基于生态足迹的洪雅县生态建设评价

李梦皓, 罗怀良, 胡娟



基于生态足迹的洪雅县生态建设评价

李梦皓, 罗怀良*, 胡娟

四川师范大学地理与资源科学学院, 四川, 成都 610101

基于生态足迹理论, 通过对洪雅县人均生态足迹、人均生态承载力和人均生态赤字或盈余的估算, 按照全球标杆生态安全评价等级标准, 以可更新资源生态压力指数、生态可持续指数、生态占用指数、生态经济协调指数和可持续发展指数所构成的生态安全评价指标体系, 对洪雅县近10年(2005—2014)来的生态安全状况进行评价研究, 结果表明: 洪雅县人均生态足迹具有振荡性下降趋势, 人均生态承载力有略微增长, 平均值在0.8 hm2·cap-1以下, 全县整体处于生态赤字状态。近10年来该县, 可更新资源生态压力指数从0.46下降到0.38, 属于很安全状态 ; 生态可持续指数逐年上升, 但值均<0.2, 从强不可持续状态转变为中不可持续状态; 生态占用指数介于1.01—2.00之间, 属于稍富裕状态; 生态经济协调指数后期略有上升(从0.36上升到0.43), 均<1.00,处于协调性很差; 可持续发展指数略有下降(从0.49下降到0.43), 跨持续性稍好和较好两个等级。根据评价结果来看, 洪雅县应着力于生态建设、环境保护, 发展绿色农业、循环农业, 抚育林木, 实现洪雅县经济发展模式由粗放、消耗型向集约、节约型转变, 提高区域可持续发展能力。

洪雅县; 生态足迹; 生态安全; 可持续发展

生态足迹是根据人类社会对自然资源的依赖性来定量测量区域可持续发展状态的一种理论与方法, 它形象地反映了人类经济活动对环境影响的程度[1-3]。生态足迹方法模型是由加拿大生态经济学家William Rees 在1992年提出的, 博士生Wackernagel进行完善的[4-5]。该方法于1999年引入中国后[6], 许多学者将其应用于国家尺度和地区尺度的生态安全评价[7-13]。主要基于生态足迹的理论, 采用生态压力指数、生态占用指数、生态经济协调指数这3个概念, 构建可持续发展评价模型和生态安全评价的指标体系来对一个国家或地区进行定量评价。

县域作为我国国民经济发展和社会进步的基础层次和基本细胞, 是经济发展和生态建设协调的最佳区域尺度。洪雅县作为一个典型的农业县, 近年来在生态农业县的基础上开展了县域生态持续建设。本文基于生态足迹理论, 将可更新资源生态压力指数、生态可持续指数、生态占用指数、生态经济协调指数和可持续发展指数构成的生态安全评价指标体系, 对洪雅县2005—2014年县生态安全状态进行定量分析, 用生态足迹来测量其生态建设的成效, 以期为该县生态建设和可持续发展提供理论依据。

1 研究区概况

洪雅县位于东经102°49¢—103°32¢, 北纬29° 24¢—30°00¢之间, 地处四川盆地西南边缘, 幅员面积1896.490 km2, 总人口33.0 万; 年降雨量1435.5 mm, 年平均气温16.6 ℃, 属中亚热带湿润气候; 地貌以山地丘陵为主, 河谷平坝分布在青衣江、花溪河两岸, 素有“七山二水一分田”之称[14]; 洪雅县现有林地面积1.1×105hm2, 竹林面积1.4×104hm2, 森林覆盖率达75%, 被誉为“绿海明珠”。

洪雅县从1990年起被四川省列为生态农业试点县, 1993年又被国家四部两委一局列为全国50个生态农业试点县之一[15]。1994年县政府在分析县情的基础上制定了《洪雅县生态农业建设总体规划》。经过近 10 年建设, 2000年评为全国生态农业建设先进县; 2004年被国家环境保护总局列为国家级生态示范区建设试点县, 2007年洪雅县被评为国家级生态示范区[16], 2010年成为四川省首批省级生态县, 2014年10月环保部对洪雅县创建国家生态县工作进行了技术评估, 洪雅顺利通过国家生态县验收, 成为四川省首个国家生态县, 也是西部山区县中唯一一个国家生态县。

2 研究方法和数据来源

2.1 生态足迹及基于生态足迹的生态安全评价计算方法

2.1.1 生态足迹、承载力与生态赤字或盈余

生态足迹模型应用与区域生态安全定量评价的核心和关键是区域生态足迹的计算。先通过生态足迹和生态承载力的计算, 再比较二者的大小, 求出生态赤字或盈余, 然后根据生态安全指标体系的各个评价指标对该区域的生态安全进行评价。

