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Quantitative evaluation of resource and environment pressure in Qinghai Province, China based on footprint family.

基于足迹家族的青海省资源环境压力定量评估


为了系统评估人类活动对环境的影响,基于足迹家族构建了资源环境压力评价体系,对青海省的生态足迹、碳足迹、水足迹及资源环境压力作了测评.结果表明: 1990—2013年,青海省人均生态足迹由1.32 hm2增为3.32 hm2,人均生物承载力由2.33 hm2降至2.07 hm2,2006年后出现生态赤字且不断增高,但1990年以来始终存在生物质盈余;人均碳足迹由5.82 t增至15.85 t,目前已超过应对气候变化目标的7.93倍;人均水足迹从967.67 m3降低到732.05 m3.1990年以来生态压力一直较低(Ⅰb),温室气体(GHG)排放压力由较低(Ⅰb)升高到中上(Ⅱb),水资源压力很低(Ⅰa),资源环境压力由很低(Ⅰa)升高为较低(Ⅰb).生态压力和水资源压力对资源环境压力的贡献率逐渐降低,GHG排放压力的影响明显增大.资源环境压力的空间差异较大,2013年西宁市很高(Ⅲb)、海东市中上(Ⅱb)、海西州中下(Ⅱa),其他各市州很低(Ⅰa),主要压力源也具有明显的空间异质性.今后发展中,各市州应采取差异化减压策略.

In order to effectively evaluate  the influence of human activities on the resource and environment, this paper constructed an resource and environment pressure evaluation system based on footprint family, and calculated the ecological footprint, carbon footprint, water footprint, and resource and environment pressure in Qinghai Province. The results showed that from 1990 to 2013, the ecological footprint per capita in Qinghai Province increased from 1.32 hm2 to 3.32 hm2, and biological capacity per capita decreased from 2.33 hm2 to 2.07 hm2. Since 2006 there was ecological deficit. However, the biomass surplus existed during 1990-2013. The carbon footprint per capita increased from 5.82 t to 15.85 t, which had been more than 7.93 times of the target to address climate change. The water footprint per capita decreased from 967.67 m3 to 732.05 m3. Since 1990, the ecological pressure was at low grade (Ⅰb), greenhouse gas (GHG) emissions pressure was enhanced from low grade (Ⅰb) to aboveaverage grade (Ⅱb), the water pressure was at-very low grade (Ⅰa), the resource and environment pressure increased from very low grade (Ⅰa) to low grade (Ⅰb). The rate of contribution of ecological pressure and water resource pressure to resources and environment pressure gradually decreased, whereas, the rate of contribution of GHG emission pressure to resources and environment pressure gradually increased. The resource and environment pressure had spatial heterogeneity. In 2013, it was at very high grade (Ⅲb) in Xining City, at aboveaverage grade (Ⅱb) in Haidong City, at belowaverage grade (Ⅱa) in Haixi State and at very- low grade (Ⅰa) in the rest regions. The main resource and environment pressure source also had obvious spatial heterogeneity. In future, differentiation strategies should be taken in the decompression progress.


全 文 :基于足迹家族的青海省资源环境压力定量评估
马彩虹1∗  赵  晶2
( 1宁夏大学资源环境学院, 银川 750021; 2西安石油大学思想政治理论教学科研部, 西安 710065)
摘  要  为了系统评估人类活动对环境的影响,基于足迹家族构建了资源环境压力评价体
系,对青海省的生态足迹、碳足迹、水足迹及资源环境压力作了测评.结果表明: 1990—2013
年,青海省人均生态足迹由 1. 32 hm2增为 3. 32 hm2,人均生物承载力由 2. 33 hm2降至
2.07 hm2,2006 年后出现生态赤字且不断增高,但 1990 年以来始终存在生物质盈余;人均碳
足迹由 5.82 t增至 15.85 t,目前已超过应对气候变化目标的 7.93倍;人均水足迹从 967.67 m3
降低到 732.05 m3 .1990 年以来生态压力一直较低(Ⅰb),温室气体(GHG)排放压力由较低
(Ⅰb)升高到中上(Ⅱb),水资源压力很低(Ⅰa),资源环境压力由很低(Ⅰa)升高为较低(Ⅰb) .
生态压力和水资源压力对资源环境压力的贡献率逐渐降低,GHG 排放压力的影响明显增大.
