甘肃省1997－2009年生态足迹与生态承载力分析

李宇洁，张仁陟

(1.甘肃农业大学资源与环境学院，甘肃兰州 730070;2.兰州职业技术学院，甘肃兰州 730703)

可持续发展已经成为许多国家和地区的政策制定、指导思想和战略选择的关键。衡量一个区域能否实现可持续发展，定量研究区域的发展状况以及对区域之间的发展状况作一个比较，即定量测定发展的可持续性状态，这一研究领域已成为当前可持续发展研究的热点与前沿。因此，可持续发展研究的核心问题就是定量测定人类对自然的利用状况，定量测定人类需求是否处于自然的再生产能力之内。作者运用由加拿大生态经济学家William Rees 1992年提出的，并由其博士生Wackemagel在1996年完善的生态足迹研究方法，对甘肃近年来的生态足迹进行计算与分析，通过计算甘肃省所能提供的资源量和该地区维持持续发展所需的资源进行比较，从而判断甘肃省人类对生态系统的影响程度和生态环境的现状及其可持续发展状态，以便对未来甘肃省人类生存和社会经济发展做出科学规划和建议。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 研究区概况

甘肃省地处青藏高原、黄土高原和内蒙古高原交汇地带，地貌复杂，山地、高原、平川、河谷、沙漠、戈壁交错分布。地势自西南向东北倾斜，地形狭长，东西长1 655 km，南北宽530 km。根据地质构造单元和地形组合特点，大致可分为各具特色的6大区域:陇南山地、黄土高原、甘南高原、河西走廊、祁连山地、河西走廊以北荒漠地带。全省耕地面积453.8万hm2，占全省总面积的7.52%。近年来，甘肃省由于人口、经济快速增长，水土资源的压力增加，矛盾突出，加上对自然资源的不合理开发利用，全省多数地区产生了地下水位下降、水土流失、草场退化、土地盐渍化、荒漠化、环境污染等一系列生态环境问题，严重阻碍了甘肃省经济和社会的持续、稳定发展。

1.1.2 数据来源

需要的1997－2009年甘肃省生物资源产量和能源消费量，以及1997－2009年人口和土地利用面积等数据，均来源于甘肃省1997－2009年的统计年鉴［1］。

1.2 研究方法

1.2.1 生态足迹的计算

生态足迹是将人类的社会经济活动对生态环境的需求转化为面积需求，主要计算生物生产性土地面积。

生物生产性土地面积考虑6种土地类型:可耕地、林地、草地、化石能源土地、建筑用地和水域面积［2］。

各类消费项目的人均生物生产土地面积的计算:

式中:i为消费项目的类型;Ai为第i种消费项目折算的人均生态足迹分量 (hm2);Ci为第i种消费项目的人均消费量;Yi为生物生产土地生产第i种消费项目的世界年均产量 (kg·hm－2);Pi、Ii、Ei分别为第i种消费项目的年生产量、年进口量和年出口量，N为人口数。

人均生态足迹的计算:

式中:ef为人均生态足迹 (hm2)，ei为人均生态足迹分量，rj为均衡因子。

区域总生态足迹的计算:

全球平均产量计算公式如下:

式中:k为农产品种类;i为年份;为第K类产品的全球平均产量 (kg·hm－2);Pki为第K类农产品的第i年全球生产产量 (kg);Aki为第K类农产品在第i年全球的生产总面积 (hm2)［3］。

通过均衡因子将各类生物生产性土地面积转换为等价生产力的土地面积，本研究所采用的均衡因子分别为 (目前全球统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］。最后进行汇总、计算生态足迹。

1.2.2 生态承载力的计算

人均生态承载力和区域生态承载力的计算公式分别为:

式中:aj为各类生物生产性土地人均真实面积;rj为均衡因子;yj为产量因子;N为人口数，ec为人均生态承载力 (hm2);EC为研究区总生态承载力。根据世界环境与发展委员会的建议，扣除了12%的生物多样性保护面积。本研究所采用的产量因子分别为: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 生态赤字或盈余

对生态足迹和生态承载力的计算结果进行比较，如果生态足迹小于生态承载力，形成生态盈余，表明该地区人类社会的经济发展对自然生态系统的压力处于该地区所能提供的生态可持续的范围之内，即处于可持续发展状态;如果生态足迹大于生态承载力，形成生态赤字，表明该地区的自然生态系统所提供的产品和服务需求超过了供给，不利于可持续发展。

2 结果与分析

2.1 生态足迹

由表1可知，1997－2009年甘肃省人均生态足迹呈上升趋势，1997年为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，生态压力逐渐增大。甘肃省人均耕地生态足迹从 0.699 161 hm2·人－1增长到1.023 255 hm2·人－1，整体呈增长趋势，13年内增加46.35%，增长幅度较大;人均化石能源用地从0.504 165 hm2·人－1增长到 1.151 124 hm2·人－1，增长了2.28倍;人均建筑用地生态足迹由0.027 150 hm2·人－1增长到 0.088 748 hm2·人－1，增长了3.27倍。说明甘肃省1997－2009年耕地、化石燃料地和建筑用地的生态需求量增幅显著，表明甘肃省人民对农产品、能源类消耗产品和建筑类用地量的增加。

