基于生態(tài)足跡的雅安市土地生態(tài)安全研究

何淑勤,鄭子成,孟慶文,宮淵波,王昌全

(1.四川農(nóng)業(yè)大學(xué) 林學(xué)院,四川 雅安625014;2.四川農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源環(huán)境學(xué)院,四川 雅安 625014)

生態(tài)足跡(ecological foot print)是一種衡量人類對自然資源利用程度以及自然界為人類提供的生命支持服務(wù)功能的方法。生態(tài)足跡作為可持續(xù)發(fā)展的評價指標(biāo),通過生態(tài)足跡與生態(tài)承載力數(shù)值的對比,綜合核算資源資產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展?fàn)顩r。生態(tài)足跡以其理論、方法的創(chuàng)新性以及實(shí)踐的可操作性,成為資源開發(fā)與環(huán)境保護(hù)研究中的前沿領(lǐng)域[1-2]。生態(tài)足跡理論在我國的研究和發(fā)展是基于徐中民等學(xué)者對生態(tài)足跡模型的引入和介紹[3]。隨著相關(guān)研究在國內(nèi)迅速開展,在研究內(nèi)容和問題分析范圍上,涉及基于生態(tài)足跡的不同尺度(如國家、省、市、縣等)的區(qū)域可持續(xù)發(fā)展?fàn)顩r研究;在生態(tài)足跡的研究和應(yīng)用中,研究者也在不斷地對其模型和方法進(jìn)行改進(jìn)和完善;部分學(xué)者還對生態(tài)足跡模型的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了評價和分析。生態(tài)足跡的意義在于探討人類持續(xù)依賴自然以及要怎么做才能保障地球的承受力,進(jìn)而支持人類未來的生存。土地資源的安全與否,影響著國家經(jīng)濟(jì)安全、糧食安全、生態(tài)安全和社會安全,關(guān)系到社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的全局。隨著工業(yè)化和城市化的不斷加速,人地矛盾日益突出,對土地的利用程度已經(jīng)達(dá)到甚至超過區(qū)域土地生態(tài)承載力,導(dǎo)致區(qū)域內(nèi)的生態(tài)環(huán)境逐漸惡化,土地生態(tài)安全成為一大嚴(yán)峻的挑戰(zhàn),其研究勢在必行。生態(tài)安全是土地可持續(xù)利用的核心和基礎(chǔ),土地生態(tài)安全研究已經(jīng)成為土地可持續(xù)利用研究的前沿課題。

雅安市作為四川省重點(diǎn)建設(shè)的生態(tài)旅游城市,每年到雅安旅游的人數(shù)超過60萬人次,創(chuàng)經(jīng)濟(jì)效益2億多元。流動人口的急劇增加使住房和交通等問題日益突出,對土地資源、水資源、能源和森林資源造成很大的壓力,同時加劇了環(huán)境的污染。因此,對雅安市土地生態(tài)系統(tǒng)安全情況進(jìn)行評價十分必要。本文運(yùn)用生態(tài)足跡模型探討雅安市土地生態(tài)安全問題,以期為該地區(qū)土地資源、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)和社會的持續(xù)協(xié)調(diào)發(fā)展和土地利用規(guī)劃決策提供依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

雅安市位于四川盆地西部邊緣,幅員 15 314 km2,位置特殊 ,介于北緯 28°50′10″-30°56′40″,東經(jīng)101°56′26″-103°23′28″之間。東北邊與成都市交界,東邊與眉山市為鄰,東南邊與樂山相鄰,南依涼山彝族自治州,西邊與甘孜藏族自治州相連,北邊與阿壩藏族羌族自治州接壤。雅安市地形以山地為主,面積占全市總面積的94%,在地貌上,雅安市處于四川盆地和青藏高原的交會地帶。河流屬于長江流域岷江水系,區(qū)內(nèi)切割強(qiáng)烈,山脈縱橫,形成北部的青衣江水系和南部的大渡河水系。氣候?qū)儆趤啛釒Ъ撅L(fēng)山地氣候。2006年雅安市總?cè)丝?54.32萬人,耕地總面積為5.87萬hm2。隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,人地矛盾日益突出,土地生態(tài)環(huán)境脆弱性加劇。

