联合国粮农组织1993年计算的关于生物生产面积的全球平均生物产量作为标准4,将烟台市20

8、02年的消费转化为提供这类消费需要的生物生产面积(表1。生物资源消费计算公式如下:EF i=(P i+I i-E i/Y average(4其中,EF i为i种资源消费的足迹;P i为i种生物资源的总生产量;I i,E i为i种资源消费的进口与出口量,Y average为世界上i种生物资源的平均产量。表1生态足迹计算中的生物资源帐户5分类全球平均产量(kg/hm2烟台市生物量(t人均足迹(hm2/人生产面积类型农产品粮食27443767370.0813耕地花生1856520770.0179耕地烤烟1548100.0001耕地蔬菜180003820380.0135耕地瓜果180*.0020耕地水

9、果苹果35001027060.0187林地梨350047500.0009林地葡萄350013340.0002林地桃子350024400.0005林地山楂350017700.0001林地干果300050200.0001林地动物产品猪肉74177310.1528草地牛肉336920.0134草地羊肉337130.0138草地禽肉33186120.3598草地禽蛋400207780.0331草地水产品29165860.3648水域木材 1.993170330.0001林地注:表中3单位为m3/hm2,33单位为m32.2能源消费能源消费足迹帐户主要包括煤炭、焦炭、原油、汽油、煤油、柴油、燃料油、天然

10、气、电力等。采用世界上单位化石燃料生产土地面积的平均发热量为标准,将当地能源消费所消耗的热量折算成相应的化石燃料的土地面积,如表2所示。表2生态足迹计算中的能源帐户5分类全球平均能源足迹(G J/hm2折算系数(G J/t人均消费量(G J/人人均生态足迹(hm2/人生产面积类型煤炭5520.9323.93640.4352化石燃料土地焦炭5528.470.19450.0035化石燃料土地原油9341.870.38130.0041化石燃料土地汽油9343.120.28210.0030化石燃料土地煤油9343.120.01530.0002化石燃料土地柴油9342.710.47680.0051化石燃

11、料土地燃料油7150.200.30780.0043化石燃料土地煤气9316.330.04020.0004化石燃料土地天然气7150.200.47580.0067化石燃料土地供热100029.3410.51500.0105建筑用地电力100011.84 3.53020.0035建筑用地2.3结果与分析由于单位面积耕地、化石燃料土地、牧草地、林地等的生物生产能力差异很大,为使计算结果转化为一个可比较的标准,在每种生物生产面积前添加一个权重,以转化为统一的、可比较的生物生产面积,权重值分别为6:林地和化石燃料用地为1.1;耕地和建筑用地为2.8;草地为0.5;海域为0.2。同时在供给方,由于各国或地

12、区的各种生物生产面积的产出差异很大,在转化成生物生产面积时分别乘上一个产出因子,烟台市每公顷谷物平均产量与全球每公顷谷物平均产量之比取值1.49;建筑用地的产量因子与耕地产量因子取值一致为1.49;草地和林地产量因子分别取值为0.5和0.8。此外,出于谨慎性考虑,按WCE D的报告我们共同的未来所建议的,应该留出12%的生物生产面积以保护生物多样性7,因此在生态承载力计算时扣除了12%的生物多样性保护面积。表3、表4是烟台市2002年生态足迹与生态承载力的计算结果。烟台市人均生态足迹需求为1.4698hm2/人,总供给面积0.4442hm2/人,生物多样性保护(12%0.0533hm2/人,而

13、实际生态承载力仅为0.3909hm2/人,赤字达1.0789hm2/人,表明烟台市的发展处于一种不可持续的状态,人们除了摄取烟台本地区自然生态系统提供的生态产品及服务之外,还依赖于区域外自然生态系统提供的生态产品及服务。表3烟台市人均生态足迹需求状况5土地类型总面积(hm2/人均衡因子均衡面积(hm2/人土地0.1150 2.80.3220草地0.57300.50.2865林地0.0219 1. 10.2409化石燃料0.4620 1.10.5082水域0.36480.20.0730建筑用地0.0140 2.80.0392总需求足迹 1.4698表4烟台市生态承载力状况5土地类型总面积(hm2

