河南省生态承载力定量评估

第24卷第3期河南科学Vol.24 No.32006年6月HENAN SCIENCEJun. 2006文章编号: 1004-3918 (2006)03- -0453-04河南省生态承载力定量评估张瑜英(郑州大学环境与水利学院，郑州450002)摘要: 生态足迹分析法通过对人类对自然的利用程度的测度,来确定区域的发展是否处于生态承载力范围之内，是近年来国内外影响较大的一种可持续发展评估新方法。采用生态足迹模型,选择1995. 2000和2003年作为代表年，对河南省生态足迹进行实证计算;并对河南省人均生态足迹和人均生态承载力进行对比分析,揭示河南省可持续发展制约因子;分析不同土地类型足迹的变化对河南省生态环境的影响效应.关键词:生态足迹模型;生态承载力;定量评估;河南省中图分类号: S文献标识码: A生态足迹概念是由加拿大生态经济学家WilliamRees和其博士生Wackenagel于20世纪90年提出并逐步完善的一种用以衡量可持续发展的生物物理方法.21.它是指能够持续地提供资源或消纳物的、具有生物生产力的地域空间。生态足迹的计算基于以下假定:(1)人类可以确定自身消费的绝大多数资源及其所产生的废弃物的数量;(2)这些资源和废弃物流能够转换成相应的生物生产面积。因此,任何已知人口(某个个人、一个城市或一个国家)的生态足迹是生产这些人口所消费的所有资源和吸纳其所产生的所有废弃物所需要的生物生产总面积(包括陆地和水域).模型主要计算公式如下:EF=N.ef=N.rA;=Zr(P+l-E)/(Y,xN) (j=1,2,..6)其中:i为消费项目类型; j为生物生产面积类型; ef为人均生态足迹(hm?); r,为均衡因子;A;为由第i种消费项目折算的人均占有的生物生产面积(人均生态足迹分量);P为第i种消费项目的年生产量;1为第i种消费项目的年进口量;E;为第i种消费项目的年出口量;Y;为生物生产性土地生产第i种消费项目的世界年平均产量(kg/hm);N为人口数.所谓生物生产性土地,是指能够使生物从外界环境中吸收物质和能量并转化为新的物质从而实现物质和能量的积累的所有土地或水域的面积，它为各类自然资本提供了统-的度量基础.根据生产力大小的差异,地球表面的生物生产性土地可分为6大类:化石能源用地、耕地、牧草地、林地、建筑用地和水域4.生态足迹模型中,生态承载力(ecological capacity)的计算基于以下公式:EC=N.ec=N. (a;Xr;Xy;) (j=1,2,3..6)其中:ec为人均生态承载力(hm?/人);a;为人均生物生产面积;N、r;意义同上; y;为产量因子(由于不同国家或地区的资源禀赋不同,不仅单位面积不同类型土地的生态生产能力差异很大,而且单位面积相同类型生物生产面积的生态生产力也差异很大,因此,不同国家或地区的某类生物生产面积所代表的局地产量与世界平均产量的差异可以用“产量因子"(yieldfactor)表示.某个国家或地区某类土地的产量因子是其平均生产力与世界同类土地的平均生产力的比率).1模型应用河南省概况河南省地处中原，黄河流域中下游,位于东径110921'-1 16939' ,北纬31°23'-36*22' ;包括省辖市和县级市，全省共有城市38个:2003年，全省总人口9667万人，总土地面积16.7 万km?;全年平均气温12.0-15.49C,年降水总量762- 1603mm.1.2生态 足迹计算中国煤化工主要来源于河生态足迹计算主要由生物资源消费、能源消费和贸易调整3部YHCNMHG收稿日期: 2006-03- 01基金项目:中科院知识创新工程项目(KZCX1-10-04)作者简介:张瑜英(1970-),女,郑州大学讲师,西安理工大学博士研究生.主要研究方向为资源环境可持续发展与利用.-454-河南科学第24卷第3期南省2003年国民经济统计资料,如汇编、年鉴4等.由于生态足迹可跨越地区界限，在生物资源和能源的消费额中需进行贸易调整,能源部分贸易调整采用如下公式:N;=M;x(H;/G;)x W;式中:W;为河南省i种商品贸易的净价值量;H;、G;分别为该类商品的净贸易的实物量和价值量;M;为该类商品的能源密度;N;为i种商品的能源携带量.为简化计，仅将计算结果计入最终的总生态足迹中，由于篇幅所限,三大部分的具体计算表据省略. .将上述生物资源足迹、能源足迹以及贸易调整三部分,按照6类生物生产性土地类型,进行归类汇总,可得2003年河南省生态足迹及生态承载力计算结果，见表1.表1河南省2003年生态足迹与生态承载力计算结果Table 1 Eco- footprint and eco- -capacity of Henan province in 2003生态足迹生态承载力人均面积均衡面积/均衡面积土地类型均衡因子均衡因子产 量因子/hm/cap)(hm2/cap)/(hm/cap)hm?