典型喀斯特石漠化省区环境承载力对比研究

李松 罗绪强

摘要：利用基于能值分析的环境承载力计量方法，计算1996、2000、2005和2009年间贵州、广西、云南的环境承载力，并进一步分析3个省区的环境承载力演变特征。结果表明，贵州的环境承载力持续下降，1996、2000、2005、2009年分别为2 357、2 032、1 707、1 355万人，超载人口年平均增长5.6%。广西1996、2000、2005、2009年的环境承载力分别为2 144、2 325、1 786、1 371万人，超载人口年平均增长2.8%。云南1996、2000、2005、2009年的环境承载力分别为3 151、3 256、2 521、2 073万人，超载人口年平均增长8.3%。今后应积极变革发展模式，降低人口数量，实现区域的可持续发展。

关键词：石漠化；能值；环境承载力；可持续发展

中图分类号：X171；X22 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2015）12-2896-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.12.021

Study on Comparison of the Environment Capacity of

Typical Karst Rocky Desertification Provinces

LI Song1，2，LUO Xu-qiang1

（1. Institute for Resources Evironment and Desaster， Guizhou Normal College， Guiyang 550018， China；

2. Institute of Remote Sensing and Digital Earth， Chinese Academy of Sciences， Beijing 100101， China）

Abstract： The environmental capacities of typical karst rocky desertification provinces during 1996， 2000， 2005 and 2009 were calculated using quantitative measurement based on emergy analysis，and consequently the characteristics of environmental capacity evolution were analyzed. The results showed that there was a continuous decrease in the environmental capacity of Guizhou，and the environmental capacities were 23.57 million，20.32 million，17.07 million and 13.55 million in 1996， 2000， 2005 and 2009， respectively. The provincial annual average rate of increment of overloading population was 5.6%.The environmental capacities of Guangxi were 21.44 million，23.25 million，17.86 million and 13.71 million in 1996， 2000， 2005 and 2009， respectively. The provincial annual average rate of increment of overloading population was 2.8%. The environmental capacities of Yunnan were 31.51 million，32.56 million，25.21 million and 20.73 million in 1996，2000，2005 and 2009， respectively. The provincial annual average rate of increment of overloading population was 8.3%. At last，these provinces should transform development pattern， control population， and tried their best to seek a sustainable development.

Key words： rocky desertification； emergy； environmental capacity； sustainable development

喀斯特石漠化是在热带亚热带暖温带湿润半湿润气候条件的喀斯特环境背景下，由于人类活动和自然因素，致使地表植被遭受破坏，土壤严重侵蚀，基岩大面积裸露或砾石堆积，土地生产力严重下降，地表出现类似荒漠景观的土地退化现象和过程[1]。广西、贵州和云南是石漠化分布最广、发育最典型、影响最大的省区。随着经济的高速增长和人口的快速膨胀，喀斯特石漠化地区的人地矛盾进一步尖锐化，出现了资源短缺、生态环境破坏等问题。因为特殊的生态环境脆弱性和在国家生态安全中的重要地位，喀斯特石漠化地区受到国家的高度关注，当地的生态环境受到了优先的保护。在这样的背景下，环境承载力成了广泛关注的热点，也成了影响区域发展的重大问题。承载力早期是力学概念，1758年资源承载力概念首次出现[2]，1921年被转借到生态学领域，生态承载力是指某特定环境条件下某种个体存在数量的最高极限[3]，又称环境承载力。随着生态环境问题的不断涌现，不同类型的承载力概念也不断产生，目前承载力包括两个层面的含义：一是系统的支持部分，是指系统自我维持与调节的能力以及资源环境子系统供容能力；二是承载力的压力部分，是系统自我发展的能力[4]，一般涉及到资源、环境、社会和发展4个问题。承载力是人口—资源—环境矛盾和区域可持续发展研究的重要基础，也是地理学、生态学和经济学关注的热点和前沿领域[5]，能为环境和社会经济关系把握提供重要标准和尺度[6]。目前对承载力已经做了大量卓有成效的研究，定量化研究方法也日臻成熟和完善，出现了诸多研究方法，例如多目标模型最优化[7]、生态足迹[8]、能值分析[9]、动力学等方法。但是，由于生态环境的复杂巨系统特性，承载力研究还存在明显的不确定性，承载力研究指标选取中也还存在争议。随着能值分析方法的出现，承载力出现了一种新的研究方法[10]。本研究利用能值分析法，分析了1996、2000、2005和2009年贵州、广西和云南3个典型石漠化省区的环境承载力及其变化规律，并讨论了3个省区环境承载力变化发展的原因。