资源环境压力的空间差异较大,2013 年西宁市很高(Ⅲb)、海东市中上(Ⅱb)、海西州中下
(Ⅱa),其他各市州很低(Ⅰa),主要压力源也具有明显的空间异质性.今后发展中,各市州应采
取差异化减压策略.
关键词  足迹家族; 生态足迹; 碳足迹; 水足迹; 资源环境压力
Quantitative evaluation of resource and environment pressure in Qinghai Province, China
based on footprint family. MA Cai⁃hong1∗, ZHAO Jing2 ( 1School of Resource and Environment,
Ningxia University, Yinchuan 750021, China; 2Ideological and Political Theory Teaching and Re⁃
search Department, Xi’an Shiyou University, Xi’an 710065, China) .
Abstract: In order to effectively evaluate the influence of human activities on the resource and envi⁃
ronment, this paper constructed an resource and environment pressure evaluation system based on
footprint family, and calculated the ecological footprint, carbon footprint, water footprint, and re⁃
source and environment pressure in Qinghai Province. The results showed that from 1990 to 2013,
the ecological footprint per capita in Qinghai Province increased from 1.32 hm2 to 3.32 hm2, and
biological capacity per capita decreased from 2.33 hm2 to 2.07 hm2 . Since 2006 there was ecological
deficit. However, the biomass surplus existed during 1990-2013. The carbon footprint per capita
increased from 5.82 t to 15.85 t, which had been more than 7.93 times of the target to address cli⁃
mate change. The water footprint per capita decreased from 967.67 m3 to 732.05 m3 . Since 1990,
the ecological pressure was at low grade (Ⅰb), greenhouse gas (GHG) emissions pressure was en⁃
hanced from low grade (Ⅰb) to above⁃average grade (Ⅱb), the water pressure was at very low
grade (Ⅰa), the resource and environment pressure increased from very low grade (Ⅰa) to low
grade (Ⅰb). The rate of contribution of ecological pressure and water resource pressure to resources
and environment pressure gradually decreased, whereas, the rate of contribution of GHG emission
pressure to resources and environment pressure gradually increased. The resource and environment
pressure had spatial heterogeneity. In 2013, it was at very high grade (Ⅲb) in Xining City, at
above⁃average grade (Ⅱb) in Haidong City, at below⁃average grade (Ⅱa) in Haixi State and at
very low grade (Ⅰa) in the rest regions. The main resource and environment pressure source also
had obvious spatial heterogeneity. In future, differentiation strategies should be taken in the
decompression progress.
Key words: footprint family; ecological footprint; carbon footprint; water footprint; resource and
environment pressure.
本文由国家社会科学基金项目(14XKS019)资助 This work was supported by the National Social Science Foundation of China (14XKS019).
2015⁃07⁃01 Received, 2016⁃01⁃21 Accepted.
∗通讯作者 Corresponding author. E⁃mail: mchyanni@ 163.com
应 用 生 态 学 报  2016年 4月  第 27卷  第 4期                                            http: / / www.cjae.net
Chinese Journal of Applied Ecology, Apr. 2016, 27(4): 1248-1256                  DOI: 10.13287 / j.1001-9332.201604.019
    随着工业文明的发展,全球气候变化、生态破
坏、环境污染和资源短缺等问题严重威胁着人类社
会的可持续发展.科学度量人类活动对资源环境的
影响一直是可持续发展研究领域的重大课题.加拿
大生态经济学家 Rees[1]提出的生态足迹方法因其
普适性而广为应用,被认为是可持续发展领域最重
要的成果之一.近年来,生物多样性足迹[2]、水足
迹[3]、碳足迹[4]、化学足迹[5]、氮足迹[6]等诸多足迹
概念和方法陆续被提出,极大地丰富了足迹概念的
内涵和外延. 2008 年, Giljum 等[7] 与 Stoeglehner
等[8]提出了“足迹家族”一词,2012 年,Galli 等[9]首
次将“足迹家族”作为独立的概念并特指其为生态
足迹、碳足迹和水足迹的指标集合.欧盟通过星球经
济网络项目,历时 2年完成了对包括中国在内 45 个
国家和地区的足迹家族指标测算[10],Cˇucˇek 等[11]系
统总结了不同足迹的定义、计量单位及应用实例,
Lenzen等[12]对全球 187 个国家超过 15000 个工业
部门的生态足迹、碳足迹和水足迹作了计量,Steen⁃
Olsen等[13]对欧盟 27个国家的生态足迹、碳足迹和
水足迹及其净转移作了分析.这些研究将单一足迹
研究推向多尺度、集成化研究转向.我国学者徐中民
等[14]、杨开忠等[15]较早开展关于生态足迹的研究.
