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Ecological footprint and ecological safety of Weinan City of China

渭南市生态足迹与生态安全动态研究



全 文 :    倡 国家自然科学基金项目 (3937055 、39670586)和陕西省软科学项目 (2003 KR02)资助
收稿日期 :2006唱04唱24   改回日期 :2006唱06唱08
渭南市生态足迹与生态安全动态研究 倡
肖  玲  赵先贵  杨冰灿
(陕西师范大学旅游与环境学院   西安   710062)
摘   要   利用生态足迹方法对陕西省渭南市 1985 年 ~ 2003 年的生态足迹与生态安全进行了定量研究 ,该市人均
生态足迹由 1985 年的 1畅3792hm2 逐年增加至 2003 年的 2畅3516hm2 ,而实际人均生态承载力则波动在 0畅5252
(0畅4726 ~ 0畅5917)hm2 左右 ,人均生态赤字从 1985 年的 0畅8423hm2 增至 2003 年的 1畅8291hm2 。 生态压力指数从
1985年的 0畅82 逐年增至 2003 年的 1畅29 ,同期生态占用指数从 0畅63 增至 1畅08 ,生态经济协调指数波动在 0畅58 ~
0畅88之间 。 说明渭南市现有的发展模式是不可持续的 ,生态环境处于稍不安全状态 ,社会经济发展与生态环境的
协调性很差 。
关键词   生态足迹   生态安全   生态压力指数   生态占用指数   生态经济协调指数
Ecological footprint and ecological safety of Weinan City of China .XIAO Ling ,ZHAO Xian唱Gui ,YANG Bing唱Can(College of
Tourism and Environmental Sciences ,Shaanxi Normal University ,Xi′an 710062 ,China) ,CJEA ,2007 ,15(6) :139 ~ 142
Abstract   A quantitative study was undertaken to examine ecological footprint and ecological safety of Weinan City of Shaanxi
Province ,China ,from 1985 to 2003 .Per capita ecological footprint of Weinan gradually increases from 1畅3792hm2 in 1985 to
2畅3516hm2 in 2003 .Per capita ecological capacity is between 0畅4726hm2 and 0畅5917hm2 .An increase in per capita ecological
deficit is noted from 0畅8423hm2 in 1985 to 1畅8291hm2 in 2003 .Ecological tension index increases from 0畅82 in 1985 to 1畅29 in
2003 .Ecological occupancy index increases from 0畅63 to 1畅08 over the same period with an ecological economic coordination index
range of 0畅58 ~ 0畅88 .Results show the current development model of Weinan to be unsustainable with ecological environment be唱
ing at risk .Also ,socio唱economic development does not match ecological capacity .
Key words   Ecological footprint ,Ecological safety ,Ecological tension index ,Ecological occupancy index ,Ecological eco唱
nomic coordination index
(Received April 24 ,2006 ;revised June 8 ,2006)
生态足迹是由 Rees 和 Wackernagel于 1996 年提出的一种定量评价区域可持续发展程度的方法[7] ,该方
法 1999 年被引入中国[1] 。 近年来 ,在国外已开始了长时间范围的动态研究 ,国内的研究工作多是针对某一
年的静态研究 ,有关动态的研究报导很少[2 ~ 6] 。 笔者对渭南市 1985 年 ~ 2003 年的生态足迹进行了动态分
析研究 ,并分析了该市生态安全与社会经济发展存在的问题及对策 ,以期为相关决策部门提供参考依据 。
1   研究区概况与研究方法
