基于生态足迹的巫山县土地承载力研究

谭波,傅瓦利

（西南大学 地理科学学院,重庆 400715）

随着人口、资源、环境和发展的问题日益突出,土地承载力的研究不再局限于探讨某一区域“养活多少人”[1-2]这一问题,而是涉及生态、经济、科技等更多领域的综合考虑。巫山县是典型的山区县城,地处三峡库区的腹心地带,人多地少,山高坡陡,土地资源贫瘠,水土流失严重。1996年,巫山县的移民搬迁工作正式启动,作为三峡库区重庆境内的首淹首迁县,巫山县移民任务艰巨,需要移民10万余人。除了外迁移民外,还有相当大部分移民的安置方式是就地后靠,这无疑加重了土地承载压力,对库区持续发展造成了巨大的负担,如何在保护生态环境的前提下挖掘土地生产潜力,进行土地资源的合理开发利用,对库区的社会经济可持续发展有着至关重要的影响。近年来,已经有学者注意到研究库区的土地承载力对库区土地资源的合理利用和人地关系协调发展的重要性[3-5],并开始对移民安置区的土地承载力问题进行了初步的研究[6-7],也有较少部分的学者[8-9]开始对库区土地承载力进行初步研究,但没有形成十分系统和清晰完整的库区土地综合承载力评价指标体系。为了定量分析移民搬迁10 a后的巫山县土地承载力状况,参考以上研究,运用生态足迹模型对巫山县2006年的土地资源承载力进行分析,以期为巫山县的生态建设和可持续发展规划作参考。

1 研究区概况

巫山县位于重庆市东部边缘,跨越东经109°33′-110°11′、北 纬 30°45′-31°28′,全境幅员 面积2 958.21 km2,海拔高度2 606.9 m。巫山县地处亚热带湿润区,年平均气温为18.2℃,年平均降水总量为1 056.8 mm,年平均日照总时数为1 570.9 h,无霜期为305 d。全县土壤有7个土类,以水稻土、潮土、紫色土、黄壤土、石灰岩土、山地棕壤土为主;地貌以山地为主,占土地面积95.98%,丘陵平坝仅占4.02%。土地资源瘠薄,耕地质量差,坡耕地比重大,水土流失严重。2006年末,全县坡度15°以下耕地面积9 372.98 hm2,占耕地总面积的22.42%;15°～25°的耕地面积20 053.31 hm2,占 47.96%;25°以上的坡耕地12 384.30 hm2,占耕地总面积的29.62%。三峡水库达正常蓄水位 175 m后,全县受淹面积49.3 km2,淹没线下耕园地及河滩地1 800 hm2。2006年末,全县总人口为607 814人,国内生产总值226 569万元。

2 生态足迹的理论及计算方法

2.1 生态足迹的概念和原理

生态足迹是指支持一定地区人口所需的生态生产性土地和水域的面积,以及吸纳这些人口所产生的废弃物所需要的土地总和。William E.R.曾将其形象地比喻为“一只负载着人类与人类所创造的城市、工厂的巨脚踏在地球上留下的脚印”[10];生态足迹模型主要用来计算在一定的人口和经济规模条件下,维持资源消费和废弃物吸收所必需的生物生产面积[11]。“生态生产性土地”是生态足迹分析法为各类自然资本提供的统一度量基础[12],生态足迹模型的所有指标都是基于这一模型而定义的。

生物生产性土地是指具有生物生产能力的土地和水域,主要包括6种土地利用类型:化石燃料土地、可耕地、林地、草场、建筑用地和水域。由于这6类生物生产面积的生态生产力不同,因此,需要引入均衡因子,将具有不同生态生产力的生物生产面积转化为具有相同生态生产力的面积,再对其进行比较。不仅如此,不同国家或地区的各种自然和社会经济因素不同,从而使得单位面积同类生物生产面积类型的生态生产力也差异很大。因此,不同国家和地区同类生物生产面积类型的实际面积是不能进行直接对比的,需要对不同类型的面积进行标准化。于是引入“产量因子”,即某个国家或地区某类土地的平均生产力与世界同类土地的平均生产力的比率。同时,在生态承载力计算时还应扣除12%的生物多样性保护面积。

生态承载力(即生态足迹供给)为地球生态系统所能提供的、满足人们活动需要的土地面积。如果一个地区的生态承载力小于生态足迹,则出现生态赤字(Ecological Deficit);反之,则出现生态盈余(Ecological Remainder);如果生态承载力等于生态足迹,则出现生态均衡(Ecological Balance),生态系统与经济发展相对均衡。

