甘肅省1997－2009年生態足跡與生態承載力分析

李宇潔，張仁陟

(1.甘肅農業大學資源與環境學院，甘肅蘭州 730070;2.蘭州職業技術學院，甘肅蘭州 730703)

可持續發展已經成為許多國家和地區的政策制定、指導思想和戰略選擇的關鍵。衡量一個區域能否實現可持續發展，定量研究區域的發展狀況以及對區域之間的發展狀況作一個比較，即定量測定發展的可持續性狀態，這一研究領域已成為當前可持續發展研究的熱點與前沿。因此，可持續發展研究的核心問題就是定量測定人類對自然的利用狀況，定量測定人類需求是否處于自然的再生產能力之內。作者運用由加拿大生態經濟學家William Rees 1992年提出的，并由其博士生Wackemagel在1996年完善的生態足跡研究方法，對甘肅近年來的生態足跡進行計算與分析，通過計算甘肅省所能提供的資源量和該地區維持持續發展所需的資源進行比較，從而判斷甘肅省人類對生態系統的影響程度和生態環境的現狀及其可持續發展狀態，以便對未來甘肅省人類生存和社會經濟發展做出科學規劃和建議。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 研究區概況

甘肅省地處青藏高原、黃土高原和內蒙古高原交匯地帶，地貌復雜，山地、高原、平川、河谷、沙漠、戈壁交錯分布。地勢自西南向東北傾斜，地形狹長，東西長1 655 km，南北寬530 km。根據地質構造單元和地形組合特點，大致可分為各具特色的6大區域:隴南山地、黃土高原、甘南高原、河西走廊、祁連山地、河西走廊以北荒漠地帶。全省耕地面積453.8萬hm2，占全省總面積的7.52%。近年來，甘肅省由于人口、經濟快速增長，水土資源的壓力增加，矛盾突出，加上對自然資源的不合理開發利用，全省多數地區產生了地下水位下降、水土流失、草場退化、土地鹽漬化、荒漠化、環境污染等一系列生態環境問題，嚴重阻礙了甘肅省經濟和社會的持續、穩定發展。

1.1.2 數據來源

需要的1997－2009年甘肅省生物資源產量和能源消費量，以及1997－2009年人口和土地利用面積等數據，均來源于甘肅省1997－2009年的統計年鑒［1］。

1.2 研究方法

1.2.1 生態足跡的計算

生態足跡是將人類的社會經濟活動對生態環境的需求轉化為面積需求，主要計算生物生產性土地面積。

生物生產性土地面積考慮6種土地類型:可耕地、林地、草地、化石能源土地、建筑用地和水域面積［2］。

各類消費項目的人均生物生產土地面積的計算:

式中:i為消費項目的類型;Ai為第i種消費項目折算的人均生態足跡分量 (hm2);Ci為第i種消費項目的人均消費量;Yi為生物生產土地生產第i種消費項目的世界年均產量 (kg·hm－2);Pi、Ii、Ei分別為第i種消費項目的年生產量、年進口量和年出口量，N為人口數。

人均生態足跡的計算:

式中:ef為人均生態足跡 (hm2)，ei為人均生態足跡分量，rj為均衡因子。

區域總生態足跡的計算:

全球平均產量計算公式如下:

式中:k為農產品種類;i為年份;為第K類產品的全球平均產量 (kg·hm－2);Pki為第K類農產品的第i年全球生產產量 (kg);Aki為第K類農產品在第i年全球的生產總面積 (hm2)［3］。

通過均衡因子將各類生物生產性土地面積轉換為等價生產力的土地面積，本研究所采用的均衡因子分別為 (目前全球統一采用的等量化因子):耕地2.8，林地1.1，草地0.5，化石燃料用地1.1，建筑用地2.8，水域0.2［4－5］。最后進行匯總、計算生態足跡。

1.2.2 生態承載力的計算

人均生態承載力和區域生態承載力的計算公式分別為:

式中:aj為各類生物生產性土地人均真實面積;rj為均衡因子;yj為產量因子;N為人口數，ec為人均生態承載力 (hm2);EC為研究區總生態承載力。根據世界環境與發展委員會的建議，扣除了12%的生物多樣性保護面積。本研究所采用的產量因子分別為:耕地1.49，林地0.80，草地2.19，水域 1.00，建筑用地 1.49［4，6－7］。