2 研究方法

根據(jù)生態(tài)足跡評價的理論、方法及區(qū)域?qū)嶋H情況,本文選用了以下幾種模型來測算研究區(qū)生態(tài)安全情況。

2.1 生態(tài)足跡模型

生態(tài)足跡(EF)是指為生產(chǎn)某一國家或地區(qū)相應(yīng)人口所消費(fèi)的所有資源和消納這些人口產(chǎn)生的所有廢物所需要的生物生產(chǎn)性面積(bio-productive area)。根據(jù)生產(chǎn)力大小的差異,生態(tài)足跡分析法將地球表面的生物生產(chǎn)性土地分為耕地、林地、草地、化石燃料用地、建筑用地和水域6大類進(jìn)行核算[4],生態(tài)足跡的計算公式如式(1)。

式中：EF——總的生態(tài)足跡;N ——人口數(shù);ef——人均生態(tài)足跡(hm2/人);ci——i種商品的人均消費(fèi)量;p i——i種商品的平均生產(chǎn)能力;aai——人均i種交易商品折算的生物生產(chǎn)面積;i——所消費(fèi)商品和投入的類型;Ai——第i種消費(fèi)項(xiàng)目折算的人均占有的生物生產(chǎn)面積;j——生物生產(chǎn)性土地類型;r j——均衡因子,文中均衡因子的取值：化石能源地和森林為1.1,耕地和建設(shè)用地為2.8,牧草地為0.5,水域?yàn)?.2。

生態(tài)承載力EC(ecological capacity)是指一個區(qū)域?qū)嶋H提供給人類的所有生物生產(chǎn)土地面積(包括水域)的總和。生態(tài)承載力的計算公式如式(2)[5]。

式中：EC——區(qū)域總生態(tài)承載力;N——人口數(shù);ec——人均生態(tài)承載力(hm2/人);aj——人均生物生產(chǎn)面積;r j——均衡因子;y j——產(chǎn)量因子,文中取值：耕地、建筑用地為1.66,林地為 0.91,草地為0.19,水域?yàn)?.00,化石原料用地為0。出于謹(jǐn)慎性考慮,在生態(tài)承載力計算時扣除12%的生物多樣性保護(hù)面積[6-7]。

如果區(qū)域的生態(tài)足跡超過了區(qū)域所能提供的生態(tài)承載力,就會出現(xiàn)生態(tài)赤字,反之,則表現(xiàn)為生態(tài)盈余。生態(tài)赤字的計算公式如式(3)。

式中：EC——區(qū)域總生態(tài)承載力;EF——區(qū)域總生態(tài)足跡;ED——區(qū)域總生態(tài)赤字水平。

2.2 生態(tài)壓力指數(shù)模型

生態(tài)壓力指數(shù)定義為某一國家或地區(qū)可更新資源的生態(tài)足跡與生態(tài)承載力的比率,該指數(shù)代表了區(qū)域生態(tài)環(huán)境的承壓程度[8],其模型為：

式中：EC——區(qū)域生態(tài)承載力;EF′—— 區(qū)域可更新資源生態(tài)足跡;ETI——生態(tài)壓力指數(shù)。

2.3 單位GDP生態(tài)足跡模型

單位GDP生態(tài)足跡即區(qū)域經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)單位GDP所產(chǎn)生的生態(tài)足跡,單位GDP生態(tài)足跡越小,表明生物生產(chǎn)面積的產(chǎn)出率越高[9]。計算公式如式(5)。PGEF=EF/GDP (5)式中：PGEF——單位GDP生態(tài)足跡;EF——區(qū)域總的生態(tài)足跡;GDP——國內(nèi)生產(chǎn)總值。