2.2 生态足迹的计算公式

生态足迹法的计算包括两个部分:生态足迹(需求)和生态承载力(供给)。

生态足迹具体计算公式:

式中:EF——总的生态足迹;N——人口数;ef——人均生态足迹;ci——第i种商品的人均消费量;pi——第i种消费商品的平均生产能力;aai——人均第i种交易商品折算的生物生产面积;i——消费商品和投入的类型;rj——均衡因子。

生态承载力的计算公式:

式中:EC——区域总生态承载力;N——人口数;ec——人均生态承载力(hm2/人);aj——人均生物生产面积;rj——均衡因子。

3 巫山县生态承载力评价

3.1 参数的选取与确定

关于均衡因子的选取,参照国际统一标准,耕地和建筑用地均衡因子为2.8,草地为0.5,水域为0.2,林地和化石燃料用地为1.1[13]。某一区域某类土地的产量因子是其平均生产力与世界同类土地平均生产力的比率[14]。Wackernagel等人在计算中国生态足迹时所采用的产量因子为:耕地和建筑用地均为1.66,草地 0.19,林地 0.91,化石燃料用地为 0[15]。由于巫山县范围较之整个中国要小得多,加之其本身土地生产力不强,故有必要对计算巫山县生态足迹所用的产量因子进行修正。在不同的土地利用类型中,耕地所占的比例最大(占了绝大多数),所以只对耕地的产量因子进行修正,具体修正过程如下:

首先,分别算出各类作物的产量因子,即某种作物在某个地区的平均产量与全球平均产量之比。然后,将各种作物的产量因子乘以权重(各类作物种植面积占总耕地面积的比重)便得到了耕地的产量因子。详细数据见表1。

表1 2006年巫山县耕地产量因子计算结果

建筑用地多为耕地转化而来[16],所以两者的产量因子相同,都为1.06。

3.2 巫山县生态足迹的计算方法与过程

利用所收集的《2007年重庆统计年鉴》和《2007年巫山统计年鉴》的统计数据,采用上述生态足迹的理论和计算方法对巫山县2006年的生态足迹进行计算和分析。生态足迹的计算主要涉及三个部分:生物资源消费、能源消费和贸易调整部分。由于统计年鉴中没有贸易调整部分的明细表,所以巫山县生态足迹的计算只包括两部分,即生物资源消费和能源消费。

生物资源消费包括农产品、动物产品、林产品和水产品等,各大类的细分项目与统计年鉴资料保持一致。为了让计算结果更具可比性,在计算生物资源消费时,生物资源折算面积采用联合国粮农组织1993年计算的有关生物资源的世界平均产量资料标准[17],将巫山县2006年的生物资源消费量统一转化为提供这类消费所需的生物生产性土地面积。

据统计资料显示,巫山县能源消费部分主要包括原煤和电力,计算能源消费足迹时,以世界单位化石燃料生产土地面积的平均发热量为标准,将巫山县能源消耗的热量折算成化石燃料用地面积。

巫山县2006年生态足迹计算结果见表2-3,乘以均衡因子折算后的生态足迹结果见表5,再将各类型生物生产性土地的生态足迹相加就得到巫山县2006年人均生态足迹为1.296 9 hm2。

3.3 土地承载力的计算方法与过程

利用巫山县2006年的土地利用变更数据,运用上述的生态承载力计算模型,将各类生物生产性土地面积乘以均衡因子和产量因子,再减去12%的生物多样性保护面积后,得到巫山县2006年的土地承载力为0.559 2 hm2。

根据表2-4的计算结果,进一步计算巫山县2006年的生态承载力,并将其生态足迹与生态承载力进行比较,分析其生态盈余/赤字状况(见表5)。

表2 全球平均产量下巫山县2006年生物资源消费生态足迹

表3 巫山县2006年能源消费生态足迹

表4 巫山县2006年生物生产性土地面积

3.4 结果分析

上述计算结果表明:2006年巫山县的人均生态足迹为1.296 9 hm2,可利用的人均生态承载力仅为0.559 2 hm2,人均生态赤字高达0.737 7 hm2。其中,生态赤字部分主要来源于耕地产品、草地类产品和能源消费。巫山县的人均生态赤字较高,自然资源消费量远远超过生态承受力,区域的发展处于不可持续状态,令人堪忧。

从生物资源消费看(表2),在各种生物资源消费项目中,人均猪肉的消费占用的生产性土地面积最大,其次是牛羊肉,三者占到总生物资源消费生态面积的92.91%。麻类、棉花、茶叶、油桐子的人均消费占用生产性面积较小。可见,巫山县人民的日常消费结构中,肉类生产占用了较多的土地面积,说明人们生活质量较高。