当前,国内对生态足迹、碳足迹的研究较多,对水足
迹[16-18]的研究相对较少,足迹家族研究更少[10,19] .
截止 2016年 1 月 18 日,在中国知网中按关键词检
索,“生态足迹”文献 4047 篇,“水足迹”文献 252
篇,“碳足迹”文献 3454 篇,“足迹家族”文献仅 5
篇.可见,国际上足迹研究已取得长足进展,但“足迹
家族”研究尚处于起步阶段,在基础理论和方法规
范等方面仍需作深入研究[10] .
青海省是丝绸之路经济带的重要组成部分,为经
济欠发达和生态脆弱地区,在加速该区域发展时,绝
不能走“高能耗、高排放”和“先污染后治理”的老路,
也不能单纯追求 GDP.科学评估人类活动对“丝绸之
路经济带”所属区域的环境影响,对响应国家“一带一
路”战略具有重大意义.本文基于足迹家族法对青海
省的资源环境压力进行评估,旨在为决策者系统评估
与权衡人类活动的环境影响提供科学依据.
1  足迹家族测算模型及资源环境压力指标体系
1􀆰 1  足迹家族测算模型
足迹家族是由若干足迹类型整合而成的指标系
统,是个开放的概念体系.生态足迹、水足迹和碳足
迹组合是足迹家族研究中较为多见的组合模式.
1􀆰 1􀆰 1 生态足迹  生态足迹是通过比较区域(或个
人)“生物生产面积”的供需情况来判断人类活动对
资源环境影响的一种方法[1] .生态足迹可分为可更
新资源生态足迹和不可更新资源 (能源)生态足
迹[20] .可更新资源生态足迹指提供给区域或个人所
消费的生物质资源所需的各种生物生产土地类型的
面积,可称之为生物质足迹[21-22] .生态足迹大于生
物承载力则存在生态赤字,反之,存在生态盈余;与
之相应,生物质足迹大于生物承载力为生物质赤字,
反之,为生物质盈余.公式如下:
ef =∑

i = 1
(ai × rj) =∑

i = 1
(ci / pi) × rj = efec + efen
( i = 1,2,…,n; j = 1,2,…,6) (1)
ec =∑

j = 1
(a j × r j × y j) (2)
式中:ef为人均生态足迹;efec为人均生物质足迹;efen
为人均能源足迹;ec 为人均生物承载力;ci为第 i 种
消费品人均消费量;pi为第 i 种消费品全球平均产
量;r j为均衡因子,取值于全球足迹网;a j为人均拥有
的 j类生物生产面积;y j为产量因子.林地、草地、水
域的产量因子取文献平均值[14,19,20-24],耕地和建筑
用地的产量因子取当地粮食产量与同年全球平均产
量之比(表 1仅列出 2013年的值).
1􀆰 1􀆰 2碳足迹  碳足迹是人类活动过程中排放的温
室气体(GHG) [25] .计算方法包括投入产出法、生命
周期评价法、IPCC 方法[26]、碳足迹计算器[27]等.本
文采用 IPCC方法测算.囿于篇幅,只给出部分公式,
其余见参考文献[25-28] :
F= f×P=Fd×Ad =Fe+F i+Fa+Fw-C (3)
Fe = Ee + Ep =∑

(AC j × NCV j × EF j × COF j ×
44
12
× 10 -3) + ACp + Q × 10 (4)
C=[V×SVD×BEF×(GR-CR)+Ai×Bi]×0.5×44 / 12
(5)
表 1  青海省均衡因子和 2013年的产量因子
Table 1  Balance factor and production factor in Qinghai
in 2013
耕地
Cultivated
land
建筑用地
Built⁃up
land
草地
Grassland
林地
Forest
水域
Water
均衡因子
Balance factor
2.51 2.51 0.46 1.26 0.37
产量因子
Yield factor
1.20 1.20 0.34 0.91 0.81
94214期                          马彩虹等: 基于足迹家族的青海省资源环境压力定量评估           
式中:F为区域碳足迹;f为人均碳足迹;P 为人口数
量;Fd为碳足迹密度;Ad 为区域面积;Fe、F i、Fa、Fw
分别为能源消费、工业、农业、废物处理的碳足迹,C
为林业固碳量;Ee为能源部门 GHG 排放量;Ep为电
力调入调出 GHG 排放量(调入为正,调出为负);
AC j为燃料 j 的消费量;NCV j为燃料 j 的低位热值;
EF j为燃料 j单位热值含碳量;COF j为燃料 j 的碳氧
化率;44 / 12为 CO2与 C分子量之比,10
-3和 10 为单
位转换系数;ACp为电量差额;Q 为区域电力平均
GHG排放因子;V 为活立木蓄积量;SVD 为木材密
度的加权平均值;BEF 为生物量转换系数的加权平
均值;GR和 CR分别为活立木年均蓄积量生长率与
消耗率;Ai和 B i分别为竹林(或经济林、灌木林)年
变化面积及单位面积干物质生物量;0.5 为生物量
含碳率.