1 研究方法

1.1 研究区概况

云南、广西、贵州是最大的喀斯特集中分布区，也是中国喀斯特石漠化最严重的省区，研究区气候潮湿多雨，属亚热带湿润气候区，降水量664～2 964 mm，面积80.68万km2。3个省区石漠化发生面积约8.8万km2，其中贵州3.3万km2，云南2.8万km2（主要分布于东部地区），广西2.7万km2。石漠化面积年均增长1 650 km2，年增长率2%。2013年3个省区人口1.29亿，人口密度160人/km2，云南、广西、贵州分别是119、200、199人/km2；人均GDP为26 422元，云南、广西、贵州分别为25 083、30 588、22 922元，是全国经济较落后的省区。

1.2 数据源

本项目的研究数据源主要来自《云南统计年鉴》、《贵州统计年鉴》、《广西统计年鉴》，辅以《云南省水资源公报》、《广西省水资源公报》、《贵州省水资源公报》、《云南能源统计年鉴》、《贵州能源统计年鉴》、《广西能源统计年鉴》，《中国农村统计年鉴》、《中国环境统计年鉴》、《中国环境年鉴》，以及第四、五、六次森林资源清查数据。太阳辐射能和风能由全国气象台站资料经Kriging插值得到，降水数据来自统计年鉴。对于不同年鉴有冲突的，以《中国统计年鉴》数据为主。

1.3 基于能值的承载力

为解决不同能量间的不可比性难题，20世纪80年代严茂超等[11]提出能值理论，即体现能是其他能量直接或间接储存的太阳能的数量。太阳能值计算公式为

Em=T×B （1）

式中Em为太阳能值（单位是sej），T为单位能值（单位是sej/unit），B为有效能（单位是J）。有效能的计算公式为

B=W×C （2）

其中W为物体质量（单位是g或kg）；C为物质能量折算系数（单位是J/kg或J/g）。

在生态和经济系统能量流动分析的基础上（图1），编制云南、贵州、广西的能值分析表，热值换算标准参考《农业技术经济手册》[12]，其中有效能计算参考文献[13]，单位能值参考文献[13]和[14]，能值计算基准线和单位能值无调整。在能值计算基础上（表1）引入环境承载力：EmR/EmU×P[11]，其中EmR为本地可更新资源能值，EmU为能值总量，P为人口数量。其中EmR/EmU反映了自然环境的潜力。

