河南省沿黄区域生态承载力分析

胡婵娟， 郭 雷， 杜 军

（河南省科学院地理研究所，郑州 450052）

习近平总书记在黄河流域生态保护和高质量发展座谈会的讲话［1］中指出，黄河流域是我国重要的生态屏障和重要的经济地带，是打赢脱贫攻坚战的重要区域，在我国经济社会发展和生态安全方面具有十分重要的地位，保护黄河是事关中华民族伟大复兴的千秋大计. 河南省位于黄河中下游的交界区域，是我国经济地理的中心，处于丝绸之路经济带西向、南向和连接海上丝绸之路的交汇点，也是我国东部产业转移、西部资源输出、南北经贸交流的桥梁和纽带. 河南省沿黄区域主要是指黄河干流流经的所有省辖市县，占全省总面积的35.5%，包括三门峡市、洛阳市、济源市、焦作市、郑州市、新乡市、开封市、濮阳市这8个省辖（管）市的所有县市区和滑县，共72个县（市、区）. 根据2020年河南省统计年鉴的统计数据，河南省沿黄区域8市1县的常住人口占河南省常住人口的40.4%，地区生产总值占河南省GDP的53.0%. 因此，河南省沿黄区域的发展在黄河生态保护和高质量发展中起着重要的作用.

生态承载力被广泛认为是在生态系统结构和功能不受破坏的前提下，生态系统对外界干扰特别是人类活动的承受能力［2-3］. 生态承载力在某种程度上也是表征一个区域生态现状与人类社会经济活动和谐程度的重要指标［4-5］. 提高区域生态承载力已成为经济社会发展的重要任务. 已有较多学者分别采用经典统计模型、过程模型、时空一体化模型等方法对生态承载力进行了研究［6］. 近年来，随着遥感（RS）技术、地理信息技术（GIS）和全球定位技术（GPS）的快速发展，高光谱和多时相遥感影像数据为生态承载力监测提供了更加丰富、多元化的信息，且不间断地常态化监测有助于及时掌握生态承载力的发展变化，因此越来越多的学者采用RS技术、GIS技术、GPS技术对区域生态承载力进行研究［7-9］.

地理国情普查和监测是基于3S技术（RS技术、GIS技术、GPS技术）对我国陆地国土范围内的地表自然和人文地理国情信息进行的空间化、定量化普查. 目前，关于地理国情综合统计分析的指标设定、分析方法、评价模型的研究已有很多［10-13］. 同时，也有学者［14-17］将地理国情的统计分析引入到生态服务功能、农业、城市发展等各个方面的研究当中，为区域综合规划、决策、监督等部门提供了独立、客观和现实的参考信息和科学数据［18］. 本研究基于河南省2015年地理国情普查数据和2019年基础性地理国情监测数据分析了2015—2019年河南省沿黄区域不同地表覆盖类型的分布格局，同时结合生态承载力模型分析了2015—2019年河南省沿黄区域的生态现状及变化趋势，以期为河南省黄河流域生态保护与高质量发展提供一定的科学依据.

1 研究方法与数据

1.1 区域界定

河南省沿黄区域主要是指黄河干流流经的所有省辖（管）市和滑县，包括三门峡市、洛阳市、济源市、焦作市、郑州市、新乡市、开封市、濮阳市这8 个省辖（管）市的所有县市区和滑县，共72 个县（市、区），面积5 922 946 hm2，占全省总面积的35.5%.

1.2 数据来源

2015年和2019年的地表覆盖分类数据来源于河南省2015年地理国情普查数据和2019年基础性地理国情监测数据. 地理国情地表覆盖数据包括种植土地、林草覆盖、房屋建筑（区）、道路、构筑物、人工堆掘地、荒漠与裸露地、水域等类型. 人口及地区生产总值数据来源于河南统计年鉴.

1.3 模型的选取

人均生态承载力模型［19］如下式所示：

式中：ec为人均生态承载力，hm2/人；rj为均衡因子；yj为产量因子；aj为人均占有的第j类生物生产性土地的面积，hm2/人.

生物生产性土地是指具有生物生产能力的土地或水体，主要包括6 种土地类型：耕地、林地、草地、建筑用地、水域和化石燃料用地.公式中均衡因子和产量因子引用Wackernagel和Rees［20］的数据，详见表1.

表1 均衡因子和产量因子Tab.1 Balance factor and yield factor

1.4 数据分析

采用GIS、EXCEL、SPSS 等分析软件对数据进行统计分析.

