基于特征参量调整法的中国省域生态足迹研究

29卷第5期2007年9月资　源　科　学RES OURCES SCIE NCE V ol.29,N o.5Sep.,2007文章编号:1007-7588(2007)05-0009-07收稿日期:2007-01-22;修订日期:2007-04-23基金项目:中国科学院知识创新工程重要方向性项目(编号:K ZCX 32SW 2146)。

作者简介:荆治国,男,河南洛阳人,硕士生,主要从事可持续发展与环境影响评价研究。

E 2m ail :jing -james @1261com基于特征参量调整法的中国省域生态足迹研究荆治国1,3,周　杰1,齐丽彬2,3,解修平1,3,郎海鸥1,3,何　忠1,3,杨林海1,3(11中国科学院地球环境研究所黄土与第四纪地质国家重点实验室,西安　710075;21中国科学院水利部水土保持研究所黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室,杨凌　712100;31中国科学院研究生院,北京　100049) 摘　要:本文以中国各省(市、自治区)2004年统计数据为基础,采用适合中国国情的生物生产性土地分类体系和世界自然基金会(WWF )发布的《Living Planet Report 2006》中最新的均衡因子,计算并分析了各省、直辖市、自治区和东部、西部、中部、东北四大经济板块2004年的生态足迹、各地区地均生态承载力及地区万元G DP 生态足迹。

引入了“地均生态承载力”概念,讨论了不同地区生态足迹和生态承载力与经济发展的关系,探讨了各地区自然资源环境和生态平衡的关系。

将计算结果与1999年,2002年,2003年,2005年中国生态足迹进行了比较,就其异同进行了讨论。

研究表明:2004年中国人均生态赤字为1135hm 2,省际人均生态足迹差异较大,地区生态足迹与经济发展程度具有明显相关性。

本研究调整特征参量后,生态足迹法能够更好地反映中国的生态可持续发展现状。

最后,结合各地区生态环境压力和经济发展水平,提出了促进可持续发展应采取的对策和措施。

关键词:生态足迹;生态承载力;可持续发展1　引言对于可持续发展进程的量化评估,国内外有各种经验工具。

比如,环境近似调整后的国民生产净值、生态足迹模型、可持续经济福利指数、真实发展指标和真实储蓄率等。

每种方法都存在着不同的优点和局限。

生态足迹法以其较为科学完善的理论基础,清晰的概念框架,相对统一的指标体系以及方法本身的普遍适用性得到了较多地应用。

近年来,在“加拿大生态足迹小组”和“发展重新定义组织”(Redefining Progress )的努力下,生态足迹法被用于测算世界不同国家和地区的生态足迹,从而使该方法在世界范围内得到了可供比对的参考指标[1～5]。

中国是世界上自然资源生产和消费大国,对其各省份生态足迹构成的分析有助于了解各地区资源利用效率和土地利用合理性,为国家、省、市、自治区制定相关政策提供科学依据。

徐中民等(2003)[6]曾采用世界平均单产法对中国1999年省域生态足迹进行了计算,陈敏等(2006)[7]采用中国实际单产法,研究了2002年中国省域生态足迹。

本研究采用世界平均单产法,使用WWF 在《Living Planet Report2006》[8]中提供的最新均衡因子,通过调整各省产量因子和生物生产性土地分类,对中国各省份的生态足迹、生态承载力、生态赤字进行了计算和分析。

对中国东部、西部、中部、东北四大经济板块和东北综合经济区、北部沿海综合经济区、东部沿海综合经济区、南部沿海综合经济区、黄河中游综合经济区、长江中游综合经济区、大西北综合经济区、大西南综合经济区八大经济区[9]的生态占用情况和发展潜力情况进行了分析。

结合各地区经济、技术发展水平,提出了促进可持续发展应采取的对策和措施。

2　研究方法211　计算原理21111　生态足迹的计算　生态足迹的计算是基于以下两个基本事实:①人类能够估计自身消费的大多数资源、能源及其所产生的废弃物数量;②这些资源和废弃物流能折算成生产和消纳这些资源和废弃物流的生态生产性土地面积。

在生态足迹指标计算中,各种资源和能源消费项目被折算为生物生产性土地。

主要考虑如下6种类型:化石能源地(fossil energy land )、可耕地(arable land )、林地(forest )、牧草地(pasture )、建成地(built 2up areas )和水域(marine )。

计算公式如下:EF =N ×ef =N ×∑ni =1(aai×r i )=N ×∑ni =1C iP i×r i (1)式中:EF 为总的生态足迹;N 为人口数;ef 为人均生态足迹;aa i 为人均第i 种消费物品折算的生物生产性土地面积;r i 为均衡因子;C i 为第i 种物品的人均消费量;P i 为第i 种物品的平均生产能力。

21112　生态承载力的计算　生态承载力(EC )即是区域内部的生物生产性土地数量,计算公式为:EC =N ×ec =N ×∑6j =1a j ×r jy j(2)式中:j 为生物生产性土地的类型;EC 为区域总生态承载力;N 为人口数;ec 为人均生态承载力;a j 为人均生物生产性土地面积;r j 为当量因子;y j 为产量因子。

