基于資源產(chǎn)出法的生態(tài)足跡模型及其應(yīng)用

基于資源產(chǎn)出法的生態(tài)足跡模型及其應(yīng)用

自1992年提出以來，生態(tài)跟蹤法在科學(xué)完善的理論基礎(chǔ)、清晰的概念框架、簡化統(tǒng)一的指標(biāo)體系和自身適應(yīng)性方面得到了廣泛應(yīng)用。這是測量區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的重要手段之一。但是,該方法的土地“空間互斥性”假設(shè)忽略了各類土地功能的多樣性和一定程度的功能替代性,導(dǎo)致生態(tài)足跡供給計(jì)算結(jié)果偏低的系統(tǒng)誤差。資源產(chǎn)出法計(jì)算生態(tài)承受力時,認(rèn)為區(qū)域內(nèi)所有資源產(chǎn)出都可作為生態(tài)承受力的供給,因此它不僅考慮了同類型生態(tài)產(chǎn)品的多重產(chǎn)出能力,還考慮了不同類型生態(tài)產(chǎn)品多重產(chǎn)出能力。筆者引用以資源產(chǎn)出法為基礎(chǔ)的生態(tài)足跡模型,對樂山市五通橋區(qū)1997～2003年的可持續(xù)發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行了動態(tài)分析和總結(jié),以期為該區(qū)域今后的社會、經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境之間的協(xié)調(diào)發(fā)展提供參考。1丘陵區(qū)立地條件樂山市五通橋區(qū)位于四川省西南部,地處四川盆地平原與山地的過渡地帶,屬典型的丘陵區(qū),面積為464.662km2,包括11個鎮(zhèn)1個鄉(xiāng),總?cè)丝?2.38萬。1.1資料來源及處理數(shù)據(jù)資料的獲取主要基于:五通橋區(qū)2003年國民經(jīng)濟(jì)與社會發(fā)展統(tǒng)計(jì)資料匯編、2003年土地利用變更調(diào)查資料、2003～2010年可持續(xù)發(fā)展試驗(yàn)區(qū)總體規(guī)劃、“十五”計(jì)劃、可持續(xù)發(fā)展試驗(yàn)區(qū)總結(jié)材料(1998～2003年)、1997～2003年土地利用總體規(guī)劃實(shí)施評價報告。1.2平均生產(chǎn)力及構(gòu)成生態(tài)足跡計(jì)算公式為EF=Nef=N∑i=1nrj(ci/pi)(1)EF=Νef=Ν∑i=1nrj(ci/pi)(1)式中:pi為第i項(xiàng)消費(fèi)項(xiàng)目的平均生產(chǎn)力,kg/hm2;ci為i項(xiàng)消費(fèi)項(xiàng)目的人均消費(fèi)量;rj為j類等價因子;N為人口數(shù);ef為人均生態(tài)足跡;EF為總的生態(tài)足跡,hm2。1.3從給者方面的指標(biāo)資源產(chǎn)出法是以土地在一年內(nèi)實(shí)際生態(tài)產(chǎn)品產(chǎn)出量和所能提供的生態(tài)服務(wù)能力為基礎(chǔ),將其折算為生態(tài)生產(chǎn)性土地面積,再經(jīng)過產(chǎn)量調(diào)整和等量化處理,根據(jù)提供生態(tài)產(chǎn)品和生態(tài)服務(wù)的實(shí)際能力來確定生態(tài)承受力,而不管生態(tài)服務(wù)或產(chǎn)品的提供者在空間上是否互斥或?yàn)橥粋€供給者。因此,生態(tài)生產(chǎn)性土地供給者方面除了包括可耕地、水域、草地、林地和建設(shè)用地外還包含以下幾類:(1)化石能源地。