全 文 ：张 家 口 市 坝 上 地 区 生 态 足 迹 初 步 研 究 3
胡孟春1 3 3 　张永春1 　缪旭波1 　沈渭寿1 　马荣华2
(1 国家环境保护总局南京环境科学研究所 , 南京 210042 ;2 南京大学城市与资源学系 , 南京 210093)
Preliminary study on ecological footprint in Bashang region of Zhangjiakou city. HU Mengchun1 , ZHAN G
Yongchun1 ,MIAO Xubo1 ,SHEN Weishou1 ,MA Ronghua2 (1 N anjing Institute of Envi ronmental Science , S tate
Envi ronment Protection A dminist ration , N anjing 210042 , China ;2 Depart ment of U rban and Resources Sciences ,
N anjing U niversity , N anjing 210093 , China) . 2Chin. J . A ppl . Ecol . ,2003 ,14 (2) :317～320.
The ecological footprint and ecological carrying capacity in Bashang region of Zhangjiakou city were calculated with
the statistical data of the region in 1999. Based on calculation , the balance between ecological footprint and ecologi2
cal carrying capacity was analyzed , and the threshold values of the ecological carrying capacity and population capac2
ity of the region at the current production level were determined. Strategies on reducing ecological deficit in this re2
gion were also brought forward.
Key words 　Bashang region , Ecological footprint , Ecological carrying capacity.
文章编号 　1001 - 9332 (2003) 02 - 0317 - 04 　中图分类号 　P967 　文献标识码 　A
3 国家高技术应用发展资助项目.3 3 通讯联系人.
2002 - 01 - 07 收稿 ,2002 - 04 - 05 接受.
1 　引 　　言
张家口市坝上地区是我国重要的农牧交错区 . 长期以来
在农牧交错区 ,由于人类对自然资源的强度利用 ,已经超过
了生态系统的承载力 ,生态退化非常严重. 定量地计算农牧
交错区生态系统承载力 ,确定其阈值 ,是生态保护和建设急
需解决的问题. 加拿大生态经济学家 Willian Rees 等提出的
生态足迹的概念以及生态足迹、生态承载力的计算方
法[2～4 ] ,为这一问题的解决 ,指出了简洁的思路和方法. 国内
已介绍和进行区域研究 [1 ,5 ,6 ] . 本文应用该方法 ,以张家口市
坝上地区为例 ,研究了农牧交错区的生态承载力阈值和人口
容限值 ,提出了减少区域生态赤字的相应对策 ,为农牧交错
区自然资源开发利用、生态保护和建设提供科学依据.
2 　研究区域与研究方法
211 　自然概况
张家口市坝上地区位于河北省北部 ,包括张北、尚义、康
保、沽源四县 ,总面积 13. 8 ×105 km2 ,总人口 107 万人.
该区地形属于内蒙古高原的南缘 ,南部坝头为丘陵、台
地. 中、北部为波状高平原 ,海拔 1 400～1 700 m ,其间分布
一些湖泊、滩地. 地势东南高、西北低. 气候属大陆性季风气
候 ,冬长夏短 ,春秋不明显. 冬季在蒙古高压控制下 ,天气晴
朗 ,雨雪很少 ,气温在零度以下 ,最低气温可达零下 43 ℃. 夏
季受大陆高压及副热带高压控制 ,最高气温达 30 ℃,多年平
均降水量 436. 3 mm ,降水多集中在 7～8 月. 年蒸发量 1 693
mm. 全年盛行西北风 ,平均风速 4. 4 m·s - 1 ,最大风速 34 m·
s
- 1
,大于 8 级以上的大风 56 d·年 - 1 . 河流属滦河水系 ,受降
雨特征影响 ,河水暴涨暴落. 地下水埋深大于 100 m. 土壤以
地带性的栗钙土、沙质栗钙土为主. 植被以温带干草原为主 ,
多年生草占优势 ,伴生一定数量的灌丛、半灌丛.
这一地区是我国典型的农牧交错区 ,由于干旱、大风、降
雨稀少的气候特征 ,疏松的沙质地表和稀疏的自然植被条
件 ,加之人口急速增长 ,农耕规模不断扩大 ,草场过度放牧 ,
以土地沙漠化、草场沙化为主要形式的生态环境退化越来越
严重 ;由此引起沙尘暴发生的频率越来越高 ,成为我国主要
沙尘源地之一 ,不仅影响当地群众的生存环境 ,而且影响京
津地区的生态安全.