(1)生态足迹的计算方法

在生态足迹中, 通常将消费划分为生物资源消费和能源资源消费两种类型。其中生物资源消费以联合国粮农组织计算的有关生物资源的世界平均产量资料为标准, 能源资源消费以世界上单位化石燃料生产土地面积的平均发热量为标准, 将两者折算为耕地、林地、水域、草地、化石能源用地和建筑用地六种生物生产型土地的积[17]。不同类型间的生物生产能力差异很大, 这种差异用均衡因子加以消除。均衡因子为(某类生物生产面积的世界平均潜在生产力与全球各类生物生产面积的平均潜在生产力的比值)。目前均衡因子的确定有多种方案, 为保证研究结果的可比性, 本文采用世界野生动物基金会 (WWF)2004年报告中给出的2001年的均衡因子[18]:建筑用地和耕地为2.19, 水面为0.36, 草地为0.48, 林地和化石能源用地为1.38。所以, 将这六种具有不同生产力的土地面积乘以均衡因子转化为具有相同生态生产力的面积, 并加总计算生态足迹[19]。人均生态足迹的计算公式为[19]:

(2)生态承载力的计算方法

生态承载力反应的是在不损害区域生产力的前提下, 一个区域有限的资源能供养的最大人口数[20]。为了便于对比, 在生态承载力计算中, 不同地区同一类型的土地面积通过“产量因子”换算成可比的生物生产性面积[21]。某个国家或地区某类土地的均衡因子为(该地区平均生产力与世界同类土地的平均生产力的比率)。将洪雅县每年粮食的平均产量除以全球平均产量, 可得出该县历年的耕地产量因子。建筑用地大都来自产出率高的耕地, 故其产量因子取值与耕地相同。其余土地类型的产量因子参考相关文献[22−25]取值: 草地取0.19, 林地取0.91, 水域取1。生态承载力的计算公式为[7]:

(3)生态赤字或盈余的计算方法

将生态足迹与生态承载力进行比较, 可以得到生态赤字或盈余以表征区域的生态安全状况。生态赤字的存在表明区域人类对生态环境造成的压力超过了其承受的能力; 相反, 生态盈余说明区域资源能够满足当前人们的消费水平。生态赤字或盈余的计算公式为[20]:

2.1.2 基于生态足迹的生态安全评价指标计算

生态足迹研究者在生态足迹方法的基础上对生态安全评价指标做了一定的发展和完善, 主要从生态环境、经济发展等多方面来评价区域自然资源的供需情况和生态安全状况。

(1)可更新资源生态压力指数。生态足迹可分为可更新资源的生态足迹和不可更新资源(能源)的生态足迹, 考虑到生态足迹方法中没有对应能源的生态承载力, 加之化石能源的贸易流通和所排放气体的扩散性, 某一国家或地区所消费的化石能源足迹所带来的生态压力并非仅仅由消费国或地区所承担, 更多的是由全球来负担, 故将生态压力指数定义为某一国家或地区可更新资源人均生态足迹与人均生态承载力的比值, 该指数反映了区域生态环境的承压程度[7]。其计算公式为:

(2)生态可持续指数[26]。生态可持续指数是指一个国家或地区的人均生态承载力与该地人均生态足迹和生态承载力之和的比率。表示一个地区生态可持续利用的程度, 体现区域生态可持续供给满足人类生态需求的程度。其公式为:

(3)生态占用指数[7]。生态占用指数是指某一国家或地区人均生态足迹与全球人均生态足迹的比率。反映了区域社会经济发展的程度和人民消费水平的高低。其计算公式为:

(4)生态经济协调指数[27]。生态经济协调指数是指生态占用指数和生态压力指数的比率, 该指数反映了区域社会经济发展与生态环境的协调性。其计算公式为:

依据世界自然基金会提供的全球147个国家的生态足迹和生态承载力数据[18],参考国内相关研究[28], 本文在讨论可更新资源生态压力指数、生态可持续指数、生态占用指数、生态经济协调指数和可持续发展指数对洪雅县生态建设评价的安全等级划分和标准, 见表1。

2.3 数据来源和选取

生态足迹包括生物资源消费和能源资源消费。本文依据洪雅县经济发展的主要资源消费实际情况, 选取粮食、蔬菜、奶类等10种生物资源消费项目以及焦炭、汽油等6种能源消费项目(见表2)。各消费项目的人均消费量以及各土地类型的人均占有面积数据均来自于洪雅县统计年鉴(2005—2014年)和眉山市统计年鉴。

