基于生态足迹的德阳市耕地脆弱性研究

曹文亚

(四川师范大学 西南土地评价与监测教育部重点实验室，四川 成都 610066)

1996年，加拿大学者William E.Reese[1]首次提出生态足迹的概念，提出此概念的目的在于能够为某种地区或某种具有生产性能的土地可持续发展能力的强弱判断提供依据，同时，还可作为一个地区可持续发展现状的重要参考指数。耕地脆弱性是指一定的时空条件下，当耕地受到外界压力和扰动时，自身表现出来的应对程度和响应的可能性。耕地承载力是指耕地自身的一种自我保持现状能力以及能够承载一定生产生活条件下人口限度和社会扰动活动强度的能力[2]。两者之间联系十分紧密。正常情况下，脆弱性越大，说明其对非良性干扰越敏感，生态承载力越低，反之脆弱性越小，生态承载力越高。本文基于生态足迹模型、生态承载力模型，对德阳市近10年来耕地的脆弱性变化进行量化分析与评价，从而得出德阳市耕地目前的生态状况，为耕地的可持续发展研究做准备。

1 研究区概况

德阳市，位于成都平原北部，地处东经103°45′～105°15′北纬30°31′～31°42′之间。地势西北高东南低，北邻茂县、安县，东接三台县、大英县，南邻乐至县、金堂县，西与彭州市、汶川县接壤。德阳市境内现有土地共59.3万hm2，其中耕地面积占总土地面积的3%左右，共有1.8万hm2。下辖旌阳区、中江县、罗江县3个区县，代管广汉市、什邡市和绵竹市3市。2016年全市共有人口387.7万人，人口耕地密度为31.336人·km-2。德阳市是工业城市，工业是三大产业中为社会经济发展贡献力最多的产业。

2 数据来源及方法

2.1 数据来源

本研究所需用核算耕地生态足迹的数据均取自《德阳市统计年鉴(2006-2016)》，相关的农作物及农产品世界平均产量来自联合国粮农组织统计数据库、耕地的均衡因子和产量因子来自刘某承、谢高地等人研究成果[3～4]。

2.2 研究方法

(1)生态足迹模型

生态足迹计算模型建立在将土地划分为耕地、林地、草地、渔业用地、化石燃料用地的基础之上的。由于本文仅研究生态足迹视角下的耕地脆弱性，因此其他五种生产性土地的生态足迹状况不在此讨论的范围之内。生态足迹计算公式如下[5～6]：

(1)

式中，EF表示一个地区耕地的生态足迹总量，N表示地区常住人口总数，ef表示人均耕地生态足迹(hm2·人-1)，i代表生产或者消费掉的某一种作物的种类，ci代表某一区域内对某一种作物i的人均消耗量，pi则表示第i种作物在全球范围内的平均产量，rj表示耕地的均衡因子。

(2)生态承载力模型

耕地生态承载力是指一个地区的耕地能够提供给地表的具有生产性能的土地面积，耕地生态承载力公式如下[5～6]：

(2)

式中，EC表示耕地生态承载力总量，ec表示人均生态承载力(hm2·人-1)，i表示生产的或者消费的某一种商品，用ai来表示第i种作物的人均生产面积(hm2·人-1)，rj表示均衡因子，yj表示产量因子，N表示人口数量。

(3)生态赤字模型

生态赤字其计算公式如下[5～6]：

ET=EC-EF=N(ec-ef)

(3)

式中，ET表示耕地生态赤字总量，N表示区域人口数量、EF表示区域耕地总的生态足迹、EC表示区域耕地总的生态承载力、ec表示区域耕地人均生态承载力、ef表示区域耕地人均生态足迹。

(4)耕地系统脆弱性响应分析

ETI=ef′/ec

(4)

式中，ETI表示生态压力指数，ef′表示区域可更新资源人均生态足迹。用它来反映区域生态环境的承压程度，其数值越大，代表当地生态承压越大[7]。

(5)

表1评价指标等级划分标准[8]

Tab.1 Rating criteria for evaluation Index [8]

3 结果与分析

3.1 德阳市2006～2016年生态足迹及生态承载力分析

3.1.1 生态足迹计算和动态分析

由表2可知，德阳市在2006～2016近10 a，2006年生态足迹最高为1.8707 hm2·人-1，之后逐年下降，降到2009年1.2570 hm2·人-1之后，又逐渐保持增加状态，于2012年达到1.5850 hm2·人-1，之后又略微下降，保持在1.2100 hm2·人-1左右，其变化趋势图如图1。10 a来，德阳市的生态足迹总体保持下降状态，由2006年的1.8707 hm2·人-1下降到2016年的1.2091 hm2·人-1，生态足迹总体下降幅度为35.36%，平均每年下降量为0.1870 hm2·人-1。

