河南省1990～2003生态足迹动态分析

第13卷第5期水土保持研究Vol.13 No. 52006年10月Research of Soil and W ater ConservationOct. 2006河南省1990~2003生态足迹动态分析焦士兴'王安周2. ( 1.安阳师范学院地理系河南安阳455002 2.河南大学环境与规划学院河南开封475001 )摘要:生态足迹是一种定量测量人类对自然资源利用程度的新方法。在阐述生态足迹概念及模型的基础上运.用生态足迹分析法对河南省( 1990 ~ 2003年)的消费状况进行了分析与计算。结果表明河南省的人均生态足迹年均增长率为4. 33%而人均生态承载力仅为0. 73%人均生态足迹的供需比例由1: 2. 65增至1: 3.93 供需矛盾进一步加大。1990 年河南省的人均生态赤字为0. 688 hm2到2003年生态赤字已高达1. 277 hm2年均增长率为4. 2%。随着人口增长及其相应消费水平的上升河南省生态系统处于过度利用和压力之下,正在远离可持续发展方向关键词:生态足迹动态分析河南省中图分类号:X171.1文献标识码A文章编号:1005-3409( 2006 )05-0259-03The Dynamical Analysis of EcologicalFootprint of Henan Province in 1990 ~ 2003.JIAO Shi-xing' ,WANG An-zhou2( 1. Department of Geography Anyang Teachers College Anyang 455002 China ;2. Collge of Enwironment and Planning ,Henan Universily Kaifeng 475001 ,China )Abstract Ecological footprint is a kind of quantitatively measuring the extent of humanity' s use of nature. A comprehensive introductionto the concept of ecological footprint and computer model was given. The authors calculated and analyzed the ecological footprints ofHenan Province in 1990 ~ 2003. The result indicates that the per capital ecological footprint had increased with a rate of 4.37% peryear , while the ecological capacity only 0.77%. At the same time , the ratio of demand and supply is increased from2. 65: 1 to 3.93: 1 ,and the imbalance trend is enlarging. The ecological deficit is 0. 688 hm2 per capital in 1990 , and mount continually with thehigh speed of 4.2% per year. Above all , it reflects that the regional ecosystem is under great pressure of human activities with the pop-ulation increasing and the level of life improving. The regional economic development of Henan Province is far from sustainable devel-opment.Key words ecological footprint dynamical analysis ;Henan Province20世纪90年代加拿大生态经济学家Rees和Wacker-迹是测量人类维持-定消费水平所必需的生物生产面积[3],nagel等提出并发展了生态足迹的理论与计算模型。