(完整版)生态承载力评价

1、生态承载力评价一、生态承载力的概念、内涵和特性。1、生态承载力：指一定条件下生态系统为人类活动和生物生存所能持续提供的最大生态服务能力，特别是资源与环境的最大供容能力。或是指：在不削弱某一地区的生产能力的情形下，该区域所能持续支持某一种群的最大生物数量。用生态足迹来衡量时，指在不损害有关生态系统的生产力和功能完整性的前提下，一个区域所拥有的生物生产性空间的总面积。自然环境资源财富来自地球生物圈作用，推动生物圈物质循环的能源有3种，即太阳辐射能、潮汐能和地热能，为避免重复计算，根据能值理论，同一性质的能量投入只取其最大值。风能、雨水化学能和雨水势能都是太阳光的转化形式，只取其最大项雨水化学能。海

2、潮则由月亮和太阳对地球引力所引起，与太阳光性质不同，也应计入，可更新资源只取雨水化学能和海潮能。两者的相对应的生物生产性土地面积，作为研究区域的人均生态承载力值。2、生态承载力的理论内涵生态承载力包括两层基本含义：第一层涵义是指生态系统的自我维持与自我调节能力，以及资源与环境子系统的供容能力，为生态承载力的支持部分；第二层涵义是指生态系统内社会经济子系统的发展能力，为生态承载力的压力部分。生态系统的自我维持与自我调节能力是指生态系统的弹性大小，资源与环境子系统的供容能力则分别指资源和环境的承载能力大小；而社会经济子系统的发展能力指生态系统可维持的社会经济规模和具有一定生活水平的人口数量。3、生

3、态承载力的特性（1）客观性生态承载力的客观承载性是生态系统最重要的固有功能之一，这种固有功能一方面是为生态系统抵抗外力的干扰破坏提供了基础，另一方面为生态系统向更层次的发育奠定了基础。（2）可变性生态系统的稳定性是相对意义的稳定，是可以改变的，而不是固定不变。所以说，生态承载力虽然客观存在，但是不是固定不变的，因此认为应按照对自己有利的方式去积极提高系统的生态承载力。3）层次性生态环境的稳定性不仅表现为小单元的生态系统水平上，而且表现在景观、区域、地区以及生物圈各个层次的生态系统水平上。同样，生态系统的承载力也表现在上述各个层次水平上，在不同层次水平上，生态承载力不同。二、生态承载力估算方法1

4、、资源与需求的差量方法区域生态承载力体现了一定时期、一定区域的生态环境系统，对区域社会经济发展和人类各种需求(生存需求、发展需求和享乐需求)在量(各种资源量)与质(生态环境质量)方面的满足程度。因此，衡量区域生态环境承载力应从该地区现有的各种资源量(Pi)与当前发展模式下社会经济对各种资源的需求量(Qi)之间的差量关系(如(Pi-Qi)/Qi),以及该地区现有的生态环境质量B(QIi)与当前人们所需求的生态环境质量(CBQIi)之间的差量关系(如(BQIiCBQIi)/CBQIi)入手。结合完整的指标体系,依据这种差量度量评价方法,王中根等人对西北干旱区河流流域进行了生态承载力评价分析,证明此

5、方法能够简单、可行地对区域生态承载力进行有效的分析和预测。2、人口、经济、资源环境承载力模型某区域内，以PP表示现实的人口数量;ES表示社会经济技术人口容量；RE表示自然经济人口容量。那么：ES=经济发展指标总量/一定标准下的人均经济指标；RE=自然资源拥有总量/一定标准下的人均资源占有量；人口经济承载力指数e=PP/ES;人口资源承载力指数r一PP/RE。当evl，rvl时，表明承载力相对富余;当e=1，r一1时，表明承载力为临界状态；当e1，r1时，表明承载力不足。当两个指数的加权平均值l时，承载超负荷，CCPSR时1当EVR,F三R-E时W=忙(R-F)当EVR,F三R-E时计算时段内作

6、物耗水量与需水量的比率或其因数来确定。W=1当Cg.R三E时式中：R为作物全育期内的降水量；E为作物需水量；Cg为降水截流系数;九-a）0为局地坡度对截流系数订正项；（X-a）为局地植被对截流系数的订正项；a为全地域植被的平均截流系数；X为某一植被类型的截流系数；b为降水强度订正系数；c为某地的年平均径流系数。作物实际耗水量和农田可能蒸散量确定W=1当R三ET时4E1S3E3T当RVET时式中：ES为作物实际耗水量；ET为农田可能蒸散量。联合国粮农组织提出的计算方法(常用):f(w)=W=lK(1-ET/ET)yam式中：Ky为产量反应系数，ETm为最大蒸散量，即供水充足条件下作物的最大蒸散量