定義為“用于吸收化石能源燃燒排放出來的溫室氣體的林地”,考慮到區(qū)域內(nèi)的林地在提供木材、果類和藥材等生態(tài)產(chǎn)品的同時也要吸收化石能源燃燒排放的溫室氣體,故林地視為化石能源的供給者。(2)水力發(fā)電。水庫蓄水發(fā)電的同時,水域也在提供水產(chǎn)品,即有能源產(chǎn)出,視為建設(shè)用地的供給。(3)未利用地。全球有許多未利用地,如沙漠、戈壁、灘涂等,但是自然界幾乎不存在對人類絕對無用的土地。根據(jù)研究區(qū)“十五”計(jì)劃,灘涂等未利用地可以被改造成為耕地使用,故視為耕地供給。資源產(chǎn)出法的生態(tài)承載力計(jì)算公式為Aa=∑i=1n∑PkEPkEQi(2)Aa=∑i=1n∑ΡkEΡkEQi(2)式中:Aa為生態(tài)承受力;Pk為當(dāng)?shù)氐趇類生態(tài)生產(chǎn)性土地中第k種產(chǎn)品的資源產(chǎn)出量;EPk為當(dāng)?shù)氐趇類生態(tài)生產(chǎn)性土地中第k種產(chǎn)品的全球單位產(chǎn)量;EQi為第i種生態(tài)生產(chǎn)性土地的等價因子。2結(jié)果與分析2.1體現(xiàn)了現(xiàn)代社會發(fā)展的生態(tài)痕跡顯著上升1997～2003年五通橋區(qū)人均生態(tài)足跡總體上呈穩(wěn)步增長趨勢(圖1),體現(xiàn)了近幾年來該區(qū)域人均所需要的維持資源消費(fèi)和廢物消納所必需的生產(chǎn)面積不斷增加。其中:生態(tài)足跡最大值出現(xiàn)在2002年,為1.4917hm2/人;1999～2000年增長速度最快,從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年人均生態(tài)足跡為1.4741hm2/人。其原因:在2000年全國經(jīng)濟(jì)全面高速發(fā)展的大背景下,樂山市根據(jù)各個區(qū)(縣)自身的實(shí)際情況確定五通橋區(qū)走工業(yè)強(qiáng)區(qū)的道路。1997～1999年該區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展受到國有大中型企業(yè)體制改革帶來的影響,1999年后隨著體制改革的進(jìn)行,相關(guān)政策的不斷完善,工業(yè)發(fā)展達(dá)到新的高度。同時,工業(yè)帶來的化石能源用地、建設(shè)用地需求大幅增長,故出現(xiàn)2000年生態(tài)足跡的陡升及其后生態(tài)足跡較高速度的增加。2003年生態(tài)足跡的下降,說明該區(qū)對生態(tài)環(huán)境的重視和環(huán)境政策實(shí)施力度的加強(qiáng)。2.2生態(tài)足跡的變化五通橋區(qū)人均生態(tài)足跡的構(gòu)成,見圖2、圖3。由圖2可見,人均生態(tài)足跡中耕地、草地和化石能源地占全部生態(tài)足跡的85%左右,其次是建設(shè)用地、水域和林地。從發(fā)展趨勢看(圖3),五通橋區(qū)人均生態(tài)足跡的增長主要體現(xiàn)在對能源用地和草地的需求增加,兩種用地分別從1997年的0.3649hm2/人、0.4115hm2/人增加到2003年的0.4661hm2/人、0.4825hm2/人;人們對耕地的需求逐漸減少,從1997年的0.4360hm2/人減少為0.3784hm2/人,這說明該區(qū)人們消費(fèi)結(jié)構(gòu)的改變。耕地需求的降低,反映了人們對傳統(tǒng)的糧油食品、瓜果蔬菜食品消費(fèi)的下降,特別是2000年耕地需求較前3年下降明顯;草地需求的上漲說明對肉類、禽蛋類的消費(fèi)不斷增加,反映生活水平的提高;化石能源地的增長表明該區(qū)工業(yè)發(fā)展呈持續(xù)增長的趨勢。