皖南丘陵山區(qū)生態(tài)足跡與承載力研究皖南丘陵山區(qū)可持續(xù)發(fā)展的生態(tài)足跡分析以池州市為例

皖南丘陵山區(qū)生態(tài)足跡與承載力研究皖南丘陵山區(qū)可持續(xù)發(fā)展的生態(tài)足跡分析以池州市為例

1生態(tài)試驗?zāi)Ｐ妥钥沙掷m(xù)發(fā)展概念正式提出以來，人們逐漸意識到，人們必須在生態(tài)系統(tǒng)的支撐下生存。然而，如何量化和衡量區(qū)域發(fā)展的可持續(xù)性一直是可持續(xù)發(fā)展研究的前沿和熱點。自20世紀(jì)90年代以來,各國學(xué)者先后提出了許多富有價值的區(qū)域發(fā)展持續(xù)性評估指標(biāo)體系和測度方法。這些指標(biāo)和方法各有優(yōu)缺點,其中著名生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)家Wackernagel教授及其學(xué)生Rees提出并加以發(fā)展的生態(tài)足跡模型,是一種以土地為度量單位的可持續(xù)評估方法。它通過計算,將人類經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)對自然生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的需求和自然生態(tài)系統(tǒng)的承載力轉(zhuǎn)換成生物生產(chǎn)性土地面積,并進(jìn)行比較,以此來衡量區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展?fàn)顟B(tài),具有易于理解和可操作性強(qiáng)的優(yōu)點。自1999年被徐中民等學(xué)者引入國內(nèi)以來,有關(guān)的應(yīng)用研究在國內(nèi)迅速展開[7,8,9,10,11,12,13]。丘陵山區(qū)多受交通不便、投資環(huán)境較差、勞動力技術(shù)含量不高、經(jīng)營粗放等諸多不利因素的影響,加之人類對山地生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)日益加劇的干擾和破壞,區(qū)域生態(tài)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)和功能難以實現(xiàn)最優(yōu)化,已制約生態(tài)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展。本文以安徽省南部丘陵山區(qū)池州市為例,通過分析該區(qū)域1996—2004年生態(tài)足跡的動態(tài)變化,以定量評估該市的可持續(xù)發(fā)展程度,為皖南丘陵山區(qū)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的制定提供科學(xué)依據(jù)。2生態(tài)條件復(fù)雜,生態(tài)類型豐富池州地處安徽省南部的長江南岸,介于116°38′—118°05′E、29°33′—30°51′N之間。東南是黃山山脈與九華山山脈的結(jié)合地帶,西南與江西接壤;總面積約為8271.7km2,其中山區(qū)丘陵占88%、沿江平原占12%。整個地勢由東南向西北逐級下降,從中山、低山過渡到低山、丘陵,最后至崗地、平原。本區(qū)屬亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候,年平均氣溫16.5℃,年平均降雨量1400—2200mm,無霜期約227d,總?cè)丝?16萬人。池州市跨長江平原和皖南山區(qū)兩大生態(tài)類型區(qū),資源豐富,自然條件復(fù)雜。多樣化的自然條件造成了全市生態(tài)類型豐富與生態(tài)環(huán)境較脆弱并存的局面。由于池州市的地理環(huán)境特點,加上急于擺脫經(jīng)濟(jì)發(fā)展落后面貌和發(fā)展生態(tài)產(chǎn)業(yè)所帶來的對資源需求的增加,生態(tài)問題依然突出。如旱澇災(zāi)害頻繁且加重、水土流失依然嚴(yán)重、開山采礦引發(fā)的地表破壞還在曼延等,嚴(yán)重影響了市域生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和生態(tài)功能的發(fā)揮,也制約著池州市可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的順利實施。