7、，ETa为实际蒸散量(需要在既无径流又无地下渗漏的情况下才能实现)。a气候生产潜力Pw=PTW(4)农业自然生产潜力农业自然生产潜力是大田生产条件下的现实生产力，是在气候生产潜力的基础上进行土壤肥力函数订正。Y二Yf(n)ne式中：Y为农业自然生产潜力；Ye为气候生产潜力；f(n)为肥力影响函数。ne参考：土地人口承载力分析、土地人口承载力评价1、计算粮食生产总量Y=PAR式中：Y是粮食生产总量；P是土地生产潜力(单位面积产量)水平；A是耕地面积；R是粮食用地占耕地的百分数。2、计算人均社会粮食占有量人均社会粮食占有量应包括人口口粮、种子粮、饲料粮、本地工业用粮及仓储等其他用粮。一般可根据近几

8、年人均社会粮食占有量，并考虑到经济发展水平确定可制定几个不同消费水平，以便求出几个人口承载力方案。3、算土地人口承载力T=(YO)/SC=T/L式中：T是土地所能承载的总人口数量；Y是土地生产潜力；0是区域外调入粮食数；S是人均社会粮食占有量；C是土地人口承载力（人/km2）；L是土地总面积（km2）。参考：土地人口承载力分析（三）、土地生态足迹评价1、生态足迹（英文：Ecologicalfootprint,EF）就是能够持续地提供资源或消纳废物的、具有生物生产力的地域空间（biologicallyproductiveareas），其含义就是要维持一个人、地区、国家或者全球的生存所需要的或者能

9、够只纳人类所排放的废物的、具有生物生产力的地域面积。生态足迹估计要承载一定生活质量的人口，需要多大的可供人类使用的可再生资源或者能够消纳废物的生态系统，又称之为“适当的承载力”（appropriatedcarryingcapacity）。2、假设条件（1）生态足迹方法基于一个基本假设：即各类土地在空间上互斥。如一块土地被用来修建楼房，就不可能同时用作耕地或其他用地。这种空间互斥性的假设使各类生态生产性土地面积具有可累加性。其计算基于以下两个简单事实：人类可以确定自身消费的绝大多数资源及其所产生的大部分废弃物的数量能够将这些资源和废弃物转换成相应的生态生产面积（2）生态足迹的计算基于6个前提假设

10、可以获得资源的年消费量和产生的废物量大部分的资源流量可以折算为生产资源的生物生产型面积和吸收所产生废物的生态生产型面积，由于废物吸收所需的生态生产型面积的计算过于复杂，且所需数据收集困难，在实证分析中通常忽略；可以赋予各种生物生产型面积一个与单位面积有效生物量（对人类来说，具有经济效益的潜在生物生产量）的生产能力成比例的权重，将不同的面积转换成一个标准化的、表征世界平均生产能力的公顷单位；总需求可以通过加总各种资源供给与废物吸收的面积得到总的人类生态足迹需求与自然供给可直接对比；总需求可以超过总供给。2、测算方法(1)生态足迹消费模型EF=Nef=N(aai)=N(aci/pi)式中：EF为总

11、的生态足迹；N为人口数；ef为人均生态足迹(hm2cap-1)；a为均衡(等价)因子；i为消费商品和投入的类型；ai为生产第i种消费品需要占用的人均生态生产性土地面积；ci为i种消费品的人均年消费量(kgcap-1)；pi为相应的生态生产性土地生产第i项消费品的年平均生产力(kghm-2)。生态承载力模型EC=(i-0,12)xecxJV式中：ec为(人均)生态承载力，即实际生态生产性土地面积(dm2cap-1)；aj为(人均)第j类生态生产性土地面积；rj为均衡因子；yj为产量因子(计算区产量与世界平均产量之比)。式中：EC为区域总生态承载力；N为区域人口数。根据世界环境发展委员会报告，生态

12、承载力计算时应扣除12%生态系统中生物多样性的保护面积。计算生态盈余与生态赤字当efec时，生态赤字一生态不可持续；当efvec时，生态盈余一生态可持续。参考：生态足迹计算四、水资源承载力评价水资源承载能力指的是在一定流域或区域内，其自身的水资源能够持续支撑经济社会发展规模，并维系良好的生态系统的能力。水资源承载力的分析评价方法：定量化是承载力应用无法回避的一个重要方面，也是承载力研究具有可操作性的保证。在长期发展过程中，主要形成了以下定量化方法：替代指标(AlternativeIndicator)或指标体系(IndicatorSystem)法。系统动力学法(SystemDynamics)。多

13、目标决策分析法(Multi一objectiveDecisionMakingandAnalysis)。主要是从多种资源的限制作用和(或)多个目标来分析特定区域的土地或环境承载力。由于多目标方法大多基于线性关系，因此较为简单，可操作性也较强。专家系统法(ExpertSystemApproach)。主要是采用专家系统并通过建模来实现承载力的分析和计算。营养需求法(NutritionDemand)。主要是在应用生态学领域中得到应用，根据特定环境所能提供的营养物和动物生长的营养需求之间的平衡关系来确定承载容量问卷调查和计数法(QuestionaireandCount一ing)。主要是应用于旅游和娱乐承载

