基于生态足迹的浙江省人口容量研究基于生态足迹分析法的人口容量计算研究以浙江省金华市为例

基于生态足迹的浙江省人口容量研究基于生态足迹分析法的人口容量计算研究以浙江省金华市为例

随着科学价值观的确立、和谐价值观的确立、人类对高质量生活的追求，基于生态承担责任的理念，注重环境容量和可持续发展，规划理念不断推进。生态分析的不同方法也在规划实践中越来越受到重视。20世纪90年代威廉和格鲁姆提出的生态路径是将人类使用资源和环境的能力转变为土地和水的使用，然后定量分析生产用地的必要区域，并将资源消耗和废物吸收所需的生态土壤分析方法。世界自然协会（wf）与联合国家环境规划办公室（undp）、世界保护监测办公室（wcmc）和全球网络（全球网络）联合发布了《生命星报告》（生命星报告），这用于定量和衡量世界可持续发展的发展以及生物多样性保护的进展情况。生态足迹法于1999年引入我国,之后,以其形象、运算简便等优点,在区域生态承载力分析、可持续发展评价等方面得到了广泛的应用,显现了空间尺度上由一维到二维、时间尺度上由静态到动态、修正方法上由简单到复杂、研究领域上由微观到宏观的发展趋势.在规划实践方面,国内一些大城市如成都、广州等运用生态足迹法对城市生态可持续发展进行分析,取得了良好的效果.人口容量计算是城市与区域规划的重要内容,是各类资源合理配置的依据.人口容量是指在不损害生物圈或不耗尽可合理利用的不可更新资源的条件下,环境在长期稳定状态基础上能供养的人口数量.虽然生态足迹法有着广泛的用途,但将其用于人口容量计算却十分鲜见.本文就是根据生态足迹的分析方法,推导区域基于生态承载力、生态足迹、生态盈亏三者关系的人口容量计算模型,并将其应用于浙江省金华市,以期为区域的社会、经济与生态可持续发展提供科学的依据与指导.1计算方法基本步骤为:首先计算区域的生态承载力,而后根据区域的具体情况确定均衡人均生态足迹,从而确定均衡人均生态盈亏,最终估算出区域人口容量.1.1计算公式ec生态承载力(EC)反映了各类土地(本文将生产性土地分为耕地、草地、林地、水域、建筑用地和化石燃料用地6种类型)的承载能力,不同类型土地的承载力之和便是区域的生态承载力.计算公式为EC=6∑j=1Bj=6∑j=1bj×γj×yj.(1)EC=∑j=16Bj=∑j=16bj×γj×yj.(1)式(1)中,EC为区域生态承载力(单位:globalhm2,简称为ghm2);j为土地类型(耕地、草地、林地、水域、建筑用地和化石燃料用地);Bj为j类土地消费项目折算的生态承载力(ghm2);bj为j类土地的面积(hm2);γj为j类土地的均衡因子(ghm2/hm2);产量因子yj=ykj/ywj,ykj为某区域j类土地的平均生产力(t),ywj为j类土地的世界平均生产力(t).1.2不同类型土地的年产量和年生产力及年产出t生态足迹(EF)代表着区域居民消费状况,各种不同类型的资源消费和吸纳消费废物所需要的生物生产面积之和便是区域的生态足迹.计算公式为{EF=6∑j=1Aj=Ν×6∑j=1aj=Ν×6∑j=1n∑i=1γj×CjiΡji;ef=EF/Ν.(2)⎧⎩⎨⎪⎪⎪⎪EF=∑j=16Aj=N×∑j=16aj=N×∑j=16∑i=1nγj×CjiPji;ef=EF/N.(2)式(2)中,EF为区域生态足迹(ghm2);N为人口数(人);j为土地类型;Aj为j类土地消费项目折算的生态足迹(ghm2);aj为j类土地消费项目折算的人均生态足迹(ghm2/人);γj为j类土地的均衡因子(ghm2/hm2);i为不同类型土地的消费项目类型;Cji为某一区域j类土地的i类消费项目的年生产量(t);Pji为j类土地的i类型消费项目的世界年均产量(t);ef为6类土地的人均生态足迹(ghm2/人).随着生活水平的提高,居民对能源和生物资源的消费量日益加大,生态足迹将在现有的人均生态足迹ef上有增长的趋势;同时,科学技术的发展和应用将带来资源利用效率的提高从而使人均生态足迹ef呈下降趋势.在上述两方面的共同作用下,生态足迹的发展出现波动趋势,考虑到模型的可操作性,定义一个均衡人均生态足迹ef0,用以表示生活水平提高导致的人均生态足迹增长与科学技术发展引发的单位生态足迹下降之间的平衡状态.1.3生态后果edr生态盈亏即生态承载力与生态足迹之间的差值,它可以用来综合判定一个国家或地区的生产消费活动是否处于当地生态系统可承载的范围之内.以EDR(Ecologicaldeficit/reserve)表示生态盈亏,其计算公式为:{EDR=Ν×edr;EDR=EC-EF.(3)式(3)中,EDR为生态盈亏(ghm2),N为人口数(人);edr为人均生态盈亏(ghm2/人);EC为生态承载力(ghm2),EF为生态足迹(ghm2).当区域生态足迹超过了生态承载力时,EDR为负,称为生态赤字(ED),大小即为EDR的绝对值;当区域的生态承载力超过了其生态足迹时,EDR为正,称为生态盈余(ER),大小即为EDR.生态盈亏是根据6大类生产性用地的生态承载力和生态足迹计算得出的,由于生态系统是一个复杂的巨系统,该系统各个组成要素之间有着千丝万缕的联系,许多生态影响可以在各个要素之间进行转移,一个要素的变化也往往会影响到其他要素的变化.