福建省化石能源地生态承载力研究

薛若晗

摘要[目的]研究福建省化石能源地生态承载力。[方法]针对当前研究中忽略化石能源地生态承载力的不足，运用生态足迹法与净初级生产力相结合的计算模型，对福建省进行实证研究。[结果]福建省各市2016年的化石能源地生态承载力存在显著的区域差异，人均化石能源地生态承载力以厦门最低，南平最高;各市人均化石能源地生态承载力的总构成中，林地和水域近海是构成主体，大部分城市这两项之和占到了80%以上。[结论]该化石能源地生态承载力模型能够更合理评价能源消费的可持续性，在一定程度上完善生态足迹法。

关键词生态足迹;化石能源地;生态承载力;净初级生产力;福建省

中图分类号X171文献标识码

A文章编号0517-6611（2018）28-0076-03

Study on Ecological Carrying Capacity of Fossil Energy Land of Fujian Province

XUE Ruohan（Minjiang University，Fuzhou，Fujian 350108）

Abstract[Objective] The research aimed to study the ecological carrying capacity of fossil energy land of Fujian Province.[Method]To overcome the defect of current studies of ignoring ecological carrying capacity of fossil energy land，this paper used the model which was established by combining ecological footprint analysis and net primary productivity，taking Fujian Province as a case study.[Result]In 2016，ecological carrying capacity of fossil energy land of Fujian Province showed significant regional difference，ecological carrying capacity per capita of fossil energy land of Xiamen City and Nanping City were lowest and highest respectively.In most cities of Fujian Province，forests and waters inshore account for more than 80% of the ecological carrying capacity per capita of fossil energy land.[Conclusion]The model can evaluate the sustainability of energy consumption more roundly and improve ecological footprint theory to a certain extent.

Key wordsEcological footprint;Fossil energy land;Ecological carrying capacity;Net primary productivity;Fujian Province

可持续发展，就是生态环境可接受限度以内的发展，即以生態系统可承受的阈值作为人类活动的限制范围[1]。Wakckernagel等[2]提出生态足迹法，用以计算区域生态承载力，作为判定区域可持续发展能力的重要指标之一。生态足迹法假设土地生态功能具有单一性，只承认土地提供生物产品的功能，而否认其对CO2的吸收能力，明显低估了区域综合生态承载力[3]。为了弥补这一不足，有学者提出将区域内吸收CO2能力较高的林地和海洋的面积相加，用于估算化石能源地生态承载力[4]，但由于世界上大部分土地实际上都参与了碳循环，此估算值会低于该区域对能源消耗的实际生态承载能力。而后，一些学者在生态足迹法中引入净初级生产力（net primary productivity，NPP），构建基于净初级生产力的化石能源地生态承载力改进模型（以下简称基于NPP的模型）进行计算[1，3，5]，如方恺等[6-7]对东北地区化石能源地生态承载力进行的实证研究，朱利欣[8]对京津冀地的生态承载力时空分布研究，魏黎灵等[9]对闽三角城市群生态安全评价。

在现有研究的基础上，笔者利用基于净初级生产力的改进模型，对福建省各市2016年化石能源地生态承载力进行比较分析，为促进相关研究不断深化，也为社会经济发展规划提供参考。

1资料与方法

1.1研究区域与数据来源

福建省位于我国东南沿海，简称“闽”，土地面积12.4万km2，陆地海岸线长3751.5 km，2016年人口3 874万人，辖福州（包括平潭综合实验区）、莆田、泉州、厦门、漳州、龙岩、三明、南平和宁德，共9个地级市和1个综合实验区[10]。

此次研究所涉及的福建省各个城市的生态生产性土地资源的数据主要来源于福建省和省域内各个城市2016年统计年鉴，以及第二次全国土地调查主要数据成果公报中福建及所辖地区的数据成果[11]。

1.2基于净初级生产力的化石能源地生态承载力模型

1.2.1基本原理。

化石能源地生态承载力是指区域可提供的吸收CO2的生态生产性土地总面积[6]。从目前研究结果可知，不仅不同类型土地的CO2吸收能力有很大差别，即便是同类型土地的CO2吸收能力也会随着具体区域和时间的不同而各有高低。因此，在使用基于NPP的模型计算时，可借鉴生态足迹法[12]，将研究区域内各类生态生产性土地面积经过均衡因子和转换因子的调整，换算成具有全球平均NPP的面积数值，此计算结果可以更好地在不同区域间进行直接比较。