陕西省渭南市位于 108°50′~ 110°38′E 、34°13′ ~ 35°52′N ,辖 1 区 、2市 、8 县 ,总面积 1畅3万 km2 。 根据 Wack唱
ernagel的定义 ,可以将任何已知人口的国家或地区的生态足迹表述为生产这些人口所消费的所有资源和吸纳
这些人口所产生的所有废物所需要的生物生产面积(Bioproductive area)[7] 。 依据现有的研究结果[1 ~ 5] ,渭南市
的生物生产面积分为耕地 、草地 、林地 、建筑用地 、化石燃料用地和水域 6 类 ,其生态足迹计算公式为 :
        EF = N × ef = N ∑
n
i = 1
( ai × rj) = N ∑
n
i = 1
( ci/ pi) × rj     ( i = 1 ,2 ,3 ,… ,n ;j = 1 ,2 ,… ,6) (1)
式中 ,EF为总的生态足迹 ,ef 为人均生态足迹 ,N 为人口数 ,ai 为第 i种物质人均占用的生物生产面积 ,rj
为均衡因子 ,ci 为第 i种物质的人均消费量 ,pi 为第 i 种物质的世界平均生产能力 ,i 为消费的物质种类 ,j
为生物生产面积类型 。
单位面积耕地 、化石燃料土地 、牧草地 、林地等的生物生产能力差异很大 ,该差异靠均衡因子来消除 。 均衡
第 15卷第 6 期 中 国 生 态 农 业 学 报 Vol .15   No .6
2 0 0 7年 1 1月 Chinese Journal of Eco唱Agriculture Nov .,  2007
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 。 因数据
来源各异 ,不同学者采用的均衡因子也不相同 。为与全世界相比较 ,本文采用世界野生动物基金会(WWF)2004
年报告中给出的均衡因子[5] :建筑用地和耕地为 2畅19 ,水面为 0畅36 ,草地为 0畅48 ,林地和化石能源用地为 1畅38 ,
水电用地为 1 。 在生态承载力的计算中 ,由于不同国家或地区的资源禀赋不同 ,单位面积耕地 、草地 、林地 、建筑
用地 、水域等的生物生产能力差异很大 ,且同类生物生产面积的生物生产力也差异很大 。 故不同国家和地区同
类生物生产面积类型的实际面积不能直接对比 ,需对不同类型的面积进行标准化 。 不同国家或地区的某类生
物生产面积类型所代表的当地产量与世界平均产量的差异可用产量因子表示 。 某个国家或地区某类土地的产
量因子是其平均生产力与世界同类土地的平均生产力的比率 。依据渭南市各年粮食平均产量与全球平均产量
对比 ,得出该市历年的耕地产量因子 。建筑用地大都来自产出率高的耕地 ,产量因子取值与耕地相同 。 其余土
地类型的产出因子按文献[1 ~ 5]中对中国生态足迹的计算取值 ,草地为 0畅19 ,林地为 0畅91 ,水域是 1 。
生态承载力计算公式为 :
              EC = N × ec = N × ∑

j = 1
aj × rj × yj     ( j = 1 ,2 ,3 ,… ,6) (2)
式中 ,EC 为区域生态承载力 ,N 为人口数 ,ec 为人均生态承载力 ,aj 为人均实际占有的生物生产面积 ,rj 为
均衡因子 ,yj 为产量因子 ,j 为生物生产面积类型 。
生态赤字(ED)计算公式为 :
                                  ED = EF - EC = N( ef - ec) (3)
为研究区域生态安全与社会发展存在的问题及对策 ,本文在生态足迹原理的基础上 ,提出生态压力指
数(ETI) 、生态占用指数(EOI)和生态经济协调指数(EECI)3 个概念 。 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 ,某一国或地区所消费的化石能源足迹所带来的生态压力不可能只由消
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的人均
生态足迹与生态承载力的比率 ,该指数代表了区域生态环境的承压程度 ,其模型为 :
                                    ETI = ef′/ ec (4)
式中 ,ef′为区域可更新资源的人均生态足迹 。
生态占用指数定义为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 ,该指数反映了一个国
家或地区占全球生态足迹的份额 ,代表了社会经济发展的程度和人均消费水平 ,其模型为 :
                                    EOI = ef/ ef (5)
式中 ,ef为同期全球人均生态足迹 。
表 1   生态压力指数 、生态占用指数与生态经济协调指数的等级划分标准
Tab .1   The grade of ecological tension index ,ecological occupancy index
and ecological economic coordination index
等   级