/cap)耕地0.23652.80.66220.074 .1.660.344林地0.06031.10.06630.03.10.910.0300草地1.12180.0.56090.000151.50.190.0000化石能源用地0.23771.0.2615CO2吸收建筑用地0.02900.08120.02170.1009水域0.13890.20.02780.004.20.0008人均生态足迹1.6599人均生态承载力0.475扣除12%生物多样性保护面积0.0571可利用人均生态承载力0.4186人均生态赤字1.24131.3计算结果分 析由表1可看出，总体上,河南省2003年的人均生态足迹(需求)为1.660hm,而实际生态承载力(供给)为0.419hm?,前者为后者的4倍，人均生态赤字为1.241hm2. 表明区域人口对自然的影响较大的超出了其生态承载力的范围，说明河南省的发展处于一一种不可持续的状态。从足迹供需结构上看,需求主要以耕地、草地和能源用地为主,三者之和占总足迹的90%,分别达40%、34%和16%,说明河南省人民生活消费主要依靠种植业、畜牧业和能源;而生态足迹供给则以耕地和建筑用地为主，占总供给的93%,区域生态足迹供需结构存在不对称性;耕地、林地、草地、能源用地及水域的人均生态赤字分别为0.318hm2 、0.036hm2、0.561hm2 .0.262hm2和0.027hm?,分别占人均生态赤字总量的26%、3%、45%、21%和2%;建筑用地存在人均0.020hm2的生态盈余;草地赤字率最大,其次为耕地和能源用地,林地和水域最小.2足迹承载力对比及其对区域生态环境的影响效应选择1995、2000 及2003年作为代表年.结合有关数据资料5.0,对河南省1995、2000及2003年的生态足迹进行了相似计算.现将3个代表年份的生态足迹与生态承载力计算结果进行汇总，列于表2.表21995、2000及2003年河南省生态足迹与生态承载力对比Table 2 Contrast on eco-footprint and eco- -capacity of Henan province in 1995, 2000 and 2003生态足迹(hm/cap)生态承载力(hm?/cap)类型1995年.2000年2003年1995年2003年.0.45090.54980337_0.3440.17650.0302中国煤化工0.0300.34180.466MYHCNMHGo.00化石能源0.23610.241500.03820.05760.00710.040.01520.0244 .0.00040.00052006年6月河南省生态承载力定量评估2.1 近年来足迹变化分析将河南省1995.2002以及2003年的人均生态足迹进行对比见图1.由图知，近年来除林地外,河南省其他生物生产土地类型的人均生态足迹总体上均具有逐年递增的动态特征,这说明随着区域的发展,河南省人口对自然资源的消费和依赖呈增强之势,对生态环境的影响也越来越大;其中以耕地、草地和化石能源地为主要消费来源用地,林地和建筑用地次之,最后为水域.由于河南省草地资源的缺乏,实际上,-部分畜产品是由耕地提供的农作物、饲料等转化而来,因此河南省较大的草地足迹需求也有相当部分来源(转嫁)于耕地(由于不同区域尺度上次级生产过程差异较大,在确定生态足迹类型时，初级产品很容易分解在耕地、草地和林地中,而对次级产品的分解则比较困难,因此该部分难以准确定量).因此河南省耕地需求压力更大.对耕地的过度开发利用是造成河南省生态环境压力的主要因素,也是河南省生态恶化和环境破坏的重要原因.人多地少，人地关系紧张是河南省可持续发展的严重制约因子.Q 1995年.6图2000年含0.50 2003年! 0.4赏0.3-0.1-r]耕地林地草地化石能源建筑用地水城图11995、2000及2003年河南省生态足迹比较Fig.l Contrast on eco- fotprint of Henan province in 1995, 2000 and 20032.2承载力对比以及区域生态环境问题分析图2所示为河南省3个不同代表年份的6类生物生产性土地类型的生态承载力对比情况.0.4p0.35-0.3- I口2003年0.25- I.20.15-0.1外0.05-耕地林地草地CO,吸收建筑用地水域图2 1995、2000及2003年河南省生态承载力对比Fig.2 Contrast on eco-capacityt of Henan province in 1995, 2000 and 2003由图2可知,河南省生态承载力(足迹供给)90%以上来源于耕地，耕地为区域人口提供了绝大多数的生物生产量,其次为建筑用地和林地:相比之下,草地和水域的人均承载力几乎为0(人类并没有留出用于CO2吸收的化石能源地) ,这与河南省庞大的人口数量以及其特有的地理位置、气候、自然特点有极大关系。