图1 生态足迹变化图Fig.1 Ecological Footprint Change chart

表2德阳市生态足迹变化

Tab.2 Changes in ecological footprints in Deyang city

3.1.2 生态承载力的计算和动态分析

2006～2016年德阳市耕地的生态承载力计算结果见表2，近10 a来生态承载力的变化趋势见图2。德阳市耕地生态承载力呈现出一个逐年下降趋势，从2006年的0.1451 hm2·人-1下降到2016年的0.1365 hm2·人-1，降幅为5.8%，降幅近期虽小，但如果不加以控制，德阳市的耕地生态承载情况会愈加不容乐观，因此必须采取相关措施防止生态承载力的进一步下降。

图2 生态承载力变化图Fig.2 The change chart of ecological carrying capacity

3.1.3 生态赤字动态分析

综上分析，德阳市耕地的生态状况在朝着不好的方向发展，生态赤字呈扩大趋势。由2006年的-1.7257 hm2·人-1，逐年增加到2016年为-1.0726，平均涨幅为37.84%，由趋势图可以看出，生态赤字的涨幅跟生态承载力的降幅趋势保持一致，这说明生态承载力和生态足迹的变化对一个地区的生态赤字影响巨大。在降低生态足迹的同时，必须采取一系列有效措施提高德阳市耕地的生态承载力，只有德阳市耕地的生态承载力得到提高，生态赤字情况才能有所缓和，才能保证耕地的向优性发展。

图3 生态赤字变化图Fig.3 Ecological deficit change chart

3.2 德阳市2006～2016年耕地脆弱性计算及变化分析

由表3可以看出，ETI从2006年的较安全到2016年的较不安全，EOI从2006年的很富裕到2016年的极富裕，表明了德阳市经济取得了长足显性的发展，当地居民的生活水平和生活质量得到显著的提高，与之截然不同的是，耕地的生态承载力却日趋下降，其所承受的环境压力越来越大，由此可得，德阳市社会经济的发展对耕地有一定的依赖性，具体表现就是，耕地系统会呈现相应的脆弱性，这样的结果就是，耕地系统的脆弱性逐渐增强，耕地出现环境问题的可能性会大幅增加。

表3德阳市耕地脆弱性响应指数变化

Tab.3 Changes of the vulnerability response Index of cultivated land in Deyang city

年份ETIEOI年份ETIEOI20060.73943.802320120.79534.155720070.71133.88320130.77743.952820080.72644.42920140.96765.172920090.82854.317720151.08515.800920100.80774.984420161.10045.882720110.93244.2516

4 讨论与展望

本文基于生态足迹视角，对德阳市耕地的脆弱性进行研究。从德阳市2006～2016年耕地的生态足迹、生态承载力、生态赤字以及脆弱性指数计算结果可以看到，德阳市耕地的生态足迹近10 a来人均约在1.4000 hm2·人-1左右，生态承载力持续下降，生态赤字不断扩大。人均消耗增大，耕地生态承载力减小导致耕地承受的环境压力越来越大。产生这种结果的原因可能有，德阳市作为工业城市，首先其对工业用地面积需求量的增大直接导致耕地面积的减小，因此在后面的工业规划中，为了保证德阳市耕地的流失率不再继续增大，必须对土地进行合理的规划以及对耕地面积倾向性的保护。其次，一些高耗能产业在对社会经济发展贡献力量的同时，也会产生大量的工业废渣废气，是耕地环境受到一定程度的污染的主要原因，耕地污染越大，单位面积产出率越低，越不利于耕地的可持续发展。因此，要想实现德阳市耕地的可持续发展，保持固有耕地面积的稳定性是一个方面，调整德阳市产业结构，提高德阳市整体生态环境又是另外一个方面。

本文只讨论了基于生态足迹视角下的耕地脆弱性，对于其他利用类型土地的生态足迹没有进行探讨。此方法在何如海[9]等人对安徽省耕地生态补偿进行研究时曾应用过。但是由于耕地系统属于人文-自然复合系统，同时它又属于土地系统，因此，除了考虑耕地单独的生态足迹对其脆弱性的影响之外，还应考虑土地系统内部林地、建设用地、水域等其他用地类型的生态足迹计算结果加进来之后是否也会对耕地脆弱性有影响，这还需要接下来进一步进行探讨。