Grade
ET I 表征状态
Token sta te
EOI 表征状态
Token stat e
EE CI 表征状态
T oken st ate
1 < 0畅50 很 安 全 < 0畅50 很 贫 穷 < 1畅00 协调性很差
2 0畅51 ~ 0畅80 较 安 全 0畅51 ~ 1畅00 较 贫 穷 1畅01 ~ 2畅00 协调性较差
3 0畅81 ~ 1畅00 稍不安全 1畅01 ~ 2畅00 稍富裕 2畅01 ~ 3畅00 协调性稍好
4 1畅01 ~ 1畅50 较不安全 2畅01 ~ 3畅00 较富裕 3畅01 ~ 4畅00 协调性较好
5 1畅51 ~ 2畅00 很不安全 3畅01 ~ 4畅00 很富裕 4畅01 ~ 8畅00 协调性很好
6 > 2畅00 极不安全 > 4畅00 极富裕 > 8畅00 协调性极好
    生态经济协调指数定义为生
态占用指数与生态压力指数的比
率 ,该指数代表了区域社会经济发
展与生态环境的协调性 ,其模型
为 :
EECI = EOI/ ETI (6)
根据笔者对全球 147 个国家
或地区及中国部分省 、市 、县的生
态压力指数 、生态占用指数和生态
经济协调指数的研究结果 ,初步制
定了其等级划分标准(表 1) 。2   渭南市 1985 年 ~ 2003 年生态足迹计算
渭南市 1985 年 ~ 2003 年的生态足迹主要分生物资源的消费 、化石能源的消费和贸易调整 3 部分 。 该
市的生物资源消费归为耕地 、草地 、林地和水域等 4 类生物生产面积 ,动物产品按照其食物来源归为相应的
生物生产面积 ,如猪和家禽的食物主要来自农田而归为耕地类 。 能源消费主要包括煤 、焦炭 、燃料油 、汽油 、
柴油和电力等 。 因热力主要由煤和天然气等其他能源转换而来 ,故热力未纳入能源帐户 。 各种生物资源和
能源消费的足迹构成了渭南市的生态足迹(表 2) ,并计算了 1985 年 ~ 2003 年渭南市的生态承载力(表 3)及
生态赤字 、生态压力指数 、生态占用指数和生态经济协调指数(图 1) 。
140  中 国 生 态 农 业 学 报 第 15 卷
表 2   渭南市 1985 年 ~ 2003 年人均生态足迹
Tab .2   The ecological footprint per capita in Weinan City f rom 1985 to 2003 hm2
年   份
Year
耕   地
Cropland
草   地
Pasture
林   地
Forest
水   域
Fisheries
建筑用地
Buil t唱up area
电   力
Electric po w er
化石能源
Fossil fuel
生态足迹
Foo tprin t
1985 0畅353753 0畅015998 0畅002448 0畅010754 0畅057159 0畅000847 0畅938243 1畅379203
1986 0畅353021 0畅022430 0畅007158 0畅012275 0畅057158 0畅000968 0畅909650 1畅362659
1987 0畅349008 0畅031385 0畅006882 0畅012868 0畅058106 0畅001029 1畅221711 1畅680989
1988 0畅344996 0畅040340 0畅006680 0畅013461 0畅061543 0畅001090 0畅991340 1畅45945
1989 0畅375267 0畅040235 0畅006743 0畅014695 0畅064527 0畅001150 0畅900786 1畅403402
1990 0畅370868 0畅045970 0畅006522 0畅015831 0畅060351 0畅001211 0畅937151 1畅437904
1991 0畅358161 0畅048661 0畅006601 0畅016377 0畅052476 0畅001272 0畅953728 1畅437276
1992 0畅345455 0畅051352 0畅006660 0畅016923 0畅050890 0畅001333 0畅970305 1畅442917
1993 0畅439950 0畅059102 0畅006536 0畅018249 0畅053692 0畅001393 1畅003459 1畅582382
1994 0畅388337 0畅070441 0畅006576 0畅019597 0畅052291 0畅001454 1畅036613 1畅575309
1995 0畅409744 0畅078140 0畅006531 0畅021109 0畅050890 0畅001515 1畅069768 1畅637696
1996 0畅454457 0畅088774 0畅006595 0畅022641 0畅069890 0畅001576 1畅094633 1畅738565
1997 0畅415797 0畅066524 0畅006731 0畅025092 0畅076312 0畅001636 1畅119499 1畅711592
1998 0畅450533 0畅056167 0畅006836 0畅027897 0畅071597 0畅001697 1畅148509 1畅763256
