基于生态足迹的县域生态承载力研究——以陕西省旬阳县为例

董 帆,李振平,张菲菲

(西北大学城市与资源环境学系,陕西 西安 710127)

0 引言

生态足迹方法从人类需求占用角度为评估人类对生态系统的承载压力及区域可持续发展状态提供了较好的测量方法。

县域是中国国民经济和社会格局的重要组成部分,国土面积和人口分别占全国的 90%以上和 80%左右,经济总量占全国 GDP的 60%,在社会经济发展中发挥着重要的支持和基础性作用。但县域发展明显落后于城市,而且面临自然资源短缺、环境污染与破坏日益增加。全国每年 70%以上的污水排放来自县域、乡村工业生产,不断升级的“农业立体污染”主要发生在县域内。因此,迫切需要对县域进行可持续发展评价研究,为县域内生态足迹理论应用和县域可持续发展战略的规划实施进行有意义的探索[1]。故本文在生态足迹和生态承载力计算基础上,对陕西省旬阳县进行生态盈亏平衡分析。研究表明,旬阳县生态足迹需求小于生态承载力,说明旬阳县目前生态足迹需求没有对本地生态系统的持续发展构成威胁。旬阳县地处南水北调水源区,城区位于旬河、吕河和汉江交汇处,区位极为敏感,稍有不慎将不仅不能确保“一江清水送北京”,还将直接威胁城区周边人民的生活。特殊的地理位置使得对旬阳的可持续发展研究显得极为迫切。

1 生态足迹的相关理论与模型

1.1 生态足迹的相关理论

1.1.1 生态足迹

生态足迹(EcologicalFootp rint EF)分析法是由加拿大生态经济学家 William和其博士生 Wackernagel于 90年代初提出的一种度量可持续发展程度的方法[2]。生态足迹衡量在一定的人口与经济条件下,人类消耗了多少用于延续其自身发展的自然资源,并将人类活动对生态系统的影响在统一的尺度下归结成一个可比的数目,即人类活动排他性占有的生物生产性土地。一个已知人口(县域、城市或国家)的生态足迹,即是生产相应人口所消费的所有资源和消纳这些人口产生的所有废物所需要的生物生产性土地面积(包括陆地和水域)。将生态足迹同国家或区域范围内所能提供的生物生产面积相比较,能够判断一个国家或区域的生产消费活动是否处于当地的生态系统承载力范围之内[3][4]。

1.1.2 生态盈余/赤字

一个地区的生态足迹大于生态承载力时,出现生态赤字,;生态承载力大于生态足迹时,则产生生态盈余,其大小均等于生态承载力减去生态足迹的余数。生态赤字指该地区的生态负荷超过了其生态容量,要满足其人口在现有生活水平下的消费需求,该地区要么从地区之外进口欠缺的资源以平衡生态足迹,要么通过消耗自然资本来弥补收入供给流量的不足。这两种情况都说明地区发展模式处于相对不可持续状态,其不可持续的程度用生态赤字来衡量。相反,生态盈余表明该地区的生态容量足以支持其人类负荷,地区内自然资本的收入流大于人口消费的需求流,地区自然资本总量有可能得到增加,地区的生态容量有望扩大,该地区消费模式具相对可持续性,可持续程度用生态盈余来衡量。

1.2 生态足迹计算的方法

生态足迹的计算是基于以下两个事实:一是在一定的条件下可确定自身消费的资源及其产生的废弃物的数量;二是这些资源和废弃物能转换成相应的生物生产面积。因此,任何已知人口的区域生态足迹是这些人口所消费的资源和吸纳这些人口所产废弃物需要的生物生产面积,在生态足迹帐户核算中,生物生产面积主要考虑耕地、草地、林地、建筑用地、化石能源土地和水域 6种生物生产面积类型。

生态足迹计算公式为:EF=N×rj×∑ ci/pi

式中:EF为区域生态足迹;N为区域人口数;i为消费项目商品类型;ci为 i种商品的人均消费量;rj为均衡因子;pi为 i种商品的世界平均生产能力。

生态承载力的计算公式为:EC=N×rj×yj×∑aj

式中:EC为区域生态承载力;N为区域人口数;yj指产量因子(土地的产量因子指的是该地区平均生产力与世界同类土地的平均生产力的比率);rj同上;aj为实际人均占有的第j类生物生产性土地面积。