池州是國家級生態(tài)經(jīng)濟(jì)示范區(qū),因此池州市面臨著發(fā)展經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境保護(hù)的雙重任務(wù),探討區(qū)域可持續(xù)發(fā)展?fàn)顟B(tài)和途徑具有特殊的意義。3學(xué)習(xí)方法3.1生態(tài)足跡法任何特定人口的生態(tài)足跡,就是他們消費的所有資源和吸納這些人口產(chǎn)生廢棄物所需的生物生產(chǎn)性土地面積。生態(tài)足跡的計算主要基于以下兩個事實:一是人類可以確定消費的絕大多數(shù)資源以及產(chǎn)生廢物的數(shù)量;二是所有這些資源和廢物均可轉(zhuǎn)換成生物生產(chǎn)性土地面積。具體計算公式為:EF=Nef=NΣ(aai)=NΣ(Ci/Pi)。式中,EF為總的生態(tài)足跡,N為人口數(shù),ef人均生態(tài)足跡,i為消費品的類型,aai為第i種消費品人均消費量折算的生態(tài)生產(chǎn)性土地面積,Ci為第i種消費品的人均消費量,Pi為第i種消費品的全球單位面積平均生產(chǎn)能力。生態(tài)足跡分析法的所有指標(biāo)都是基于生物生產(chǎn)性土地這一概念而定義的。在生態(tài)足跡指標(biāo)的計算中,各種消費品的數(shù)量都需折算為化石能源用地、耕地、牧草地、林地、建筑用地、水域這6類生物生產(chǎn)性土地面積。由于這6類生物生產(chǎn)性土地面積的生態(tài)生產(chǎn)力不同,為便于衡量,需要對各類生物生產(chǎn)性面積乘以均衡因子。一種生物生產(chǎn)面積的均衡因子為全球該類生物生產(chǎn)面積的平均生產(chǎn)力除去全球所有各類生物生產(chǎn)面積的平均生產(chǎn)力。目前普遍采用的均衡因子分別為:林地、化石能源用地為1.14,耕地、建筑用地為2.82,草地為0.54,水域為0.2。3.2生物多樣性保護(hù)面積和年際變化量計算方法生態(tài)承載力是指在區(qū)域范圍內(nèi)所能提供的各類生物生產(chǎn)性土地總面積。由于同類生物生產(chǎn)性土地面積的生產(chǎn)力在不同國家或地區(qū)之間存在差異,因此不同國家或地區(qū)之間的同類生物生產(chǎn)性土地面積是不能直接對比的。不同國家或地區(qū)的某類生物生產(chǎn)性面積類型所代表的局地產(chǎn)量與世界平均產(chǎn)量的差異可用產(chǎn)量因子表示。某個國家或地區(qū)某類土地的產(chǎn)量因子是平均生產(chǎn)力與世界同類土地的平均生產(chǎn)力的比率。在計算生態(tài)承載力時,將現(xiàn)有的各種物理空間的面積乘以相應(yīng)的均衡因子和當(dāng)?shù)氐漠a(chǎn)出因子,就可以得到帶有世界平均產(chǎn)量的世界平均生態(tài)承載力。同時,根據(jù)“世界環(huán)境與發(fā)展委員會”的建議,應(yīng)扣除12%的生物多樣性保護(hù)面積。計算公示為:EC=Nec=NΣaj×rj×yj。式中,EC為區(qū)域生態(tài)總承載力,ec為人均生態(tài)承載力,aj為人均某類生物生產(chǎn)性土地面積,rj為不同類型生態(tài)面積的均衡因子,yj為某類生物生產(chǎn)性土地的產(chǎn)量因子,N為總?cè)丝跀?shù)。3.3生態(tài)國內(nèi)的自然負(fù)荷。生態(tài)生態(tài)赤字的大小等于生態(tài)承載力減去生態(tài)足跡的差數(shù);生態(tài)盈余的大小等于生態(tài)承載力減去生態(tài)足跡的余數(shù)。如果一個地區(qū)存在生態(tài)赤字就表明該地區(qū)的人類負(fù)荷超過了其生態(tài)容量,地區(qū)發(fā)展模式處于相對不可持續(xù)狀態(tài),其不可持續(xù)的程度用生態(tài)赤字來衡量;相反,生態(tài)盈余表明該地區(qū)生態(tài)容量足以支持其人類負(fù)荷,消費模式具有相對持續(xù)性,可持續(xù)程度用生態(tài)盈余來衡量。4現(xiàn)行生態(tài)國內(nèi)調(diào)整池州市1996—2004年生態(tài)足跡和生態(tài)承載力計算匯總結(jié)果見表1和表2。從表中可以看出,1996年池州市總的生態(tài)足跡高于生態(tài)承載力,已出現(xiàn)生態(tài)赤字。在隨后的8年間,總生態(tài)足跡呈逐年增加的趨勢,總生態(tài)承載力呈減少的趨勢。從人均水平來看,其變化趨勢與總生態(tài)足跡和總生態(tài)承載力相似,1996年池州市人均生態(tài)足跡和人均生態(tài)承載力分別為0.6759hm2和1.1906hm2,出現(xiàn)了0.5147hm2的生態(tài)赤字;2004年人均生態(tài)足跡為1.8433hm2,人均生態(tài)承載力為0.6430hm2,人均生態(tài)赤字達(dá)到1.2003hm2,已超過承載力1.8667倍。