基于生態(tài)足跡的滎經(jīng)縣土地系統(tǒng)脆弱性分析

徐留興 常毅 趙源

摘要土地系統(tǒng)脆弱性與土地系統(tǒng)承載能力兩者之間具有明顯的協(xié)同效應(yīng)。基于生態(tài)足跡理論，對雅安市滎經(jīng)縣的土地系統(tǒng)生態(tài)承載力及其脆弱性變化進(jìn)行分析，以期為當(dāng)?shù)貐^(qū)域可持續(xù)發(fā)展尋求途徑和對策。結(jié)果表明，1996～2011年，全縣人均生態(tài)足跡需求從4900 9 hm2增加到8.030 2 hm2，人均生態(tài)足跡供給從1.777 7 hm2下降到1.394 9 hm2，生態(tài)赤字從-3.123 2 hm2/人下降到-6.635 3 hm2/人，可見當(dāng)?shù)氐耐恋厣鷳B(tài)安全形勢不容樂觀，土地系統(tǒng)脆弱性不斷增強(qiáng)。該研究結(jié)果能夠?yàn)楫?dāng)?shù)氐漠a(chǎn)業(yè)布局和土地利用總體規(guī)劃提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞生態(tài)足跡；生態(tài)承載力；土地系統(tǒng)；脆弱性；生態(tài)安全

中圖分類號S28；F301.24文獻(xiàn)標(biāo)識碼A文章編號0517-6611（2015）31-014-04

Land System Vulnerability Analysis Based on Ecological Footprint in Yingjing

XU Liuxing1， CHANG Yi1， ZHAO Yuan2*

（1. Faculty of Geography and Resource Sciences， Sichuan Normal University， Chengdu， Sichuan 610107； 2. Sichuan Provincial Institute of Natural Resource Sciences， Chengdu， Sichuan 610015）

Abstract Land system vulnerability and its ecological carrying capacity have an obvious synergistic effect. Adopting the ecological footprints from principle and model， taking Yingjing as a case， the paper calculated its ecological carrying capacity changing from 1996 to 2011， in order to seek ways for sustainable development. The results showed that the ecological footprint demand increased from 4.900 9 hm2/person to 8030 2 hm2/person， ecological footprint supply changed from 1.777 7 hm2/person fell to 1.394 9 hm2/person， ecological deficit changed from -3.123 2 hm2/person down to -6.635 3 hm2/person. The situation of land ecological safety is less negative and land system vulnerability is getting worse. The research achievements can provide some specific guidance for local industry layout and landuse overall planning.

Key words Ecological footprint； Ecological carrying capacity； Land system； Vulnerability； Ecological security

土地系統(tǒng)脆弱性是在一定時空條件下土地系統(tǒng)在面臨外界壓力或擾動下的應(yīng)對程度和可能性響應(yīng)[1]。土地生態(tài)承載力是在一定生產(chǎn)條件下土地生態(tài)系統(tǒng)的自我維持、自我調(diào)節(jié)能力及其所能承載的具有一定生活水平的人口限度和社會活動強(qiáng)度[2-3]。兩者有著十分緊密的關(guān)聯(lián)。一般的，若脆弱性越大，則對非良性干擾越敏感，產(chǎn)生資源環(huán)境問題的可能性越高，生態(tài)承載力也越低，反之亦然。目前，有關(guān)土地生態(tài)承載力的計算方法有很多種，主要包括指標(biāo)體系評價、產(chǎn)品周期評價和綜合性評價[4-7]。其中，生態(tài)足跡模型作為指標(biāo)體系評價中的一種有效方法，具有較強(qiáng)可操作性、區(qū)域間可比性和可復(fù)制性，因而得到廣泛引用。筆者以雅安市滎經(jīng)縣為對象，采用生態(tài)足跡方法對其土地系統(tǒng)脆弱性進(jìn)行定量分析與評價。

1生態(tài)足跡分析

1.1基本原理

生態(tài)足跡由Rees和Wackernage于1992年提出。它通過建立定量的指標(biāo)來衡量一個地區(qū)人類對自然環(huán)境的改造是否在其承受范圍內(nèi)，是否符合可持續(xù)發(fā)展要求的一種具有較完善的科學(xué)理論依據(jù)以及具有一定普適性的研究方法[8]。該模型主要包括生態(tài)足跡需求、生態(tài)足跡供給和生態(tài)冗余3個方面。

生態(tài)足跡需求是指在一定的經(jīng)濟(jì)規(guī)模條件下，維持特定人口的資源消費(fèi)和廢棄物消納所必需的生物生產(chǎn)性土地面積[9]。其中，生物生產(chǎn)性土地是指具有生物生產(chǎn)能力的土地和水體，主要包括耕地、林地、草地、化石燃料地、建筑用地和水域六大類。滎經(jīng)縣生態(tài)足跡需求計算分為生物資源消費(fèi)和能源消費(fèi)2個方面。生物資源包括農(nóng)產(chǎn)品、動物產(chǎn)品和林產(chǎn)品。能源消費(fèi)包括煤炭、汽油、柴油、焦炭、天然氣和電力。在計算時，引入均衡因子[10]，將不同生產(chǎn)力的生物生產(chǎn)性土地轉(zhuǎn)化成具有相同生產(chǎn)力的生物生產(chǎn)性土地。

