基于生态足迹模型的五通桥区生态经济空间供需分析

基于生态足迹模型的五通桥区生态经济空间供需分析

自1987年g.h.brudland正式发表《我们的共同愿望》（0urcompositionreport）以来，可持续发展的概念引起了人们的关注。目前对区域可持续的评价方法很多,其中能定量分析来判断区域可持续的方法主要有两种;其一是货币评价方法,比较著名的如科斯坦佐(Costanza)等对世界生态系统服务和自然资本的评价。另一种是生物物理(biophysical)的评价方法。瓦克内格尔(Wackernagel)认为货币方法只是基于边际分析,边际分析无法测定出生态系统服务的透支额,而这对可持续发展是最大的挑战。生态足迹分析方法作为一种生物物理评价方法,能够定量地测定生态系统服务的透支情况。生态足迹模型通过引入生物生产面积为自然资产核算提供了一种有益的途径,提供了测量和比较人类经济系统对自然生态系统服务的需求和自然生态系统的承载力之间差距的生物物理测量方法。同时,它具有易于理解和可操作性强的优点。本文试图用生态足迹理论(Ecologicalfootprint),以我国四川省乐山市五通桥区为例,采用全区的经济发展的断面资料来研究五通桥区的发展状况,从另一个角度为五通桥区实现可持续发展提供定量的判断依据。1数据来源和方法1.1气候特点及自然资源乐山市五通桥区位于四川西南部,地处四川盆地平原与山地的过渡地带,属典型的丘陵区,地貌类型以丘陵为主。幅员面积464.66km2,辖11个镇1个乡,总人口32.38万。岷江由北向南纵贯全境,将全区隔成东西两片,东西两部向中部倾斜的态势。五通桥处于四川盆地亚热带湿润季风气候区,气候特点为冬暖夏热,秋雨多,四季分明,热量充沛,雨热同期,年平均降雨量1270mm,无霜期334.5d,区境光照年均时数为1119.7h。区内自然资源主要集中在水资源、矿产资源、植物资源和旅游资源4大类别,而土地资源、动物资源、气候资源都相对稀缺。森林植被属长江上游低山植被。其中:用材林如马尾松、湿地松、巨桉、山麻柳等共计40余种;经济林如柑桔、橙、油桐、黄檀、茶叶、桑树等共计25种;灌木类有冬青、山茶、映山红、马桑等;地被物有蕨类、禾本科、豆科等植物数百种。总体上全区以乔木林为主,竹林次之。1.2资料来源及评价本研究所涉及的数据资料的获取主要基于:2003年五通桥区国民经济与社会发展统计资料汇编、五通桥区国土资源局2003年土地利用变更调查资料、2003-2010年四川省乐山市五通桥区可持续展实验区总体规划、四川省乐山市五通桥区可持续发展实验区总结材料(1998-2003)、乐山市五通桥区1997-2003年土地利用总体规划实施评价报告。根据生态足迹的概念及其计算方法,结合土地利用现状分类,将研究区划分为耕地、林地、草地、水域、建设用地5种土地利用类型,其结构构成见表1。1.3生态足迹的计算生态足迹概念是由加拿大不列颠哥伦比亚大学社区和区域规划系威廉·里斯(WilliamRees)教授于1992年首先提出的,随后威廉·里斯教授和瓦克内格尔·马赛斯(WackernagelMathis)博士于1996年提出了具体的分析方法。里斯把生态足迹定义为“为生产特定区域人口消费所需的资源和同化这些人口消费所产生的废弃物,需要生态系统提供的生产性土地面积和水体面积。但不区分这些土地和水体在地球上的具体位置。”瓦克内格尔等的定义则强调了在目前现有的技术条件下,生产区域人口所耗资源和同化废弃物所需的生产性土地和水体面积。生态足迹的计算是基于:(1)人类可以确定自身消费的绝大多数资源及其所产生的废弃物的数量;(2)这些资源和废弃物能转换成相应的生物生产面积。