4.1資源環(huán)境的變化計算萬元GDP所占用的生態(tài)足跡可以反映資源的利用效率。萬元GDP的生態(tài)足跡需求越大,資源的利用效率越低;反之,資源利用效率越高。由圖1可以看出,1996—2004年池州市萬元GDP的變化可以細(xì)分為兩個階段:1996—2000年在3.2799—3.5741hm2/萬元之間的波動階段、2001—2004年的下降階段。其中,后一階段的下降速度較快,由2001年的3.5590hm2/萬元下降到2004年的3.0991hm2/萬元,下降了12.9222%。這主要是由于生產(chǎn)制造工藝的提高和新技術(shù)的利用降低了資源消耗;產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整使以農(nóng)業(yè)為主的池州經(jīng)濟(jì)部分轉(zhuǎn)移到工業(yè)、旅游經(jīng)濟(jì)上來,降低了經(jīng)濟(jì)發(fā)展對土地生產(chǎn)力的依賴。但與全國萬元GDP的生態(tài)足跡水平(2.037hm2,1999年)以及東部地區(qū)的生態(tài)足跡水平(1.29hm2,1999年)相比,池州市的資源利用水平仍然低于全國和東部地區(qū)的平均水平,即使是萬元GDP生態(tài)足跡最低的2004年,也分別是兩者的1.5214倍和2.4024倍。這種狀況表明,池州市目前的資源利用效率仍然比較低,還具有很大的提升空間。4.2土地和耕地資源環(huán)境差異較大,存在生態(tài)國內(nèi)和生態(tài)兩從池州市各年生態(tài)足跡的供需結(jié)構(gòu)來看,林地和建筑用地的供給大于需求,存在較大的可利用空間。林地的生態(tài)盈余最大,這基本符合池州森林覆蓋率為57.5%的實際,表明池州市多年來堅持“治山治水”的政策很有成效,但從側(cè)面也說明池州人民還沒有從傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)模式中解放出來,對林業(yè)資源的優(yōu)勢還沒有充分利用,這將會加大耕地的壓力。建筑用地存在生態(tài)盈余,反映出丘陵山區(qū)城鎮(zhèn)化水平較低的特點。與之相反的是,耕地、水域、草地的承載力供給不能滿足生態(tài)足跡需求,其中耕地的生態(tài)赤字最大。池州的耕地面積人均占有量僅為0.051hm2,大大低于我國人均耕地面積0.106hm2的水平,也低于聯(lián)合國糧農(nóng)組織確定的人均0.053hm2的警戒線;同時耕地資源的質(zhì)量不高,等級較高的一、二、三級土地面積僅為29.79%;而且持續(xù)實行的退耕還林政策和城市化過程,耕地的占用量增大,耕地已成為池州市非常稀缺的資源。此外,草地也存在生態(tài)赤字。牧草地是池州市面積最小的用地類型,主要零星分布在貴池區(qū)和東至縣內(nèi),加之池州的畜牧業(yè)以養(yǎng)豬為主,消耗飼料主要來自糧食,因此實際上草地的赤字將轉(zhuǎn)化為對耕地的壓力。水域生態(tài)承載力供給小于生態(tài)足跡的需求,然而實際上池州市水資源相對比較豐富,這一矛盾現(xiàn)象說明池州市水資源的利用率和生產(chǎn)力不高。4.3農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的變化圖2是1996—2004年池州市生態(tài)足跡的構(gòu)成的動態(tài)變化。在池州市生態(tài)足跡的構(gòu)成要素中,耕地、水域和能源所占的比例在90%以上,而草地、林地和建筑用地所占的比例較小。從縱向變化來看,從1996—2004年,池州市耕地所占的比例由62.6037%減少到2004年的48.4240%,林地所占的比例由4.3339%增至5.9513%,草地和水域所占的比例變化不大。各要素比例的相對變化,反映了人們的食物消費結(jié)構(gòu)在發(fā)生變化:傳統(tǒng)的糧食消費在減少,而水果、林產(chǎn)品的消費在增加。同時也說明,受山區(qū)經(jīng)濟(jì)條件差的制約,人們對肉、奶等畜產(chǎn)品(以草地表示)和水產(chǎn)品(以水域表示)的消費變化不大。但是隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人們生活水平的提高,高營養(yǎng)和高能量食物的消費必然會增加,因此池州市可通過發(fā)展養(yǎng)殖業(yè)來促使農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化升級?