基于能值足迹理论的甘肃省可持续发展研究

马玮，刘华*，金鑫，魏玉梅

（1.西北民族大学数学与计算机科学学院，甘肃兰州730124；2.西北民族大学实验中心，甘肃兰州730124）

基于能值足迹理论的甘肃省可持续发展研究

马玮1，刘华1*，金鑫1，魏玉梅2

（1.西北民族大学数学与计算机科学学院，甘肃兰州730124；2.西北民族大学实验中心，甘肃兰州730124）

能值理论提供了衡量和比较各种生态经济系统的综合分析方法。基于能值足迹理论，通过计算甘肃省2012年的能值承载力及能值足迹，对甘肃省的生态经济系统进行了定量评价分析。结果表明，甘肃省2012年人均能值承载力为4.88 hm2，人均能值足迹为6.33 hm2，甘肃省生态经济系统已经出现赤字。

能值承载力；能值足迹；甘肃省；可持续发展

近年来，不断有学者提出一些可持续发展分析方法及其计算，其中比较有影响力的有Odum的能值分析理论[1]、Ress和Wackernagel的生态足迹方法[2]等。

生态足迹方法于1999年引入我国。2000年以来，徐中民等[3]运用生态足迹方法对甘肃省的生态系统进行了研究；杨永奎等[4]运用该方法对重庆市的生态系统进行了分析。随着研究的不断深入和研究领域不断扩大，生态足迹方法的不足逐渐显现出来，包括局限性、有较大的误差，等等。鉴于此，赵晟等经过一系列的研究后提出了生态足迹改进模型，这种模型是基于能值分析理论的，该模型采用统一的能值标准，提出了能量流这一理论[5]。该模型可用数值的形式来反映该区域是否可持续发展，并得到了广泛的应用。近年来，张芳怡等[6]运用能值生态足迹模型分别对江苏的可持续发展状况进行了分析；赵晟等[7]运用该模型对中国、韩国的可持续发展状况进行了分析。结果表明，能值足迹更能真实全面地反映研究区域的可持续发展状况。

1 研究方法

20世纪80年代后期，美国生态学家H.T.Odum在能值系统分析的基础上创立了能值理论[1]。能值的定义为：某一种贮存或流动的能量包含另一种贮存或流动的能量的量，就是这种能量的能值，单位是sej。能值转换率是能值理论的重要定义之一，能值转换率指形成一单位某种能量所需的另一种能量（实际应用中是太阳能）的量，就是这种能量的能值转换率，单位为sej·J-1或sej·g-1。

1.1 能值足迹理论的定义

能值足迹理论：任意已知人口的（一个国家或一个区域）所能获得的自然资源与消耗的各种资源以及消耗这些资源时所产生的废弃物所对应的能值面积[7]。

定义包含两个含义：（1）能值承载力（人类所能够获得的自然资源对应的能值面积）；（2）能值足迹（人类消费的自然资源以及消耗这些资源时所产生的废弃物所对应的能值面积[1]）。当能值足迹和能值承载力转化为相同的单位时，两者就可以直接比较。若区域能值足迹大于该地区的能值承载力时，称为生态赤字，该地区生态经济处于不可持续发展状态。反之，成为生态盈余，地区处于可持续发展的状态。

1.2 能值足迹理论计算公式的数学模型[1]ef表示人均能值足迹，hm2；i表示消耗资源类型；ai表示第i种资源消耗对应的能值面积，hm2；ci表示人均第i种资源消耗的能值的量，sej·J-1；p1表示区域能值密度（1年时间单位面积上的能值的量），sej·m-2·a-1。

2 2012年甘肃省能值足迹的计算

甘肃省位于中国大陆的中心，地处黄土高原、青藏高原、蒙古高原的交会处和延伸带。总面积为454 430 km2，东西长1 659 km，南北宽530 km。由于东西狭长，所形成的气候多样性、生态多样性、地貌多样性十分明显。甘肃省自然资源丰富，河流有黄河、白龙江、洮河；有原始森林3.966 5×106hm2，森林中野生植物有400多种。省内多年平均降雨量在400 mm左右，省内不同区域的年平均气温在4～15℃之间，气温差别较大，日照充足。全省经济以农业、林业、工业、畜牧业、旅游业为主，其生态环境对其经济等发展有着重要影响。