因此,任何已知人口(某个个人、一个城市或一个国家)的生态足迹是生产这些人口所消费的资源和吸纳这些人口所产生的废弃物所需要的生物生产总面积。在生态足迹账户核算中,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。其计算公式如下:EF=Nef=N∑(aai)=N∑(ci/pi)式中,i为消费商品和投入的类型;Pi为i种消费商品的平均生产能力;ci为i种商品的人均消费量;aai为人均i种交易商品折算的生物生产面积;N为人口数;ef为人均生态足迹;EF为总的生态足迹。生态足迹方法度量区域可持续性是通过将生态足迹测量出的人类生存所必需的真实生物生产面积同区域范围所能提供的生物生产面积进行比较,EF>生态承受力(ECC),出现生态赤字,区域处于不可持续的状态;反之EF<ECC为生态盈利,表明区域处于可持续的状态中。这就为判断一个区域的生产消费活动是否处于当地生态系统承载力范围内提供定量的依据。22003年，五通桥区生态价值研究2.1生物资源消费生物资源消费分为农产品、动物产品、林产品和水果等大类,按此各大类下有一些细分类。生物资源生产面积折算的具体计算中采用联合国粮农组织1993年计算的有关生物资源的世界平均产量资料(采用这一公共标准主要是为了使计算结果可以进行国与国、地区和地区之间的比较),将五通桥区2003年的消费转化为提供这类消费需要的生物生产面积(表2)。生物资源消费采用的计算方法如下:EFi=Pi+Ii−EiYaverageEFi=Ρi+Ιi-EiYaverage式中:EFi为i种资源的消费的足迹;Pi为i种生物资源的总生产量;Ii、Ei为i种资源消费的进口和出口量;Yaverage为世界上i种生物资源的平均产量。2.2石化燃料生产土地能源平衡帐户部分根据资料处理了如下几种能源:原煤、焦炭、焦炉煤气、燃料油、原油、汽油、柴油、天然气和电力。计算足迹时将能源的消费转化为化石燃料生产土地面积。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一定的化石燃料土地面积(表3)。2.3新能源产出量miwii由于贸易的影响,一个地区的生态足迹可以跨越地区界限,在生物资源和能源的消费额中进行贸易调,能源部分贸易调整采用如下公式:Ni=Mi×(HiGi)×WiΝi=Μi×(ΗiGi)×Wi式中,Wi为五通桥区i种商品贸易的净价值量;Hi、Gi分别为该类商品的净贸易的实物量和价值量;Mi为该类商品的能源密度;Ni为i种商品的能源携带量。由于能源部分贸易调整表格太长,这里仅将计算结果列出:耕地面积的调整增加0.00001hm2,进出口能源足迹调整增加0.0027hm2。计算中所用的统计资料来自五通桥区统计局。3生态供给结构与社会经济发展的需求结构不对称性生态足迹结果由生态足迹的需求和能供给的生物生产土地面积(生态承载力)两部分组成。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,为了使计算结果转化为一个可比较的标准,有必要在每种生物生产面积前乘上一个均衡因子(权重),以转化为统一的、可比较的生物生产面积(见表4)。由表4可知:五通桥区2003年的人均生态足迹是2.001hm2,而实际的人均生态承受能力0.342hm2;人均生态赤字为1.659hm2,生态需求面积是自然承受面积的5.85倍。从人均生态足迹供需平衡的角度来看,生态赤字的存在表明人类对自然的影响超出了其生态承载能力的范围。五通桥区2003年的进出口贸易不多,对全区的生态系统影响不大;因此只能是通过消耗自然资本存量来弥补生态承载力的不足。