吉林省东部山区县域生态足迹特征分析

张琳　刘兆顺

摘要：运用生态足迹理论计算敦化市2009-2012年的人均生态足迹和人均生态承载力，并分析其动态变化。利用现有数据分析得到敦化市2020年人均生态足迹和人均生态承载力的预测值。通过对比计算结果，研究敦化市土地利用结构，厘定土地利用结构优化方向。结果表明，人均生态足迹在2009-2012年一直保持增长的趋势，从2.549 1 hm2/人增长到2.830 6 hm2/人，在2009-2011年期间，人均生态承载力从3.528 6 hm2/人减少到3.508 1 hm2/人，到2012年有所增加，达到3.515 4 hm2/人，生态盈余从0.979 5 hm2/人减少到0.684 8 hm2/人，敦化市的发展属于可持续发展的状态。发展预测数据显示，敦化市2020年人均生态足迹为2.763 1 hm2/人，2020年人均生态承载力为3.263 6 hm2/人，生态盈余为0.500 5 hm2/人。敦化市可以通过一系列改进措施实现土地利用结构优化，如提高土地利用效率，加强土地生态环境保护、减少污染，实现土地信息科学合理管理等。

关键词：土地利用规划；敦化市；生态足迹

中图分类号：F301.23 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2017）20-3837-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2017.20.012

Abstract： The ecological footprint per capita and ecological carrying capacity per capita in Dunhua city during 2009 and 2012 were calculated by using the ecological footprint theory，and the dynamic changes of ecological footprint per capita and ecological carrying capacity per capita was analyzed. Analyzing the existing data could get the forecast value of the per capita ecological footprint and ecological carrying capacity of Dunhua in 2020. Through comparative analysis and calculation results，the land use structure of Dunhua and determine the optimization direction of land use structure were studied. The results showed that the ecological footprint per capita in 2009-2012 always maintain growth trend，increased to 2.830 6 hm2 from 2.549 1 hm2. During the period from 2009 to 2011，the per capita ecological carrying capacity reduced to 3.508 1 hm2 from 3.528 6 hm2. The ecological carrying capacity per capita reached 3.515 4 hm2 in 2012. Ecological surplus reduced to 0.684 8 hm2 from 0.979 5 hm2. The development of Dunhua city belonged to the state of sustainable development. Development forecast data showed that the per capita ecological footprint of Dunhua was 2.763 1 hm2，and the ecological carrying capacity was 3.263 6 hm2，and the ecological surplus was 0.500 5 hm2 in 2020. Dunhua city could be improved through a series of measures to realize the optimization of land use structure，such as improving land use efficiency，strengthen land protection of the ecological environment， reduce pollution，to achieve scientific and rational management of land information.

Key words： land use planning； Dunhua city； ecological footprint

土地是一種自然经济综合体，它属于不可再生资源，人类的生存和发展都离不开土地。但是随着科技的发展和人类的进步，尤其是人口的大幅度增加和工业化的兴盛，土地资源的供给和需求难以达到平衡，一些不合理的土地利用方式导致土地的退化，甚至造成生态环境的恶化，日益严重的人地矛盾要求人类合理分配土地资源[1]。生态足迹模型着重分析土地利用与生态系统供给的关系，可以从一定角度反映出人类发展与生态环境的关系[2，3]。本研究主要是通过生态足迹的计算结果分析土地利用结构需要优化的地方，改变地区土地的粗放利用、生态环境恶化的现象，实现地区良性发展。计算敦化市的生态足迹，对城市发展进行可持续性评价，并预测其未来可持续性。endprint

1 研究区概况与研究方法

1.1 敦化市概况

敦化市位于吉林省东部，牡丹江上游，行政隶属于延边朝鲜族自治州，东与汪清县、延吉市相连，西与蛟河市相接，西南与桦甸市、抚松县相邻，东南部与安图县相邻，北部与黑龙江省接壤，地跨东经127°28′12″-129°12′50″，北纬42°41′59″-44°30′50″，总面积11 957 km2，是吉林省面积最大的县级市。敦化市地处长白山北侧高寒山区，境内地势四周高、中部低，总体形状略似盆形，中间为河谷平原。属寒温带大陆性季风气候，年最高气温30 ℃以上，最低气温-30 ℃以下，平均气温2.6 ℃，年平均降水量621 mm，无霜期137 d左右。