研究坝上地区生态足迹、生态承载能力和生态环境容
量 ,采取有力措施提高生态承载力 ,减小生态系统负载 ,使当
地经济活动与生态承载能力相适应 ,是区域社会经济持续发
展的重要问题.
212 　研究方法
21211 生态足迹计量方法 　生态足迹是指能够提供或消纳
废物的具有一定生产能力的生态生产性土地面积. 生态生产
性土地是这一概念的基础 ,是指具有一定生态生产能力的土
地及水体 ,它包括化石能源地、可耕地、牧草地、森林、建设用
地、水域六大类.
　　生态足迹的计量是以生态生产性土地为基础 ,将生态资
源的消费折算成具有一定生产能力的生态生产性土地. 生态
足迹计算的数学模型如下 :
　　EF = ρn
i = 1
Ci
EPi
EQ i = ρn
i = 1
Pi + Ii - Ei
EPi
EQ i (1)
式中 , EF 为总生态足迹 , EPi 为生态生产力 (全球平均) ; Ci
为资源消费量 , Pi 为资源生产量 , Ii 为资源进口量 , Ei 为资
源出口量 , i 为生态生产性土地类型 ,分为六大类 , EQ i 为等
量化因子 ,一般采用 :化石能源地 1. 1 ,可耕地 2. 8 ,牧草地
0. 5 ,森林 1. 1 ,建设用地 2. 8 ,水域 0. 2. 森林的等量化因子
应 用 生 态 学 报 　2003 年 2 月 　第 14 卷 　第 2 期 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
CHIN ESE JOURNAL OF APPL IED ECOLO GY ,Feb. 2003 ,14 (2)∶317～320
1. 1 ,即表示森林生态系统生物生产量为全球生态系统平均
生物生产量的 1. 1 倍. 总生态足迹除以区域总人口 ,为人均
生态足迹.
21212 生态承载力计量方法 　生态承载力 (或者称生态足迹
供给)是与生态足迹相关的概念. 它是指区域所能够提供给
人类的生态生产性土地总和 ,计算方法是将区域内各类生态
生产性土地面积乘以等量化因子及产量调整系数后 ,求和得
到总生态承载力或总生态足迹供给 ,除以总人口数 ,即为人
均生态承载力 ,或人均生态足迹供给. 计算公式如下 :
　　EC = ( ρn
i = 1
A i EQ i Y i) / N 　( i = 1 ,2 ,3 , . . . 6) (2)
式中 , EC 为人均生态承载力 , A i 为不同类型生态生产性土
地面积 , EQ i 为等量化因子 ,含义同 (1) 式中 EQ i ; N 为总人
口数 ; Y i 为不同类型生态生产性土地产量调整系数 ,是用区
域单位面积生物生产力与全球平均生物生产力比值表示. 如
果 Y i > 1 ,表明区域单位面积生物生产力高于全球平均生物
生产力 ,反之亦反.
213 　张家口坝上地区生态足迹及生态承载力计算
21311 　生态足迹与生态承载力的计算过程 　按照上述公
式 ,以张家口张北县为例进行生态足迹以及相应的生态承载
力计算. 计算分为 3 个步骤 :按公式 (1)计算生态总足迹及人
均生态足迹 ,分生态资源与能源两部分计算 ;按公式 (2) 计算
人均生态承载力 ;编制生态足迹与生态承载力平衡表.
21312 坝上地区生态足迹与生态承载力计算　以同样方法计
算出张家口坝上地区生态足迹、生态承载力 ,进行平衡比较.
3 　结果与分析
311 　区域生态承载力阈值及生态盈亏
　　根据表 1～5 计算结果 ,对张家口坝上地区生态承载力
状况的分析表明 ,张北县人均生态足迹供给 0. 713 38 hm2 ,
为保护生物多样性扣除 12 %后 ,人均生态足迹供给 0. 62777
hm2 ,即生态承载力阈值为 0. 62777 hm2 . 该县的人均生态足
迹为 1. 49743 hm2 ,与生态承载力平衡比较 ,人均生态赤字
0. 86966 hm2 ,超出生态承载力的 138. 53 %. 尚义县人均生态
足迹供给 0. 66980 hm2 ,为保护生物多样性扣除 12 %后 ,人
均生态足迹供给0. 58942 hm2 ,即生态承载力阈值为 0. 58942
hm2 .该县的人均生态足迹为 1. 40402 hm2 ,与生态承载力平
衡比较 ,人均生态赤字 0. 81460 hm2 ,超出生态承载力的
138. 20 %.