从另一角度上,这也客观决定了河南省多年来农业结构的单--性和林、草、水资源的脆弱性。因此,如何调整和优化河南省林、草和水域面积结构,降低人口不断增长对耕地的过度开发与利用，综合提高河南省生态承载力以及资源利用效率,实现资源合理配置和提倡节约用水具有巨大现实意义.另外,从河南省近年来的生态承载力对比情况看,耕地、林地和广V”中国煤化工其中建筑用地增加速度大于前两者,这与随着社会经济的发展,河南省城市化速度THCN M H城市化导致城市区域不断扩张，城市(镇)建筑规模和面积不断增大,城乡界限日益惧糊;阿时,城巾化也会引起城乡建筑用地挤占生态环境用地,工农业生产和居民生活用水挤占生态环境用水等矛盾.因此合理的城市化规模与速度必将极大促进区域环境与生态的健康发展.-456-河南科学第24卷第3期3思考与建议河南省作为人口和农业大省,地处内陆,经济社会发展相对落后,自然资源相对不足。在新的世纪,为实现区域发展与生态环境建设双贏，做到以下几个方面是十分重要的:(1)严格控制人口增长.(2)提高科技水平,高效利用现有资源存量.(3)改变人们的生产和生活消费方式，建立资源节约型的社会生产和消费体系。(4)适当进口资源密集型产品",降低资源消耗速度.(5)合理配置自然资源,调整和优化产业结构。(6)加强合理的城市化建设.参考文献: .[1] Rees W E. Ecological footprint and appropriated carrying capacity: what urban economics leave out [J]. Environment Urban.1992, 4(2);120- 130.2] M Wackernagel, Rees W. Our Ecological Footprint- -Reducing Human Impact on the Earth [M]. Gabriola Island, BC: NewSociety Publishers, 1996: 61-83.3] 杨开忠,杨咏,陈洁.生态足迹分析理论与方法[D.地球科学进展, 2000, 15(6): 630- -636.4] 河南统计局河南省统计年鉴2004 [4]. 北京:中国统计出版社, 2004.5] 河南统计局.河南省统计年鉴1995 [4.北京:中国统计出版社1995.[6]河南统计 局.河南省统计年鉴2000 [4.北京:中国统计出版社, 2000.7] 王如松.资源、环境与产业转型的复合生态管理J].系统工程理论与实践, 2003,2: 125-132.Evaluation on Ecological Capacity of Henan ProvinceZHANG Yu-ying(Department of Hydraulic & Environmental Engineering, Zhengzhou University, Zhengzhou 450002, China)Abstract: The eco-footprint analysis (EFA) is a new model of sustainable development evaluation based onmeasuring quantitatively nature resource utilized, whether the development of region stays within the eco-carryingcapacity or not is judged by this way. Taking Henan Province as an example, the eco-footprint of this Province in2003 was calculated and analyzed. Taking 1995, 2000 and 2003 as typical dates, the eco-footprint and eco-capacity of Henan province were analyzed with the relative literature， and the factors which restricts thesustainable development of Henan province were put forward; at the same time，the effect caused by the changesof 6 kinds of eco-footprint was illuminated too on the environment of Henan province.Key words: eco-footprint model; ecologyical capacity; quantitatively evaluation; Henan Province中国煤化工MHCNMH G