区域开发生态承载力计算模型及其应用

谷文明，赵睿明，徐太海

(哈尔滨工业大学环保科技股份有限公司，哈尔滨150001)

战略环评(SEA)是实施可持续发展的关键技术［1］，在区域开发过程中起着重要的作用.生态承载力评价又是战略环评(规划环评)的重要内容.生态足迹模型和基于AHP的综合评价方法都可以成为生态承载力定量计算的有效工具［2－4］.

生态足迹(ecological footprint)概念是由加拿大生态经济学家William及其博士生Wackernagel提出的［5］.生态足迹(ecological footprint)是指生产已知人口所消费的所有资源和吸纳这些人口所产生的所有废弃物所需要的生物生产土地的总面积和水资源量［6］.Hardin在1991年明确定义生态容量为在不损害有关生态系统的生产力和功能完整的前提下，可无限持续的最大资源利用和废物产生率［7－8］.生态足迹研究者接受了Hardin的思想，并将一个地区所能提供给人类的生物生产性土地的面积总和(即生态足迹供给)定义为该地区的生态承载力.因此，生态足迹也可以作为生态承载力研究的方法和手段.

高吉喜选取了一些发展因子和限制因子作为生态承载力的指标，用各要素的监测值与标准或期望值比较，得出各要素的承载率，然后按照权重法得出综合承载率［9］.

目前，国内对生态承载力计算方法已经进行了相关的研究，但多数为对方法的介绍和现状评价，与区域开发规划结合的研究还较少，本文选取黑龙江省佳木斯市和内蒙古自治区兴安盟地区为研究对象，用两种计算模型对区域的生态承载力进行计算，并对结果进行比较和分析.

1 生态足迹模型及在生态承载力计算中的应用

土地承载力(生态承载力)是指区域土地所能持续供养的人口数量［10］，反映在不损害区域生产力的前提下，一个区域有限的土地资源能供养的最大人口数量.不同国家或地区某类生物生产性面积所代表的区域产量与世界平均产量的差异可用“产量因子”来校正.同时，在生态承载力计算时需扣除12%的生物多样性保护面积［11］，因此，人均生态承载力的计算公式为:其中:EC为区域总人口的生态足迹供给，m2;N为人口数;ec为人均生态足迹供给，m2/人;aj为j类型生物生产性土地人均拥有面积;rj为均衡因子;yj为产量因子.

根据当地土地利用总体规划及统计年鉴等相关资料，对黑龙江省佳木斯市及内蒙古自治区兴安盟地区的现状(以2008年统计资料为计算依据)人均生态足迹供给量进行了计算，结果见图1所示.

图1 研究区域生态足迹供给与全国及全球的生态足迹对比

从图1中可以看出，佳木斯市和兴安盟地区的生态足迹供给水平较高，人均生态足迹供给在2.5 ×104m2以上，均高于1.5×104m2的国内生态足迹和2.2×104m2的全球生态足迹平均水平.但需要说明的是:计算过程中采用的产量因子是全国平均水平值.由于兴安盟土地质量较差，土壤养分含量较低，因此产量因子的选取值偏大.

2 综合评价法及在生态承载力计算中的应用

层次分析法(AHP)是由美国运筹学家萨蒂(SAATY A·L)提出的一种决策方法［12］，基于AHP法及高吉喜［10］选取的一些发展因子和限制因子建立以下评价指标体系:

1)一级评价指标体系构成

一级评价以生态系统弹性度作为评价指标，主要目的是衡量不同区域生态系统的自然潜在承载能力.

生态系统弹性度表达模式:

2)二级评价指标体系

二级评价以资源和环境单要素承载力为基准，资源承载指数表达模式:

环境承载指数模式为:

3)三级评价指标体系构成

三级评价指标是承载压力度指标.资源压力度以水资源压力度、土地资源压力度、矿产资源压力度、森林资源压力作为评价指标.环境压力度以水环境压力度、大气环境压力度和固废消纳压力度作为评价指标.承载压力度指数模式为:

式中，CCS和CCP分别为系统承载力和压力.一级二级评价分级情况详见表1.