表 1 　张北县生态足迹(生物资源部分)
Table 1 Ecological footprint of Zhangbei County ( biotic resources)
项目
Item
全球平
均产量
Global
average
yield (kg·hm - 2)
区域生物
生产量 3
Regional
biological
yield (t)
按全球平均产
量总生态足迹
Total ecological
footprint by
global average
yield ( hm2)
人口
Population
人均生态足迹
Per capita
ecological
footprint
(hm2)
等量化因子
Equivalence
factor
调整后人均生态
足迹 Adjusted
per capita
ecological
footprint
(hm2)
分类合计
Sum by
classif2
ication
(hm2)
粮食 Grain crops 2 744 50 633 18 452. 259 370 792 0. 04980 2. 8 0. 13934
油料 Oil crops 1 856 8 366 4 507. 543 0. 01216 2. 8 0. 03405
蔬菜 Vegetable 18 000 160 096 8 894. 222 0. 02399 2. 8 0. 06717 0. 24056
干鲜果 Fresh and dried fruit 3 000 700 233. 333 0. 00063 1. 1 0. 00069 0. 00069
猪肉 Pork 74 13 740 185 675. 676 0. 50075 0. 5 0. 25038
牛肉 Beef 33 5 632 170 666. 666 0. 46027 0. 5 0. 23014
羊肉 Mutton 33 2 613 79 181. 818 0. 21355 0. 5 0. 10680
禽肉 Fowl meat 15 508 33 866. 666 0. 09134 0. 5 0. 04567
兔肉 Rabbit meat 15 383 25 533. 333 0. 06886 0. 5 0. 03443
奶类 Milk 502 11 521 22 950. 199 0. 06190 0. 5 0. 03095
蛋 Egg 15 3 728 248 533. 333 0. 67028 0. 5 0. 33514
羊毛 Wool 15 568 37 866. 667 0. 10212 0. 5 0. 05106 1. 08457
水产品 Aquatic product 29 2 388 82 344. 828 0. 22208 0. 2 0. 04442 0. 04442
建筑用地 Building area (hm2) 13 991. 01 0. 03773 2. 8 0. 10564 0. 10564
总计 Sum 1. 475883 根据张家口市 1999 年统计资料 According to the statistic data of Zhangjiakou city in 1999.
表 2 　张北县生态足迹(能源部分)
Table 2 Ecological footprint of Zhangbei County ( energy)
项目
Item
全球平均
能源足迹
Global
average
energy footprint
( GJ·hm - 2)
折算系数
Conversion
coefficient
( GJ·t - 1)
总消费量
Total
consumed
quantity
(t)
总消费量
Total
consumed
quantity
( GJ)
人均消费量
Per capita
consumed
quantity
( GJ)
人均生态足迹
Per capita
ecological
footprint
(hm2)
生态生产性
土地类型
Type of ecologically
productivity
area
合计
Sum(hm2·per
capita)
煤炭 Coal 55 20. 934 15 573. 3 326 011. 462 0. 879 20 0. 015 99 化石燃料用地1)
汽油 Petrol 93 43. 124 2 401. 3 103 553. 661 0. 279 28 0. 003 00 化石燃料用地
柴油 Diesel 93 42. 705 1 783. 9 76 181. 450 0. 205 46 0. 002 21 化石燃料用地 0. 0212
电力 Power 1 000 0. 0083 GJ·kWh - 1 1. 561 ×107 kWh 129 731. 557 0. 349 88 0. 000 35 建筑用地2) 0. 000353 电力千瓦时与热量折算系数是根据每千瓦时耗煤 397g ,再根据每克煤发热量换算 The conversiton coefficient between quantity of heat and
Electric power kilowatt2hour is calculated by the quantity of coal consumed (297g) every kilowatt2hour and the number of heat produced by one gram
coal. 1) Fossil fuel land ,2) Building area.