2 结果与分析

2.1 河南省沿黄区域不同地表覆盖类型的分布格局及变化

如图1所示，河南省沿黄区域8市1县的种植土地、林地覆盖和房屋建筑（区）在不同地表覆盖类型中的面积占比相对较大，2019年这3种地表覆盖类型的面积占不同市县行政区域面积的比例均达到了75%以上，其中新乡市、洛阳市和开封市的种植土地面积较大，分别为501 042、454 610、420 911 hm2，洛阳市、三门峡市和郑州市的林地面积较大，分别为856 003、663 426、205 071 hm2，新乡市、郑州市和洛阳市的房屋建筑（区）面积较大，分别为94 444、91 994、80 195 hm2. 2015—2019年，河南省沿黄区域8市1县的种植土地、林草覆盖、荒漠与裸露地的面积整体呈减少趋势，房屋建筑（区）、道路、构筑物、人工堆掘地和水域的面积整体呈增加趋势. 2015—2019 年，除三门峡市的种植土地面积增加了4178 hm2之外，其他市县的种植土地面积均有所减少，其中洛阳市的种植土地面积减少的最多，共减少了20 557 hm2；除洛阳市的林草覆盖面积增加了1403 hm2之外，其他市县的林草覆盖面积均有所减少，其中郑州市的林草覆盖面积减少的最多，共减少了17 841 hm2；除了滑县的荒漠与裸露地面积保持不变外，其他8个地市的荒漠与裸露地面积均有所减少，其中洛阳市的荒漠与裸露地面积减少的最多，共减少了1872 hm2. 房屋建筑（区）、道路、构筑物、人工堆掘地和水域面积增加较多的市县包括郑州市、洛阳市和新乡市，增加面积分别为38 453、21 026、19 929 hm2. 从不同的地表覆盖类型的面积变化可以看出，河南省沿黄区域8市1县正处于城市化快速发展的过程中，且相较来看郑州市和洛阳市的城市化发展速度更快.

图1 2015—2019年河南省沿黄区域不同市县不同地表覆盖类型的面积变化Fig.1 Area changes of different land coverage types in different cities and counties along the Yellow River in Henan Province during 2015 to 2019

2.2 河南省沿黄区域生态承载力的变化

根据人均生态承载力的通用计算模型，将地表覆盖类型中的种植土地归为耕地，草地覆盖归为草地，林地覆盖归为林地，水域归为水域，房屋建筑（区）和道路归为建筑用地，同时扣除12%的生物生产性土地面积，然后根据表1 中给出的均衡因子和产量因子计算2015 年和2019 年河南省沿黄区域不同市县的人均生态承载力. 如图2 所示，河南省沿黄区域8 市1 县的人均生态承载力以三门峡市最高，2015 年和2019 年分别为0.756 hm2/人和0.753 hm2/人；郑州市最低，2015年和2019年分别为0.193 hm2/人和0.173 hm2/人. 2015和2019 年河南省沿黄区域的人均生态承载力均值分别为0.399 hm2/人和0.383 hm2/人，除郑州市、焦作市外，其他市县的人均生态承载力均超过河南省沿黄区域人均生态承载力的均值. 除滑县外，2015—2019年河南省沿黄区域其他市县的人均生态承载力均呈下降趋势，其中洛阳市、郑州市和新乡市的下降幅度较大，分别降低了0.021、0.020、0.011 hm2/人.

图2 2015—2019年河南省沿黄区域不同市县的人均生态承载力Fig.2 Per capita ecological carrying capacity of different cities and counties along the Yellow River in Henan Province during 2015 to 2019

2.3 河南省沿黄区域生态承载力变化与经济发展的关系分析

从表2 中可以看出，2015—2019 年河南省沿黄区域不同市县的人均GDP 均呈增加趋势，其中郑州市人均GDP 的增长超过3万元/人，济源市、焦作市、洛阳市人均GDP 的增长超过2万元/人. 从2015—2019 年河南省沿黄区域人均生态承载力和人均GDP的变化趋势可以看出，2015—2019年河南省沿黄区域经济的快速发展在一定程度上导致了其人均生态承载力的降低，长期来看这种发展是不可持续的. 以人均生态承载力的降低量与人均GDP的增加量的比值来表征经济增长与生态发展之间的关系，其值越高，代表随着单位人均GDP的增加牺牲的人均生态承载力的量越大. 从表2中可以看出，河南省沿黄区域的不同市县中，滑县在发展社会经济的同时，没有以牺牲生态为代价，济源市和三门峡市虽然在经济发展的同时生态承载力也出现了一定程度的下降，但其人均生态承载力的降低量与人均GDP的增加量的比率相对较低. 综合河南省沿黄区域各个市县人均生态承载力的现状及人均生态承载力的变化与经济发展之间的关系可知，相对于其他几个地市而言，滑县、济源市和三门峡市的经济发展的可持续性相对较好.

表2 2015—2019年河南省沿黄区域人均生态承载力和人均GDP的变化Tab.2 Changes of per capita ecological carrying capacity and per capita GDP in the region along the Yellow River in Henan Province during 2015 to 2019

3 结论

通过分析2015—2019 年河南省沿黄区域8市1县不同地表覆盖类型的分布格局及其生态承载力的变化，得到如下结论：

1）河南省沿黄区域正处于城市化快速发展的过程中，2015—2019 年河南省沿黄区域的种植土地、林草覆盖、荒漠与裸露地的面积整体呈减少趋势，房屋建筑（区）、道路、构筑物、人工堆掘地和水域的面积整体呈增加趋势.

2）除滑县外，2015—2019年河南省沿黄区域其他市县的人均生态承载力均呈下降趋势，经济发展与生态承载力之间的矛盾依然显著. 8市1县中，滑县、济源市和三门峡市的经济发展的可持续性相对较好.