在生态足迹分析法中,化石燃料用地有较大的生态足迹,但在生态承载力方面,没有专门用以吸收CO2的土地.实际上,除化石燃料用地以外的其他用地都对CO2有吸收作用,所以在人均生态盈亏edr的基础上,从地区本身发展特点出发,根据五大类生产性用地对CO2的吸收效果和生态盈余的程度,确定能够大量吸收CO2、减小化石燃料用地生态足迹、进而影响整个生态盈亏的土地利用类型,并确定其对于吸收CO2可能提供的生态承载力面积,得出一个均衡的人均生态盈亏的数值,用edr0表示.1.4基于生态足迹的人口容量计算模型通过对生态足迹相关模型的进一步分析,根据人口容量同生态盈亏间的关系,将式(1)、式(2)代入式(3)中,进行转换,得出基于生态足迹的人口容量计算模型Ν=ECef0+edr0.(4)式(4)中:N为人口容量(人),EC为区域生态承载力(ghm2),ef0为均衡人均生态足迹(ghm2/人),edr0为均衡人均生态盈亏(ghm2/人).2对区域生态承载力的分异分析金华地处浙江中部,属浙中丘陵盆地,市域面积10918km2,其中平原平畈占23.13%,岗地占9.92%,丘陵山地占67.95%,森林覆盖率大于50%,有良好的自然生态条件,是浙江省和我国东部重要的生态保障.现根据区域的生态承载力分析金华的人口容量,确定区域合理的人口规模,为规划决策提供科学依据.2.1在金华生态轨迹分析中2.1.1生态承载力wced将金华市2004年各类用地数据代入式(1)中,计算出生态承载力面积为1793826ghm2.根据世界环境与发展委员会(WCED)的建议,扣除12%的生态承载力面积作为生物多样性的保护用地,为生态的可持续发展提供空间,金华市2004年的生态承载力面积为1578567ghm2.2.1.2提出人类生态足迹将金华市消费的能源(原煤、电力等)和生物资源(谷物、肉类等)的统计数据代入式(2).计算出金华市2004年人均生态足迹为0.860834ghm2/人.2.1.3生态患者ghm2/人对金华市2004年生态承载力和生态足迹的分析可知,该市2004年的生态承载力面积为0.35ghm2/人,生态足迹为0.86ghm2/人,生态盈亏为-0.51ghm2/人,即生态赤字为0.51ghm2/人.世界自然基金会《生命行星报告2004》(LivingPlanetReport2004)的数据显示,2004年全球生态足迹为2.20ghm2/人,生态承载力为1.80ghm2/人,全球生态赤字为0.40ghm2/人.而中国同期的生态足迹为1.50ghm2/人,生态承载力为0.80ghm2/人,生态赤字为0.70ghm2/人.金华市的生态赤字虽大于全球生态赤字,但小于中国和浙江省(0.85ghm2/人)的生态赤字.2.2金三河流域生态格局的确定—金华市人口容量计算综合考虑金华市生态足迹现状和更大区域的生态情况,确定金华市的均衡人均生态足迹(ef0)和均衡人均生态盈亏(edr0),计算出金华市人口容量.2.2.1均年生态系统的界定根据《生命行星报告2004》中的数据,发现人均生态足迹与人民的收入水平成正比.金华市2004年人均生态足迹为0.860834ghm2,介于中等收入国家和低收入国家之间,鉴于我国发展中国家的现状和金华经济发展的具体特点,现有的人均生态足迹是金华市实际人民生活水平和科学技术发展均衡的结果,确定金华市均衡人均生态足迹为0.860834ghm2/人.2.2.2其他石化燃料用地金华市林地和建筑用地的人均生态盈亏呈现出盈余态势,水域略有赤字,而在耕地、草地和化石燃料用地上存在着较大的生态赤字.这种状况主要是由金华市乃至浙江省的“七山二水一分田”的地形地貌特征和地表水资源分布状况所决定的.从人均生态承载力面积分配上看,较大的化石燃料用地赤字也是由巨大的化石燃料需求量和没有专门用以吸收CO2的土地所致.从我国现有的生态状况来看,金华市0.231ghm2/人的林地生态盈余,远优于2004年中国的林地的生态情况(生态赤字0.09ghm2/人).同时由于林地对于化石燃料产生的CO2的吸收强于其他4类用地,因此将其确定为影响未来金华市经济和环境协调发展的关键用地,用以均衡化石燃料用地产生的生态足迹.在保持金华市林地生态盈余的基础上,将0.1ghm2/人的林地专门用于CO2的吸收,这样,当金华市的生态赤字上升到0.61ghm2/人时,金华市仍保持现有的生态优势和生态条件不变,达到均衡状态.2.2.3金融资源承载的极限人口容量据此,在现有生态承载力不变的基础上,将均衡人均生态盈亏和均衡人均生态足迹代入式(4),得出金华市的人口容量为718万.根据中国城市规划设计研究院《〈浙江城镇体系规划〉之生态环境专题》,按照40%的水资源利用率、75%的水资源保证率,以400m3的年人均用水量计算,金华市域可以承载的极限人口容量为725万,与模型所得的数据基本一致.3基于生态承载力模型的人口容量分析本研究尝试提出以生态足迹为基础的人口容量估算新方法,该方法将生态承载力、生态足迹和生态盈亏等环境因素纳入模型中,方法简便,容易操作;计算模型主要应用于城市与区域规划的人口容量分析中,弥补了以往人口容量估算