基于生態足跡的鄭州市生態承載力評價

朱依蕊 （廣東培正學院藝術學院,廣東 廣州 510830）

生態承載力由Malthus的人口論中提出，而承載力一詞的出現最早出現在公元前800年。1921年，研究者Park和Burgess等首次將生態承載力用于表達資源的承受限度，即在特定環境下，某種物種在生態環境下可容納的最高數量。而后，Hawden、Leopold 等豐富和發展了生態承載力評估方向。

國內學者對承載力研究起步于1990年，立足于本國特點，提供了一些生態承載力思路。李曉文等對遼河三角洲濕地的特定物種生態承載力進行了模擬和分析，以得出最適合的本地景觀設計方案。張傳國等研究了干旱區綠洲系統承載力的驅動機制。燕守廣等構建了生態承載力評價體系，并對長江三角洲地區的復合生態承載力進行評價。邱壽豐等計算了2000-2008年福建省的生態承載力。郭艷紅從土地資源承載力的四個方面構建了北京市評價體系，得出北京市的土地資源綜合承載力處于上升趨勢。孫秀鋒等對重慶2000-2009年的耕地生態承載力的不同進行了研究，該研究為重慶市區域生態可持續發展提供建議。方偉以北京市為例分析了不同情境下生態承載力與經濟發展之間的關系，力求找到平衡城市發展與生態保護的方法。生態承載力不光用于不同學科，也被用于各種資源類型的評價。基于此，本文利用生態足跡模型，定量計算鄭州市2001年、2008年、2016年鄭州市生態承載力，并對鄭州市的生態壓力和生態赤字進行計算分析，觀測鄭州市目前生態資源狀態。

1 研究區域和研究方法

1.1 研究區域概況

鄭州市是河南省會，是中原地區的重要城市。全市總面積為7446km，下轄6個市轄區、5個縣級市以及1個縣，國民生產總值居于全國省會第7位，是中國中部地區的特大城市之一。在急劇的城鎮化進程中，鄭州市人口規模擴大，土地利用類型、能源使用、經濟總量和景觀格局均發生著顯著變化，與此同時也造成了環境污染和資源浪費等嚴重生態問題。城市的土地、空氣、水等承擔著巨大的壓力，整個城市處于容量超負荷的狀態。以此看來，在推進城鎮化進程中實施生態文明建設勢在必行。

1.2 研究方法

1.2.1 生態足跡型

目前國內計算生態承載力的主要方法是生態足跡模型。生態足跡模型的本質是將生活所需資源換成土地面積，從而檢測人類生活活動對生態環境影響的定量方法，并據此評價區域資源使用狀況與生態壓力狀況。本文基于鄭州市生物資源和能源資源數據計算鄭州市生態足跡，計算公式為：

式中，EF是生態足跡，N是人口總量，e是人均生態足跡，r是均衡因子，a代表生產第f種產品折算出的生物生產性土地面積，c為第f種消費項目的人均消費量，p為第f種消費品的世界平均生產力。

1.2.2 生態承載力模型

生態承載力也稱為生態供給，生態承載力的計算公式為：

EC=N×ec=N ×Σ(a× r×y)

式中，EC為生態承載力 (hm)；N為人口總量；e為人均生態承載力 (hm)；a為均衡因子；r為產量因子；y指某國家或某地區的j類土地的平均生產力。

1.2.3 生態盈余/赤字

生態盈余/赤字的計算公式為:

ED=EC-EF

生態赤字狀態為負值，代表生態承載力小于生態足跡，這代表生產性土地無法滿足當地人民的需求。生態盈余狀態為正值，代表生產性土地完全滿足當地人民生活，生態可持續狀態較好。

1.3 生態壓力分析

生態壓力指數是指區域生態所能擔負壓力的程度。生態壓力指數越小，生態抗壓力能力強。生態壓力分級標準如表1所示。e為人均生態足跡，e為人均生態承載力。其計算公式為：

ET=EF/EC

生態壓力分級表 表1

2 鄭州市2001-2016年生態足跡及生態承載力研究

2.1 均衡因子和產量因子的確定

均衡因子采用Living Planet Report中各類土地類型的均衡因子，具體見表2。產量因子是通過計算鄭州市特定類型單位面積生產力與世界同類單位面積生產力的比值，具體見表2。能源折算系數通過查閱國標GB2589—1990得到。