813 应 　用 　生 　态 　学 　报 　　　　　　　　　　　　　　　　　　14 卷
表 3 　张北县生态承载力(生态足迹供给)
Table 3 Ecological capacity of Zhangbei County ( supply of ecological footprint)
项目
Item
总面积
Total
area
(hm2)
人口
Popul2
ation
人均面积
Per capita
area
(hm2)
等量化因子
Equivalence
factor
人均生态足迹供给
Per capita supply
of ecological
footprint
(hm2)
产量调整系数
Yield adjust
coefficient
调整后人均生
态足迹供给
Adjusted per
capita supply
of ecological
footprint (hm2)
耕地 Form land 218 105. 77 370792 0. 588 2. 8 1. 647 0. 23488 0. 38685
草地 Grassland 123 108. 98 0. 332 0. 5 0. 166 1. 01450 0. 16841
林地 Forest 42 226. 49 0. 114 1. 1 0. 125 0. 67000 0. 08402
建筑用地 Building area 13 991. 01 0. 038 2. 8 0. 106 0. 63979 0. 06810
水域 Water area 11 303. 36 0. 03 0. 2 0. 006 0. 00600
合计 Sum 0. 71338
扣除 12 %后 After deducting 12 % 0. 62777
表 4 　张北县生态承载力与生态足迹平衡表
Table 4 Balance bet ween ecological capacity and ecological footprint of
Zhangbei County( hm2·per - 1)
生态生产
性土地类型
Type of
ecologically
productive area
人均生态承载力
Per capita
ecological
capacity
人均生态足迹
Per capita
ecological
footprint
生态盈亏
Ecological
surplus or
deficit
　
耕地 Cultivated land 0. 38685 0. 24056
草地 Grassland 0. 16841 1. 08457
林地 Forest 0. 08402 0. 00069
建筑用地 Building area 0. 06810 0. 10564
水域 Water area 0. 00600 0. 04442
化石燃料 Fossil fuel land 0. 02155
合计 Sum 0. 71338 1. 49743
扣除 12 %后生态承载力 0. 62777 1. 49743 - 0. 86966
Ecological capacity of after deducting12 %
表 5 　张家口坝上地区生态承载力与生态足迹平衡表
Table 5 Balance bet ween ecological capacity and ecological footprint of
Bashang Region in Zhangjiakou City( hm2·per - 1)
县名
County
人均生态承载力
Per capita
ecological
capacity
扣除 12 %后的人
均生态承载力
Per capita ecological
capacity after
deducting12 %
人均生态足迹
Per capita
ecological
Footprint
生态盈亏
Ecological
surplus
or deficit
张北 Zhangbei 0. 71338 0. 62777 1. 49743 - 0. 86966
尚义 Shangyi 0. 66980 0. 58942 1. 40402 - 0. 81460
康保 Kangbao 0. 78554 0. 69128 1. 08991 - 0. 39863
沽源 Kuyuan 0. 95821 0. 84322 1. 32252 - 0. 47930
坝上地区Bashang region 0. 78173 0. 68792 1. 32847 - 0. 64055
　　康保县人均生态足迹供给 0. 78554 hm2 ,为保护生物多
样性扣除 12 %后 ,人均生态足迹供给0. 69128 hm2 . 即生态
承载力阈值为 0. 69128 hm2 . 该县的人均生态足迹为
1. 08991 hm2 ,与生态承载力平衡比较 , 人均生态赤字
0. 39863 hm2 ,超出生态承载力的 57. 67 %.
　　沽源县人均生态足迹供给 0. 95821 hm2 ,为保护生物多
样性扣除 12 %后 ,人均生态足迹供给0. 84322 hm2 . 即生态
承载力阈值为 0. 84322 hm2 . 该县的人均生态足迹为1. 32252
hm2 ,与生态承载力平衡比较 ,人均生态赤字 0. 47930 hm2 ,
超出生态承载力的 56. 85 %.
　　张家口市坝上地区总人口 107 万人 , 人均生态足迹供
给 0. 78173 hm2 ,为保护生物多样性扣除 12 %后 ,人均生态
足迹供给 0. 68792 hm2 ,即生态承载力阈值为 0. 68792 hm2 .
该地区的人均生态足迹为 1. 32847 hm2 ,与生态承载力平衡
比较 ,生态赤字 0. 64055 hm2 ,超出生态承力的 93. 11 %.
　　根据 Wackernagel[4 ]的计算 ,中国 1993 年人均生态足迹
1. 12 hm2 ,人均生态承载力 0. 8 hm2 ,人均生态赤字 0. 4
hm2 .张家口市坝上地区与全国平均水平相比 ,人均生态足
迹高 0. 20847 hm2 ,高18. 61 % ,人均生态承载力低 0. 11208
hm2 (14. 01 %) . 生态赤字是全国平均赤字的 1. 60 倍.