表1 1997－2009年甘肃省人均生态足迹指数

2.2 生态承载力

运用生态承载力模型计算得到甘肃省1997－2009年的人均生态承载力 (表2)。特别指出的是，因为甘肃省并没有专门用来吸收CO2的土地，所以在计算该省生态承载力时，不考虑化石能源用地的生态承载力。从表2可知，1997－2009年甘肃省人均生态承载力从1.480 744 hm2·人－1下降到1.459 763 hm2·人－1，13 年间下降了0.020 918 hm2·人－1。1997－2009年，甘肃省人均生态承载力基本保持小幅下降态势，变化不明显。1997－2009年人均耕地生态承载力从0.592 695 hm2·人－1降低到0.551 760 hm2·人－1，降低了6.91%;人均草地生态承载力从0.762 006 hm2·人－1降低到0.691 421 hm2·人－1，降低了9.2%;人均水域用地生态承载力从0.012 727 hm2·人－1降低到0.008 415 hm2·人－1，降低了33.89%;人均林地生态承载力呈现缓慢增长趋势，从0.152 528 hm2·人－1增长到0.203 632 hm2·人－1，增长了33.5%;人均建筑用地生态承载力从0.027 150 hm2·人－1增长到0.088 748 hm2·人－1，增长了227%。说明1997－2009年甘肃省人均耕地、草地和水域用地的人均生态承载力减少，与甘肃省人口增长有很大关系，人均林地和建筑用地人均生态承载力增加。

表2 1997－2009年甘肃省人均生态承载力指数

2.3 生态分析

利用计算得出的1997－2009年甘肃省人均生态足迹和人均生态承载力指数，根据生态赤字/盈余计算模型计算得到1997－2009甘肃省人均生态赤字/盈余 (表3)可知，1997－2009年甘肃省人均生态从盈余0.195 0 hm2·人－1到赤字0.999 9 hm2·人－1。目前人们对自然资源的利用已超出了生态系统的生态承载力范围，加之人口逐年增长，甘肃省生态环境处于不安全状态，所以对现有资源的利用模式是不可持续的。

表3 1997－2009年甘肃省人均生态赤字/盈余指数

3 小结与讨论

生态足迹理论是当前国际上评价可持续发展的基础方法之一，通过这种理论模型计算，可以定量地判断出一个国家或区域是否处于生态承载力范围之内。本研究从生态足迹和生态承载力的比较入手，运用生态足迹模型计算和分析1997－2009年甘肃省各个土地类型的人均生态足迹、人均生态承载力以及人均生态赤字。

1997－2009年，甘肃省人均生态足迹从1.487 711 hm2·人－1增长到 2.658 701 hm2·人－1，增长了1.17倍，生态压力逐渐增大。在总生态足迹构成中，各个土地类型的生态足迹大小为:耕地＞化石燃料地＞牧草地＞建筑用地＞林地＞水域用地。说明甘肃省农产品、能源类消费产品和畜产品的消费量较高，人们的饮食结构发生改变，特别是对动物性产品的消费比例上升，当地人民的生活水平明显提高。1997－2009年甘肃省人均生态承载力从1.480 744 hm2·人－1，下降到1.459 763 hm2·人－1，下降了0.020 981 hm2·人－1。在总生态承载力构成中，各个土地类型的生态承载力大小为:牧草地＞耕地＞建筑用地＞林地＞水域用地＞化石燃料地，其中牧草地生态承载力最大。1997－2009年甘肃省人均生态从盈余0.195 0 hm2·人－1到赤字0.999 9 hm2·人－1。生态赤字为化石燃料地和耕地。林地、牧草地、水域用地、建筑用地均保持生态盈余，说明甘肃省对林地和牧草地的保护有所成效，甘肃省地广人稀，居民点用地和公路用地占土地总面积的百分比较少，所以建筑用地的生态承载力一直保持生态盈余。

人口规模的增长直接影响着生态足迹的增长。随着人口数量的增长和消费水平的不断提高，人们对各种农畜产品、林产品、水产品和能源等需求量也相应在增加。同时，随着科学技术的进步和更新，更加激发人们开发更多更好的资源产品满足日益增长的物质需求，导致了生态足迹的增长。

通过对甘肃省1997－2009年人均生态足迹及人均生态承载力综合分析，结果表明甘肃省人均生态足迹整体上呈现逐年增长、而人均生态承载力呈现逐年降低的趋势，生态赤字也在不断扩大，这说明甘肃省对自然资源的利用的数量和强度呈增加趋势，目前已超出了自然生态系统的生态承载力范围，自然资源处于超负荷状态，生态足迹与生态承载力之间的矛盾日益加剧，而且人口逐年增加，现有的资源利用模式是不可持续的，生态环境处于不安全状态，其发展模式是不可持续的。

通过对甘肃省1997－2009年生态足迹变化的研究，甘肃省生态赤字的主要原因在于化石能源的极大消耗造成对自然资源的过度利用，以及耕地减少，草地荒漠化和建筑用地的增加等，这些原因直接影响发展的可持续性。为了有效地缓解甘肃省的生态赤字，有必要采取相应的措施:采用新的技术，培育优势农产品，加快农产品的转化，提高自然资源单位土地的生物产量，从而提高生态系统的承载力;引导人们改变生活消费方式，倡导绿色消费，健康消费，降低生物资源消耗;在全省倡导勤俭节约新风尚，养成节约的习惯，保持适度的生活消费水平;严格控制人口数量，提高公众的可持续发展意识。

［1］甘肃年鉴编委会．甘肃年鉴1999－2009［M］．北京:中国统计出版社，1999－2009.

［2］朱国锋，杨小梅，万国宁，等．甘肃省2004年生态足迹计算与分析［J］．甘肃联合大学学报，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］刘某承，李文华．基于净初级生产力的中国生态足迹均衡因子测算［J］．自然资源学报，2009，24(9):1550－1559.

［6］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，2006，6(16):69－78.

［7］加强，滕彦国，王金生．生态足迹计算过程中的某些细节处理研究 ［J］．地域研究与开发，2009，28(2):99－107.