本文采用的均衡因子 表2

2.2 鄭州市生態足跡計算

通過查閱《鄭州統計年鑒（2002-2017）》，根據鄭州市統計年鑒中調查記錄的消耗產品，可統計得出鄭州市生物資源消費主要由糧食等12項消費項目構成，生產性土地類型包括：耕地、林地、水域；能源資源主要包括原煤等10項消費項目構成，并轉化為標準煤單位；能源資源的生產性土地資源包括：建設用地和化石能源用地。根據鄭州市統計年鑒中統計到的數據，可計算出各年份人均生態足跡（見表4）。

本文采用的產量因子 表3

鄭州市2001年、2008年、2016年人均生態足跡(hm2/cap) 表4

根據上述計算匯總，得到這三個年份的人均生態足跡。由得出的計算結果發現鄭州市2001-2016年的人均生態足跡呈增加趨勢，2001年鄭州市的人均生態足跡為1.1728hm/人，到2016年增加至1.5794hm/人，這15年間的人均生態足跡上升了0.4066hm/人。

2.3 鄭州市生態承載力計算

基于統計得到的各項數據，計算出鄭州市的生態承載力。此外，根據WCED （World Commission on Environment and Development）的報告《Our Common Future》建議，在計算生態承載力時須減去12%的生物生產性面積，目的是為了保護生物多樣性。另外，普遍研究認為，不會保留專門的化石能源用地，因此在生態承載力計算時不設化石能源用地的面積。

總體而言，2001年鄭州市人均生態承載力為 0.4097 hm/人，2008年為0.2939 hm/人，2016年為 0.2374 hm/人，15年內人均生態承載力下降0.1723 hm/人，整體呈直線下降趨勢。這一方面是由于鄭州市的人口總量快速增加，另外一方面是由于近年來城市建設用地吞并大部分生態用地，減弱生態系統的供給功能。

2.4 鄭州市生態赤字與生態壓力狀況

將鄭州市人均生態承載力與人均生態足跡相比較，發現鄭州市的生態系統供給無法滿足鄭州市現有居民的生態需求，當前的發展模式已超過城市的承載能力。從表中我們可以看到，鄭州市從2001年到2016年都是生態赤字的狀態，并且生態赤字逐年增長，截止2016年鄭州市生態赤字已達到1.3420hm/人。

2001年、2008年、2016年鄭州市的生態壓力分別為 4.0864、5.2826、6.6529，總生態壓力為持續嚴峻增大狀態。其中較特別的是耕地在2008年時生態壓力指數處于稍微不安全情形，到2016年提升為較不安全情形，生態赤字也有稍微回升，這表明耕地現狀面積雖低于保有量目標，但基本農田得到有效保護，土地集約利用水平提高。林地生態壓力狀況急速下降。水域生態壓力波動狀況頻發，與民眾當年需求有關。

3 總結與建議

由計算結果看到鄭州市2001-2016年的人均生態足跡呈增加趨勢，2001年鄭州市的人均生態足跡為 1.1728hm/人,2016年的人均生態足跡達到1.5794hm/人。鄭州市2001年的人均生態承載力為 0.4097 hm/人,2016年的人均生態承載力為0.2374hm/人，整體呈直線下降趨勢。

鄭州市生態環境處于高負荷運作系統中，鄭州全域內的生產性土地無法完全負荷當地人們日常所需。鄭州市追求GDP快速增長、人口激增，使得城市生產性土地減少，建設性土地增加，從而導致資源消耗程度高、環境污染等一系列，這些問題急需鄭州市政府的重視與解決。

對于城市，首先重新討論城市已有的發展形態以及使用行為，對各項開發行為做充分的評估并降低其環境影響，來減緩開發對生態承載力的沖擊；其次規范城鄉發展總數量，節約土地使用，避免城市無目的蔓延發展從而侵蝕環境敏感地區；最后修訂城市規劃法規及土地使用法規，使發展規范化。

對于鄉鎮，首先，加強相關基礎建設，并建立相關管理與配套機制，以避免廢水、廢渣污染發生；其次，保護優良農地，避免非農業用地侵占，維持糧食供給量。

對于生態保護地，規范相關法律，推進保護計劃，禁止開發行為與違法設置設施，保護天然地貌與林地、保護物種多樣性；通過地理信息系統科學分析生態保護地的現狀與未來發展，提高對此地區的保護。