1999 0畅429945 0畅061394 0畅007205 0畅030209 0畅066925 0畅001758 1畅175446 1畅772882
2000 0畅446046 0畅063171 0畅007196 0畅032147 0畅065269 0畅001819 1畅202384 1畅818032
2001 0畅419702 0畅074331 0畅007409 0畅033020 0畅061773 0畅002133 1畅341960 1畅940328
2002 0畅455570 0畅085228 0畅007802 0畅034979 0畅064762 0畅002426 1畅501697 2畅152465
2003 0畅473402 0畅089809 0畅007849 0畅033537 0畅070376 0畅002540 1畅674128 2畅351642
表 3   渭南市 1985年 ~ 2003 年人均生态承载力
Tab .3   The biological capacity per capita in Weinan Cit y from 1985 to 2003 hm2
年   份
Year
耕   地
Cropland
草   地
Pasture
林   地
Forest
水   域
Fisheries
建筑用地
Built唱up area
承载力
Biocapaci ty
1985 0畅426162 0畅001183 0畅052177 0畅000198 0畅057159 0畅536879
1986 0畅424385 0畅001146 0畅051602 0畅000196 0畅057158 0畅534486
1987 0畅430008 0畅001133 0畅051028 0畅000193 0畅058106 0畅540469
1988 0畅453829 0畅001108 0畅049906 0畅000189 0畅061543 0畅566576
1989 0畅477221 0畅001082 0畅048732 0畅000185 0畅064527 0畅591747
1990 0畅446851 0畅001055 0畅047487 0畅000180 0畅060351 0畅555924
1991 0畅390542 0畅000972 0畅043787 0畅000166 0畅052476 0畅487943
1992 0畅381265 0畅000982 0畅043787 0畅000170 0畅050890 0畅477094
1993 0畅401391 0畅001029 0畅046493 0畅000180 0畅053692 0畅502784
1994 0畅373990 0畅001005 0畅045140 0畅000175 0畅052291 0畅472602
1995 0畅387642 0畅000982 0畅043787 0畅000170 0畅050890 0畅483471
1996 0畅401294 0畅001009 0畅045781 0畅000185 0畅069890 0畅518158
1997 0畅425050 0畅001002 0畅045488 0畅000192 0畅076312 0畅548044
1998 0畅442338 0畅000998 0畅045262 0畅000198 0畅071597 0畅560392
1999 0畅443312 0畅000993 0畅045035 0畅000204 0畅066925 0畅556469
2000 0畅410263 0畅000979 0畅044437 0畅000202 0畅065269 0畅521151
2001 0畅391906 0畅000976 0畅044290 0畅000204 0畅061773 0畅499149
2002 0畅393519 0畅000973 0畅044134 0畅000204 0畅064762 0畅503593
2003 0畅406979 0畅000970 0畅044028 0畅000197 0畅070376 0畅522549
3   结果分析与讨论
由表 1 和表 2 可以看出 ,渭南市人均生态足迹由 1985 年的 1畅3792hm2 逐年增加至 2003 年的
2畅3516hm2 ,而实际人均生态承载力则波动变化在 0畅5252(0畅4726 ~ 0畅5917) hm2 左右 ,人均生态赤字从
1985 年的 0畅8423hm2 增至 2003 年的 1畅8291hm2 。 根据 WWF2004 报告[5] ,2001 年全球人均生态足迹
2畅2hm2 ,人均生态承载力为 1畅8hm2 ,人均生态赤字 0畅4hm2 ;同年中国的人均生态足迹为 1畅5hm2 ,人均生态
承载力为 0畅8hm2 ,生态赤字为 0畅7hm2 。 2003 年渭南市的生态赤字是 2001 年全球人均赤字的 4畅57 倍 ,是
2001 年中国人均生态赤字的 2畅61 倍 ,渭南市的生态足迹与生态承载力之间的矛盾正在加剧 ,生态系统退
化 ,人地关系紧张 。 说明该地区现有的发展模式是不可持续的 ,生态环境处于不安全状态 。