从能源消费来看(表3),据可得数据反映,巫山县的能源消费中煤炭消费人均占用生物生产性土地面积占了所有能源消费生态面积的绝大部分。化石能源的过度消费,不仅在一定程度上浪费了资源,而且也造成了严重的环境污染,甚至引发一些自然灾害和生态灾害发生。这种以煤炭为主的能源结构特征给巫山县的生态环境造成了巨大压力,这种能源消费方式需要改变,应该向清洁能源转变。

表5 巫山县2006年人均生态足迹与人均生态承载力计算汇总

从生态足迹组成结构来看(表5),在各种生物生产性土地面积中,巫山县草地生态占用的面积最大,占人均生态足迹的45.1%;其次是耕地,占人均生态足迹的33.4%。这说明,巫山县人民的消费结构中,高能量的肉类消费已经占了很大的比例,也表明其产业结构主要在一、二产业。

4 结论

由上述计算得知,2006年巫山县的人均生态足迹为1.296 9 hm2,可利用的人均生态承载力仅为0.559 2 hm2,人均生态赤字高达0.737 7 hm2。可见,巫山县人口规模和人们生活消费模式已经超过巫山县土地生态系统的承受能力,生态压力巨大,可持续状况令人堪忧。随着人们生活水平的提高,对生态环境的压力将会越来越大。若要保证在人民生活水平提高的前提下,库区的土地资源得到可持续利用,就必须加强农业科技投入,充分挖掘土地生产潜力,健全移民机制,缓解人口压力,切实保护现有耕地数量,加强人们国土观念的教育,提高公民珍惜耕地资源,自觉保护和合理利用土地资源,保护好生态环境,实现经济发展和生态环境相结合的可持续发展。

[1]Fu Bojie,Gulinck H.Land evaluation in area of severe erosion:the loess plateau of China[J].Land Degradation&Rehabilitation,1994,5(1):33-40.

[2]Stomph T J,Fresco L O,Keulen H.Land use system evaluation:concepts and methodology[J].Agricultural Systems,1994,44:243-255.

[3]陈晓楠,施国庆,赵言文,等.水库库周区土地极限承载力分析方法及应用[J].河海大学学报:自然科学版,2006,34(5):587-591.

[4]黄云,廖铁军,傅瓦利.三峡库区土地开发利用潜力与可持续发展:以重庆市万州区为例[J].中国农学通报,2006,22(4):385-388.

[5]傅瓦利,魏朝富.三峡库区开县土地利用空间优化配置及其生态经济效益的比较研究[J].经济地理,2006,26(1):133-136.

[6]吴宗法,杨世港,谈采田.移民安置区土地承载力研究[J].河海大学学报:自然科学版,1999,27(4):39-44.

[7]邱元锋,罗金耀.移民安置区土地资源及人口承载量研究[J].中国农村水利水电,2002,35(6):50-52.

[8]程见尧.秭归县移民安置区土地承载力及其可持续农业利用[J].华中农业大学学报:社会科学版,1999,33(3):11-13.

[9]刘传江,朱劲松.三峡库区土地资源承载力现状与可持续发展对策[J].长江流域资源与环境,2008,17(4):522-527.

[10]William E R.Revisiting carrying capacity:Area-based indicators of sustainability[EB/OL].http://www.dieoff.com/page110.htm,1997-09-27.

[11]徐中民,张志强,程国栋.甘肃省1998年生态足迹计算与分析[J].地理学报,2000,55(5):607-616.

[12]杨开忠,杨咏,陈洁.生态足迹分析理论与方法[J].地球科学进展,2000,15(6):630-636.

[13]赵先贵,肖玲,马良焕,等.基于生态足迹的可持续评价指标体系的构建[J].中国农业科学,2006,39(6):1202-1207.

[14]斯蔼,林年丰,汤洁,等.生态足迹法在可持续发展度量及趋势预测中的应用[J].干旱区资源与环境,2006,20(3):37-40.

[15]Wackernagel M,Onisto L,Bello P,et al.National natural capitalaccounting with the ecological footprint concept[J].Ecological Economics,1999,29(3):375-3901.

[16]贾永飞,施国庆,孙中艮,等.基于生态足迹的移民安置区生态承载力研究:以丹江口水库工程淅川库区为例[J]..水利水电科技进展,2009,29(3):32-36.

[17]许月卿.基于生态足迹的北京市土地生态承载力评价[J].资源科学,2007,29(5):37-42.