1􀆰 1􀆰 3水足迹   基于 Allan[29]提出的虚拟水概念,
2002年荷兰学者 Hoekstra等[3]提出水足迹概念,指
一个国家(一个地区或一个人),在一定时间内消费
的所有产品和服务所需要的水资源数量.据此概念,
可将水足迹分为直接水足迹和虚拟水.公式如下:
wf = wu+∑

i = 1
(pi × vwfi) (6)
式中:wf为人均水足迹;wu为人均直接水足迹;pi为
第 i 种消费品的人均消费量;vwfi为该消费品单位产
品的虚拟水含量,取值见文献[29-31].
1􀆰 2  资源环境压力指标体系构建及划分标准
为了综合评估人类活动对生态系统生物质供应
压力、水资源压力和 GHG 排放压力的影响,本文构
建了由生态压力指数 ( EPI)、水资源压力指数
(WPI)、GHG排放压力指数(CEI)构成的资源环境
压力评价指标体系.生态压力指数定义为生物质足
迹与生物承载力之比,反映区域生态环境的承压程
度;GHG排放压力指数评价 GHG 排放对全球气候
变化的贡献[28],其构成见公式(8);水资源压力指数
定义为区域水足迹与其可用水资源量之比,反映区
域水资源供求压力状况.资源环境压力指数(RPI)
由 EPI、WPI和 CEI 3大压力指数加权计算得出,用
来表征人类活动对区域资源环境压力的综合影响.
公式如下:
EPI= efen / ec (7)
CEI = Wp ×
Cp
Cp max
+Wa ×
Ca
Ca max
= Wp ×
f / fgs
Cp max
+Wa ×
Fd / Fdgs
Ca max
(8)
WPI=wf×N / Qc =WF / Qc (9)
RPI=EPI×We+CEI×Wc+WPI×Ww (10)
式中:Cp为人均碳足迹与该指标应对全球气候变化
目标值的比(Stern[32]提出了 2050 年的温室气体排
放量是 200 亿 t CO2当量,并将人均 2 t CO2当量作
为各国承担减排义务的目标);Ca为碳足迹密度与
该指标应对全球气候变化目标值的比.世界自然基
金会(WWF) [33-34]指出 2010 年全球生物承载力为
120×108 hm2,人均 1.7 hm2,应对全球气候变化目标
的碳足迹密度为 1.18 t·hm-2;Cp max、Ca max分别为全
球人均碳足迹最大值 15和碳足迹密度最大值 20.权
重基于熵权法计算[35],公式如下:
rij = xij /∑

i = 1
xij
( i = 1,2,…,m; j = 1,2,…,n) (11)
ej = -∑rij lnrij / lnn (12)
d j = 1-ej (13)
w j = d j /∑

j = 1
d j (14)
式中:rij为第 i 年第 j 项指标 xij占该指标总值的比
重;ej为第 j项指标的熵值;d j为第 j项指标信息冗余
度;w j为各指标的权重.本文计算得出权重 Wp和 Wa
的值为 0.5001和 0.4999,We、Wc、Ww依次为 0.3330、
0.3339、0.3331.各指数标准化方法为极值法.对全国
各省和西部部分市的生态压力指数和水资源压力指
数统计分析后,将二者极大值分别确定为 2 和 1.相
应指数的等级划分标准见表 2.