1.2.2区域平均净初级生产力计算。将研究区域内各类生态生产性土地的NPP和相对应的土地面积相乘后加和，计算区域总NPP。区域平均NPP是区域总NPP与区域生态生产性土地总面积相比较的结果[6]，计算公式如下：

NPP=mj=1Aj×NPPjmj=1Aj（1）

式中，NPP为区域平均净初级生产力;NPPj为第j类生态生产性土地净初级生产力;Aj为第j类生态生产性土地面积。为使计算结果更便于进行区域间比较，各类生态生产性土地的NPP取全球平均值（表1）。

1.2.3均衡因子和转换因子计算。

将表1中各类生态生产性土地的平均NPP及该类土地全球总面积代入公式（1）计算全球NPP。均衡因子是分别将各类生态生产性土地的平均NPP与全球NPP相比而得出[6]，结果如表1所示，计算公式如下：

rj=NPPj，glo/NPPglo（2）

式中，rj为第j类生态生产性土地的均衡因子;NPPj，glo为第j类生态生产性土地全球平均净初级生产力;NPPglo为全球净初级生产力。

转换因子cffel来自区域平均NPP与全球NPP的比较[6]，计算公式如下：

cffel=NPPNPPglo （3）

1.2.4基于NPP的化石能源地生态承载力计算。运用均衡因子和转换因子对研究区域内各类生态生产土地面积进行调整，将其转换成具有全球平均NPP的土地面积[6]，计算公式如下：

ECCfel=N×eccfel=cffel×mj=1Aj×rj （4）

式中，ECCfel为研究区域化石能源地生态承载力;eecfel为区域人均化石能源地生态承载力;N为研究区域人口数;Aj为研究区域内第j类生态生产性土地面积。

2结果与分析

2.1区域净初级生产力和转换因子

将福建省各个城市的生态生产性土地资源的数据和表1数据，代入公式（2）和公式（3），计算福建省各市2016年的区域NPP和转换因子，计算结果见表2。

由表2可知，福建省各市2016年区域NPP相差较大，其中最高的是三明，为5.993 tC/（hm2·a）;其次是龙岩，为5.990 tC/（hm2·a）;再次是南平，为5.967 tC/（hm2·a）;而后依次为福州、莆田、泉州、漳州、厦门;最低的是宁德，其区域NPP远低于省内其他城市。转换因子呈现同样的排序，三明最高，为2.997;宁德最低，为1.331。总体而言，福建省各市的区域NPP呈现内陆城市高于沿海城市的趋势。这是因为区域NPP受该区域内各类生态生产性土地面积比例的影响大，若研究区域内林地、草地等高NPP生态生产土地面积所占比例较大，则区域NPP值较高，反之區域NPP值较低。此外，若该年份当地的水热等气象条件较好，区域NPP也会相应的较高。福建省是全国森林覆盖率最高的省份之一，林地是高NPP的生态系统，而福建省的林地主要分布于龙岩、三明和南平3个内陆城市，因此，它们的区域NPP计算结果较高;而宁德的林地面积占其区域面积比例相比省内其他城市明显偏低，则宁德的区域NPP计算结果也就最低。

2.2福建省各市人均化石能源地生态承载力将福建省各市的生态生产性土地的相关数据和表2计算结果代入公式（4），计算2016年福建省各市区域化石能源地生态承载力，计算结果见表3。由表3可知，2016年福建省化石能源地生态承载力总量为13 804.89万hm2，其中生态承载力总量最大的是南平，占全省生态承载力总量的16.94%，第二、三位的分别是福州和三明，生态承载力总量最小的是厦门。对全省化石能源地生态承载力贡献最大的土地类型为林地，达7 506.62万hm2，占全省总量的54.38%，即2016年福建省一半以上的生态承载力来自林地;其次为水域和近海，共4 454.47万hm2，占全省总量的32.27%;再次为耕地，共1 163.38万hm2，占比为8.43%;最少的是建设用地，仅为93.59万hm2，占比仅为0.68%。