它是一而不考虑土地的具体位置。种生态经济学的定量分析方法,创立了可持续发展的面积观1.1生态足 迹计算模型念具有实用易懂、反映信息量大”等优点是度量可持续生态足迹模型主要用来计算一定人口和经济规模条件发展的一枰公平秤”1。本文采用不断完善的生态足迹模下维持资源消费和销纳废弃物所必需的生物生产空间其计型研究了河南省消费方式的生态可持续性探讨了促进与改算基于以下两个基本事实①人类可以确定自身消费的绝大善区域生态可持续性的发展途径，以期在处理发展、资源与环境关系时为决策者提供科学参考。多数资源及其所产生的废弃物数量②这些资源和废弃物流能转换成相应的生物生产面积[4]。生态足迹模型概述基于以上指导思想得到人均生态足迹的计算公式:生态足迹是从具体的生物物理量角度来定量研究人类ef= SrA= Sr.C./EP:= Er( P; +1,-E;)( EP: xN)对生态系统的影响其定义为:任何已知人口(某个个人、-中国煤化工.6)(1)个地区或一个国家)的生态足迹是生产这些人口消费的所有资源及吸纳这些人口生产的所有废弃物所必需的生物生式中.PYHCNMHG年(世界)平均产量(kg/产性土地面积和水域面积的总和2。该定义表明了生态足hm2 );C,一第i种人均消费项目的人均消费量 A-一第 i; 收稿日期2006-05-26基金项具河南省教育厅自然科学研究资助项目( 200617000 )作者简个黑其(1970-)男河南淮阳人副教授主要从事资源的开发、利用与管理研究。260*水土保持研究第13卷种消费项目折算的人均占有生物生产面积( hm2/人);人均生态足迹预期。该模型对于区域可持续发展战略的选P;一第i种消费项目的年生产量1,一第i种消费项目的择、人口政策的制定有重大的现实意义。年进口量E,一第 i种消费项目年出口量;一均衡因2河南省 1990 ~ 2003年生态足迹的计算与分析子,它表示某类土地单位生产面积的生物生产力与全球生态系统平均生产力的比值,目前国际上采用统一数值'5] ;根据全面反映社会经济发展状况资料78]的深入分析,N-- -人口数人均生态足迹( ef )乘以区域总人口数为总的.河南省生态足迹的计算主要有两部分构成:①生物资源消生态足迹。费包括农产品、动物产品、林产品、水产品和木材等②能源1.2 生态人口承载力测算模型消费包括原油、原煤、燃料油、液化石油气、热力和电力等。在现有的生态承载力条件和物质生产的吸纳支撑能力由于贸易的影响生态足迹可跨越区域界限故在生物资源下维持现有人均消费状况,自然资源所能承受的人口最大和能源消费量中应该考虑贸易的调整，以计算净贸易额。由限度即适度人口°。计算模型如下:于历年进出口产品分类统计的不统--、不对称且计算繁琐N=( 1-12% )EC/ef(2 )仅将结果汇总如下(表1 )。式中:N--人口数;EC一总生态足迹的供给预期2f--表1河南省历年商品的贸易调整部分汇总年份19911992199319941997199920022003粮油食品0.0340.043 0.051 0.033 0.025 0. 0210.0160. 0060.007 0.004 0.005 0.004 0.006 0.007土畜产品0.0170.0140.0120.0040. 0040.0030.003 0. 0030.005 .0.005医药类1E-06 1E-06 1E-06 1E-06 2E-06 4E-06 6E-06 8E-07 4E-07 6E-07 7E-07 7E-07 1E-06 1E-06化工类2E-05 2E-05 2E-05 2E-05 2E -052E-05 3E-05 8E-05 7E-05 6E-05 7E-05 7E-05 1E-04 1E -04五金矿类6E-04 7E-04 9E-04 5E-04 7E-04 0. 0010.001 7E-04 7E-04 5E-04 8E-04 7E-04 0.001 0.002其他3E-08 7E-09 5E-07 1E-06 8E-07 1E-08 9E-07 2E-06 2E-06 2E-06 1E-06 9E-07 1E-06 2E -06纺织服装类5E-04 6E-04 7E-04 5E-04 8E-04 9E-04 9E-04 6E-04 6E-04 5E-04 5E-04 5E-04 7E-04 8E-04数据来源河南省的统计年鉴( 1991 ~ 2004 )表中粮油食品、土畜产品分别从耕地、草地的足迹中按比例调整% )其他为化石能源调整的面积(单位hm2 )生物资源生产面积折算中采用联合国1993年计算的资源和能源净消费的足迹两者共同构成了整个区域的生态有关生物资源的世界平均产量资料将河南省消费转化为提足迹(表2 )。