2  研究区概况及数据来源
2􀆰 1  研究区概况
青海省位于 31° 39′—39° 19′ N, 89° 35′—
103°04′ E,地处青藏高原东北部,是中国丝绸之路
经济带重要节点,面积 72.12×104 km2,辖西宁、海东
2市及海南、海北、黄南、玉树、果洛和海西 6州.地势
西高东低,高原、山地、丘陵约占土地总面积的
60􀆰 1%,盆地和沙漠、戈壁占 35. 1%,河谷地只占
4􀆰 8%.属典型的高原大陆气候,年平均气温为 5 ~
8 ℃ .全省降雨量整体偏少,且由东南部向西部递
减,水资源分布也由东南向西北递减,境内集水面积
500 km2以上的河流 276 条,大于 1 km2的湖泊 266
个.气候干旱,降水少,气温低;高山地、荒漠化土地
多,土地瘠薄.草地多,农地少,林地面积少.以日月
山为分界线,东部是以西宁市为中心的农业区,人口
和城镇密集,是承工业化和城镇化的核心地区.西部
和南部均为牧业区;西部的柴达木盆地矿产资源丰
0521                                       应  用  生  态  学  报                                      27卷
表 2  资源环境压力指标体系等级划分标准
Table 2  Division standard of indicator system grade about resource and environment pressure
等级
Grade
表征状态
Token state
亚级
Sub⁃grade
EPI CEI WPI RPI
Ⅰ 低压力
Low pressure
Ⅰa 很低
Very low
<0.20 0~0.06 <0.20 <0.20
Ⅰb 较低
Low
0.20~0.35 0.07~0.25 0.20~0.35 0.20~0.35
Ⅱ 中等压力
Middle pressure
Ⅱa 中下
Below⁃average
0.36~0.50 0.26~0.40 0.36~0.50 0.36~0.50
Ⅱb 中上
Above average
0.51~0.65 0.41~0.55 0.51~0.65 0.51~0.65
Ⅲ 高压力
High pressure
Ⅲa 较高
High
0.66~0.80 0.56~0.70 0.66~0.80 0.66~0.80
Ⅲb 很高
Very high
>0.80 >0.70 >0.80 >0.80
各国承担减排义务的目标为人均 2 t CO2e,表 2中 CEI= 0.06对应于此值;当 CEI<0时为碳汇,用Ⅰs表示 Obligation of emissions reduction targets of
each country in the world was 2 t CO2e per capita, CEI= 0.06 in table 2; if CEI<0, it meant carbon sequenstration, which was represented by Ⅰs .
富,是青海省重要的工矿区,经济发展迅速;南部是
全省降水量最大的地区,也是长江、黄河、澜沧江的
发源地,生态地位突出.2013 年常住人口为 577.8×
104人,GDP 为 2101􀆰 05×108元.
2􀆰 2  数据来源
研究所需要的数据主要来源于中国经济与社会
发展统计数据库、中国及青海省统计局网站、电子年
鉴、中经网产业数据库、相关统计年鉴[36-42]以及地
球生命力报告[33-34]等.缺乏的数据通过青海省及其
各市林业厅、农业厅等行业主管部门补充.需要说明
的是,由于省域尺度国内外贸易数据统计有限,本文
在各类足迹计算中以实际消费量为准,没有考虑贸
易影响.
3  结果与分析
3􀆰 1  青海省足迹家族的时空变化分析
1990—2013年,青海省人均生态足迹快速增高
(图 1),由 1.32 hm2增至 3.32 hm2,增加了 2.53 倍.
其中,人均生物质足迹几乎没有变化,人均能源足迹
由 0.38 hm2增大为 2.40 hm2,占生态足迹的比例由
1990年的 28.9%提升为 2013 年的 72.2%.可见,能
源足迹的增长是青海省生态足迹增大的主要原因.
人均生物承载力略微降低,由 2. 33 hm2降低为
2􀆰 07 hm2 .1990—2005年全省存在生态盈余,且不断
减少,人均生态盈余由 0.90 hm2降低到 0.24 hm2;
2006年出现生态赤字(0.03 hm2),其后逐年增高,
2013年增高至 1.12 hm2;但全省 1990—2013年始终
存在生物质盈余(1.08~1.42 hm2).
人均碳足迹快速上升,由 1990 年的 5.82 t增至
2013年的 15.85 t(图 2),超过应对气候变化目标的
7.93倍.从构成看,能源部门产生的 GHG占 GHG总
量从 15. 2%增高至 72. 1%,水泥由 0. 8%增高到
7 􀆰 8%,农业则由72.0%降到17.6%,废弃物处理由
图 1  1990—2013年青海省生态足迹动态变化
Fig.1  Dynamic changes of ecological footprint in Qinghai dur⁃
ing 1990-2013.