2 结果与分析

通过计算得到1996、2000、2005和2009年的云南省、广西壮族自治区和贵州省的承载力，利用《中国统计年鉴》中的人口数据，对比分析3个典型石漠化省区的承载力状况（表2）。由于分析的需要，引入承载比，其含义是实际人口和承载力的比值，比值越大表明人口超载越严重，人口对区域发展的生态环境压力越大。环境承载力方面，贵州省的环境承载力从1996年的2 357万人，下降为2000年的2 032万人以及2005年的1 707万人，到2009年下降为1 355万人，贵州省的环境承载力处于持续下降的态势。但是由于2000年贵州人口比1996年略有下降，2000年贵州的承载比较1996年仅上升0.22，2000年以后，则迅速从1.73上升到2005年的2.19以及2009年的2.80。1996年贵州人口超载1 198万人，并迅速增长到2000年的1 493万人和2005年的2 023万人，到2009年超载人口已达2 443万人。利用几何平均数计算，贵州超载人口年平均增长速度5.6%。由于纬度位置偏南，广西和云南的可更新资源储备都比贵州丰富，广西和云南的环境承载力在1996和2000年间都略有增长，分别从2 144万人增长到2 325万人，以及从3 151万人增长到3 256万人。2000年以后，承载力迅速下降，广西下降到2005年的1 786万人以及2009年的1 371万人，云南从2005年的2 521万人下降到2009年的2 073万人。由于广西人口1996到2000年间有明显的下降，承载比也从2.14降为1.93，下降0.21，并在2005和2009年分别上升到2.61和3.54。云南省的承载比在1996和2000年间基本稳定，仅从1.28增长到1.32。但2000年以后则迅速上升，2005年和2009年分别为1.77和2.21。云南超载人口在1996和2000年变化较小，从891万人增长为1 032万人，但以后迅速增长为2005年的1 929万人和2009年的2 498万人，超载人口每年平均增长速度8.3%。由于3个石漠化省区中，广西发展程度相对比较高，超载人口基数也比较大但增长慢，超载人口从1996年的2 445万人下降到2000年的2 164万人，以及2005年的2 874万人和2009年的3 485万人，年平均增长2.8%。利用变异系数分析3个省区的环境承载力变化幅度，其公式为标准差与算术平均数的比值，变化后如下：

■

式中■为算术平均数。变异系数值越大，表明变化程度越大。

计算结果表明，1996到2009年间贵州承载力变异系数为0.20，是3个省区中最高的，其次为广西（0.19），最低的是云南（0.18）。结果表明，3个石漠化省区环境承载力变化幅度最大的是贵州省，其次分别是广西和云南。

3 影响因素分析

人口密度、资源禀赋和社会经济发展水平都会影响区域环境承载力。3个省区中，广西和贵州的人口密度相近，而云南的人口密度明显偏低。1996-2000年，广西和贵州的人口密度分别从194人/km2降为190人/km2，202人/km2降为201人/km2。2000年以后人口密度逐步增高，其中广西2005年人口密度为197人/km2，2009年为206人/km2。贵州2005年为212人/km2，2009年为216人/km2。云南的人口密度比另外两个省区平均低约100人/km2，1996年仅103人/km2，2000年为109人/km2，2005年为113人/km2，到2009年为116人/km2。利用《中国统计年鉴》计算得到各省区人均GDP（当年价），3个省区中广西的人均GDP明显偏高。1996-2000年，3个省区人均GDP的差异相对较小。1996年广西、贵州和云南分别为4 074、2 025和3 690元，2000年广西、贵州和云南分别为4 567、2 819和4 559元。2005和2009年3个省区GDP增长幅度明显增加，2005年广西、贵州和云南分别为8 746、5 306和7 804元，2009年广西、贵州和云南分别为15 979、10 302和13 497元。贵州人均GDP在3个省区中最低，承载力却也偏低。废物能值和可更新资源的比值也是环境承载力的影响因素，3个省区中，云南的比值最低，其次是贵州，最高的是广西，这与环境承载力的地区格局相吻合。

4 小结与讨论

环境承载力是区域发展过程中的基本问题。但目前环境承载力的计算方法普遍存在客观性不足、动态特征欠缺等问题，通过生态能值分析方法，将各种不同的物质能量有机统一，解决了量纲差异带来的误差，有效地实现了生态环境系统和社会经济形态度量的标准化。3个省区中环境承载力变化由大到小分别是贵州、广西和云南。贵州的环境承载力持续下降，1996、2000、2005、2009年分别为2 357、2 032、1 707、1 355万人，超载人口年平均增长为5.6%。广西1996、2000、2005、2009年的环境承载力分别为2 144、2 325、1 786、1 371万人，超载人口年平均增长2.8%。云南1996、2000、2005、2009年的环境承载力分别为3 151、3 256、2 521、2 073万人，超载人口年平均增长8.3%。今后石漠化地区应借助国家的政策优势，加强区域发展内涵，积极寻求区域发展模式的变革，提高资源环境利用效率，实行科学合理的人口政策，缓解人地矛盾，实现区域的可持续发展。

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