3 结果与分析

3.1 洪雅县生态足迹动态变化

本文对洪雅县近10年来各类土地类型的生态足迹进行计算, 得出人均生态足迹结构比重, 计算结果见图1。

图1中可以看出, 各类土地人均生态足迹平均构成所占比重由大到小依次为: 建设用地(74.59%)、化石能源用地(12.94%)＞草地(9.04%)＞耕地(2.40%)＞林地(0.73%)＞水域(0.28%)。近10年来各类人均生态足迹趋势为上升, 建设用地人均生态足迹增长趋势最慢, 林地人均生态足迹增长趋势最快, 其次是草地, 而耕地人均生态足迹呈下降趋势, 化石能源用地稍有浮动。洪雅县从1990年起被四川列为生态农业试点县, 在省级、国家级生态农业县建设的基础上, 近10年来开展国家级生态建设, 进行产业的结构调整和生态环境建设, 林地、草地面积不断上升, 耕地面积呈下降趋势, 城市化进程扎实推进, 各类土地的人均生态足迹出现上述变化。

3.2 洪雅县生态承载力动态变化

将2001—2014年洪雅县各类生产性土地的实际人均占有面积以及所对应的均衡因子及产量因子代入公式(2), 得到2001—2014年人均生态承载力, 计算结果见表3。

表1 基于生态足迹的生态安全评价指标的等级划分与标准

表2 洪雅县生态足迹计算主要消费项目及所对应的生产性土地类型

由表3可知, 洪雅县的人均生态承载力总体呈现上升趋势。具体来看: 早期的人均生态承载力呈现下降趋势, 从0.77381 hm2·cap-1降到0.68606 hm2·cap-1, 下降幅度达到12.79%; 中期有微弱的波动, 基本保持在0.78837 hm2·cap-1—0.80281 hm2·cap-1之间; 后期人均生态承载力却大大增加, 幅度达到18.05%。从所选年份各类生物生产性土地的人均承载力变化情况来看, 除水域人均承载力略微下降以外, 林地、草地和建设用地人均生态承载力均有所增长, 分别增长0.0534 hm2·cap-1、0.00009 hm2·cap-1、0.00991 hm2·cap-1,耕地是先下降然后在2014年突然上升, 尽管洪雅县高庙镇存在少量煤炭, 但由于存量较少, 而且没有开采, 可忽略不计, 所以化石能源用地保持不变为0。其中草地人均生态承载力增长较快, 增幅达到225%, 其次为耕地、林地、建筑用地、化石能源用地和水域。出现上述状况的原因是洪雅县山地、丘陵面积广大, 适宜林木、牧草生产, 再加上优化和调整产业结构, 加强和改善土地管理, 实现土地的可持续利用。

图 1 洪雅县2005—2014年各土地类型人均生态足迹结构图

表3 2001—2014年洪雅县人均生态承载力汇总

3.3 洪雅县人均生态赤字(盈余)的变化分析

根据公式(1)—(2)所得的洪雅县2005—2014年人均生态足迹和2001—2014年人均生态承载力, 代入公式(3), 得到洪雅县人均生态赤字(盈余)的动态变化, 其结果见图2。

从图2可知, 2005—2014年洪雅县生态系统的承载能力远远低于人均生态足迹, 一直处于赤字状态, 且随年份的增长, 生态赤字虽具有振荡性, 但总体呈现下降趋势, 并在2014年达到最低值。

人均生态承载力由于实际生产性土地面积变化较小, 其变化趋势也较小; 人均生态足迹具有振荡性, 总体呈现下降趋势; 人均生态赤字的增长与人均生态足迹的变化具有同步性。人均生态赤字早期由2005年3.48 hm2·cap-1减少到2014年1.67 hm2·cap-1, 下降幅度达108%。其中, 洪雅县早期人均生态赤字呈现下降趋势, 年平均生态赤字为2.72 hm2·cap-1; 中期人均生态赤字迅速下降, 从3.28 hm2·cap-1下降到2.48 hm2·cap-1; 经过一段时间的平稳期后, 又陡然下降, 从2.96 hm2·cap-1下降到1.67 hm2·cap-1, 下降幅度达到77.24%。结果表明, 洪雅县的生态需求已经超出了生态系统的自然承能力, 尤其是建设用地的需求情况对生态赤字的影响较大。

3.4 洪雅县生态安全动态变化分析

将近10年来洪雅县人均生态足迹、人均生态承载力分别代入公式(4)、(5)、(6)、(7)、(8)得到洪雅县(2005—2014年)可更新资源生态压力指数、生态可持续指数、生态占用指数、生态经济协调指数、可持续发展指数, 其结果见图3。

