典型喀斯特石漠化省區(qū)環(huán)境承載力對(duì)比研究

李松 羅緒強(qiáng)

摘要：利用基于能值分析的環(huán)境承載力計(jì)量方法，計(jì)算1996、2000、2005和2009年間貴州、廣西、云南的環(huán)境承載力，并進(jìn)一步分析3個(gè)省區(qū)的環(huán)境承載力演變特征。結(jié)果表明，貴州的環(huán)境承載力持續(xù)下降，1996、2000、2005、2009年分別為2 357、2 032、1 707、1 355萬人，超載人口年平均增長(zhǎng)5.6%。廣西1996、2000、2005、2009年的環(huán)境承載力分別為2 144、2 325、1 786、1 371萬人，超載人口年平均增長(zhǎng)2.8%。云南1996、2000、2005、2009年的環(huán)境承載力分別為3 151、3 256、2 521、2 073萬人，超載人口年平均增長(zhǎng)8.3%。今后應(yīng)積極變革發(fā)展模式，降低人口數(shù)量，實(shí)現(xiàn)區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：石漠化；能值；環(huán)境承載力；可持續(xù)發(fā)展

中圖分類號(hào)：X171；X22 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：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

喀斯特石漠化是在熱帶亞熱帶暖溫帶濕潤(rùn)半濕潤(rùn)氣候條件的喀斯特環(huán)境背景下，由于人類活動(dòng)和自然因素，致使地表植被遭受破壞，土壤嚴(yán)重侵蝕，基巖大面積裸露或礫石堆積，土地生產(chǎn)力嚴(yán)重下降，地表出現(xiàn)類似荒漠景觀的土地退化現(xiàn)象和過程[1]。廣西、貴州和云南是石漠化分布最廣、發(fā)育最典型、影響最大的省區(qū)。隨著經(jīng)濟(jì)的高速增長(zhǎng)和人口的快速膨脹，喀斯特石漠化地區(qū)的人地矛盾進(jìn)一步尖銳化，出現(xiàn)了資源短缺、生態(tài)環(huán)境破壞等問題。因?yàn)樘厥獾纳鷳B(tài)環(huán)境脆弱性和在國(guó)家生態(tài)安全中的重要地位，喀斯特石漠化地區(qū)受到國(guó)家的高度關(guān)注，當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境受到了優(yōu)先的保護(hù)。在這樣的背景下，環(huán)境承載力成了廣泛關(guān)注的熱點(diǎn)，也成了影響區(qū)域發(fā)展的重大問題。承載力早期是力學(xué)概念，1758年資源承載力概念首次出現(xiàn)[2]，1921年被轉(zhuǎn)借到生態(tài)學(xué)領(lǐng)域，生態(tài)承載力是指某特定環(huán)境條件下某種個(gè)體存在數(shù)量的最高極限[3]，又稱環(huán)境承載力。隨著生態(tài)環(huán)境問題的不斷涌現(xiàn)，不同類型的承載力概念也不斷產(chǎn)生，目前承載力包括兩個(gè)層面的含義：一是系統(tǒng)的支持部分，是指系統(tǒng)自我維持與調(diào)節(jié)的能力以及資源環(huán)境子系統(tǒng)供容能力；二是承載力的壓力部分，是系統(tǒng)自我發(fā)展的能力[4]，一般涉及到資源、環(huán)境、社會(huì)和發(fā)展4個(gè)問題。承載力是人口—資源—環(huán)境矛盾和區(qū)域可持續(xù)發(fā)展研究的重要基礎(chǔ)，也是地理學(xué)、生態(tài)學(xué)和經(jīng)濟(jì)學(xué)關(guān)注的熱點(diǎn)和前沿領(lǐng)域[5]，能為環(huán)境和社會(huì)經(jīng)濟(jì)關(guān)系把握提供重要標(biāo)準(zhǔn)和尺度[6]。目前對(duì)承載力已經(jīng)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，出現(xiàn)了諸多研究方法，例如多目標(biāo)模型最優(yōu)化[7]、生態(tài)足跡[8]、能值分析[9]、動(dòng)力學(xué)等方法。但是，由于生態(tài)環(huán)境的復(fù)雜巨系統(tǒng)特性，承載力研究還存在明顯的不確定性，承載力研究指標(biāo)選取中也還存在爭(zhēng)議。隨著能值分析方法的出現(xiàn)，承載力出現(xiàn)了一種新的研究方法[10]。本研究利用能值分析法，分析了1996、2000、2005和2009年貴州、廣西和云南3個(gè)典型石漠化省區(qū)的環(huán)境承載力及其變化規(guī)律，并討論了3個(gè)省區(qū)環(huán)境承載力變化發(fā)展的原因。

