東祁連山農牧區生態承載力及可持續性分析

摘 要：運用生態足跡模型對位于祁連山東段農牧區的天祝縣進行了生態承載力狀況的分析。結果表明，天祝縣2008年的生態足跡未超過生態承載力，出現生態盈余，生態環境容量尚能承載環境負荷。而對2000—2008年生態足跡及生態承載力動態變化分析結果表明，天祝縣生態盈余呈持續下降趨勢，表明該區生態可持續性的持續下降狀況。針對這一狀況，根據該區生態資源狀況的基本特征，提出生態經濟系統可持續性建設的建議。

關鍵詞:生態承載力；生態足跡；生態經濟可持續性；天祝縣

中圖分類號：F323 文獻標志碼：A 文章編號：1673-291X（2012）06-0047-04

引言

生態足跡理論最早由加拿大生態經濟學家Rees于1992年提出[1]，后來經過不斷完善，成為衡量人類對自然資源的利用程度以及自然界為人類提供的生命支持服務功能的主要方法[2~6]。1999年Wackernagel等人[3]首次將其應用于全球的生態承載力研究，迅速成為國內外一個新的研究熱點。生態承載力決定著一個區域經濟社會發展的速度和規模，如果在一定的社會福利和經濟技術水平條件下，區域的人口和經濟規模超出其環境所能承載的范圍，將會導致環境的惡化和資源枯竭，嚴重時會引起經濟社會的不可持續發展[7~8]。目前生態足跡方法已成為生態承載力的計算與分析中采用的最多的一種方法，該方法提供了一個核算全球、國家、地區以及個人對自然資本利用狀況的簡明框架，通過測算人類對自然生態服務的需求與自然所能夠提供的生態服務之間的差距，就可以評價人類對自然資源的利用情況，從而較準確地判定評價對象的生態承載力及可持續發展程度和狀況[9~11]。

天祝縣位于中國西部干旱山區，地處石羊河水源涵養林的核心區，是一個以畜牧業為主要產業的藏族自治縣，8萬多農牧民長期生存在這一區域，從事生產活動，是石羊河上游受人類活動影響最為明顯的區域之一，在石羊河流域的生態環境建設及經濟發展中具有舉足輕重的地位。近年來由于自然和人為因素的雙重影響，整個草原退化相當嚴重，受到荒漠化的嚴重威脅。因此，分析其生態承載能力狀況，對實現天祝縣生態經濟系統的可持續發展具有重要意義。本文運用生態足跡模型，通過計算天祝縣生態足跡及生態承載力，分析其自然生態系統環境與人類活動之間的協調程度，為該區域可持續發展戰略提供參考依據。

一、研究區概況

天祝藏族自治縣位于甘肅省中部，祁連山東端地理位置介于東經102°00′~103°40′，北緯36°30′~37°35′，總面積為7 149.8平方公里。境內水源充足，有金強河、哈溪河、毛藏河等10多條內外流河，年徑流量8億立方米，為工農業發展提供了豐富的水利資源；林木資源種類繁多，有天然水源涵養林18.67萬hm2，活立木蓄量3.72萬m3，植被覆蓋率達80.7%，森林覆蓋率為27.4%。由于地形復雜，地貌多樣，全縣山、掌、臺、丘、溝、谷、川、灘皆有，牧、農、林、副用地俱全，形成了以牧為主，全面發展的生產環境。在第一產業中，畜牧業生產總值占60%以上。農業以種植小麥，青稞，洋芋和油菜籽為主。從土地利用現狀看，大體上是海拔2 600米以下為農業，2 600米~3 000米為農林牧交錯區；3 000米以上為牧林區。天祝縣現代工業起步晚，基礎薄弱，但發展速度快，現已建立起門類較為齊全的現代工業體系。自1996年開始啟動旅游產業以來，現已開辟以“天祝三峽”、石門溝、馬牙雪山、抓喜秀龍草原、祁連布爾智為代表的多處旅游專線，開發景點20多處。同時，交通運輸和城市建設也得到相應的發展，經濟日趨繁榮。

二、研究方法

1.生態足跡的計算方法。運用生態足跡模型[3~4]計算生態承載力。生態足跡及生態承載力的計算是基于兩個簡單的前提：一是人類能夠估計自身消費的大多數資源、能源及其所產生的廢棄物數量；二是這些資源和廢棄物能流折算成生產和吸納這些資源和廢棄物流的生物生產性面積。

在計算生態足跡時，各種資源和能源消費項目被折算為耕地、草場、林地、建筑用地、化石能源土地和海洋（水域）等六種生物生產面積類型。由于這6類生物生產面積的生態生產力不同，要將這些具有不同生態生產力的生物生產面積乘以一個均衡因子[12]轉化為具有相同生態生產力的面積。各類生物生產型土地類型的均衡因子指全球該類生物生產面積類型的平均生態生產力與全球所有各類生物生產面積類型的平均生態生產力。本文采用的均衡因子分別為：耕地、建筑用地為2.8，森林、化石能源土地為1.1，草地為0.5，水域為0.2。

