基于资源产出法的生态足迹模型及其应用

基于资源产出法的生态足迹模型及其应用

自1992年提出以来，生态跟踪法在科学完善的理论基础、清晰的概念框架、简化统一的指标体系和自身适应性方面得到了广泛应用。这是测量区域可持续发展的重要手段之一。但是,该方法的土地“空间互斥性”假设忽略了各类土地功能的多样性和一定程度的功能替代性,导致生态足迹供给计算结果偏低的系统误差。资源产出法计算生态承受力时,认为区域内所有资源产出都可作为生态承受力的供给,因此它不仅考虑了同类型生态产品的多重产出能力,还考虑了不同类型生态产品多重产出能力。笔者引用以资源产出法为基础的生态足迹模型,对乐山市五通桥区1997～2003年的可持续发展状况进行了动态分析和总结,以期为该区域今后的社会、经济和生态环境之间的协调发展提供参考。1丘陵区立地条件乐山市五通桥区位于四川省西南部,地处四川盆地平原与山地的过渡地带,属典型的丘陵区,面积为464.662km2,包括11个镇1个乡,总人口32.38万。1.1资料来源及处理数据资料的获取主要基于:五通桥区2003年国民经济与社会发展统计资料汇编、2003年土地利用变更调查资料、2003～2010年可持续发展试验区总体规划、“十五”计划、可持续发展试验区总结材料(1998～2003年)、1997～2003年土地利用总体规划实施评价报告。1.2平均生产力及构成生态足迹计算公式为EF=Nef=N∑i=1nrj(ci/pi)(1)EF=Νef=Ν∑i=1nrj(ci/pi)(1)式中:pi为第i项消费项目的平均生产力,kg/hm2;ci为i项消费项目的人均消费量;rj为j类等价因子;N为人口数;ef为人均生态足迹;EF为总的生态足迹,hm2。1.3从给者方面的指标资源产出法是以土地在一年内实际生态产品产出量和所能提供的生态服务能力为基础,将其折算为生态生产性土地面积,再经过产量调整和等量化处理,根据提供生态产品和生态服务的实际能力来确定生态承受力,而不管生态服务或产品的提供者在空间上是否互斥或为同一个供给者。因此,生态生产性土地供给者方面除了包括可耕地、水域、草地、林地和建设用地外还包含以下几类:(1)化石能源地。定义为“用于吸收化石能源燃烧排放出来的温室气体的林地”,考虑到区域内的林地在提供木材、果类和药材等生态产品的同时也要吸收化石能源燃烧排放的温室气体,故林地视为化石能源的供给者。(2)水力发电。水库蓄水发电的同时,水域也在提供水产品,即有能源产出,视为建设用地的供给。(3)未利用地。全球有许多未利用地,如沙漠、戈壁、滩涂等,但是自然界几乎不存在对人类绝对无用的土地。根据研究区“十五”计划,滩涂等未利用地可以被改造成为耕地使用,故视为耕地供给。资源产出法的生态承载力计算公式为Aa=∑i=1n∑PkEPkEQi(2)Aa=∑i=1n∑ΡkEΡkEQi(2)式中:Aa为生态承受力;Pk为当地第i类生态生产性土地中第k种产品的资源产出量;EPk为当地第i类生态生产性土地中第k种产品的全球单位产量;EQi为第i种生态生产性土地的等价因子。2结果与分析2.1体现了现代社会发展的生态痕迹显著上升1997～2003年五通桥区人均生态足迹总体上呈稳步增长趋势(图1),体现了近几年来该区域人均所需要的维持资源消费和废物消纳所必需的生产面积不断增加。其中:生态足迹最大值出现在2002年,为1.4917hm2/人;1999～2000年增长速度最快,从1.3270hm2/人增加到1.3840hm2/人,增加了0.0570hm2/人;2002年后其值有所下降,2003年人均生态足迹为1.4741hm2/人。其原因:在2000年全国经济全面高速发展的大背景下,乐山市根据各个区(县)自身的实际情况确定五通桥区走工业强区的道路。