敦化市地处东北亚经济圈和图们江经济开发圈辐射半径内，幅接吉黑两省九县（市），长图铁路和长吉图高速公路横贯全境，G201、G302国道在城区交汇，S102省道从境内经过。市区距延吉国际机场110 km2，距长春龙嘉机场264 km2，可直通大连、图们、珲春、绥芬河等口岸，成为连接内地与沿边口岸的重要客货集散地。

敦化市立足培育特色经济，依托资源优势，重点发展医药、木制品、特色食品、能源矿产、外经外贸、旅游等六大支柱产业，是一座发展中的现代化城市。

1.2 研究方法

1.2.1 生态足迹的计算模型 在生态足迹计算中，生态生产性土地主要考虑以下6种类型：可耕地、草地、林地、水域、建成地和化石能源用地，其计算公式为：

式中，EF为总的生态足迹，N为人口数，ef为人均生态足迹，i为消费品和投入的类型，j为生态生产性土地类型，ci为i种消费品的人均消费量，pi为第i种消费品的平均生产能力，aai为人均i种消费品折算的生态生产性面积，rj为均衡因子。单位面积耕地、化石能源用地、草地、林地等的生态生产能力差异很大，因此，有必要在每类生态生产性土地面积前乘上一个均衡因子，以转化为一个统一的、可比较的生态生产性土地面积[4]。

1.2.2 生态承载力的计算模型 生态供给即区域的生态承载力，是指区域所能提供的各种生态生产性土地总面积。人均生态承载力是人均占有的生态空间。对于不同国家或地区同类型生态生产性土地的实际面积不能直接对比，需要对其进行调整，在模型中采用产量因子来弥补这方面的缺陷。将现有耕地、草地、林地、水域、建成地等物理空间的面积乘以相应的均衡因子和产量因子就可得出带有世界平均产量的世界平均生态空间面积，即生态承载力。生态足迹供给同样考虑上述6种土地类型。其计算公式为：

式中，EC为区域总的生态承载力，N为人口数，ec为人均生态承载力，aj为人均生态生产性面积，rj为均衡因子，yj为产量因子，其中，yj=ylj/ywj，是指某国家或地区某种生态生产性土地产量ylj与世界该类型土地生物平均产量ywj之比[5]。

2 敦化市生态足迹的计算与分析

敦化市生态足迹需求计算主要包括两部分，一部分是生物资源的消费类，另一部分是能源的消费类。生物资源消费类主要包括农产品、林产品、水产品和动物产品等，能源消费主要包括煤气、液化石油气和电力等方面，其数据主要来自吉林省统计年鉴。利用统计数据可以计算出敦化市2012年生态足迹账户，结果见表1。由表1可以看出，敦化市整体生态足迹还有盈余，属于可持续发展的类型。敦化市2012年生态足迹需求为2.830 6 hm2/人，生态承载力为3.994 8 hm2/人，扣除12%的生物多样性保护面积0.479 4 hm2/人，总的可利用的生态承载力为3.515 4 hm2/人，盈余为0.684 8 hm2/人，由此可以看出，2012年敦化市的土地供给可以满足土地利用需求。从土地利用类型来看，耕地和林地完全满足需求，而草地和水域的生态承载力分别为0.006 4和0.006 7 hm2/人，要远远小于生态足迹需求0.419 4和0.023 6 hm2/人。

通过上述数据可以看出，敦化市草地和水域面积较少，难以满足需求，建成地仍有很大的开发潜力，林地和耕地可以满足需求，且还有很大的开发潜力，这主要是因为敦化市林地面积广阔。从总体来看，敦化市存在生态盈余，自然能够提供的生态服务可以满足人类对生态服务的需求。