2 生态盈亏平衡的实证分析

本文以陕西省旬阳县为例,根据生态足迹的相关理论与计算方法,利用《旬阳县统计年鉴》(2009)及实地调研的相关成果,建立原始数据库分析了旬阳县 2008年生态平衡状况。

旬阳县因旬河而得名,位于陕西省东南部,秦巴山区东段,汉江横贯其中,曲水环流,形似太极,被誉为“天然太极城”。国土面积3 554 km2,辖 28个乡镇 314个行政村,总人口 45万人,其中农业人口 40.5万人。旬阳位于国家战略统筹区,区位重要意义不言而喻。旬阳依托襄渝、西康铁路,充分利用本地优越的生物、矿产、水能资源,在社会经济发展、生态环境建设方面取得了令人瞩目的成就,为陕南突破发展奠定了良好的基础。2008年旬阳开始生态工业园区建设,在此基础上旬阳正在努力推进生态示范县的建设。

2.1 陕西省旬阳县生态足迹计算

主要包括以下几方面:1)生物资源消费;2)能源资源消费。生物资源主要包括农作物、水果、动物产品等,能源资源包括煤炭、汽油、柴油、电力,在具体的计算中,采用 1993年联合国粮农组织公布的有关生物资源的世界平均生产力数据进行生物资源消费的计算[5],采用全球一致的均衡因子,依据生态足迹的计算模型,利用均衡因子将旬阳县 2008年各种生物消费资源转换成生产这种生物资源的生物生产性土地面积(表一)。能源的全球平均足迹取自 WWF计算的中国 1999年生态足迹报告,以世界单位化石燃料生产土地面积的平均发热量为标准,利用我国能源统计使用的发热量折算系数,将旬阳县能源消费折算成化石燃料土地面积[6][7](见表 2)。

表1 2008年陕西省旬阳县生态足迹帐户(生物资源部分)

表2 2008年陕西省旬阳县生态足迹帐户(能源部分)

2 陕西省旬阳县生态承载力计算

将旬阳县土地面积按照生物生产性土地类型进行分类汇众,依旬阳县 2008年土地面积通过均衡因子、产量因子转化后计算出人均生态承载力。(表 3)

表3 2008年陕西省旬阳县生态承载力帐户

表4 2008年陕西省旬阳县生态足迹与生态承载力盈亏平衡分析

3 陕西省旬阳县生态盈亏分析

根据表 1、表 2、表 3的结算结果对旬阳县生态盈亏状况进行分析(表 4),结果表明 2008年旬阳县生态足迹为0.4989ha,而生态承载力是 1.3 394 ha,人均生态盈余0.8 405,总体上看旬阳县目前尚处于生态盈余状态,自然需求没有超过生态系统承载力的范围。

从生态足迹需求组成来看,能源资源人均生态足迹需求为 0.0 421,而生物资源需求 0.4568 ha,生物资源需求占总生态足迹 0.4 989的 92%之多,从中可见旬阳县尽管工业化、城市化水平依托其资源优势近年来有所提高,但水平仍然很低,社会经济的发展还是主要依靠大量消费生物资源。同时在能源消费中对煤炭消费需求最高,占总能源人均生态足迹需求的 61%之多,可见其发展还是主要依靠大量消费不可再生资源,这和旬阳生态示范区发展的初衷不符,故在未来的发展过程中,旬阳县应该大力发展清洁能源,从而为生态立县、经济强县长久发展打下基础。再者在生态盈余项目中除耕地、林地和水域用地有盈余外,其余均处于生态赤字,这主要源于旬阳水资源丰富,土地资源集约利用较好,从长远的发展来看,要实现全面协调可持续的目标必须在草地、建筑用地等方面集约利用的同时加大技术要素的投入。