供这些消费所需要的生物生产面积。能源消费足迹的计算区域生态承载力的计算是将河南省现有的各种物理空采用世界上单位化石燃料生产土地面积的平均发热量为标间面积分别乘以相应的均衡因子和当地的产量因子(耕地准将区域的能源消费所消耗的热量引入折算系数概念[9] ,和建筑用地1. 46、林地0.91、草地0.15、水域1 )然后相加换算成一定化石燃料的用地面积。采用世界统一标准是为并扣除12%的生态空间面积用于生物多样性保护,就得出了生态足迹便于区域间、国家间比较。基于以上分析采用具有世界平均产量的生态空间面积一生态承载力。河南人均生态足迹的计算公式(1)分别计算出河南省各种生物省历年的生态足迹和生态承载力计算结果汇总如下(表2 )。表21990~2003年河南省生态平衡表1990 1991 19921993 1994199519961997 19982000 20012003_增长生态足迹1.106 1.0781.0861.21 1. 2351.4631.5211.5421.4981.556 1. 6151. 6971.713 0.043承载力0.417 0. 4060. 4060. 4690.422 0.444 0.478 0.476 0.477 0.505 0. 485 0. 4980.513 0. 4360. 007赤字0.688 0.6730.6810.74 0. 8130.9490.985 1. 0461. 0650.994 1. 0711. 1171.1851.2770.042万元足迹10.23 9.04 7. 56.51 5.01 4. 223.663.453.33.07 2. 872. 742.64 2. 35适度人口3265 329533134703087290229942888288331622957 29472903注适度人口单位万人其他单位3m2。升工业经济结构中工业生产占较大比重10]产业结构的调3生态足迹的计算结果与分析整和优化升级力度不够。从人均生态足迹的分类构成看耕3.1生态 足迹的动态分析地和化石能源用地占75%强,而林地、水域、建筑用地的人3.1.1河南省 人均生态足迹的分类构成分析均占有量较少,且变化缓慢。这与河南省人口众多而林地、根据生态生产力的大小差异将河南省的生态生产性土水域面积相对缺乏有关。地划分为6类利用世界平均生产力和均衡因子的概念将1.8区域生物资源和能源的消费折算成6类生态生产性土地类N化石能源用地型的生态足迹(图1 )。可知14 年间ρ类生物生产土地的人D水填均生态足迹均呈增长趋势其中耕地和草地的增速较快年增长速率分别是2.67%、1.61%。人均耕地类型的足迹由吸1.0日建筑用地草熗0.512 hm2增至0.767 hm2 ,中国煤化工而在人均足迹中的比重由46. 21%降至44. 80% ,草地■林地类型所占比重由5.51%上升至16. 75%。表明人们的饮食HCNMHG0耕地结构以粮食为主而肉、蛋、奶等动物产品的消费量大幅度增加逐步实现了物质消费以质量提高为主的小康水平阶段。化石能源用地由0.509hm?上升至0.577hm2所占比重由46.02%下隆到数据!%表明河南省的能源消费量稳中有图11990~2003年河南省人均生态足迹的分类构成第5期焦士兴等河南省1990 ~ 2003生态足迹动态分析3.1.2河南 省历年人均生态足迹的动态变化分析12%的生物多样性的保护面积)由0.417 hm2增至0. 513根据河南省历年生态足迹的计算结果(表2 )可得:1990m2年均增长速度仅为0.73%表明:在自然资源总量相对~ 2003年河南省人均生态足迹从1.106 hm2增至1.713稳定的情况下人口数量的增长以及科技进步等因素，导致hm2年均增长速度达到4. 33% ,同时 人口的年均增长速度人均生态承载力增长缓慢。为0.73%两者共同促成了总生态足迹的增长其年均增长2.0r速度达到了5.06%。生态足迹的增加意味着对自然资源的21.5|十生态足迹+承皱力十字++◆利用强度加大河南省人口膨胀和消费水平上升是其主要原因。人均生态足迹呈现逐年增长表明随着人民生活水平的1.0提高人们消费的各种生物产品、农业资源和各类服务的绝90.51++++++4对量均相应增加。