21113　生态赤字的计算　生态赤字(ED )为生态承载力和生态足迹的差额,计算公式为:ED =EC -EF =N ×∑6j =1a j ×r jy j-N×∑ni =1C iP i×r j (3)21114　地均生态承载力的计算　为了反映不同地区自然资源和土地利用水平,本研究引入了每公顷土地生态承载力的概念(简称地均生态承载力hm 2Πhm 2)。

ECH =EC A(4)式中:ECH 为地均生态承载力;A 为区域总面积。

212　数据和参数21211　原始数据　本次研究将人类消费的自然资源分为粮食、油料、蔬菜、水果、糖料、猪肉、牛羊肉、禽蛋、水产品、奶及奶制品、烟草、木材、棉花、麻类、羊绒、林产品(油桐子、油茶子、核桃、生漆、生胶等)及能源等17类。

其中能源又分为煤炭、焦炭、原油、汽油、煤油、柴油、燃料油、天然气、电力等9项;土地利用类型分为耕地、牧草地、林地、建成地、水域、化石能源用地等6大类。

食品、木材、棉花、麻类、林产品生产和消费数据、来自于中国统计年鉴2005、中国农业年鉴2005和2005年各省、直辖市、自治区统计年鉴[10,11];人口数据取自中国统计年鉴2006[12],为2005年11月数据。

能源消费数据来自中国能源统计年鉴2005[13]。

省、直辖市、自治区各类自然资源的单位面积产量来自中国农业年鉴2005和国际统计年鉴2005[11,14],同时利用FAO 数据库中的中国数据对照有关文献计算[6],土地利用数据来自国土资源统计年鉴2005[15]。

在能源足迹计算中,能源折算系数和全球平均能源足迹采用国家经委、国家统计局在《1986年重点工业、交通运输企业能源统计报表制度》和《生态城市评估与指标体系》[3]中提供的数据。

21212　参数计算　不同的地区各类生产性土地的生产力不同,本研究在前人研究的基础上[2,16～18],根据可得数据,设计了各类生产性土地参量因子的计算方法。

(1)林地产量因子的计算。

选取水果、木材、林产品(油桐子、油茶子、核桃、生漆、生胶等)具有代表性的3类林地产品进行计算。

Y 林地=Q f A g ×Y wf×A gA g ×A w+Q l A w ×Y wl+Q n A w ×Y wn×A wA g ×A w(5)式中:Q f 、Q l 、Q n 分别为所在地水果产量、木材产量、林产品产量;A g 、A w 分别为所在地果园面积、森林面积;Y wf 、Y wl 、Y wn 分别为世界水果平均产量、世界木材平均产量、世界平均林产品产量。

(2)耕地因子计算。

选取粮食、棉花、糖料、油料、蔬菜等具有代表性的5类产品进行计算。

Y 耕地=Y f Y wf ×A f A +Y c Y wc ×A c A +Y s Y ws ×A sA+Y o Y wo ×A o A +Y v Y wv ×A vA(6)式中:Y f 、Y c 、Y s 、Y o 、Y v 分别为所在地单位面积粮食产量、棉花产量、糖料产量、油料产量、蔬菜产量;Y wf 、Y wc 、Y ws 、Y wo 、Y wv 分别为世界平均单位面积粮食产量、棉花产量、糖料产量、油料产量、蔬菜产量;A f 、A c 、A s 、A o 、A v 分别为所在地粮食种植面积、棉花种植面积、糖料种植面积、油料种植面积、蔬菜种植面积;A 为所在地耕地总面积。

(3)水域产量因子的计算。

考虑到海域的水产捕捞可提供消费物资,故将其产量纳入内陆水域便于计算和比较。

Y 水域=(Q 0+Q w )A w ×Y w(7)01资　源　科　学29卷第5期式中:Q o 为海域捕捞量,Q w 为淡水捕捞量,A w 为所在地淡水水面面积,Y m 为世界水产品单位面积平均产量。

图1　2004年中国各省(自治区、直辖市)的人均生态足迹Fig.1　Ecological footprint of individual provinces in China ,2004(4)牧草地的产量因子计算。

因为目前的牛羊肉、奶制品存在较大规模的工厂式饲养,消耗的饲料多为粮食产品,造成采用传统计算方法得出的牧草地单位产量超出草地所能承受的放牧量。

因此,在无法取得进一步数据的情况下,本研究中牧草地的产量因子统一取1。

213　消费品生产归属地的调整在本研究中将水产品消费中养殖部分折算后归于粮食消费,捕捞部分归于水域;将猪肉消费折算后全部归于粮食消费;对于牛羊肉、羊绒,按照国际平均产量将超出部分折算后归于粮食消费。

3　结果与分析311　2004年各地区生态足迹分析(1)人均能源足迹最大,达到1115hm 2,其次为人均耕地足迹。

人均耕地生态承载力最大,其值为0140hm 2。

人均化石能源地生态赤字最大,达到1115hm 2(表1)。

(2)各地区人均生态赤字差别较大。

上海为5113hm 2,北京为4119hm 2,广东为3113hm 2,浙江为3107hm 2;而西藏为-9107hm 2,青海为-2103hm 2,表现为人均生态盈余(表2)。

这表明发达地区生态压力巨大,而减少生态赤字的潜力也最大,提高发达地区的资源利用效率将对实现可持续发展具有更大的影响。