由表2可知，敦化市从2009年到2012年4年时间里生态盈余一直呈下降的趋势，从0.979 5 hm2/人减少到0.684 8 hm2/人，在2012年生态盈余达到最小。敦化市人均生态足迹一直在持续增加，从2009年2.549 1 hm2/人增加到2012年2.830 6 hm2/人，但人均生态承载力变化不大，导致生态盈余在不断减小，这是因为人口增加和经济的快速发展导致人类对生态服务需求的增加。而人均生态承载力变化不大说明敦化市土地利用情况较好，能够基本保证生态服务[6，7]。

3 敦化市生态足迹和生态承载力预测分析

前面主要对敦化市2012年土地利用的生态足迹和生态承载力进行静态分析。隨着时间的改变，敦化市的人均消费和人口数量会发生改变，这就会导致不同的结果出现。为了更准确地研究敦化市生态足迹和生态承载力的改变以及供需关系，以时间为变量，预测2020年人口和人均消费量，与敦化市土地利用规划中的生态承载力进行比较[8]，看是否满足生态需求。

按照生态足迹的6类土地即耕地、林地、草地、水域、建成地和化石能源用地进行预测，以时间作为变量指标对其生态需求进行预测。耕地供给值主要通过敦化市耕地质量等级成果补充完善成果报告中的耕地面积计算得到，建成地数据主要通过敦化市中心城区报告中的建设用地面积计算得到，其他林地、园地、水域以及人口数据主要来自于敦化市土地利用规划（2006-2020年）。运用MATLAB软件对敦化市2000-2012年数据进行预测分析，得到发展预测模型，通过预测模型计算得到生物资源和能源消费类的预测值，分别计算出人均生态足迹和人均生态供给并对比研究，得到敦化市2020年的生态赤字/盈余，得出最终结论。采用时间预测方法，改变了模型的静态性，实现了动态性和预测性[9]。endprint

通过表3（2020年）与表1（2012年）的比较分析，得到以下结论。

1）2020年敦化市生态足迹计算中存在生态盈余，说明敦化市生态压力较小，基本可以实现可持续发展。2012年的生态盈余为0.684 8 hm2/人，2020年预测分析生态盈余为0.500 5 hm2/人，生态盈余略减小。2012年生态足迹为2.830 6 hm2/人，2020年生态足迹为2.763 1 hm2/人，对比分析生态足迹变化不大，甚至略有减少，2012年生态承载力为3.515 4 hm2/人，2020年生态承载力为3.263 6 hm2/人，到2020年敦化市生态承载力略有下降。通过计算分析可以发现敦化市生态足迹在一定范围内保持稳定，生态承载力略有下降，生态盈余虽然逐年下降，但敦化市的经济发展符合其生态环境现状，基本实现可持续发展。

2）通过敦化市土地利用结构分析，土地供需结构需要进一步调整。生态承载力方面耕地和林地仍占据绝对优势，说明敦化市土地类型仍以耕地和林地为主。但耕地生态承载力难以满足耕地生态足迹，说明耕地面积难以满足需求，与林地对比来看，林地的比例有所增加，由2012年的58.04%增加到60.78%，说明敦化市可以保证林地的数量优势。其他种类土地面积占比变化不大，水域面積和草地面积仍难以满足需求，建成地仍有很大的开发空间。

3）与中国其他城市和地区比较，敦化市的可持续发展程度较好，但经济发展水平不高，仍有一定的发展空间。

总之，随着人口增长和经济的快速发展，敦化市各部门对于土地的需求在不断增加，而总的土地利用面积有限，土地供需关系紧张，要想满足人类对于土地的各类需求，实现可持续发展，必须进一步优化土地利用结构，合理配置土地资源，进行合理的科学规划[10]。

4 针对敦化市提出的政策和改善措施

基于生态足迹模型[11-13]，通过对比分析，针对敦化市现状，提出以下几点建议。

1）优化土地利用结构。敦化市应尽量做到保护生态环境，实现土地的可持续利用，优化土地利用结构以更好地实现土地的可持续发展。首先，要保护现有耕地，并在此基础上，进行宜农荒地的开发以及土地的复垦，如果符合条件设立基本农田保护区。其次，要保护草地规模，合理利用林地。最后，加快城镇化进程，加快经济发展，充分利用建设用地。