各消費項目生物生產面積為該種消費項目的人均消費量式與該消費項目的全球平均生產力得比值。生物資源生產面積折算采用聯合國糧農組織1993年計算的有關生物資源的世界平均產量資料（采用這一公共標準主要是使計算結果具有可比性）[13~14]。能源消費部分根據資料計算煤、焦炭、燃料油、原油、汽油、柴油和電力等幾種能源的足跡，計算時將能源消費轉化成為化石能源土地面積。采用世界上單位化石能源土地面積的平均發熱量為標準，將當地能源消費所消耗的熱量折算成一定的化石能源土地面積[15~16]。

人均生態足跡Ef（hm2／人）的計算方法為[17]：

Ef=∑（Ii×Ai） （i=1，2，3，… 6） （1）

區域總人口的生態足跡EF（hm2／人）的計算方法為[18]：

EF =N·（Ef） （2）

由于生態足跡指標的計算要求考慮區域的總消費量，所以在計算中考慮了社會和政府消費，將其消費額按照農村和城市居民的人均消費比例分攤到人均消費中，這樣就盡可能避免了地區消費的偏差。

2.生態承載力的計算。在計算生態承載力時，由于不同國家或地區的資源稟賦不同，不僅單位面積耕地、草地、林地、建筑用地、海洋（水域）等間的生態生產能力差異很大，而且單位面積同類生物生產面積類型的生態生產力也差異很大。因此，不同國家和地區同類生物生產面積類型的實際面積是不能進行直接對比的，需要對不同類型的面積進行標準化。不同國家或地區的某類生物生產面積類型所代表的局地產量與世界平均產量的差異可用“產量因子”表示。某個國家或地區某類土地的產量因子是其平均生產力與世界同類土地的平均生產力的比率。同時，按世界環境與發展委員會（WCED）的報告建議，出于謹慎性考慮，應留出12％的生物生產性土地面積來保護生物多樣性，在生態承載力計算時應扣除12％的生物多樣性保護面積[19]：

Ec=∑（ri×Ai×yi） （i＝1，2，3，… 6） （3）

式中，Ec為人均生態承載力（hm2／人），Ai為人均生物生產面積，ri為均衡因子，yi為產量因子。

3.生態赤字或盈余。一個地區的生態承載力小于生態足跡時，出現生態赤字，其大小等于生態承載力減去生態足跡的差數；生態承載力大于生態足跡時，則產生生態盈余，其大小等于生態承載力減去生態足跡的余數[20]。生態赤字表明該地區的人類負荷超過了其生態容量，要滿足其人口在現有生活水平下的消費需求，該地區要么從地區之外進口欠缺的資源以平衡生態足跡，要么通過消耗自然資本來彌補收入供給流量的不足。相反，生態盈余表明該地區的生態容量足以支持其人類負荷，地區內自然資本的收入流大于人口消費的需求流，地區自然資本總量有可能得到增加，地區的生態容量有望擴大，該地區消費模式具相對可持續性，可持續程度用生態盈余來衡量。

三、結果分析

1.天祝縣生態足跡分析。利用天祝縣的2009年《天祝縣統計年鑒》及其他相關統計數據按照以上原則進行整理匯總后的各種生物生產性面積乘以相應的均衡因子得到按世界平均生態空間計算的天祝縣2008年的生態足跡（見表1）。在計算中，一方面，直接得到的就是消費量數據，不需要再通過貿易調整來計算消費量；另一方面，缺少天祝縣與國內其他地區及國外貿易的詳細統計數據，因此，沒有考慮貿易調整量。

從計算結果來看：（1）天祝縣生物資源消費中牛羊肉、豬肉的人均生態足跡最多，說明天祝縣主要的生產面積是草地，反映出該區以畜牧業為主要產業的特點；糧食的人均生態足跡偏低，耕地面積的比重較低，說明農業經濟轉換率較差。（2）由于天祝縣無公害蔬菜、中（藏）藥材和食用菌生等特色產業不斷擴張，并伴隨著第三產業旅游業的興起，天祝縣其他副業發展較均衡。（3）能源資源方面，石膏的生態足跡最大，占到能源消費的93.31%。其次是煤炭和電力。這主要是因為天祝縣蘊涵2億噸石膏儲量，并且石膏開發已形成規模，雖然煤炭儲量也有2.5億噸，但是開采力度較小，不成規模。近年來在縣政府的政策指導下，天祝縣對煤礦和電力加大了開發力度，必然使得電力和煤炭生態足跡呈現上升趨勢。

各類型生物生產土地性面積對總的生態足跡的貢獻大小依次為：牧草地>化石燃料用地>耕地>水域>建筑用地>林地（見圖1），而且牧草地與化石燃料用地對總生態足跡的貢獻達到81%，可以看出，對天祝縣自然環境影響最大的是畜牧業，其次是化工及能源。