从图3可知, 近10年来该县, 可更新资源生态压力指数从0.46下降到0.38, 属于很安全状态 ; 生态可持续指数逐年上升, 但值均<0.2, 从强不可持续状态转变为中不可持续状态; 生态占用指数介于1.01—2.00之间, 属于稍富裕状态; 生态经济协调指数后期略有上升(从0.36上升到0.43), 均<1.00,处于协调性很差; 可持续发展指数略有下降(从0.49下降到0.43), 跨持续性稍好和较好两个等级。

从总体上看, 近10年来洪雅县的生态压力不断减小, 经济有了一定发展, 人民生活水平有了提高, 处于稍富裕的阶段, 可持续发展状态越来越好。今后应注意降低生态压力, 增加生态占用份额, 进一步改善生态与经济的协调性和可持续性。

4 结论与讨论

本文在对洪雅县近10年(2005—2014年)的生态赤字估算的基础上, 通过计算可更新资源生态压力指数、生态可持续发展指数、生态占用指数、生态经济协调指数和可持续发展指数所构建的生态安全指标体系中, 综合分析洪雅县的生态安全现状, 得到以下结论:

图2 洪雅县人均生态足迹、生态承载力和生态赤字变化对比图

从人均生态足迹估算结果可知, 洪雅县2014年人均生态足迹较2005年减少了62.7%, 降低速度较快。其中建设用地生态足迹下降最快且所占比重最大, 这主要是由于洪雅县是四川省省政府1990年批准的全省第一个效益型生态农业试点县, 1993 年又被列为全国首批 50 个生态农业试点县之一。十多年来, 洪雅县积极探索生态经济发展模式[29], 2005年, 以生态旅游为主的支柱性产业的发展规划, 确定了《2006年—2020年洪雅县土地利用总体规划》[30], 合理调整土地利用结构, 使得建设用地人均生态足迹成为拉动洪雅县人均生态足迹快速下降的主要原因。

从洪雅县人均生态承载力可知, 2005—2013年人均生态承载力略微增加, 但总体在0.8 hm2·cap-1以下, 但在2014年上升幅度较大, 达到0.96 hm2·cap-1, 除耕地、草地在2014年增加明显以外, 林地、水域和建设用地人均生态承载力均增长缓慢, 高庙镇存在少量煤炭, 但由于存量较少, 而且没有开采, 所以化石能源用地保持不变为0。其中草地人均生态承载力增长较快, 林地所占比重最大, 达49%以上。这主要是由于各类生产性土地面积中, 林地面积最大, 2014年洪雅县森林覆盖率达70%, 加之近几年洪雅县实施严格的退耕还林和林地保护措施, 使得林地的面积逐年增大, 是导致洪雅县人均生态承载力增长的主要因素。

根据洪雅县人均生态足迹和人均生态承载力的估算可知, 洪雅县处于生态赤字状态, 2014年人均生态赤字达1.67 hm2·cap-1, 但随着年份的增长, 人均生态赤字在进一步的减小。洪雅县在1990年成为第一个效益型生态农业试点县; 1993年又被列为全国首批 50 个生态农业试点县之一, 先后荣获“全国生态农业建设先进县”(2000 年, 全国16个, 四川省只有洪雅)、“全国退耕还林综合示范县”、“全国科技进步先进县”等称号; 2015年成为四川省除成都市以外首个国家生态县。这一系列政策措施是造成洪雅县生态赤字进一步减小的主要原因。

(4)随着生态赤字和生态压力的逐年降低, 洪雅县生态可持续指数略有上升, 在2014年之前均<0.2, 其可持续发展程度总体属于强不可持续, 但在2014年达到0.26, 开始进入中不可持续, 并且随着年份的增加, 其不可持续程度将会逐渐的减缓; 可更新资源生态压力指数从2005年的0.46下降到2014年的0.38, 根据提出的等级划分(表3)处于很安全状态 (6级); 生态占用指数从 2005年的1.94逐年减小到2014年的1.19, 始终处于1.01—2.00之间, ,属于稍富裕状态(3级); 生态经济协调指数总体上变化平缓, 在2014年有缓慢的上升, 但始终<1.00,处于最低等级(1级); 可持续发展指数从2005年的0.49逐渐降低到2014年的0.43, 始终处于0.30—0.54之间, 跨持续性稍好和较好两个等级, 属于等级(3、4级)。根据以上五个指标, 得出洪雅县总体上可持续发展建设前景良好, 这主要得益于洪雅县近十年(2005—2014年)来所实行的各项政策措施, 如: 2004年洪雅县被列为国家级生态示范区建设试点县; 2005年专注打造以瓦屋山为龙头, 以洪川、柳江、瓦屋山场镇等为重要节点的大旅游格局; 2007年现代牧业洪雅牧场开始动工, 意在打造西南规模最大的奶牛场; 在“十一五”规划期间, 瓦屋山电站、百花潭电站、千佛岩电站等一些重点项目建成投产; 2014年“引青入城”项目的启动, 2016年“美丽乡村·梦里茶香”茶兰陀项目的启动。这一系列举措意在将洪雅县打造成为新一批的生态旅游大县, 努力实现经济效益和生态效益的有机统一, 走生态安全路线。