2）提高土地利用效率。首先，敦化市的未利用地较少，这就要求在利用土地的时候，充分提高土地利用效率。其次，敦化市林地占据绝对的优势，要利用这一特点，合理配置土地，提高土地利用效率，保护生态环境，林地和耕地相结合，构造合理高效的生态系统环境。

3）加强土地生态环境保护，减少污染。敦化市自身耕地相对而言并不多，要充分做好规划，加强土地生态环境的保护，减少污染，尤其是在敦化市，林地占比最大，更需要强有力的监管。

4）实现土地信息科学合理的管理。不同时期的经济发展，对土地利用规划有不同的要求，这就要求土地信息管理要更科学合理，并尽量做到实时、动态的监测。将一些电脑软件与土地信息联系起来，主要包括GIS-地理信息系统、GPS-全球定位系统、RS-遥感技术等。

5 小结

利用生态足迹模型对敦化市土地利用结构进行了分析研究，通过计算结果的对比分析可以确定敦化市处于可持续发展的状态[14]。以时间为变量进行纵向对比发现，敦化市的生态盈余在减小，说明随着经济发展和人口的变化，敦化市对生态需求增加，需要进一步优化土地利用结构才能满足发展需求[15]。

敦化市具有吉林省东部山区县域的典型特征，资源丰富，但是土地类型数量不均衡，主要是林地资源，耕地和其他类型土地较少，可利用地非常稀缺。虽然具有生态环境优势，但随着经济发展和人口数量的增加，生态环境压力增大，要针对土地利用现状进行土地利用结构的进一步优化完善。敦化市可以通过一系列措施实现土地利用结构优化，如优化土地利用结构，提高土地利用效率，加强土地生态环境保护、减少污染，实现土地信息科学合理等。

参考文献：

[1] 刘伟杰.基于GIS和生态足迹方法的东北亚地区生态安全评价[D].长春：中国科学院研究生院（东北地理与农业生态研究所），2012.

[2] 刘金花.基于改进生态足迹模型的低碳土地利用研究[D].北京：中国地质大学（北京），2013.

[3] 章 鸣.基于生态足迹模型的土地可持续利用评价研究[D].杭州：浙江大学，2004.

[4] 张晓娜.基于生态足迹的陕西省土地可持续利用研究[D].西安：西北大学，2009.

[5] 刘一苏.基于生态足迹的武汉市土地可持续利用研究[D].武汉：华中农业大学，2007.

[6] 姜 硕.基于生态足迹方法的临湘市土地利用结构优化研究[D].武汉：中国地质大学（武汉），2008.

[7] 刘金阔.基于生态足迹的县域土地承载力研究[D].呼和浩特：内蒙古师范大学，2013.

[8] 刘力玮.基于生态足迹法的哈尔滨市土地生态承载力研究[D].哈尔滨：东北农业大学，2012.

[9] 王晋良.基于生态足迹的城市土地资源可持续利用研究[D].辽宁大连：大连理工大学，2009.

[10] 刘 美.基于生态足迹法的武汉城市圈土地利用结构优化配置研究[D].武汉：华中农业大学，2014.

[11] 陆 阳.基于生态足迹的朔州市土地可持续利用研究[D].北京：中国地质大学（北京），2014.

[12] 王 锐.生态足迹方法在黄河三角洲土地利用结构优化中的应用[D].济南：山东师范大学，2006.

[13] DANG X H，LIU G B，XUE S，et al. An ecological footprint and emergy based assessment of an ecological restoration program in the Loess Hilly Region of China[J].Ecological Engineering，2013，61：258-267.

[14] GENG Y，ZHANG L M，CHEN X D，et al. Urban ecological footprint analysis：A comparative study between Shenyang in China and Kawasaki in Japan[J].Journal of Cleaner Production，2014，75：130-142.

[15] CHENG B H，WANG Q，LIU J X. Comparative analysis on eco-efficiency of arable land ecological footprint in Hubei[J].Wuhan University Journal of Natural Sciences，2006，11（4）：1052-1058.endprint