；茉从玫厮嫉谋壤掷m(xù)上升,則主要源于池州經(jīng)濟(jì)總量不斷擴(kuò)大,二、三產(chǎn)業(yè)比例的上升以及居民生活水平的提高。4.4生態(tài)國內(nèi)的自然資本存量和供給狀況從池州市1996—2004年生態(tài)赤字的變化軌跡看(圖3),該市的生態(tài)足跡一直存在赤字,且呈現(xiàn)出增加的趨勢。雖然1996—2000年生態(tài)赤字變化不大,但是池州市隨后幾年的生態(tài)赤字迅速上升,由2001年的0.7633hm2增長到2004年的1.2003hm2。生態(tài)赤字的存在反映池州市生產(chǎn)和生活的強(qiáng)度超過了生態(tài)系統(tǒng)的承載能力,生態(tài)系統(tǒng)供需已經(jīng)失調(diào),區(qū)域處于不可持續(xù)狀態(tài);生態(tài)赤字的持續(xù)增長,已說明池州市生態(tài)系統(tǒng)供需失調(diào)狀況在逐步惡化,非可持續(xù)的態(tài)勢在增強(qiáng),如果這種趨勢得不到有效的遏制,勢必影響池州市長期發(fā)展的潛力。一般而言,生態(tài)赤字部分主要依靠進(jìn)口或本地的自然資源來解決。池州市地處皖南丘陵山區(qū),經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展相對滯后,進(jìn)出口貿(mào)易量較小,所以池州市在很大程度上依靠過度消耗自身的自然資本存量來彌補其差值。2004年池州市總的人口生態(tài)赤字為1.8653×106hm2,約合186.53萬km2,這表明在池州市現(xiàn)有人口的當(dāng)前消費水平下至少還需要1.8653×106hm2的生物生產(chǎn)面積,才能夠維持池州市的生態(tài)平衡和實現(xiàn)弱可持續(xù)發(fā)展。5土地利用結(jié)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的合理調(diào)整和優(yōu)化,促進(jìn)社會全面發(fā)展池州市1996—2004年生態(tài)足跡的計算與分析表明:由于受人口增長和經(jīng)濟(jì)發(fā)展等對資源索取的巨大壓力,池州市這9年間生態(tài)足跡均為赤字,并呈增長趨勢,反映其生產(chǎn)和生活強(qiáng)度超過了生態(tài)系統(tǒng)的承載能力。池州市區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)處于人類過度開發(fā)利用的壓力之下,人口與資源環(huán)境之間的矛盾不斷加劇。目前池州市經(jīng)濟(jì)發(fā)展和資源利用處于不可持續(xù)狀態(tài),如果這種趨勢得不到有效遏制,可持續(xù)發(fā)展的形勢不容樂觀。池州市生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)在生物生產(chǎn)性土地供給和社會發(fā)展的需求之間具有明顯的不對稱性,供需失調(diào)。草地、耕地、水域的需求量大于供給量,而林地、建筑用地需求量小于供給量,需要進(jìn)行土地利用結(jié)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的合理調(diào)整和優(yōu)化。要改善皖南丘陵山區(qū)池州市目前的非可持續(xù)狀態(tài),從當(dāng)?shù)刈匀毁Y源的特點和經(jīng)濟(jì)現(xiàn)狀,可采取以下措施:①在南部低山區(qū)以林、茶為本,實行林、糧結(jié)合,重點抓好林、茶、果、藥的生產(chǎn);嚴(yán)格保護(hù)現(xiàn)有農(nóng)田,努力提高糧食自給率;加強(qiáng)交通、通訊等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),改善山區(qū)社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展條件;實行封山育林,綜合治理水土流失,優(yōu)化生態(tài)環(huán)境;興修水利工程,開發(fā)利用水能;充分利用優(yōu)越的生態(tài)環(huán)境,積極發(fā)展生態(tài)林業(yè)、生態(tài)農(nóng)業(yè)和生態(tài)旅游業(yè);適度發(fā)展木材加工業(yè),大力發(fā)展綠色與有機(jī)食品加工業(yè)和醫(yī)藥工業(yè),提高資源的綜合利用率。②在中部丘陵區(qū)要大力改