5 结语

本文在生态足迹研究者的基础上对生态安全评价指标体系做了一定的发展和完善, 更加全面的从生态环境、经济发展等多方面来评价区域自然资源的供需情况和生态安全状况, 结果表明: 洪雅县人均生态足迹具有振荡性下降趋势, 人均生态承载力有略微增长, 虽然整体处于生态赤字状态, 但是整体在往好的方向发展; 在生态安全评价指标体系中, 生态可持续指数和生态经济协调指数处于上升状态, 而可更新资源生态压力指数、生态占用指数、可持续发展指数呈下降趋势, 今后洪雅县发展的着力点应集中在耕地、林地、建设用地这三种土地类型上, 处理好人口、资源、环境和社会经济之间的发展关系, 树立尊重自然、顺应自然、保护自然的发展理念, 优化调整产业结构; 加强和改善土地利用管理, 提高资源利用效率, 实行最严格的资源, 保护和节约制度; 积极通过科学技术的进步来提高资源利用效率, 实现洪雅县经济发展模式由粗放、消耗型向集约、节约型转变, 提高区域可持续发展能力。

由于洪雅县属于典型的农业生产向生态农业过渡, 最终向生态旅游转化的县城, 生态建设、环境保护是未来发展的重中之重。本文仅对洪雅县生态安全指标体系中的各个指标进行了评价, 未分析洪雅县各个产业的发展对其生态建设的影响, 这是今后研究中需要进一步深化之处。此外旅游产业对当地生态产生影响的估算也会在后续的研究中进一步探讨。

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Evaluation of ecological construction in Hongya County based on ecological footprint

LI Menghao, LUO Huailiang*, HU Juan

School of Geography and Resource Science, Sichuan Normal University, Chengdu 610101, China

According to the global standard of ecological security evaluation, and based on the indicator system of ecological security which is composed of ecological tension index of renewable resources, ecological sustainability index, ecological occupancy index, ecological economic coordination index and sustainable development index, we did a ten-year research on the ecological security conditions of Hongya county from 2005 to 2014. The results show that per capita ecological footprint of Hongya county has a declining trend, and that the per capita ecological capacity has a slight increase, with the average below 0.8hm. The whole county is in ecological deficit. Over the ten years, the ecological pressure index of renewable resources has decreased from 0.46 to 0.38, which is in a state of security. The ecological sustainability index has increased year by year, with the average over 0.2, which has transformed from the strongly unsustainable state to sustainable state. The ecological occupancy index is between 1.01 and 2.00, which is in the state of abundance. And the ecological economic coordination index has a slight increase later (from 0.49 to 0.43), all below 1.00, which illustrates a poor coordination. The sustainability index reduces slightly (from 0.49 down to 0.43), which is between continuity and sustainability. According to the results, Hongya county should focus on ecological construction, environmental protection, and develop green agriculture, recycling agriculture, and cultivate forest, so as to transform the economic development model from extensive, consumable to intensive and resource-saving, and achieve a sustainable development.

Hongya County; ecological footprint; ecological safety; sustainable development

10.14108/j.cnki.1008-8873.2018.04.024

F062.2

A

1008-8873(2018)04-195-09

2017-9-22;

2017-10-20

国家社会科学基金项目“山地丘陵农产品主产区种养关联的县域农业碳源/汇效应及调控机制研究”(17BGL137)

李梦皓(1991—), 女, 四川洪雅县人, 四川师范大学硕士研究生; E-mail:425137256@qq.com

罗怀良, 男, 教授, 主要从事自然资源、环境变化和环境影响评价等方面的研究, E-mail:huaill@163.com

李梦皓, 罗怀良, 胡娟. 基于生态足迹的洪雅县生态建设评价[J]. 生态科学, 2018, 37(4): 195-203.

LI Meng-hao, LUO Huai-liang, HU Juan. Evaluation of ecological construction in Hongya County based on ecological footprint[J]. Ecological Science, 2018, 37(4): 195-203.