1 研究方法

1.1 研究區(qū)概況

云南、廣西、貴州是最大的喀斯特集中分布區(qū)，也是中國(guó)喀斯特石漠化最嚴(yán)重的省區(qū)，研究區(qū)氣候潮濕多雨，屬亞熱帶濕潤(rùn)氣候區(qū)，降水量664～2 964 mm，面積80.68萬km2。3個(gè)省區(qū)石漠化發(fā)生面積約8.8萬km2，其中貴州3.3萬km2，云南2.8萬km2（主要分布于東部地區(qū)），廣西2.7萬km2。石漠化面積年均增長(zhǎng)1 650 km2，年增長(zhǎng)率2%。2013年3個(gè)省區(qū)人口1.29億，人口密度160人/km2，云南、廣西、貴州分別是119、200、199人/km2；人均GDP為26 422元，云南、廣西、貴州分別為25 083、30 588、22 922元，是全國(guó)經(jīng)濟(jì)較落后的省區(qū)。

1.2 數(shù)據(jù)源

本項(xiàng)目的研究數(shù)據(jù)源主要來自《云南統(tǒng)計(jì)年鑒》、《貴州統(tǒng)計(jì)年鑒》、《廣西統(tǒng)計(jì)年鑒》，輔以《云南省水資源公報(bào)》、《廣西省水資源公報(bào)》、《貴州省水資源公報(bào)》、《云南能源統(tǒng)計(jì)年鑒》、《貴州能源統(tǒng)計(jì)年鑒》、《廣西能源統(tǒng)計(jì)年鑒》，《中國(guó)農(nóng)村統(tǒng)計(jì)年鑒》、《中國(guó)環(huán)境統(tǒng)計(jì)年鑒》、《中國(guó)環(huán)境年鑒》，以及第四、五、六次森林資源清查數(shù)據(jù)。太陽(yáng)輻射能和風(fēng)能由全國(guó)氣象臺(tái)站資料經(jīng)Kriging插值得到，降水?dāng)?shù)據(jù)來自統(tǒng)計(jì)年鑒。對(duì)于不同年鑒有沖突的，以《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒》數(shù)據(jù)為主。

1.3 基于能值的承載力

為解決不同能量間的不可比性難題，20世紀(jì)80年代嚴(yán)茂超等[11]提出能值理論，即體現(xiàn)能是其他能量直接或間接儲(chǔ)存的太陽(yáng)能的數(shù)量。太陽(yáng)能值計(jì)算公式為

Em=T×B （1）

式中Em為太陽(yáng)能值（單位是sej），T為單位能值（單位是sej/unit），B為有效能（單位是J）。有效能的計(jì)算公式為

B=W×C （2）

其中W為物體質(zhì)量（單位是g或kg）；C為物質(zhì)能量折算系數(shù)（單位是J/kg或J/g）。

在生態(tài)和經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)能量流動(dòng)分析的基礎(chǔ)上（圖1），編制云南、貴州、廣西的能值分析表，熱值換算標(biāo)準(zhǔn)參考《農(nóng)業(yè)技術(shù)經(jīng)濟(jì)手冊(cè)》[12]，其中有效能計(jì)算參考文獻(xiàn)[13]，單位能值參考文獻(xiàn)[13]和[14]，能值計(jì)算基準(zhǔn)線和單位能值無調(diào)整。在能值計(jì)算基礎(chǔ)上（表1）引入環(huán)境承載力：EmR/EmU×P[11]，其中EmR為本地可更新資源能值，EmU為能值總量，P為人口數(shù)量。其中EmR/EmU反映了自然環(huán)境的潛力。

2 結(jié)果與分析

通過計(jì)算得到1996、2000、2005和2009年的云南省、廣西壯族自治區(qū)和貴州省的承載力，利用《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒》中的人口數(shù)據(jù)，對(duì)比分析3個(gè)典型石漠化省區(qū)的承載力狀況（表2）。由于分析的需要，引入承載比，其含義是實(shí)際人口和承載力的比值，比值越大表明人口超載越嚴(yán)重，人口對(duì)區(qū)域發(fā)展的生態(tài)環(huán)境壓力越大。環(huán)境承載力方面，貴州省的環(huán)境承載力從1996年的2 357萬人，下降為2000年的2 032萬人以及2005年的1 707萬人，到2009年下降為1 355萬人，貴州省的環(huán)境承載力處于持續(xù)下降的態(tài)勢(shì)。但是由于2000年貴州人口比1996年略有下降，2000年貴州的承載比較1996年僅上升0.22，2000年以后，則迅速?gòu)?.73上升到2005年的2.19以及2009年的2.80。1996年貴州人口超載1 198萬人，并迅速增長(zhǎng)到2000年的1 493萬人和2005年的2 023萬人，到2009年超載人口已達(dá)2 443萬人。利用幾何平均數(shù)計(jì)算，貴州超載人口年平均增長(zhǎng)速度5.6%。由于緯度位置偏南，廣西和云南的可更新資源儲(chǔ)備都比貴州豐富，廣西和云南的環(huán)境承載力在1996和2000年間都略有增長(zhǎng)，分別從2 144萬人增長(zhǎng)到2 325萬人，以及從3 151萬人增長(zhǎng)到3 256萬人。2000年以后，承載力迅速下降，廣西下降到2005年的1 786萬人以及2009年的1 371萬人，云南從2005年的2 521萬人下降到2009年的2 073萬人。由于廣西人口1996到2000年間有明顯的下降，承載比也從2.14降為1.93，下降0.21，并在2005和2009年分別上升到2.61和3.54。云南省的承載比在1996和2000年間基本穩(wěn)定，僅從1.28增長(zhǎng)到1.32。但2000年以后則迅速上升，2005年和2009年分別為1.77和2.21。云南超載人口在1996和2000年變化較小，從891萬人增長(zhǎng)為1 032萬人，但以后迅速增長(zhǎng)為2005年的1 929萬人和2009年的2 498萬人，超載人口每年平均增長(zhǎng)速度8.3%。由于3個(gè)石漠化省區(qū)中，廣西發(fā)展程度相對(duì)比較高，超載人口基數(shù)也比較大但增長(zhǎng)慢，超載人口從1996年的2 445萬人下降到2000年的2 164萬人，以及2005年的2 874萬人和2009年的3 485萬人，年平均增長(zhǎng)2.8%。利用變異系數(shù)分析3個(gè)省區(qū)的環(huán)境承載力變化幅度，其公式為標(biāo)準(zhǔn)差與算術(shù)平均數(shù)的比值，變化后如下：