圖1 天祝縣2008年生態足跡結構

2.天祝縣生態承載力發展狀況分析。利用2009年《天祝縣統計年鑒》資料，計算天祝縣2008年生態足跡及生態承載力，并與常斌等[21]對河西走廊地區生態足跡與生態承載力計算中天祝縣2000年與2005年的計算結果進行比較，定量分析天祝縣生態經濟系統的發展狀況。從天祝縣2000年、2005年及2008年的生態足跡、生態承載力及生態盈余的計算結果（見表2）和各指標的動態變化趨勢（見圖2）可以看出：（1）天祝縣生態足跡未超過生態承載力，出現生態盈余，說明生態環境容量尚能承載環境負荷。（2）生態足跡持續增長，其原因一是由于人口數量的增長；二是由于人民消費水平的提高使得對生物生產性土地面積的占用增加。（3）生態承載力逐年遞減，干旱少雨和工程性缺水造成水資源短缺，加之大批農民集中從事生產生活，超載過牧嚴重，不斷加劇林區、草場生態的惡化是造成這一狀況的主要原因。（4）生態足跡的持續增長與生態承載力的逐年遞減造成生態盈余的持續下降，說明天祝縣生態可持續性的持續下降趨勢。

結論與討論

從研究結果來看，天祝縣生態足跡未超過生態承載力，出現生態盈余，但從多年動態變化數據來看，生態足跡持續增長，生態承載力逐年遞減，造成生態盈余的持續下降，生態環境的可持續性呈現的持續下降的趨勢，如果不及時治理，將會出現生態赤字，造成生態環境惡化現象難以逆轉的局面。據此，提出以下建議：

1.天祝縣因自然條件的影響，農業生產水平低下，應當在有條件的區域重點主攻糧食作物的單產，同時草畜產業作為農牧業結構調整的突破口，下大力氣狠抓落實，實行“林、草、畜”三元結構，林草間作，休牧輪牧，以草定畜，發展舍飼養殖，并采取移民建鎮、勞務輸出等多種形式，大幅度轉移農村剩余勞動力向二、三產業集中，農村人口向城鎮集中，多方位增加農民收入，最大限度地緩減天然草地、林地破壞，使天然林草地植被得到休養生息和良好的恢復，以減輕人口和載畜量過大對水源涵養林邊緣山區生態環境的壓力。

2.環境條件優越的區域，改造中低產田為重點，干旱草原為主的實施牧區水利建設，科學合理的劃分退化草場封育區、退耕還林草區、高效農業種植區，加大對人工林草種植區的封育管護力度，保護現有植被，促進植物群落的演替更新，有效遏制和扭轉土地荒漠化、鹽堿化和草場退化的勢頭。

3.加大對灌區改造的力度，積極推行節約用水，大力調整農業種植結構，增加林草面積，推行高效農業節水技術，推廣節水新工藝、新設備，降低單位用水量。抓好抗旱耐旱、低耗水品種的引進、示范、推廣，建立一些高效節水的農牧業示范區，探索高效節水產業發展的路子，引導全社會節水，全方位、多層次、寬領域地實施節水措施，建立節水型社會，建立和完善流域內水源調蓄工程，最大限度的高效利用小流域內的水資源。

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Ecological Carrying Capacity and Sustainability Analysis of the Agricultural and Pastoral

Areas in the Eastern Part of Qilian Mountains

TANG Cui-wen1，2，ZHANG Zhong-ming3，SU Yan-ke1，YANG Guo-jing4，HE Chen1

（1.School of Environmental and Municipal Engineering，Lanzhou Jiaotong University，Lanzhou 730070，China；2.State Key Laboratory

of Frozen Soil Engineering，Cold and Arid Regions Environmental and Engineering Research Institute，Chinese Academy of Sciences，Lanzhou 730000，China；3.College of Food Science and Engineering，Gansu Agricultural University，Lanzhou 730070，China；4.Cold and

Arid Regions Environmental and Engineering Research Institute，ChineseAcademy of Sciences，Lanzhou 730000，China）

Abstract:Using the ecological footprint model to calculate and analyze the of the Tianzhu county which lies in the agricultural and pastoral areas in the eastern part of Qilian Mountains.The results showed that the ecological footprint didn’t exceed the ecological carrying capacity in 2008.It indicated that the ecological environmental capacity could bear the carrying capacity of environment.However，the dynamic of the ecological footprints and ecological carrying capacitys gived the trend that the ecological surplus of Tianzhu county had a steady decline from the year of 2000 to 2008.This result indicated the trend that the ecological sustainability of the Tianzhu County steadily declined.Some suggestions were put forward on sustainable development of the eco-economy system of Tianzhu county based on the study results and the basic character of ecological resources and the industrial structure.

Key words: ecological capacity；ecological footprint；eco-economic sustanability；Tianzhu county

[責任編輯 劉嬌嬌]