14、/人均衡因子均衡面积(hm2/人耕地0.0733 1.490.1092林地0.04460.800.0357草地00.500水域0.50900.520.2650建筑0.0230 1.490.0343(注:文中所有表格数据由统计年鉴整理得到,部分数据采用近似值,存在一定误差3问题分析与对策3.1生态问题3.1.1受人类活动影响,耕地面积不足。目前,烟01城市环境与城市生态19卷3期2006年台市人均耕地面积不足1亩,而尚未开发的适宜耕作土地几乎没有,因此耕地不足问题应通过提高农业生产率和外部输入来解决。3.1.2林地面积少,林木质量差。烟台市森林覆盖率较低,且多数地区的林地以中幼林为主,林木质量差

15、,效益低,致使均衡因子低,可提供的生物生产性土地少。3.1.3化石燃料的大量使用增加了对林地资源的需求。由于烟台市的工业化发达,化石燃料的大量使用增加了对能够吸收C O2的生物生产性土地(由林地来实现的需求。为了尽量减少对C O2的生物生产性土地的需求压力,各部门应提高生产效率以减少对能源的消耗。3.2对策3.2.1提高地区生态承载力。(1提高单位面积自然系统的产出率,加强耕地、林地、建筑用地和海域等的保护和管理,可持续利用现有的资源;(2防止耕地质量退化,控制建设用地规模,高效利用土地资源。此外加快建设林地资源并合理使用,防止乱砍乱伐林木、毁林开荒等行为;(3积极开发利用烟台市丰富的海洋资源

16、。3.2.2减少生态足迹需求,高效利用现有资源存量,改变人们的生产和生活方式,建立不可再生资源节约型的可持续的消费体系。参考文献1W ackernagel.M,W illiam.Rees.Our Ecological F ootprints ReducingHuman Im pact on the EarthM.British C olumbia:New S ociety Pub2 lishers,1996:61-83.2W ackernagel.M,Y ount.JD.The Ecological F ootprint:An Indicator ofProgress T oward Regi

17、onal SustainabilityJ.Environmental M onitoring and Assessment,1998,(51:511-529.3HardiP,BargS,H odgeT,et al.M easuring Sustainable Development:Review of Current PracticeR.Occasional Paper Number17,1997(IIS D.1-2,49-51.4W ackernagel,OnistoL,BelloP,et al.Ecological F ootprints of NationsR.T oronto:Inte

18、rnational C ouncil for Local Environmental Initia2 tives,1997:12-25.5烟台市统计局.烟台统计年鉴Z.北京:中国统计出版社,2003:12-47.6张令,项学敏,周集体.辽宁省可持续发展定量研究生态足迹方法应用J.大连理工大学学报(社会科学版,2004,25(2: 10-15.7徐中民,程国栋,张志强.生态足迹方法:可持续性定量研究的新方法以张掖地区1995年的生态足迹计算为例J.生态学报,2001,21(9:1484-1493.作者简介:张培刚(1979-,男,山东临沂人,硕士,江苏省城市规划设计研究院规划研究所,研究方向为城

19、市与区域规划等,已发表论文9篇。(上接第6页但由于所建城市绿地的经济价值构成体系和相关数据资料的限制,目前只能针对城市绿地的主要生态功能对其进行补偿价值计算,今后应全面分析绿地对城市的各项效益,综合评价城市绿地的补偿价值,并采用不同的方法进行计算,以得到更为精确的结果。参考文献1环境科学大辞典编委会.环境科学大辞典M.北京:中国环境科学出版社,1991:34.2Z real Y u A.Ecological and C ontrol of the Natural EnvironmentM.H oland:K luwer Aread Puel,1992:40-70.3Cuperus R,Cant

20、ers KJ,Piepers A A G.Ecological C om pensation ofthe Im pacts of A R oad.Prelim inary M ethod for the A50R oad Link(E indhoven-Oss,the NetherlandsJ.Ecological Engineering,1996,7(9:327-349.4Anders on P.Ecological Restoration and Creation:A ReviewJ.Bio2logical Journal of the Linnean S ociety,1995,56(Suppl.:187-211.5罗澍,黄远峰,黄毅华,等.深圳滨海大道工程的生态影响与生态补偿J.中国环境监测,2000,16(3:47-51.6Allen O A,Feddema J J.W etland Loss and Substitution by the Section404Perm it Program in S outhern CaliforniaJ.Environmental M anage2ment,1996,20(2:263-274.7Ruud C,M arco M GJ,B