Ⅰ: 能源足迹 Energy footprint; Ⅱ:生物质足迹 Biomass footprint; Ⅲ:
生物承载力 Bio⁃capacity; Ⅳ:生态赤字 Ecological defecit;Ⅴ: 生物质
盈余 Biomass surplus.
图 2  1990—2013年青海省碳足迹构成及动态变化
Fig.2  Component and dynamic changes of carbon footprint in
Qinghai during 1990-2013.
Ⅰ: 林业 Forest; Ⅱ: 废物 Taste; Ⅲ: 农业 Agriculture; Ⅳ:工业 In⁃
dustry; Ⅴ: 能源 Fossil energy.
15214期                          马彩虹等: 基于足迹家族的青海省资源环境压力定量评估           
12.0%降到 2.5%.可见能源消费是引起青海省碳足
迹增高的主要原因,而目前林业碳汇仅能固定全省
不足 1%的 GHG排放.
    1990—2013年,青海省人均水足迹从967.67 m3
波动降低到 732.05 m3,降幅 24.4%(图 3).其中,人
均虚拟水由 892.74 m3降为 611.93 m3,占水足迹的
比例由 92.3%降为 83.6%;直接水足迹由74.93 m3增
大为 120. 11 m3,占水足迹的比例由 7. 7%增为
16􀆰 4%.同期,人均可用水资源量由 10013.98 m3增至
15698.31 m3,增高了 56.8%.人均水足迹降低和可用
水资源量大幅增高说明青海省开源节流成效显著.
    青海省足迹家族空间差异较大(表 3).2013 年,
海西的人均生态足迹最高(17.30 hm2),西宁次之
( 3. 07 hm2 ), 海北、 海东和海南较低 ( 1. 11 ~
1.54 hm2),玉树、黄南和果洛很低(<1 hm2);玉树、
图 3  1990—2013年青海省人均水足迹的动态变化
Fig.3  Dynamic changes of water footprint per capita in Qinghai
during 1990-2013.
Ⅰ: 直接水足迹 Direct water footprint; Ⅱ: 间接水足迹 Indirect water
footprint; Ⅲ: 水足迹 Water footprint.
表 3  2013年青海省各市(州)足迹家族测算结果
Table 3   Estimation result of footprint family of cities /
states in Qinghai, 2013
市(州)City / State ef ec ed Cp Ca wf
西宁 Xining 3.07 0.51 2.56 30.37 59.29 836.28
海东 Haidong 1.29 0.98 0.31 10.03 10.28 755.90
海北 Haibei 1.54 3.73 -2.19 8.34 2.24 1230.48
黄南 Huangnan 0.69 2.07 -1.38 7.19 3.47 707.22
海南 Hainan 1.11 2.49 -1.38 6.30 2.54 931.37
果洛 Guoluo 0.59 7.44 -6.85 12.30 1.65 618.09
玉树 Yushu 0.88 9.36 -8.48 9.59 1.02 906.97
海西 Haixi 17.30 8.25 9.05 71.06 8.62 1572.29
ef、ec、ed、Cp、Ca、wf分别是人均生态足迹(hm2)、生物承载力(hm2)、
生态赤字(hm2)、碳足迹( t)、碳足迹密度( t·hm-2 )、水足迹(m3 )
ef, ec, ed, Cp, Ca, wf in table 2 were ecological footprint (hm2), bio⁃
capacity (hm2), ecological deficit (hm2), carbon footprint ( t), carbon
footprint density ( t·hm-2) and water footprint per capita (m3) respec⁃
tively.
海西和果洛的人均生物承载力较高 ( 7. 44 ~
9.36 hm2),海北、海南和黄南居中 ( 2. 07 ~ 3. 73
hm2),海东和西宁较低(<1 hm2);海西、西宁和海东
存在生态赤字.人均碳足迹较大的是海西(71.06 t)
和西宁(30.37 t),果洛、海东和玉树(9.59 ~ 12.30 t)
次之,海北、黄南和海南较低(6.30 ~ 8.34 t) .人均水
足迹海西(1572.29 m3)和海北(1230.48 m3) 较大,
海南、玉树和西宁居中(836.28 ~ 931.37 m3),海东、
黄南和果洛较低(618.09~755.90 m3).