312 　减少区域生态赤字的对策
31211 　增加科技和财政投入 ,提高单位面积生物生产量 　
在张家口市坝上地区 ,由于干旱、大风、低温等自然灾害 ,使
土地生物生产量普遍较低 , 耕地的平均产量系数张北
0. 23488 ,尚义 0. 31652 ,康保0. 2257 ,沽源 0. 28467 ,即该地
区单位面积农作物平均生产量仅相当于全球平均单位面积
生产量的 30 %左右. 如果通过增加科技和财政投入的途径 ,
提高单位面积生物生产量 ,使其达到全球平均单位面积生产
量的 50 % ,则该地区耕地类平均生态足迹将由原来的
0. 29720 hm2 降低为 0. 23776 hm2 ,该地区的人均生态赤字
将由 0. 64055 hm2 降低为0. 58523 hm2 . 如果张北、尚义、康
保、沽源的耕地单位面积产量分别达到目前的 3. 3、2. 6、
1. 9、1. 8 倍 , 各县的生态足迹与生态承载力可达到平衡. 坝
上地区各县草地生态赤字在总生态赤字中占的份额比较大 ,
单靠提高产草量来解决草地生态赤字 ,则草地产草量至少为
目前的 6～7 倍. 在目前技术条件下 ,难以达到. 如果采取农、
林、牧综合措施 ,使耕地、林地、草地的产量系数平均达到
1. 05383 ,那么坝上地区人均生态承载力为 1. 50963 hm2 , 为
保护生物多样性扣除 12 % ,为 1. 32847hm2 ,与当前的人均生
态足迹平衡.
31212 多种渠道解决生态系统的超负荷人口 　张家口市坝
上四县总人口 107 万人. 根据表 5 的结果可知 ,坝上四县的
人均生态足迹为 1. 32847 hm2 ,极限人均生态承载力0. 68792
hm2 .若要保持该地区的生态承载力与生态足迹的平衡 ,则
在现有的生产水平下 ,人口的容限值为 553 914. 2 人. 即使
不考虑生物多样性保护 ,不扣除 12 %的生态承载力 ,人口的
容限值也仅仅为 629 450. 1 人 ,即该地区超过生态系统的容
限值 440 235. 8 ～ 515 772 人 , 超载人口为现有人口的
41. 15 %～48. 22 % . 也就是说 ,张家口坝上地区四县有将近
50 %的超负荷人口. 要减少生态赤字、降低生态系统的超负
荷人口 ,应通过多种渠道解决这一问题. 人口总数是生态足
迹和生态承载力计算的重要基数 ,要提高生态承载力 ,降低
人均生态足迹 ,必须坚决贯彻计划生育基本国策 ,降低人口
出生率 ,减少人口总数. 这是一项长期而艰巨的任务.
　　积极发展第三产业 ,组织劳务输出 ,减少农牧民对土地
9132 期 　　　　　　　　　　　　　　　胡孟春等 :张家口市坝上地区生态足迹初步研究 　　　　
的依赖性 ,减少土地生态系统的压力 ,减少生态系统的负荷
量 ,积极推进中小城镇的城市化进程 ,吸收更多的农村剩余
劳动力 ,为农牧民从事第三产业创造更有利的条件. 发展农、
牧产品深加工为主的乡镇企业 ,组织部分青年农、牧民进厂
做工 ,吸纳部分生态系统的超负荷人口. 在生态条件极端恶
化的地区 ,根据当地的财力 ,有步骤地进行生态移民.
致谢 　感谢张家口市环境保护局、统计局、土地局 ,提供了大
量资料以及在野外工作中给予的大力支持.
参考文献
1 　Li L2F (李利锋) , Cheng S2K (成升魁) . 2000. Ecological foot2
print :A new indicator for sustainability. J Nat Resour (自然资源学
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nese)
6 　Zhang Z2Q (张志强) ,Xu Z2M (徐中民) ,Cheng G2D(程国栋) , et
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in 1999. Acta Geogr Sin (地理学报) , 56 (5) : 599～610 (in Chi2
nese)
作者简介 　胡孟春 ,男 ,1949 年生 ,博士 ,研究员 ,主要从事
地生态与土地荒漠化研究 ,发表论文 40 余篇. E2mail ; humc
@nies. org
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023 应 　用 　生 　态 　学 　报 　　　　　　　　　　　　　　　　　　14 卷