根据2016年福建省人口数据以及表3数据，计算2016年福建省各市人均化石能源地生态承载力，计算结果见表4。表4显示，2016年福建省各市人均化石能源地生态承载力由高到低依次为南平、三明、龙岩、莆田、漳州、宁德、福州、泉州、厦门，其中南平最高，为8.79 hm2;厦门最低，为0.24 hm2，前者是后者的36.63倍，比两市的总化石能源地生态承载力间的差距更大。南平、三明、龙岩、莆田、漳州这5个城市的人均生态承载力都高于全省平均水平3.56 hm2，其中最高的南平的人均生态承载力是全省平均水平的2.47倍;宁德的与全省平均水平持平;而厦门的仅为全省平均水平的6.74%。表明在福建省内，就缓冲和调节能源消费而言，各市的能力不均衡，南平最强，厦门则最弱。这不仅与各市的区域NPP有关，也明显受到经济发展和人口集聚等其他因素的影响。如虽然宁德的区域NPP是全省最低的，但由于经济实力在省内相对较弱，人口密度低，人均化石能源地生态承载力居于全省中游水平。反观福建省经济实力较强的厦门、泉州、福州三市，其经济发展带来土地类型结构变化，不断向以建设用地等低NPP土地类型为主的结构发展。另一方面，由于经济发展吸引的人口不断增加，这3个城市也是福建省内人口密度最大的3个城市。这两方面的影响共同作用下，福州、泉州、厦门的人均化石能源生态承载力明显低于省内其他城市。

根据表4数据，计算2016年福建省各市不同土地类型人均化石能源地生态承载力结构比例，计算结果见表5。

福建省各市的人均化石能源地生态承载力构成百分比最高的两类土地是林地和水域近海。除厦门和宁德外，其余各市的林地和水域近海两项之和都超过当地承载力的80%，其中，福州这两项数值之和更是高达90%以上。除宁德以外，各市构成比例居第三位的皆为耕地，后几位构成顺序有所不同，但是大多数城市都呈现草地>低生产力地>建设用地的趋势。宁德和漳州比省内其他城市多出远海一项，且宁德的此项数值占到当地人均化石能源地生态承载力的22.57%。这种构成比例与福建省的区域资源禀赋有很大关系，闽北山区分布着丰富的林地资源，而闽东南沿海有着大面积天然的大陆架渔场，这些就成了吸收碳排放的主力。所以，福建省各市的人均化石能源地生态承载力形成了内陆城市以林地为主、沿海城市以水域近海为主的结构。

3结论与讨论

研究表明，福建省各市2016年区域NPP相差较大，林地等高NPP生态生产性土地面积占比高的城市区域NPP也高。2016年，福建省各市人均化石能源地生态承载力也存在显著差异，南平最高，厦门最低。除了因为福建省各市区域资源禀赋不同之外，建设用地等低NPP土地类型的扩张和人口集聚也是影响人均化石能源地生态承载力的主要原因。对生态承载力结构的分析表明，林地、水域近海和耕地是福建省大部分城市人均化石能源地生态承载力的主要组成部分。

现阶段，闽东南经济发达区域的城市人均生态承载力较低，生态脆弱。因此，建议福建省采取相应措施，提高区域对能源消费的承载能力。首先，抓住“一带一路”的契机，继续发展低碳循环产业。其次，尽可能提高用地效率，杜绝对自然资源的粗放型利用，使得土地利用结构更加合理化，以提升生态承载力。再次，对于已经过度开发的资源，必须加强生态保护修复。尤其是对林地、水域近海和耕地等福建省化石能源地生态承载力的构成主体，更要以立法、加强管理、积极鼓励等各种手段严守生态保护底线，切实保护好各类生态系统。

该研究运用基于NPP的模型来计算时，考虑了各种土地类型的碳吸收作用，可以认为是结合实际区域资源禀赋情况对现有生态足迹法进行改进，计算结果能更有效地在区域间进行比较。

该研究仍存在一些不足，如区域内各类型生态生产性土地的NPP尚无统一的计算模型，由于世界范围内同一土地类型的NPP相差不多，故暂以表1所列的全球平均值代入计算。此外，此次研究着重对研究区域自然因素的影响进行研究，未对当地的科技、管理等人为因素的影响进行估算，更完善的方法有待进一步研究。

参考文献

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[11] 福建省国土资源厅.福建省第二次全国土地调查主要数据成果公报[EB/OL].（2014-07-04）[2018-07-20].http：//www.mlr.gov.cn/tdzt/tdgl/decdc/dccg/gscg/201407/t20140704_1322754.htm.

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