3􀆰 2  青海省资源环境压力的时空变化
青海省的生态压力处于平缓波动微降态势(图
4),波动区间为 0.19 ~ 0.25,处于较低(Ⅰb)等级,生
态压力不大.GHG 排放压力总体表现为增大趋势,
GHG排放等级由较低(Ⅰb)升高到中上(Ⅱb),其中
1990—2007年为较低(Ⅰb),2008—2012 年升至中
下(Ⅱa),2013年升高至中上(Ⅱb).可见,GHG 排放
压力虽然不是很高,但已经进入了快速增大阶段,亟
待加强节能减排措施.水资源压力由 0.10 降低为
0􀆰 05,处于很低(Ⅰa)等级,水资源存在较大的开发
图 4  1990—2013年青海省资源环境压力(RPI)的动态变化
Fig.4  Dynamics of resource and environment pressure indices
(RPI) in Qinghai during 1990-2013.
图 5  青海省 EPI、CEI和 WPI对资源环境压力的贡献率
Fig.5  Proportion of EPI, CEI and WPI to RPI in Qinghai.
2521                                       应  用  生  态  学  报                                      27卷
图 6  2013年青海省资源环境压力指标的空间差异
Fig.6  Spatial difference of resource and environment pressure indices in Qinghai, 2013.
E: 生态压力 Ecological pressure; G: GHG排放压力 GHG emission pressure; W:水资源压力Water resoure pressure; R:资源环境压力 Resoure and
environment pressure.
潜力.资源环境压力由很低(Ⅰa)升高为较低(Ⅰb)等
级.其中,在 1990—2001年波动微降,2001—2011 年
剧烈波动,2011—2013 年显著增加. 1990—2013 年
生态压力和水资源压力对资源环境压力的贡献度渐
次降低,GHG排放压力的影响显著增大(图 5).1990
年,生态压力、GHG 排放压力和水资源压力对资源
环境压力的贡献率依次为 45.8%、33.2%和 21􀆰 0%,
到 2013 年,上述指标的贡献率依次变为 31􀆰 1%、
62􀆰 0%和 6.9%.显见,GHG 排放已经成为青海省最
主要的资源环境压力来源.
从图 6可以看出,2013 年青海省生态压力的空
间差异明显:西宁很高(Ⅲb),海东中下(Ⅱa),其余 6
州很低(Ⅰa).西宁和海东是青海省的主要农业区,
且人口密集,这是其生态压力高的主因.GHG 排放
压力西宁和海西很高(Ⅲb),海东中下(Ⅱa),其余 5
州较低(Ⅰb).西宁是青海省工业化和城镇化的核心
地区,海西则因柴达木盆地矿产资源富集而成为青
海省重要的工矿区,故而 GHG 排放量居高不下.同
为主要农业区的海东 GHG 排放达到中下(Ⅱa)等
级.水资源压力西宁很高(Ⅲb),海东较高(Ⅲa),其余
6州很低(Ⅰa).资源环境压力西宁很高(Ⅲb),海东
中上(Ⅱb),海西中下(Ⅱa),其余 5州很低(Ⅰa).
从表 4 可以看出,各市的主要压力源具有明显
的空间异质性.以资源环境压力较高的几个市州为
例,西宁市CEI对资源环境压力的贡献度占45.6%,
表 4  2013年青海省各市(州) EPI、CEI 和 WPI 对 RPI 的
贡献度
Table 4  Proportion of EPI, CEI and WPI to RPI of each
city / state in Qinghai, 2013 (%)
市 /州
City / State
EPI CEI WPI
西宁 Xining 22.1 45.6 32.3
海东 Haidong 24.9 24.6 50.6
海西 Haixi 6.7 87.7 5.6
海北 Haibei 40.4 46.6 13.0
黄南 Huangnan 40.2 46.5 13.3
海南 Hainan 38.3 33.7 28.0
果洛 Guoluo 13.9 84.0 2.1
玉树 Yushu 19.7 76.0 4.4
WPI为 32.3%,EPI为 22.1%;海东的 RPI 压力主要
源于 WPI(对 RPI的贡献率为 50.6%);海西的 RPI
压力主要源于 CEI(对 RPI 贡献率高达 87􀆰 5%).今
后发展中,应采用差异化的减压策略.