随着社会经济的发展、人口的增长和生活水平的提高河南省生态足迹的需求将继续保持增长态势。03.1.3人均生态足迹与 lr(人均CDP )的一元回归模型分析近年来河南省经济增长速度较快加大了物质和能源年份的使用量导致了生态足迹的增长。对河南省人均GDP与.图41990~2003年河南省生态平衡表人均生态足迹建立一元回归模型11] ,可得方程x;=4.11+ .3.3 生态赤字动态分析2.82y。式中x一人均生态足迹( hm?/cap);一年份( i将计算的河南省历年生态足迹与生态承载力对比，可得=1990 ,1991 ... 2003年);-- -人均 GDP取以e为底的对区域的生态冗余(表2、图4 ):1990年人均生态赤字为0. 688数值(图2)。其F检验为Fo.0s)=6930.47>Fr.1)=4.67 ,nm' 并以4.2%的速率连年增长到2003 年高达1.277 hm'回归方程是有意义的。研究表明河南省人均生态足迹与In而1990年总生态赤字为0.595x10*hm2年均增长率为4.(人均GDP )的相关系数为R =0.97两者关系密切。63%。生态赤字的加剧表明河南省人口对自然资本利用程度逐年增加,目前已超出了生态承载力的范围生态足迹的供需矛盾突出人地关系紧张。而且在生态足迹的计算中贸易x=2.8289y +4.1131R*=0. 9673调整部分所占比重不大则反映出该地区主要是通过枯竭本21.6地资源来发展的区域发展模式正在远离可持续方向。资1.5-◆-生态足迹3.4适度人口动态分析路1.4一线性 (生态足迹)生态足迹的计算是基于-定社会经济条件下给定人口消费水平的需求运用适度人口理论及生态人口承载力测算州1.3-模型( 2 )对河南省历年适度人口进行计算(表2)。结果展1.2-示河南省的历年适度人口数介于实际人口数的1/3~ 1/4 ..1间，且下降趋势明显表明了河南省当前的人口一资源-环境的不可持续模式。In (人均GDP)图2人均生态足迹与 人均GDP的一元线形回归模型3.5与其他区 域的比较分析3.1.4 万元CDP的生态足迹表3河南省与其他区域的比较分析地区河南郑州中国东部地区 中部地区 西部12省全球.10人均生态足迹1.5565 1.138 1.325 1.464 1.736 1. 1722.3- +万元足迹人均承载力0.485 1.423 1.6810.499 0.948 0.7031.9人均生态赤字-1.071 -0.715 -0.645 0.94 -0.742 -0.469 -0.4万元CDP足迹2.87- 2.0371.4623.171 2.721言4注根据参考文献I 35 ,13 ]表中河南采用2000年其他为199年数据。2生态足迹法采用世界生态生产性土地作为统一的度量01990 1992 1994 1996 1998 2000 2002基础可以在地区、国家及全球范围内进行比较判断区域的可持续状况。表3表明河南省人均生态足迹远大于郑州、图3 1990 ~2003年河南省万元GDP足迹的动态变化西部12省略低于中部地区,为全球人均需求的67.65%。从图3可以看出万元GDP生态足迹曲线呈明显的下河南省较高的生态足迹与生产力整体水平较低、物质资料的降趋势表明在经济发展中人力、技术、资本等发挥的作用日生产所占比重较大有关;从人均生态承载力上看河南省的益增强河南省的资源利用效率明显提高资源利用方式逐人均量略低于东部地区与中部地区、全国相差甚远,仅为全步由粗放型向集约型转变。但2003年河南省万元GDP的球水平的1/4国内各区域均出现不同程度的生态赤字,而.生态足迹为2. 35 hm2 ,仍然低于我国1999 年的资源利用率河南省尤为显著为全国平均水平的1.66倍。高额的赤字(2.037 hm2 y2。存在表明人地关系急剧紧张.人 与空间处于严重不协调状3.2生态承载力的动态分析态河中国煤化工国平均水平是东部地区根据人口与土地的相关资料对河南省历年生态承载力的2.|YHC N M H G相比当前的资源利用水的计算和分析可得(表2、图4 ):1990~2003年河南省总生平还较低。因此要确保我省社会经济的可持续发展必须制定切态承载力供给由0.36x10* hm2增至0. 42x108 hm2呈现缓.实可行的措施。如提高资源利用率建立节约型社会实现慢的增长趋势,年均增长率1. 