因此,可认为五通桥区处在不可持续的发展趋势中。从人均生态足迹供需结构来看,五通桥区生态经济系统中生物生产性地供给结构与社会经济发展的需求结构之间,成明显的不对称性。主要原因是CO2吸收用地没有保留,对化石燃料的需求没能得到供给,同时草地、林地、耕地和水域的供需矛盾突出,建设用地的人均生态足迹0.038hm2,生态供给却是0.046hm2比需求高出0.008hm2;供给达到满足略有盈余。而草地的需求是0.515hm2,草地的生态供给仅仅0.003hm2相差倍数到达了184倍;水域的需求为0.11hm2,然而供给只有0.002hm2。造成草地和水域的供需矛盾尖锐的客观原因是其生产性土地面积的计算主要基于世界平均水平折算。然而现实情况并非如此,当地的畜牧业生产并不仅仅依靠天然草地,而主要是通过农业内部结构调整,发展饲料,建立专业养殖厂,每年农户饲养出售猪肉量占全区较高的比重,这部分畜牧产品并不全由草地提供,基于当地具体情况草地的生态供需比例的严重失衡有所失真;而水产品的生产并不需要靠大面积的水域,而是依靠集约化的人工繁殖,通过资源的利用率来解决水域的供给不足。其主要问题是,自然生态系统退化,土地利用结构不合理,种植业结构的不合理及产业结构单一。当地的建设用地人均供给超过生态需求,同时还在通过土地利用规划的修编方式,大量占用农田,特别是耕地。耕地的需求仅能满足1/3多,原因之一是大量的厂矿占用耕地,五通桥是资源开发性工业区大量占用耕地来保证工业的用地需求,造成耕地供需比例的失衡;对原有位于河滩附近耕地的不妥善保护造成耕地的撂荒也是耕地供给不足的一个主要原因。当地化石燃料地人均需求量高0.456hm2,主要消耗的能源是煤(见表3),这与该地区高耗能型的化工业主导型结构,对能源粗犷性消耗有密切的关系。按照生态足迹理论,为保持一个地区的生态可持续发展状态,这个地区应该留有一定量的土地用于吸收工农业生产、生活过程中的能源消费释放出的C02;这部分土地在实际中不仅没有留出,而且煤炭的燃烧本身产生大量的C02,形成新的碳“源”,给原本已经退化的生态系统带来巨大的压力。从人均生态承受面积的供给结构看,其供给的人均生态足迹中耕地达0.312hm2,占到总量的89.26%。另外,为了保护生物多样性的12%的生态土地空间也没有留出。总的来看,本地可用于人类消费的可供生态空间类型结构较为单一。以上分析表明,五通桥区生态赤字存在的主要原因是化石燃料用地和耕地需求过大,草地和水域供给不足。进一步深化农业结构调整、采用高新技术、施行人工集约化生产是减少草地和水域生物生产面积需求的有效途径;而从真正意义上留出生态公益林草地,改变人们的生产和生活消费方式,建立资源节约型的社会生产和消费体系,抑或使用新的不含碳的清洁能源,都是缓解化石燃料用地需求的可行方法。4生态经济系统建设与土壤地利用规划的关系生态足迹模型实现了对区域可持续发展状态的定量测度,对研究区的可持续状况做出了定量的判断。表明五通桥区出现了生态赤字,可持续发展前景堪忧。为了实现区域生态经济系统的可持续发展,系统结构和功能亟需调整。合理的土地利用规划、布局以及产业结构的优化调整则是系统结构和功能调整的主要内容。然而生态足迹的概念模型提出的时间很短,应用研究的案例我国目前不多,该模型还存在许多值得完善的地方,从我国的具体情况来看,需要做好如下几个方面的工作,以便更好地应用和完善该研究方法,将可持续发展研究推向更高的解析框架。4.1生态足迹模型的预测性问题由于生态足迹模型目前仅是一个静态模型,回避了可持续发展的代际公平性问题,未来价值的折旧是处理代际公平性问题中的难点,因此需要加强该方面的研究,来解决生态足迹模型的预测性问