4  讨论与建议
4􀆰 1  足迹家族评估的冗余信息处理
足迹家族中不同的足迹指标在评价人类活动对
资源环境影响中的侧重有所差异,如生态足迹主要
用于评估资源的供给和环境的消纳废物能力,碳足
迹用于评估 GHG排放对环境的影响,水足迹用于评
估人类活动对水资源的压力.将三者同时进行评估
并集成资源环境压力时,需要考虑其评估的信息冗
35214期                          马彩虹等: 基于足迹家族的青海省资源环境压力定量评估           
余问题.生态足迹、碳足迹和水足迹的信息冗余主要
表现在两个方面:生态足迹和碳足迹方法中均涉及
能源消费,生态足迹和水足迹中均有水资源消费.由
于能源消费无论是在碳足迹还是在生态足迹中均占
有较高份额,因此,能源消费的冗余性更为突出;水
足迹关注人类活动对水资源的需求,生态足迹账户
中关注水产品消费对水域面积的占用,因此其信息
冗余度实际上很低.为有效解决 3类足迹的信息冗余
问题,本文将生态压力定义为生物质足迹与生物承载
力之比,将能源消费影响放到 GHG排放中来评估.
4􀆰 2  足迹家族评估的整体效应
人口⁃资源⁃环境系统是个复杂巨系统,人类活
动对资源环境产生的影响往往具有整体效应[43] .这
也是足迹研究由单一走向综合的主要原因之一.本
文基于生态足迹、碳足迹和水足迹构建了资源环境
压力指数,尝试通过分析 3 类足迹形成的压力类型
的贡献率,探究其在资源环境压力动态和空间上的
影响.通过对青海省的研究发现,在不同的时间段、
不同的市域,3 类足迹对资源环境压力确实存在较
大差异.这仅是通过分量计算对资源环境压力的认
知,而对于 3类足迹均在不同压力组合中产生的复
合影响的评估仍然有限,今后研究中将对其做更深
入的探索.
4􀆰 3  青海省资源环境压力调控思路与建议
青海省应加大对资源环境压力的调控力度.在
生态压力方面,基于生态视角优化土地利用结构,确
保耕地保有量不低于国家下达的控制目标并积极推
进中低产田改造、提高节约集约利用效率、适度扩大
林地和牧草地、合理有序开发未利用地,做好生态资
源供求的开源与节流.GHG 排放压力方面,加快对
传统高耗能、低产出产业的技术改造,大力发展清洁
能源,实现高碳产业“低碳化”转型.水资源压力方
面,加强水源地保护,大力开展环青海湖、三江源等
江河水源涵养区的综合治理,提高水源涵养能力,确
保三江源地区的生态安全和水资源安全.
5  结    论
本文基于足迹家族构建了资源环境压力指标体
系,对青海省 1990—2013年人类活动对资源环境的
影响进行评估和分析.主要结论如下:
1)研究期间,青海省人均生态足迹由 1.32 hm2
增为 3. 32 hm2,在 1990—2005 年存在生态盈余,
2006年后出现生态赤字且不断增高,但 1990 年以
来始终有生物质盈余(1.08~1.42 hm2);人均碳足迹
由 5.82 t增至 15.85 t,已超过应对气候变化目标的
7.93倍;人均水足迹从 967.67 m3降低到 732.05 m3 .
2)1990—2013年,青海省的生态压力一直处于
较低(Ⅰb)等级,GHG 排放压力由较低(Ⅰb)升高到
中上(Ⅱb),水资源压力很低(Ⅰa),资源环境压力由
很低(Ⅰa)升为较低(Ⅰb).生态压力和水资源压力对
资源环境压力的贡献度渐次降低,GHG 排放压力的
影响显著增大.
3)资源环境压力空间差异较大. 2013 年,西宁
为很高(Ⅲb),海东为中上(Ⅱb),海西为中下(Ⅱa)等
级,其他各市州很低(Ⅰa).其中,西宁市的生态压
力、GHG排放压力和水资源压力对资源环境压力的
贡献率依次为 45.6%、32.3%和 22.1%;海东市主要
是水资源压力,对资源环境压力的贡献率为 50.6%;
海西州主要表现为 GHG排放压力,对资源环境压力
的贡献率高达 87.5%.
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作者简介  马彩虹,女,1974 年生,博士,副教授. 主要从事
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E⁃mail: mchyanni@ 163.com
责任编辑  肖  红
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