3 結(jié)果與分析

根據(jù)生態(tài)足跡計算模型測算出雅安市1999-2006年的人均生態(tài)足跡(表1)、人均生態(tài)承載力(表2)。

表1 1998-2005年間雅安市人均生態(tài)足跡ef變化情況 hm2/人

表2 1998-2005年間雅安市人均生態(tài)承載力ec變化情況 hm2/人

3.1 生態(tài)足跡變化總體趨勢分析

由表1、表2可知,雅安市人均生態(tài)足跡從1999年的1.068 hm2增加到2006年的1.657 hm2,人均生態(tài)承載力由1999年的 0.925 hm2變?yōu)?2006年的0.833 hm2?？梢?雅安市社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展對生物生產(chǎn)性土地的需求在不斷增加,而該地區(qū)土地資源提供的可供利用的人均生態(tài)承載力卻出現(xiàn)小幅降低,生態(tài)赤字由1999年的0.143 hm2增加到2006年的0.825 hm2,且在2004年曾達(dá)到0.985 hm2,總體上呈不斷增大的趨勢。結(jié)果表明：雅安市生態(tài)赤字的增加主要是由于生態(tài)足跡的增加引起的,雅安市社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展對資源的需求已經(jīng)大大超過了該地區(qū)土地資源生態(tài)系統(tǒng)的承載能力,其生態(tài)能力已不能滿足人們對自然資源的消耗水平,主要靠消耗自然資源的存量來彌補(bǔ)該地區(qū)生態(tài)承載力的不足,雅安市的土地利用出于一種不可持續(xù)發(fā)展的狀態(tài)。隨著近年來住宅面積的需求劇增,自然資源開發(fā)過度,利用率升高,也對生態(tài)環(huán)境造成了一定的影響。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,工農(nóng)業(yè)對資源的開發(fā)量和需求量大大增加,但資源的利用率卻一直未得到有效全面的提高,造成了資源的巨大浪費(fèi)。這也就促使了生態(tài)足跡的進(jìn)一步增加。通過生態(tài)足跡分析表明,研究時段內(nèi)全市人均生態(tài)足跡上升0.589 hm2/人,增長速度遠(yuǎn)高于全國水平[10];而各類生態(tài)供給均呈現(xiàn)不同程度的遞減趨勢。全市處于生態(tài)赤字發(fā)展階段,且生態(tài)赤字明顯擴(kuò)大。由于人口增加、對食物總量和食物品質(zhì)的新要求、耕地減少、能源需求以及環(huán)境污染等問題加劇生態(tài)的赤字化。為了緩解日益增加的生態(tài)赤字,實(shí)現(xiàn)土地資源的可持續(xù)利用,應(yīng)積極采取相應(yīng)措施：(1)控制人口增長;(2)強(qiáng)化土地利用規(guī)劃的宏觀調(diào)控作用,確定科學(xué)合理的規(guī)劃指標(biāo),集約利用土地,協(xié)調(diào)土地供應(yīng)與地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求;(3)改變?nèi)藗兊纳a(chǎn)和生活消費(fèi)方式,建立資源節(jié)約型的社會生產(chǎn)和消費(fèi)體系;加強(qiáng)貿(mào)易,以境外的生物供給來分擔(dān)境內(nèi)的生態(tài)赤字壓力。

3.2 生態(tài)足跡供需結(jié)構(gòu)變化分析

由圖1可知,雅安市生態(tài)足跡的消費(fèi)59.71%來自農(nóng)作物消費(fèi),27.15%來自建筑用地消費(fèi),10.86%來自化石燃料消費(fèi)。分析數(shù)據(jù)顯示：雅安市的社會經(jīng)濟(jì)對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地的需求最高,其次是建筑用地,再次是化石燃料能源用地。雅安市生態(tài)系統(tǒng)在生物生產(chǎn)性土地供給結(jié)構(gòu)與需求結(jié)構(gòu)之間具有明顯不均衡性,突出表現(xiàn)在耕地、水域、化石燃料用地及草地的供需矛盾,只有林地和建設(shè)用地供給量較充裕。在能源消費(fèi)賬戶的構(gòu)成中,草地和林地消費(fèi)產(chǎn)生的生態(tài)足跡與1998年相比分別增長了96.48%和216%,這和雅安市耕地等資源供需緊張是分不開的,但是正在創(chuàng)建生態(tài)城市的雅安市過于靠林地和草地資源來彌補(bǔ)其他資源緊張的做法是否科學(xué)值得思考,因?yàn)楸３忠欢〝?shù)量的林地和草地對于維持生態(tài)系統(tǒng)安全有著至關(guān)重要的作用。存在其它原因：(1)如人多地少,人口過于密集,人均耕地匱乏,農(nóng)民為解決“吃飯問題”,大面積開墾耕作,對植被和地表造成很大的破壞,使得連年災(zāi)害頻發(fā),造成經(jīng)濟(jì)的巨大損失。(2)隨著西部大開發(fā)的進(jìn)行,對處于西部地區(qū)特殊位置的雅安市扶持力度的增大,大批工業(yè)的運(yùn)作,對高能源的消耗也逐年遞增,這也給巨大生態(tài)赤字的形成起到了不小的作用。簡言之,如果生態(tài)足跡超過了生態(tài)承載能力,就是不可持續(xù)的。為了雅安市的可持續(xù)發(fā)展,每個人都有義務(wù)和責(zé)任來減少自然資源的消費(fèi),減小自身的生態(tài)足跡,均衡開發(fā)利用各種自然資源。