■

式中■為算術(shù)平均數(shù)。變異系數(shù)值越大，表明變化程度越大。

計(jì)算結(jié)果表明，1996到2009年間貴州承載力變異系數(shù)為0.20，是3個(gè)省區(qū)中最高的，其次為廣西（0.19），最低的是云南（0.18）。結(jié)果表明，3個(gè)石漠化省區(qū)環(huán)境承載力變化幅度最大的是貴州省，其次分別是廣西和云南。

3 影響因素分析

人口密度、資源稟賦和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平都會(huì)影響區(qū)域環(huán)境承載力。3個(gè)省區(qū)中，廣西和貴州的人口密度相近，而云南的人口密度明顯偏低。1996-2000年，廣西和貴州的人口密度分別從194人/km2降為190人/km2，202人/km2降為201人/km2。2000年以后人口密度逐步增高，其中廣西2005年人口密度為197人/km2，2009年為206人/km2。貴州2005年為212人/km2，2009年為216人/km2。云南的人口密度比另外兩個(gè)省區(qū)平均低約100人/km2，1996年僅103人/km2，2000年為109人/km2，2005年為113人/km2，到2009年為116人/km2。利用《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒》計(jì)算得到各省區(qū)人均GDP（當(dāng)年價(jià)），3個(gè)省區(qū)中廣西的人均GDP明顯偏高。1996-2000年，3個(gè)省區(qū)人均GDP的差異相對(duì)較小。1996年廣西、貴州和云南分別為4 074、2 025和3 690元，2000年廣西、貴州和云南分別為4 567、2 819和4 559元。2005和2009年3個(gè)省區(qū)GDP增長(zhǎng)幅度明顯增加，2005年廣西、貴州和云南分別為8 746、5 306和7 804元，2009年廣西、貴州和云南分別為15 979、10 302和13 497元。貴州人均GDP在3個(gè)省區(qū)中最低，承載力卻也偏低。廢物能值和可更新資源的比值也是環(huán)境承載力的影響因素，3個(gè)省區(qū)中，云南的比值最低，其次是貴州，最高的是廣西，這與環(huán)境承載力的地區(qū)格局相吻合。

4 小結(jié)與討論

環(huán)境承載力是區(qū)域發(fā)展過程中的基本問題。但目前環(huán)境承載力的計(jì)算方法普遍存在客觀性不足、動(dòng)態(tài)特征欠缺等問題，通過生態(tài)能值分析方法，將各種不同的物質(zhì)能量有機(jī)統(tǒng)一，解決了量綱差異帶來的誤差，有效地實(shí)現(xiàn)了生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)形態(tài)度量的標(biāo)準(zhǔn)化。3個(gè)省區(qū)中環(huán)境承載力變化由大到小分別是貴州、廣西和云南。貴州的環(huán)境承載力持續(xù)下降，1996、2000、2005、2009年分別為2 357、2 032、1 707、1 355萬人，超載人口年平均增長(zhǎng)為5.6%。廣西1996、2000、2005、2009年的環(huán)境承載力分別為2 144、2 325、1 786、1 371萬人，超載人口年平均增長(zhǎng)2.8%。云南1996、2000、2005、2009年的環(huán)境承載力分別為3 151、3 256、2 521、2 073萬人，超載人口年平均增長(zhǎng)8.3%。今后石漠化地區(qū)應(yīng)借助國(guó)家的政策優(yōu)勢(shì)，加強(qiáng)區(qū)域發(fā)展內(nèi)涵，積極尋求區(qū)域發(fā)展模式的變革，提高資源環(huán)境利用效率，實(shí)行科學(xué)合理的人口政策，緩解人地矛盾，實(shí)現(xiàn)區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展。

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