生態(tài)足跡供給也被稱為生態(tài)容量，是指一個地區(qū)實(shí)際能提供的各類生物生產(chǎn)性土地面積（包括水域）[9]。由于不同地區(qū)、不同地類的生態(tài)生產(chǎn)力不同，在計算中需要引入產(chǎn)量因子[11]對供給結(jié)果進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。

生態(tài)冗余是指區(qū)域生態(tài)足跡供給與需求的差值。若區(qū)域生態(tài)足跡供給小于生態(tài)足跡需求，則生態(tài)冗余表現(xiàn)為生態(tài)赤字，表明區(qū)域人口為滿足生產(chǎn)生活所需要的生物生產(chǎn)性土地面積超過當(dāng)?shù)厮芴峁┑纳锷a(chǎn)性土地面積，區(qū)域發(fā)展處于相對不可持續(xù)狀態(tài)，土地系統(tǒng)脆弱性相對較強(qiáng)；反之，若生態(tài)足跡供給大于生態(tài)足跡需求，則生態(tài)冗余表現(xiàn)為生態(tài)盈余，表明區(qū)域人口對生物生產(chǎn)性土地的需求在區(qū)域所能承受的范圍內(nèi)，區(qū)域發(fā)展處于相對可持續(xù)狀態(tài)，土地系統(tǒng)脆弱性相對較弱。

1.2計算方法

生態(tài)足跡的計算主要基于兩個假設(shè)：一是人類能夠計算出自身所消費(fèi)的資源和產(chǎn)生的廢棄物數(shù)量；二是這些被消費(fèi)的資源和產(chǎn)生的廢棄物能夠轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的生物生產(chǎn)性土地面積。

（1）計算各消費(fèi)項(xiàng)目的人均占有生產(chǎn)性土地面積。

Ai=Ci/Pi（1）

式中，Ai為第i項(xiàng)消費(fèi)類型的人均生產(chǎn)性土地面積占有量；Ci為第i項(xiàng)消費(fèi)的人均年消費(fèi)量；Pi為第i項(xiàng)消費(fèi)的年平均生產(chǎn)力。

（2）計算區(qū)域人均生態(tài)足跡需求。

EF=N×rj×ni=1（Ai）（2）

式中，EF為區(qū)域生態(tài)足跡總需求；N為區(qū)域人口數(shù)量；i為消費(fèi)的資源類型；rj為均衡因子（耕地和建設(shè)用地2.8，林地和化石燃料地1.1，草地0.5，水域0.2[12-14]）。

（3）計算區(qū)域各類土地的人均生態(tài)足跡供給。

ecj=aj×rj×yj，（i=1，2，3，4，5，6）（3）

式中，ecj為第j類土地的人均生態(tài)足跡供給；aj為第j類土地的人均土地面積；rj為均衡因子，yj為產(chǎn)量因子。

（4）計算區(qū)域人均生態(tài)足跡供給。

EC=N×nj=1ecj（4）

式中，EC為區(qū)域人均生態(tài)足跡總供給；N為區(qū)域人口總數(shù)；ecj為第j類土地的人均生態(tài)足跡供給。

（5）計算區(qū)域生態(tài)冗余。

ED=EF-EC（5）

式中，ED表示生態(tài)冗余。

（6）土地系統(tǒng)脆弱性響應(yīng)分析。在生態(tài)足跡分析基礎(chǔ)上，通過引入生態(tài)壓力指數(shù)、生態(tài)占用指數(shù)2個指標(biāo)對區(qū)域土地系統(tǒng)脆弱性響應(yīng)進(jìn)行分析。其中，生態(tài)壓力指數(shù)是指國家或地區(qū)可更新資源的人均生態(tài)足跡與生態(tài)承載力的比值，反映區(qū)域生態(tài)環(huán)境的承壓程度，指數(shù)越大則區(qū)域生態(tài)環(huán)境承受壓力越大；生態(tài)占用指數(shù)是指國家或地區(qū)人均生態(tài)足跡與全球人均生態(tài)足跡的比值，反映區(qū)域社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人們消費(fèi)水平的高低，指數(shù)越大表示人們生活水平越高[15]。其計算公式為：

ETI=ef′ec（7）

EQI=efef（8）

式中，ETI為生態(tài)壓力指數(shù)；ef′為區(qū)域可更新資源人均生態(tài)足跡需求；ef為全球同期人均生態(tài)足跡需求；ETI為生態(tài)壓力指數(shù)；EOI為生態(tài)占用指數(shù)。評價指標(biāo)等級劃分標(biāo)準(zhǔn)見表1。