圖1 1999-2006年雅安市生態(tài)足跡供需結(jié)構(gòu)變化趨勢

3.3 生態(tài)壓力指數(shù)變化分析

生態(tài)壓力指數(shù)(ETI)模型是在生態(tài)足跡原理的基礎(chǔ)上提出來的[11]。從圖2可以看出,雅安市的生態(tài)壓力指數(shù)從1999年的0.858逐漸增加到2006年的1.126,8年增加了31.29%,區(qū)域土地生態(tài)系統(tǒng)一直處于超負(fù)荷利用的狀態(tài),并有進(jìn)一步加重的趨勢。根據(jù)肖玲等提出的生態(tài)壓力指數(shù)劃分標(biāo)準(zhǔn)[12]進(jìn)行評價,該市1999-2006年的土地生態(tài)系統(tǒng)始終處于不安全的狀態(tài)。究其原因是農(nóng)民生態(tài)保護(hù)意識落后,森林、草地被大面積砍伐破壞,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件改善滯后,加重了生態(tài)負(fù)荷;生態(tài)建設(shè)資金投入不足,“退耕還林”政策推行力度和深度不夠,在許多地方甚至失去其本來的含義。雅安市要實(shí)現(xiàn)減小生態(tài)赤字,可持續(xù)發(fā)展,在不降低人們生活水平的前提條件下,除了嚴(yán)格遵守計劃生育政策,控制人口增長外,還應(yīng)從以下幾方面著手：(1)變粗放型、消耗型的資源利用模式成為集約型、節(jié)約型的資源利用模式,改善社會生產(chǎn)和消費(fèi)體系,發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì),提高能源利用效率。(2)進(jìn)行廣泛的生態(tài)文化宣傳,增強(qiáng)人們的節(jié)約意識,建立可持續(xù)發(fā)展型社會消費(fèi)體系。(3)大力發(fā)展科學(xué)技術(shù),引進(jìn)高新技術(shù),提高能源利用效率,減少能源消耗,嚴(yán)格源頭、過程控制,推行清潔生產(chǎn),同時利用高新技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè),以減少污染物的產(chǎn)生。(4)調(diào)整土地利用類型結(jié)構(gòu),退耕還林還草還濕地,增加單位面積草地和林地面積,逐步改善雅安市的生態(tài)環(huán)境,是削減生態(tài)足跡的長效機(jī)制。(5)開發(fā)水電能源,替代化石能源。雅安市地處亞熱帶,年平均降水資源豐富,充分發(fā)掘水資源潛力,大力發(fā)展水電能源,是降低生態(tài)赤字的一條有效途徑。(6)改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件,改造中低產(chǎn)田,推廣先進(jìn)的農(nóng)林技術(shù),發(fā)展高效生態(tài)農(nóng)業(yè),以提高土地的產(chǎn)出效率,對大大減少生態(tài)赤字起到了重要的作用。(7)加強(qiáng)生態(tài)建設(shè)立法、宣傳、實(shí)施工作,不斷提高人民群眾的生態(tài)觀念、法制觀念,嚴(yán)格執(zhí)法,強(qiáng)化法律監(jiān)督,堅(jiān)決杜絕在建設(shè)資源開發(fā)中造成的新水土流失行為,嚴(yán)禁毀林、草地,浪費(fèi)土地等破壞生態(tài)的行為。