1997～1999年该区经济发展受到国有大中型企业体制改革带来的影响,1999年后随着体制改革的进行,相关政策的不断完善,工业发展达到新的高度。同时,工业带来的化石能源用地、建设用地需求大幅增长,故出现2000年生态足迹的陡升及其后生态足迹较高速度的增加。2003年生态足迹的下降,说明该区对生态环境的重视和环境政策实施力度的加强。2.2生态足迹的变化五通桥区人均生态足迹的构成,见图2、图3。由图2可见,人均生态足迹中耕地、草地和化石能源地占全部生态足迹的85%左右,其次是建设用地、水域和林地。从发展趋势看(图3),五通桥区人均生态足迹的增长主要体现在对能源用地和草地的需求增加,两种用地分别从1997年的0.3649hm2/人、0.4115hm2/人增加到2003年的0.4661hm2/人、0.4825hm2/人;人们对耕地的需求逐渐减少,从1997年的0.4360hm2/人减少为0.3784hm2/人,这说明该区人们消费结构的改变。耕地需求的降低,反映了人们对传统的粮油食品、瓜果蔬菜食品消费的下降,特别是2000年耕地需求较前3年下降明显;草地需求的上涨说明对肉类、禽蛋类的消费不断增加,反映生活水平的提高;化石能源地的增长表明该区工业发展呈持续增长的趋势。2.3不同的土地供应面积存在着明显的变利用式(2)对1997～2003年五通桥区生态承受力进行了计算,结果见表1。根据计算结果,对五通桥区1997～2003年人均生态承受力发展态势分析如下:(1)人均可利用生态容量呈下降趋势。(2)人均建设用地供应面积呈上升趋势,原因是城市化水平的提高,城镇建设、工业厂房和新建道路占地面积增加,但是起伏不大,7年内增加0.0081hm2/人。(3)可耕地面积由1997年的0.6739hm2/人降至2003年的0.6224hm2/人,草地供给面积上升至0.5273hm2/人,说明该区消费结构的改变。(4)人均可利用林地面积呈缓慢上升趋势,从1999年实行退耕还林政策以来,林地面积增长至9299.97hm2,生态供应面积增至0.0329hm2/人。林地面积的增长直接促进了对CO2的吸收,提供量增加到0.0470hm2/人。(5)水域面积略有增加,增长0.0018hm2/人。2.4生态足迹压力指数aec比较1997～2003年生态足迹和生态承受力得出历年的生态赤字,见图4。由图4可见,生态赤字呈逐年上涨趋势,2000年后上升幅度较前3年有了很大的提高,但在2003年略有下滑,但仍高于2001年。用生态盈余或生态赤字不能直观地反映某一区域生态持续发展能力。在此把生态足迹压力指数作为评价某一区域生态持续发展能力的一个指标。模型为P=EF/AEC(3)Ρ=EF/AEC(3)式中:P为区域生态足迹压力指数;EF为生态足迹;AEC为可利用生态承受力。该区域生态足迹压力指数变化趋势与生态赤字变化相同,都反映了该区域发展趋势正向不可持续延续。2.5生态足迹分析五通桥区1997～2003年GDP足迹状况,见表2。由表2可见,五通桥区7年来GDP增长较快,伴随经济增长,物质和资源被大量消耗,从而导致生态足迹的较快增加,特别是近几年人均生态足迹增长速率更快。GDP对生态足迹的需求越大,表明该区域资源利用率越低;反之,表明该区域资源利用率高。由表2的万元GDP生态足迹值可看出,1997年以后呈持续下降趋势,反映了资源利用效率的提高和经济增长的良性转变。虽然该区资源利用模式有向节约型、集约型逐步转变的趋势,但转变的程度还不够。2003年万元GDP生态足迹值为2.1956hm2/万元,仍大于全国2.037hm2/万元。因此,不断提高资源利用率,应当是五通桥区经济发展始终的方向。3经济增长方式与生态环境保护的共同作用五通桥区1997～2003年生态足迹计算结果显示:随着经济的发展,资源利用效益在不断提高,但是生态赤字也在随之增长,人地矛盾日益突出,说明经济