2實(shí)例評價

2.1研究區(qū)概況

滎經(jīng)縣隸屬雅安市，位于四川盆地西緣山區(qū)與青藏高原過渡帶，地理坐標(biāo)29°29′～29°56′ N，102°20′～102°56′ E，其地勢西南高、東北低，四周分別與雅安市雨城區(qū)、洪雅縣、漢源縣、瀘定縣、天全縣接壤，東西長61 km，南北寬53 km，土地總面積1 781 km2。在2011年，全縣共有人口15.3萬人，人口密度為80.01人/km2，地區(qū)生產(chǎn)總值（GDP）總額為43.35億元，其中三大產(chǎn)業(yè)比值為12.1∶64.1∶23.8，工業(yè)是社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要推動因子。

2.2土地利用變化

根據(jù)當(dāng)?shù)貒临Y源局提供的土地利用變更數(shù)據(jù)（表2），發(fā)現(xiàn)1996～2011年土地利用變化的基本特征為：①土地利用結(jié)構(gòu)以農(nóng)用地為主；②耕地和其他農(nóng)用地面積呈較明顯下降，而園地和林地呈不同程度的增加；③建設(shè)用地面積快速增加；④水域與自然保留地有略微增長。

2.3生態(tài)足跡計算

由于六大生物生產(chǎn)性土地中沒有園地和其他農(nóng)用地，考慮到園地在滎經(jīng)縣土地利用中占較大比例，并且不斷增加，在計算中將園地歸并到耕地中。對于其他農(nóng)用地，將其中的田坎劃為耕地，坑塘水面劃為水域，其他則劃為建筑用地。結(jié)合上述計算方法，得出生態(tài)足跡變化趨勢（表3、表4和圖1）。在生態(tài)足跡計算結(jié)果的基礎(chǔ)上，根據(jù)式（6）～（8），計算出其土地系統(tǒng)脆弱性響應(yīng)指數(shù)，其結(jié)果列于表5和圖2。

2.4土地系統(tǒng)脆弱性分析

滎經(jīng)縣生態(tài)足跡供需差異明顯，且有擴(kuò)大趨勢。生態(tài)足跡需求從1996年的4.900 9 hm2/人增加到2011年的8.030 2 hm2/人，而生態(tài)足跡供給從1.777 7 hm2/人遞減到1.394 9 hm2/人，截至2011年人均生

態(tài)足跡需求已為供給的5.756 9倍。生態(tài)赤字不斷擴(kuò)大。這表明滎經(jīng)縣生態(tài)足跡的供給和需求之間的矛盾日益加劇，土地系統(tǒng)的承載能力逐漸降低，使得產(chǎn)生資源環(huán)境問題的可能性逐漸增加，土地脆弱性不斷增強(qiáng)。

全縣生物生產(chǎn)性土地供給和人們生產(chǎn)、生活需求之間呈現(xiàn)較明顯的不對稱性，主要表現(xiàn)為缺乏化石燃料地的供給，草地和水域供不應(yīng)求，而耕地、林地和建筑用地供給相對充足。該供需結(jié)構(gòu)說明滎經(jīng)縣對土地的開發(fā)利用規(guī)劃不盡合理。從表4還可以看出，除草地以外各類土地生態(tài)足跡供給均呈現(xiàn)不同程度的下降，而除耕地以外各類土地生態(tài)足跡需求均呈現(xiàn)不同程度的上漲，此消彼長之間進(jìn)一步擴(kuò)大供需之間的矛盾。

從土地系統(tǒng)脆弱性評價指數(shù)變化可以看出，ETI從1996

年的稍不安全變?yōu)?011年的較不安全，EOI從1996年的稍富裕變?yōu)?011年的較富裕，表明滎經(jīng)縣經(jīng)濟(jì)取得明顯發(fā)展，人們生活水平明顯提高，但區(qū)域土地系統(tǒng)所承受的環(huán)境壓力也越來越大，其經(jīng)濟(jì)發(fā)展依然有較強(qiáng)的資源依賴性，土地系統(tǒng)表現(xiàn)出一定的脆弱性，土地生態(tài)安全面臨較嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

3結(jié)語

利用生態(tài)足跡模型對滎經(jīng)縣1996～2011年的土地生態(tài)承載力變化進(jìn)行分析。結(jié)果表明，滎經(jīng)縣生態(tài)赤字不斷增大，土地系統(tǒng)脆弱性有進(jìn)一步加劇的趨勢。為緩解當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)壓力，提高可持續(xù)發(fā)展水平，建議采取以下措施：①控制人口數(shù)量，提高人口素質(zhì)，減少資源消耗；②大力發(fā)展科學(xué)技術(shù)，提高單位面積生物生產(chǎn)性土地面積供給能力，同時提高資源利用率，降低生態(tài)足跡需求；③合理產(chǎn)業(yè)布局、土地規(guī)劃，提高土地利用效率。

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