圖2 1999-2006年雅安市生態(tài)壓力指數(shù)變化趨勢

圖3 1999-2006年雅安市萬元GDP生態(tài)足跡的變化趨勢

3.4 單位GDP生態(tài)足跡變化分析

單位面積生態(tài)足跡生產(chǎn)出來的國內(nèi)生產(chǎn)總值可以反映區(qū)域資源的利用效率 ,以及對自然環(huán)境的影響程度[13]。從圖3可以看出,雅安市所消耗的生態(tài)足跡從1999-2006年在1.87～2.78 hm2之間波動變化,平均為 2.212 hm2,總體上接近全國平均值(2.037 hm2),然而與生態(tài)效率較高的東部發(fā)達(dá)地區(qū)如天津(0.592 hm2)、上海(0.819 hm2)及廣東(1.058 hm2)相比還有一定的差距[14]。說明雅安市對資源的利用效益在全國中等水平徘徊,2006年較1999年下降了0.343 hm2,較2003年下降了0.758 hm2,這說明雅安市在對自然資源總量需求增加的同時,對土地生態(tài)資源的依賴程度在逐漸下降,以消耗資源存量為代價的經(jīng)濟(jì)增長方式正朝著良性的方向發(fā)展。

4 結(jié)論

基于生態(tài)足跡原理,根據(jù)雅安市經(jīng)濟(jì)社會活動對本地區(qū)土地資源的消費(fèi)情況與該區(qū)與土地資源所能提供的生態(tài)承載力進(jìn)行比較,進(jìn)而評價了土地是否處于可持續(xù)發(fā)展的安全狀態(tài),為進(jìn)行土地生態(tài)安全狀況的評價提供了參考。1999—2006年雅安市對資源的利用效率在不斷提高,但在研究期內(nèi)雅安市的人均生態(tài)足跡均超過人均生態(tài)承載力,土地生態(tài)系統(tǒng)始終處于超負(fù)荷狀態(tài),土地生態(tài)系統(tǒng)處于危險狀態(tài)。尤其體現(xiàn)在耕地、草地和水域的生態(tài)赤字等方面。為了緩解日益增加的生態(tài)赤字,實(shí)現(xiàn)區(qū)域土地資源的可持續(xù)利用,應(yīng)協(xié)調(diào)好人口、資源環(huán)境和經(jīng)濟(jì)發(fā)展間的關(guān)系,科學(xué)合理規(guī)劃,改變資源利用模式,發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì),提高土地的產(chǎn)出效率,可在一定程度上降低或緩解區(qū)域土地生態(tài)系統(tǒng)危險狀態(tài)。

由于資源的消費(fèi)所帶來的生態(tài)壓力不完全由資源的消費(fèi)地來承擔(dān),而實(shí)際上是由資源的生產(chǎn)地來承擔(dān),因此,采用生態(tài)足跡模型進(jìn)行區(qū)域土地生態(tài)安全評價時,資源的消費(fèi)量是采用該區(qū)域?qū)嶋H消耗量還是該區(qū)域從本地區(qū)實(shí)際獲取的資源量有待進(jìn)一步探討。目前基于生態(tài)足跡理論的生態(tài)壓力指數(shù)概念及等級劃分標(biāo)準(zhǔn)尚未統(tǒng)一,科學(xué)合理的基于生態(tài)足跡的土地生態(tài)安全評價體系有待進(jìn)一步研究。此外,在本文計算過程中由于受數(shù)據(jù)限制,沒有考慮廢水、農(nóng)藥、重金屬等帶來的土地生態(tài)環(huán)境污染,沒有計算廢棄物所產(chǎn)生的生態(tài)足跡,雅安市實(shí)際的生態(tài)足跡可能更大,土地生態(tài)安全形勢可能更為嚴(yán)峻。而且通過生態(tài)足跡及生態(tài)壓力指數(shù)發(fā)展趨勢分析,可知雅安市土地生態(tài)安全形勢在逐漸惡化。

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