46%，这主要是由于耕地、可资源优化配,促进经济增长方式由粗放型向集约型转变大养殖水域的长期增加,以及道路、基础建设等建筑用地的总(下转第266页)体增长所致万数更均水平上看:人均生态承载力(扣除266*水土保持研究第13卷也逐渐增大5]。异。2001 ~2002年4种土地利用方式产生的地表径流量大不同土地利用方式在不同时期的径流量差异也不相同。小顺序为对照( 907.81 mm)>封山育林( 66. 17 mm)>杉.木荷林、杉木林和封山育林的月平均径流量很接近,而且其木林(63.65mm)>木荷林(52.34mm)对照所产生的地表分布曲线也较为一致;但对照与三种林地相比雨季6月份.径流量是其他土地利用方式的15~18倍。对照以及三种林的最大径流量则高出约100mm充分体现了林地在雨季的地的年平均地表径流系数分别为:43.60%、2.94%、2.86%水土保持作用。刘世荣等6也研究分析认为森林对地表径和2.44%对照的要远远大于木荷、杉木和封山育林,木荷流具有良好的调节功能随着森林植被率的增加地表径流林地调节地表径流的功能最好其次是杉木林和封山育林。的形成和土壤侵蚀明显减少。地表径流是引起流域水文变(3)对照地比木荷林地、杉木林地、封山育林地更容易化的主要因子是洪水流量的主要成分，同时也是水土流失、产生地表径流林地具有较好的涵养水源和保持水土作用。土壤侵蚀的一个重要因素。探讨不同森林林地或森林集水林地地表径流的产生主要是受降雨量的影响而与降雨强度区地表径流及土壤侵蚀的研究对于区域水资源的开发利的关系不大。地表径流量与降雨量之间呈现出极显著的非线用、森林水源涵养效益的正确评价以及流域的合理规划设计性二次抛物线关系( P <0.01 )。对照以及三种林地降雨量增是很有价值的。大的月份其月平均径流量-般也随之增大并且在同一月份间其平均地表径流量的大小趋势为对照>封山育林>杉木4.结论>木荷均是在6月份达到最大值9月份出现最小值这说明( 1 )闽北地区3~6月为雨季,降雨量大、降雨类型丰地表径流量的大小主要随着降雨量大小的不同而异。富,以大雨、暴雨和大暴雨为主要降雨特征7 ~ 10月受台风致谢本文的完成要特别感谢黄荣珍、岳永杰江森华、影响较严重年际间变率较大台风多的年份大雨和暴雨较卢豪良和王小国等师兄在前期试验中所做的大量工作。此多反之则少而11月至翌年2月为旱季降雨量较少降雨外福建省水土保持试验站、南平市水土保持办公室、建瓯市类型几乎都为小雨和中雨偶尔见大雨。水土保持办公室、建瓯市水土保持试验站也给予了大力的支(2)不同土地利用方式的年地表径流量具有很大的差持和积极的配合。参考文献:[ 1] 林业部科技司.森林生态系统定位研究方法M]北京:中国科学技术出版社, 1994.[2] 孙阁.森林对河川径流影响及其研究方法的探讨[ J]自然资源研究,1987 ,(2 ):67 -71.[3]马雪华.森林水文学[ M ]北京:中国林业出版社, 1993.[4]卢程隆,黄炎和,郑添发,等.闽东南花岗岩地区土壤侵蚀的研究J]水土保持通报,1990 ,10(2):41 -48.[5] 王占礼,邵明安,王庆瑞.黄土高原降雨因素对土壤侵蚀的影响[ J]西北农业大学学报,1998 ,26(4):101 - 105.[6]刘世荣,温远光,王兵,等.中国森林生态系统水文生态功能规律[M]北京:中国林业出版社,1996.(上接第261页)力推进河南省城镇化建设等。的范围。总之,14 年来,由于河南省各类土地生物生产效率的提高与人均生态足迹的快速增长不成比例人地矛盾不断4结论与讨论加剧导致了河南省的整体发展处于不可持续状态141。河南省1990~2003年人均生态足迹由1. 106 hm'升至生态足迹的方法-经提出引起了生态经济学家的广泛1.713hm2年均增长率4.33%生态足迹需求与供给的比例关注和深入讨论。需要指出的是研究中原始数据的真实性、由2.65: 1 增至3.93: 1供需矛盾突出而人均生态赤字由可靠性以及土地类型核算中标准的统一性都会影响评价的0. 688 hm2升至1.277 hm2并以年均4.2%的速率持续增长。结果但生态足迹法毕竟为度量区域可持续发展提供了新的生态赤字的加剧表明人类对自然的利用超出了其生态承载力审视角度。[1] 张颖王万茂.中国省市区生态足迹差异实证分析J].中国土地科学2004 ,18(4) 24.[ 2] W ackemagel M Lewan L Hansson C B. 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