2.1 2012年甘肃省的能值承载力计算

根据文献[8]和能值折算系数对甘肃省能值承载力进行计算。

经过计算，甘肃省2012年的人均能值承载力为5.54 hm2。根据世界环境与发展委员会（WECD）的报告建议，为了保护生物的多样性，至少有12%的能值承载力需要被保留起来[9]。所以，可利用的人均能值承载力为4.88 hm2。甘肃省的总能值为4.43×1022sej，得到甘肃省的能值密度为9.75×1016sej·hm-2。

2.2 2012 年甘肃省的能值足迹计算

根据文献[8]和能值折算系数对甘肃省能值足迹进行计算。

表1 2012年甘肃省能值承载力

表2 2012年甘肃省能值足迹

2.3 能值足迹计算总结

从表3可以得到，甘肃省2012年人均能值足迹为6.33 hm2，而可利用的人均能值承载力为4.88 hm2。可以得出的结论是甘肃省2012年的能值已经超过能值承载力，人均生态赤字为1.45 hm2。

表3 2012年甘肃省能值足迹计算汇总

3 结语

综上所述，甘肃省对其生态经济系统的影响已经超出其生态承载力的范围，甘肃省目前的生态经济状况没有达到可持续发展的目的。甘肃省2012年各类生态生产性土地的面积对总体的能值足迹的贡献从大到小依次排列为：建筑用地＞化石燃料用地＞耕地＞草地＞林地＞水域。同时对甘肃省提出相关建议：应适当减少建筑用地的使用和开发，同时大力发展林业、畜牧业及其产品加工业，以加大对该地区草地、林地的利用，从而减缓赤字的发生，达到生态经济的可持续发展。

[1]Odum H T.Environment Accounting，Emery and Environment Decision Making[M].New York：John Wiley，1996：35-46.

[2]Wackernagel M，Ress W E.Our Ecological Footprint，Reducing Human Impact on the Earth[M].Philadelphia：New Society Publishers，1996：64-82.

[3]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.

[4]杨永奎，王定勇.重庆市直辖以来生态足迹的动态测度与分析[J].生态学报，2007，27（6）：2382-2390.

[5]Zhao Sheng，Li Zizhen，Li Wenlong.A modified method of ecological footprint calculation and its application[J].Ecological Mdelling，2005，185：65-75.

[6]张芳怡，濮励杰，张健.基于能值分析理论的生态足迹模型及其应用——以江苏省为例[J].自然资源学报，2006，21（4）：653-660.

[7]赵晟，吴常.中国、韩国1980～2006年能值足迹与能值承载力[J].环境科学学报，2009，29（10）：2331-2240.

[8]甘肃发展年鉴编委会.甘肃发展年鉴2012[M].北京：中国统计出版社，2013.

[9]世界环境与发展委员会.我们共同的未来[M].王之佳，柯金良,译.长春：吉林人民出版社，2004：48-50.

Evaluation of ecological economic systems of Gansu province based on the energy footprint theory

MA Wei1，LIU Hua1，JIN Xin1，WEI Yumei2
（1.School of Mathematics and Computer Science，Northwest University for Nationalities，Lanzhou 730124，China；2.Experimental Center，Northwest University for Nationalities，Lanzhou 730124，China）

Energy theory provides a comprehensive analysis method for measuring and comparing various ecological economic systems.In this paper,based on the energy footprint theory,we analyzed and evaluated the ecological economic systems of Gansu province quantitatively by means of calculating the energy carrying capacity and energy value footprint of Gansu province in 2012.The results show that per capita energy carrying capacity was 4.88 hm2,and per capita energy value footprint was 6.33 hm2in 2012.It means the ecological economy of Gansu province was in deficit in 2012.

energy carrying capacity；energy footprint；Gansu Province；sustainable development

O29

A

1672－0687（2015）02－0073－03

责任编辑：谢金春

2014－12－04

国家自然科学基金资助项目（31260098）；甘肃省自然科学基金资助项目（1208RJYA037）；2013年西北民族大学创新团队项目；西北民族大学研究生科研创新项目（YCX13170；YCX14147）

马玮（1989-），男，甘肃陇西县人，硕士研究生，研究方向：生态经济系统评价。

*通信联系人：刘华（1977－），男，教授，硕士生导师，E-mail：7783360@qq.com。