表1 生态承载力评价分级

三级评价为资源－环境压力度(CCPS)计算，其结果分值由高到低反映了生态系统压力大小，分值越高，表示系统所受压力越大.当CCPS＞1时，承载力超负荷;CCPS＜1时，承载力低负荷;CCPS =1时，承载压力平衡.

根据当地统计年鉴、环境质量报告、环境容量计算结果、单位产值能耗物耗、区域产业发展规划等相关资料及专家评判结果，采用综合评价方法对黑龙江省佳木斯市及内蒙古自治区兴安盟地区的生态承载力评价指数进行了计算.计算结果见表2.

表2 基与AHP法的区域生态承载力评价结果

根据表2可以得出以下结论:

1)佳木斯市和兴安盟地区生态系统处于较稳定状态，有一定的抵御外力能力和自我恢复能力，但在大力发展经济的同时也应注意保护当地的自然环境.

2)便利的交通条件和相对丰富的资源决定了两个地区的资源承载力处于较高的水平;环境承载力较低，但仍处于中等水平;资源－环境综合承载力总体上处于中等偏高的承载水平.

3)两个地区在规划实施前后的CCPS(压力度)均小于1，具有一定的发展空间.但当工业项目规划实施后，两个地区对资源的利用强度进一步加大，接近承载压力平衡状态.区域均应采取保护性的开发，确保生态环境保护措施与区域开发项目的同步实施.

3 结论

1)生态足迹模型计算结果显示，佳木斯市和兴安盟地区的生态足迹供给水平较高.生态足迹模型是由一个地区所能提供给人类的生态生产性土地的面积总和来确定地区生态承载力，该方法不能反映社会经济活动等因素，但该方法相对直观、简便，且相对准确地描述当地的生态承载力状况(尤其在受人类活动影响较小的区域).

2)基于AHP的生态承载力综合评价方法的计算结果显示，在研究的区域中，两个地区的生态环境处于较稳定的状态.综合评价方法需要较多资料及数据，但考虑因素较全面、灵活，能较好的反映区域社会－经济－自然复合生态系统的生态承载力.

3)两种方法计算的生态承载力结果不尽相同，但可以从不同方面说明区域的生态承载力状况，反映当地的发展优势和资源环境制约因素.在区域和规划环境影响评价中将两种生态承载力定量计算模型有机的结合起来，将会对区域的可持续发展提供有效的理论基础和技术支持.

［1］ 曹利军.可持续发展评价理论与方法［M］.北京:科学出版社.1999:45－61.

［2］ 石月珍，赵洪杰.生态承载力定量评价方法的研究进展［J］.人民黄河，2005，27(3):6－8.

［3］ XU T H，ZHANG L，ZHANG Y.Comparison of quantitative evaluation methods in ecological carrying capacity［C］//2008 Proceedings of information technology and environmental system sciences 2008，2:359－363.

［4］ XU T H，PENG X R，MA S Y，Calculation and application of the models in the Strategic Environment Assessment(SEA)［C］//Proceedings of the 2009 International Symposium on Environmental Science and Technology，2009，2:147－149.

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

［6］ 卢 远，华 璀.广西1990—2002年生态足迹动态分析［J］.中国人口·资源与环境，2004，14(3):49－53

［7］ COSTANZA R，DALY H.Natural capital and sustainable development［J］.Conservation Biology，1992，6(1):37－38.

［8］ 张志强，徐中民.生态足迹的概念及计算模型［J］.生态经济，2000，10:8211.

［9］ 高吉喜.可持续发展理论探索——生态承载力理论、方法与应用［M］.北京:中国环境科学出版社，2001.

［10］ 孟庆香，常庆瑞，张俊华.陕北农牧交错带土地承载力及提高途径探讨［J］.干旱地区农业研究，2003，21(1):108.

［11］ 徐中民，程国栋，张志强.生态足迹方法的理论解析［J］.中国人口·资源与环境，2006，16(6):69－78.

［12］ SAATY T L.The Analytic Hierarchy Process［M］.New York: McGraw－Hill，2004.