14、力方面。目前也出现了采用定量化模型来计算旅游承载力的趋势。生态足迹法。生态足迹分析法从需求面计算生态足迹的大小，从供给面计算生态承载力的大小，通过对这二者的比较，评价研究对象的可持续发展状况。参考：国内外水资源承载力的研究综述五、旅游承载力评价(旅游容量)旅游承载力生态承载力的计算模型1.借鉴环境承载力的计算方法(1)指数法。选取一些发展因子和制约因子作为生态承载力的指标,包括自然资源变量(水资源、土地资源、矿产资源、生物资源的种类、数量、开发量)、社会条件变量(工业产值、能源、人口)、环境资源变量(水、气、土壤的自净能力）,用各要素的监测值或限值与标准值或期望值比较,得出各要素的承载率,然后

15、按照权重法得出综合承载率。如果承载率大于1,表明已超过区域承载力,要限制发展;如果承载率小于1,表明还未超过该地区的承载力,还有一定的发展空间。各要素之间的权重由层次分析法或专家咨询法得出。公式如下:nI=YWIiii=1式中,I为综合承载力；Ii为单要素承载力;W为相应要素的权重。（2）矢量法。把承载力作为n维空间的一个矢量。对于同一地区,这一矢量随人类社会经济活动的方向和大小不同而不同;当人类社会经济行为的方向和大小相同时,该矢量随地区的不同而不同。故比较不同地区承载力时,只需比较矢量的大小即可。线性规划法线性规划模型也称线性最优化,它可以定量解决大型和复杂的决策问题。它可以只对一个目标进

16、行优化,也可以同时对多目标进行优化。线性规划模型的解具有重要意义,它代表问题的最佳决策和活动的最佳策略。线性模型的理想目标由决策者的希望或愿望确定,现实目标或约束条件可由有限的资源和其他加在决策变量选择上明显的或隐含的约束确定。处理具体问题时,可先根据研究的问题确定范围,把其作为一个系统。在该系统中确定对输入、输出有重大影响的几个变量,由这几个变量构建现实目标或约束条件。差值法从研究区域现有的各种资源（Pi）与当前社会经济对各种资源的需求量（Qi）之间的差量关系如（Pi-Qi）/Qi,以及该地区现有的生态环境质量（CBQIJ与当前人们所需求的生态环境质量（CBQIj）之间的差量关系如（CBQI

17、i-CBQ/CBQIJ入手，如果该差量值大于0,表明研究区域的生态承载力在可承载范围内;该差量值等0,表明研究区域的生态承载力处于临界状态;该差量值小于0,表明研究区域的生态承载力超载。该方法需要建立一套指标体系,包括社会经济系统类和生态环境系统类（包括环境资源与环境质量）指标。比较密度法比较密度是指单位面积农用土地上的平均人口数。农用土地包括耕地、多年生植物林地和可利用草原牧场。其中多年生作物按照6：1折换成耕地，可利用草原牧场按4:1折换。如果由耕地、林地和草地计算农用土地,可根据下列公式计算:D=AP/ALP=D/B式中，D为比较密度(人/km2)；AP为农业人口数(人);AL为农业用地

18、(km2)；P为人口对土地的压力;B为压力常数(人/km2)。状态空间法状态空间法是欧氏几何空间用于定量描述系统状态的一种方法,通常由表示系统各要素状态向量的三维状态空间轴组成。在研究生态承载力时,三维状态空间轴分别代表人口、经济社会活动、区域资源环境,空间中的点为承载状态点,不同的点表示不同情况下的承载状态。由承载状态点构成承载曲面,高于承载曲面的点表示超载,低于承载曲面的点表示可载,在承载曲面上的点表示满载。定量计算：假设承载状态点为D,则D与坐标原点0构成0D,表示该条件下的区域承载力,其数学表达式为:CC=|M|=卜nx2i=1式中,CC(CarryingCapacity)为承载力值的

19、大小；IMI为代表承载力的有向矢量的模;xir为区域人类活动与资源环境处于理想状态时在状态空间中的坐标值(i=1,2,n)。系统动力学法系统动力学最突出的优点在于它能处理高阶次、非线性、多重反馈、复杂时变的系统问题。在SD模型中,流率方程是主干,因为它系统描述了状态变量(流位)的变化规律,而实际上流位方程是欧拉法数值积分的表示,其一般形式为：L.K=L.J-(IR.JK-0R.JK)式中,L.K、L.J为流位向量;IR.JK、OR.JK为流率向量。通过对上式变形得:LKLJ二二IR.JK-OR.JKDTDT上式的物理意义为流位的导数等于入流率和出流率的代数和,显然SD模型是由上述向量方程确定的一阶微分方程组。第一性生产力估算法在对黑河流域自然植被净第一性生产力的估算中,王家骥采用了周广胜、张新时根据水热平衡联系方程及植物的生理生态特点建立的自然植被的净第一性生产力模型,根据生物温度和降水量,该模型就可近似地求得自然植被的净第一性生产力。NPP二RDI2(I+RDI+RDI2)(rRDry(rRDr2)exp(9.87+6.25RDI)RDI=(0.629+0.237PER-0.0031PER2