从生态承载力方面来看,对其主要的贡献源于林地,占整个生态承载力的 74%,这说明旬阳县 349万亩的林地对生态承载力的贡献巨大,但其草地、建筑用地的人均生态承载力较低,利用生态足迹方法对某区域进行生态盈亏平衡分析,针对出现的生态赤字情况,为满足本地区现有的消费水平,需要从本地区之外调入欠缺的资源。如旬阳县需要从其他地区输入欠缺的生物资源(主要包括蛋奶、瓜果、猪肉、羊肉)来满足本区消费需求。而随着旬阳县工业化进程步伐加快,建筑面积的瓶颈束缚将日益凸显。

需要注意的是,如果某一地区长期依靠从外部输入生物资源和能源资源以弥补生态赤字,将会形成一定的外部依赖性,一旦某些资源出现短缺,将会对该地区的经济发展和人民生活产生不良影响,即对该地区的生态系统带来不安全的因素[8]。因此,需要区分存在生态赤字部分的生态组分类型,并结合该地区自然生态系统状况进行具体分析。旬阳县地势南北高、中部底,地质结构复杂,土地相对贫瘠,但汉江将其分为南北两大自然带,该地属亚热带大陆性气候,天然资源富集,如丰富的矿产资源及中药材资源等,开发潜力巨大。在这样的自然条件及国家大的发展方针条件下,传统低效农业应向特色化、规模化(即旬阳所谓的强村大户战略)、标准化、园区化、生态化、组织化的现代农业转化,以便积极有效的发挥当地的比较优势。

在未来发展过程中,旬阳县生态承载力的提高,主要取决于其在保护现有的林地资源前提下,对一些耕作难度巨大的耕地可适当退耕还林,集约利用有限的土质条件较差的土地,在保障基本耕地不减少的前提下,为与城市化和工业化的步伐相协调,可适当有限制的开发,以克服工业化进程中的制约因素,实现全面协调持续的发展。

4 结论

十七大报告提出的全面建设小康社会的奋斗目标是统筹城乡、经济社会和人与自然的发展,转变经济增长方式,坚持走生产发展、生活富裕、生态良好的文明发展道路,而生态省、生态市和生态县的创建工作是将经济发展与环境保护相融合的有效途径。旬阳县作为陕西省的生态示范县,在加快步伐向小康社会迈进的同时,必须在总结已有的成功经验的基础上(如本县生态农业的建设),加大生态环境建设力度和投资,从而对其他县市起到良好的示范效应。

随着人类社会的发展,各种资源的消耗势必将与日俱增,生态生产性土地面积是否可以满足人类对资源的需求受到越来越多人的关注,而生态足迹作为一个科学的测度工具,其计算结果具有全球可比性,因此对政策制定者及其他相关人员可利用生态足迹法对本区生态足迹做出科学合理的评价,针对生态足迹和生态承载力的不同组成部分,找到其赤字或盈余部分,有针对性的制定利于本区发展的方针政策,以减少盲目发展对自然生态系统的威胁。

当然生态足迹法还存在一些不尽人意的地方,如其强调了人类对环境影响的可持续性,但对经济、社会、技术方面的可持续性关注度不够,并不考虑人类对现有消费模式的满意度。相信随着生态足迹法的不断完善,其势必将有效的推进人类对可持续发展的研究。

[1]章力建,蔡典雄,王小彬,等.农业立体污染及其防治研究的探讨[J].中国农业科学,2005,38(2):350-357.

[2]W illiam E R.Revisiting Carrying Capacity:Area-Based Indicators of Sustainability[A].In:Wackernagel M,ed.Ecological Footprints of Nations[EB/OL]http://www.ecouncil.ac.cr/rio/focus/report/english/footprint/,1996.

[3]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):630-635.

[4]薛乃川,安尼瓦尔◦阿木提,贡璐.疆近十年生态足迹与生态承载力研究[J].干旱区资源与环境,2009,23(6):24-27.

[5]联合国粮农组织(FAO)统计数据库[Z/OL].http://www.fao.org.

[6]WackernagelM,Lewan L,Hosson CB.Evaluating the use of national cap ital with the ecological footprint[J].AMBIO,1999,28(7):604-612.

[7]邱大雄.能源规划与系统分析[M].北京:清华大学出版社,1995:48.

[8]邵学峰.绿色税收:欧盟经验与东北之鉴[J].东北亚论坛,2008,(4):54-58.