1.2.3 生態赤字或盈余

對生態足跡和生態承載力的計算結果進行比較，如果生態足跡小于生態承載力，形成生態盈余，表明該地區人類社會的經濟發展對自然生態系統的壓力處于該地區所能提供的生態可持續的范圍之內，即處于可持續發展狀態;如果生態足跡大于生態承載力，形成生態赤字，表明該地區的自然生態系統所提供的產品和服務需求超過了供給，不利于可持續發展。

2 結果與分析

2.1 生態足跡

由表1可知，1997－2009年甘肅省人均生態足跡呈上升趨勢，1997年為1.487 711 hm2·人－1，到2009年增加到2.658 701 hm2·人－1，是1997年的1.78倍，生態壓力逐漸增大。甘肅省人均耕地生態足跡從 0.699 161 hm2·人－1增長到1.023 255 hm2·人－1，整體呈增長趨勢，13年內增加46.35%，增長幅度較大;人均化石能源用地從0.504 165 hm2·人－1增長到 1.151 124 hm2·人－1，增長了2.28倍;人均建筑用地生態足跡由0.027 150 hm2·人－1增長到 0.088 748 hm2·人－1，增長了3.27倍。說明甘肅省1997－2009年耕地、化石燃料地和建筑用地的生態需求量增幅顯著，表明甘肅省人民對農產品、能源類消耗產品和建筑類用地量的增加。

表1 1997－2009年甘肅省人均生態足跡指數

2.2 生態承載力

運用生態承載力模型計算得到甘肅省1997－2009年的人均生態承載力 (表2)。特別指出的是，因為甘肅省并沒有專門用來吸收CO2的土地，所以在計算該省生態承載力時，不考慮化石能源用地的生態承載力。從表2可知，1997－2009年甘肅省人均生態承載力從1.480 744 hm2·人－1下降到1.459 763 hm2·人－1，13 年間下降了0.020 918 hm2·人－1。1997－2009年，甘肅省人均生態承載力基本保持小幅下降態勢，變化不明顯。1997－2009年人均耕地生態承載力從0.592 695 hm2·人－1降低到0.551 760 hm2·人－1，降低了6.91%;人均草地生態承載力從0.762 006 hm2·人－1降低到0.691 421 hm2·人－1，降低了9.2%;人均水域用地生態承載力從0.012 727 hm2·人－1降低到0.008 415 hm2·人－1，降低了33.89%;人均林地生態承載力呈現緩慢增長趨勢，從0.152 528 hm2·人－1增長到0.203 632 hm2·人－1，增長了33.5%;人均建筑用地生態承載力從0.027 150 hm2·人－1增長到0.088 748 hm2·人－1，增長了227%。說明1997－2009年甘肅省人均耕地、草地和水域用地的人均生態承載力減少，與甘肅省人口增長有很大關系，人均林地和建筑用地人均生態承載力增加。

表2 1997－2009年甘肅省人均生態承載力指數

2.3 生態分析

利用計算得出的1997－2009年甘肅省人均生態足跡和人均生態承載力指數，根據生態赤字/盈余計算模型計算得到1997－2009甘肅省人均生態赤字/盈余 (表3)可知，1997－2009年甘肅省人均生態從盈余0.195 0 hm2·人－1到赤字0.999 9 hm2·人－1。目前人們對自然資源的利用已超出了生態系統的生態承載力范圍，加之人口逐年增長，甘肅省生態環境處于不安全狀態，所以對現有資源的利用模式是不可持續的。

表3 1997－2009年甘肅省人均生態赤字/盈余指數

3 小結與討論

生態足跡理論是當前國際上評價可持續發展的基礎方法之一，通過這種理論模型計算，可以定量地判斷出一個國家或區域是否處于生態承載力范圍之內。本研究從生態足跡和生態承載力的比較入手，運用生態足跡模型計算和分析1997－2009年甘肅省各個土地類型的人均生態足跡、人均生態承載力以及人均生態赤字。