第 6期 肖   玲等 :渭南市生态足迹与生态安全动态研究 141 
图 1   渭南市人均生态赤字 、生态压力指数 、生态占用指
数及生态经济协调指数动态 、变化
Fig .1   Footprin t deficit ,ecological tension index ,ecological
occupancy index and ecological economic coordination index in Weinan
从各类生物生产面积的发展变化看 ,1985 年以来渭
南市人均生态足迹增幅由大到小的顺序依次是草地(2003
年是 1985 年的 5畅61 倍) 、林地(3畅21 倍) 、水域(3畅12倍) 、
电力(3 倍) 、化石能源用地(1畅78 倍) 、耕地(1畅34 倍) 、建
筑用地(1畅23 倍) ,18 年来人均消费品增加量最多的是动
物产品(肉 、蛋 、奶等) 、木材 、水产品 、电力和化石能源(煤 、
石油等) ,人均粮食消费量增加不大 。 说明自 1985 年以
来 ,人们食物结构发生了很大变化 ,高营养和高能量食物
的消费量大幅增加 。这就需要大力调整农业产业结构 ,发
展养殖业 ,进一步提高草地 、水域等生物生产面积比重 。
从生态足迹的组分看 ,不同生物生产面积类型的人
均生态足迹之间存在着较大差异 。 18 年来渭南市各种
类型的生态足迹由大到小的顺序依次为化石燃料用地 0畅9008 ~ 1畅6741hm2 (占人均生态足迹总需求量的
64畅19 % ~ 71畅19 % ) 、耕地 0畅3450 ~ 0畅4734hm2 ( 20畅13 % ~ 23畅63 % ) 、建筑用地 0畅0509 ~ 0畅0763hm2
(3畅53 % ~ 4畅46 % ) 、草地 0畅0160 ~ 0畅0898hm2 ( 1畅16 % ~ 3畅82 % ) 、水域 0畅0108 ~ 0畅0350hm2 ( 0畅78 % ~
1畅63 % ) 、林地0畅00245 ~ 0畅0078hm2 (0畅18 % ~ 0畅33 % ) 、电力用地 0畅0008 ~ 0畅0025hm2 (0畅06 % ~ 0畅11 % ) ,
18 年来渭南市生态足迹需求中化石燃料用地占 60 % 以上 ,从能源消费的组成看 ,渭南市煤炭消费量占能源
总消费的 90 % 以上 ,若能减少煤的消费 ,进行能源消费结构调整 ,则可大幅度降低渭南市的生态足迹需求 。
从图 1 看 ,渭南市的生态压力指数从 1985 年的 0畅82 逐年增至 2003 年的 1畅29 ;生态占用指数 1985 年为
0畅63 ,2003 年为 1畅08 ;而生态经济协调指数 18 年来波动在 0畅58 ~ 0畅88 之间 。 可以看出 ,18 年来渭南市社
会经济发展较快 ,生态占用指数提高至 1985 年的 1畅71 倍 ,由较贫穷变为稍富裕 ;而同期的生态压力指数也
增至 1985 年的 1畅57 倍 ,生态环境由稍不安全变为较不安全状态 。 从生态经济协调指数看 ,尽管该区在 18
年中生活水平有较大提高 ,但对环境的影响也在加大 ,从生态和经济两方面综合评价 ,渭南市从 1985 年到
2003 年生态环境与经济发展间的协调性很差 。 渭南市今后应注意降低生态压力 ,扩大进口 ,增加占用全球
生态足迹的份额 ,提高生态经济协调指数 ,使该区经济与生态环境协调发展 。
研究表明 ,经济越发达的国家和地区 ,其生态足迹需求则越大[1 ~ 5] 。 据 WWF2004 报告[5] ,2001 年世界
高收入国家的人均生态足迹为 6畅4hm2 ,中等收入国家为 1畅9hm2 ,低收入国家为 0畅8hm2 。 渭南市 2003 年人
均生态足迹为 2畅3516hm2 ,说明其生态消费水平高于中等收入国家 。 随着经济的发展 ,渭南市生态足迹还会
进一步提高 ,生态压力将不断加大 。 在不降低生活水平的前提下降低生态赤字的措施一是采用高新技术 ,
提高单位面积自然生态系统的生产率 ;二是高效利用现有资源存量 ,中国的单位产品能耗比发达国家约高
50 % ~ 70 % ,单位 GDP能耗为世界平均水平的 3畅8 倍 ;三是控制人口 ,减少消费 ,建立资源节约型的社会生
产和消费体系 ;四是加强对现有土地资源的保护 ,减少耕地损失 ,保持现有的生物生产力 ;五是调整农业产
业结构 ,确保渭北苹果基地生产 ,利用该区农业粮食基地的优势 ,发展以农养畜禽 ,如用秸秆发酵饲料养牛
等 ;六是调整能源消费结构 ,渭南市的能源消费足迹很高 ,而能源消费中又以煤炭为主 ,而从全球能源平均
足迹看 ,煤炭为 55GJ/hm2 ,石油和天然气为 93GJ/hm2 ,电力为 1000GJ/hm2 ,可见在消费同样能量的情况下 ,
用石油 、天然气和电力时所产生的足迹仅为煤炭的 59畅14 % 和 5畅5 % ,若能减少煤的消费 ,进行能源消费结构
调整 ,如汽车和取暖改用天然气 ,充分利用太阳能 、农村沼气能等 ,则可大幅度降低其生态足迹需求 。
参   考   文   献
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142  中 国 生 态 农 业 学 报 第 15 卷