2.3不同的土地供應(yīng)面積存在著明顯的變利用式(2)對1997～2003年五通橋區(qū)生態(tài)承受力進(jìn)行了計(jì)算,結(jié)果見表1。根據(jù)計(jì)算結(jié)果,對五通橋區(qū)1997～2003年人均生態(tài)承受力發(fā)展態(tài)勢分析如下:(1)人均可利用生態(tài)容量呈下降趨勢。(2)人均建設(shè)用地供應(yīng)面積呈上升趨勢,原因是城市化水平的提高,城鎮(zhèn)建設(shè)、工業(yè)廠房和新建道路占地面積增加,但是起伏不大,7年內(nèi)增加0.0081hm2/人。(3)可耕地面積由1997年的0.6739hm2/人降至2003年的0.6224hm2/人,草地供給面積上升至0.5273hm2/人,說明該區(qū)消費(fèi)結(jié)構(gòu)的改變。(4)人均可利用林地面積呈緩慢上升趨勢,從1999年實(shí)行退耕還林政策以來,林地面積增長至9299.97hm2,生態(tài)供應(yīng)面積增至0.0329hm2/人。林地面積的增長直接促進(jìn)了對CO2的吸收,提供量增加到0.0470hm2/人。(5)水域面積略有增加,增長0.0018hm2/人。2.4生態(tài)足跡壓力指數(shù)aec比較1997～2003年生態(tài)足跡和生態(tài)承受力得出歷年的生態(tài)赤字,見圖4。由圖4可見,生態(tài)赤字呈逐年上漲趨勢,2000年后上升幅度較前3年有了很大的提高,但在2003年略有下滑,但仍高于2001年。用生態(tài)盈余或生態(tài)赤字不能直觀地反映某一區(qū)域生態(tài)持續(xù)發(fā)展能力。在此把生態(tài)足跡壓力指數(shù)作為評價某一區(qū)域生態(tài)持續(xù)發(fā)展能力的一個指標(biāo)。模型為P=EF/AEC(3)Ρ=EF/AEC(3)式中:P為區(qū)域生態(tài)足跡壓力指數(shù);EF為生態(tài)足跡;AEC為可利用生態(tài)承受力。該區(qū)域生態(tài)足跡壓力指數(shù)變化趨勢與生態(tài)赤字變化相同,都反映了該區(qū)域發(fā)展趨勢正向不可持續(xù)延續(xù)。2.5生態(tài)足跡分析五通橋區(qū)1997～2003年GDP足跡狀況,見表2。由表2可見,五通橋區(qū)7年來GDP增長較快,伴隨經(jīng)濟(jì)增長,物質(zhì)和資源被大量消耗,從而導(dǎo)致生態(tài)足跡的較快增加,特別是近幾年人均生態(tài)足跡增長速率更快。GDP對生態(tài)足跡的需求越大,表明該區(qū)域資源利用率越低;反之,表明該區(qū)域資源利用率高。由表2的萬元GDP生態(tài)足跡值可看出,1997年以后呈持續(xù)下降趨勢,反映了資源利用效率的提高和經(jīng)濟(jì)增長的良性轉(zhuǎn)變。雖然該區(qū)資源利用模式有向節(jié)約型、集約型逐步轉(zhuǎn)變的趨勢,但轉(zhuǎn)變的程度還不夠。2003年萬元GDP生態(tài)足跡值為2.1956hm2/萬元,仍大于全國2.037hm2/萬元。因此,不斷提高資源利用率,應(yīng)當(dāng)是五通橋區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展始終的方向。3經(jīng)濟(jì)增長方式與生態(tài)環(huán)境保護(hù)的共同作用五通橋區(qū)1997～2003年生態(tài)足跡計(jì)算結(jié)果顯示:隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,資源利用效益在不斷提高,但是生態(tài)赤字也在隨之增長,人地矛盾日益突出,說明經(jīng)濟(jì)