1997－2009年，甘肅省人均生態足跡從1.487 711 hm2·人－1增長到 2.658 701 hm2·人－1，增長了1.17倍，生態壓力逐漸增大。在總生態足跡構成中，各個土地類型的生態足跡大小為:耕地＞化石燃料地＞牧草地＞建筑用地＞林地＞水域用地。說明甘肅省農產品、能源類消費產品和畜產品的消費量較高，人們的飲食結構發生改變，特別是對動物性產品的消費比例上升，當地人民的生活水平明顯提高。1997－2009年甘肅省人均生態承載力從1.480 744 hm2·人－1，下降到1.459 763 hm2·人－1，下降了0.020 981 hm2·人－1。在總生態承載力構成中，各個土地類型的生態承載力大小為:牧草地＞耕地＞建筑用地＞林地＞水域用地＞化石燃料地，其中牧草地生態承載力最大。1997－2009年甘肅省人均生態從盈余0.195 0 hm2·人－1到赤字0.999 9 hm2·人－1。生態赤字為化石燃料地和耕地。林地、牧草地、水域用地、建筑用地均保持生態盈余，說明甘肅省對林地和牧草地的保護有所成效，甘肅省地廣人稀，居民點用地和公路用地占土地總面積的百分比較少，所以建筑用地的生態承載力一直保持生態盈余。

人口規模的增長直接影響著生態足跡的增長。隨著人口數量的增長和消費水平的不斷提高，人們對各種農畜產品、林產品、水產品和能源等需求量也相應在增加。同時，隨著科學技術的進步和更新，更加激發人們開發更多更好的資源產品滿足日益增長的物質需求，導致了生態足跡的增長。

通過對甘肅省1997－2009年人均生態足跡及人均生態承載力綜合分析，結果表明甘肅省人均生態足跡整體上呈現逐年增長、而人均生態承載力呈現逐年降低的趨勢，生態赤字也在不斷擴大，這說明甘肅省對自然資源的利用的數量和強度呈增加趨勢，目前已超出了自然生態系統的生態承載力范圍，自然資源處于超負荷狀態，生態足跡與生態承載力之間的矛盾日益加劇，而且人口逐年增加，現有的資源利用模式是不可持續的，生態環境處于不安全狀態，其發展模式是不可持續的。

通過對甘肅省1997－2009年生態足跡變化的研究，甘肅省生態赤字的主要原因在于化石能源的極大消耗造成對自然資源的過度利用，以及耕地減少，草地荒漠化和建筑用地的增加等，這些原因直接影響發展的可持續性。為了有效地緩解甘肅省的生態赤字，有必要采取相應的措施:采用新的技術，培育優勢農產品，加快農產品的轉化，提高自然資源單位土地的生物產量，從而提高生態系統的承載力;引導人們改變生活消費方式，倡導綠色消費，健康消費，降低生物資源消耗;在全省倡導勤儉節約新風尚，養成節約的習慣，保持適度的生活消費水平;嚴格控制人口數量，提高公眾的可持續發展意識。

［1］甘肅年鑒編委會．甘肅年鑒1999－2009［M］．北京:中國統計出版社，1999－2009.

［2］朱國鋒，楊小梅，萬國寧，等．甘肅省2004年生態足跡計算與分析［J］．甘肅聯合大學學報，2008，22(5):62－68.

［3］Wackernagel M．National natural ital accounting with the ecological footprint concept［J］．Ecological Economics，1999(29):375－390.

［4］Wackernagel M，Onisto L，Bello P，et al．Ecological Footprints of Nations［G］//Commissioned by the Earth Council for the orum．International council for local．Toronto:Environmental Initiatives，1997:10 －21.

［5］劉某承，李文華．基于凈初級生產力的中國生態足跡均衡因子測算［J］．自然資源學報，2009，24(9):1550－1559.

［6］徐中民，程國棟，張志強．生態足跡方法的理論解析［J］．中國人口·資源與環境，2006，6(16):69－78.

［7］加強，滕彥國，王金生．生態足跡計算過程中的某些細節處理研究 ［J］．地域研究與開發，2009，28(2):99－107.