基于生态足迹模型南方红壤退化地生态恢复研究

基于生态足迹模型的红壤退化地生态恢复研究陈世发[1，2]查轩[1，2]李旭义[1，2]（[1]福建省亚热带资源与环境重点实验室,福州350007[2]福建师范大学地理科学学院,福州350007）摘要：生态足迹是衡量一个国家或地区可持续发展程度的一种方法，定量反映人类活动对生态环境的影响和破坏程度。基于生态足迹模型,采用多源数据,以红壤退化严重的福建安溪县和永定县为例，评价人类活动对其生态环境的影响作用。通过计算结果表明，其生态足迹呈现赤字，生态环境处于不平衡状态，对此，提出了有利于该区生态、经济、环境协调发展的具体生态恢复对策和措施。关键词：生态足迹；生态承载力；生态赤字EcologicalrestorationresearchofsoildegradationbasedonecologicalfootprintmodelChenShifaChaXuanLixuyi(FujianProvincialKeyLaboratoryofSubtropicalResourcesandEnvironment,Fuzhou350007,FujianNormalUniversityGeographyScienceCollege350007FuzhouFujian)Abstract:TheEcologicalFootprintisameasureofthedegreeofsustainabledevelopmentindicators,whichquantitativelymeasurethehumanimpactonnature.UsingecologicalfootprintandecologicalcarryingcapacityofwaystoserioussoildegradationofAnxicountyandYongdingcountyasanexample,theassessmentofhumanactivitiesontheecologicalenvironmentimpact.Tothestatisticaldataanalysisandcalculationsshowthatecologicaldeficity,theecologicalenvironmentinanunbalancedstate,andtotheecological,economic,environmentalcoordinateddevelopmentofecologicalrestorationmeasuresandtothisecologicalRestorationStrategy.Keywords:ecologicalfootprint;ecologicalcarryingcapacity,ecologicaldeficit1.引言自世界环境与发展委员会(WECD)在1987年提出可持续发展这一概念以来,定量测度可持续发展状态的方法一直是国际研究的热点和前沿领域之一[1,2]。长期以来，定量测度可持续发展状态明显不足。加拿大生态经济学家Rees和在其博士生Wackernagel等的共同努力下于1992年提出生态足迹模型[3]。该理论建立简明的指标体系和计算方法来测定区域可持续发展程度，以反映区域的资源利用状况是否在生态承载力的范围之内。其方法得到越来越广泛的应用。Wackernagel等测算了全球52个国家的生态足迹[4]，引入国内后，国内学者对之进行大量研究，张志强等对中国西部12省市生态足迹[5]，徐中民等计算了中国1999年[6]甘肃省1998年的生态足迹[7]，郭秀锐等对城市生态足迹计算与分析[8]，韦良换对安康市2003年生态足迹分析[9]，赵云龙等对河北省怀来县生态足迹进行分析[10]等，而对南方红壤退化地的县域生态足迹在国内还尚未系统涉及，本文以红壤退化地福建省安溪县和永定县为例，两县水土流失皆严重，在福建乃至整个南方红壤区都具有典型性和代表性，应用生态足迹分析方法，系统探讨水土流失严重县域可持续发展状况，分析其存在的问题，并提出其生态恢复措施，以期改善环境，实现生态文明，为退化红壤区的经济社会的可持续发展提供指导。第一作者简介：陈世发（1984-）男（汉族），湖南岳阳人，硕士研究生，研究方向为水土保持与生态环境E-mail:[e-mail]；通讯作者：查轩（1961-），男（汉族），陕西省咸阳市人，研究员，主要从事土壤侵蚀与水土保持生态方面的研究。E-mail：[e-mail]2.研究区概况安溪县位于福建省中部偏南，是著名茶叶之乡，面积为3057平方千米，人口106.8万人。永定县位于福建省西南部，为闽西、粤东的交界处，是著名的土楼之乡，面积2223为平方千米，人口46.8万人。两县皆地处丘陵山地，山峦起伏，沟壑密布，属亚热带海洋性季风气候，常年气候温和，冬短无严寒，夏长无酷暑，年均温20℃以上，降水充沛。由于特殊的自然地理条件，两县水土流失十分严重，在其社会经济发展过程中给生态环境带来了破坏和污染，生态环境质量状况日趋恶化，在一定程度上制约两县经济社会可持续发展。3.研究方法3.1生态足迹计算方法生态足迹分析的一个基本假设是：各类土地在空间上是互斥的。譬如，一块地当它被用来作为建设用地时，它就不可能同时是森林、可耕地、牧草地等。这条“空间互斥性”使得我们能够对各类生态生产性土地进行加总，从宏观上认识自然系统的总供给能力和人类系统对自然系统的总需求。生态足迹的计算中，生物生产面积主要涉及到6种类型：耕地、化石燃料用地、林地、草场、建筑用地和水域。这六类生态系统生产力不同，所以各类型的生态系统面积需乘一个均衡因子,数值全球一致2.8，1.1，0.5，1.1，2.8，0.2。其计算公式为：)6,...3,2,1)(/()(11jpcrNaarNefNEFiniijniij式中：EF为总生态足迹，N为人口数，ef为人均生态足迹，aai为人均i种交易商品折算的生物生产面积，ci为i种商品的人均消费量，pi为i种消费商品的平均生产能力，i为消费商品和投入的类型，j为生物生产性土地类型，rj为均衡因子，使生物生产能力不同的6种土地类型可以转化为统一的，可比较的生物生产面积使计算结果转化为一个可比较的标准。3.2生态承载力计算方法生态承载力即是区域内部的生物生产性土地数量[8]。其计算是根据世界环境与发展委员会(WCED)的建议，扣除了12％的生物多样性保护面积j。人均生态承载力的计算公式为：61)6,...3,2,1(jjjjjyraEC式中EC为人均生态承载力，aj为实际人均占有土地面积，rj为均衡因子，yj为产量因子。3.3生态赤字或生态盈余计算方法将维持一定消费水平所必需的生物生产面积（生态足迹）与同国家和地区范围内所能提供的生物生产面积（生态承载力）比较，就可判定一个国家或地区的生产消费活动是否处于当地生态系统承载力范围内。当一个地区的生态足迹超过其生态承载力，就会出现生态赤字，表明该地区区域发展模式处于相对不可持续状态，若小于其生态承载力，则会形成生态盈余，表明人类活动处于该地区生态承载力范围之内，生态环境处于可持续状态。4.生态足迹的计算与结果分析4.1生态足迹计算4.1.1生物资源消费帐户计算以《安溪统计年鉴2006》和《永定统计年鉴2006》[11,12]相关数据为基础资料，根据生态足迹的计算方法，提取所需参数进行其计算，计算内容由生物资源消费和能源消费两部分组成。生物资源的消费可分为农产品、动物产品和木材等，生物资源生产面积折算的具体计算中采用联合国粮农组织1993年计算的有关生物资源的世界平均产量资[13](采用这一标准主要为使计算结果可以进行国与国、地区和地区之间的比较)，将两县2005年的消费转化为提供这类消费需要的生物生产面积(表1)。表12005年安溪县和永定县生态足迹计算中生物资源帐户Table1ThebiologicalresourcesaccountofecologicalfootprintforAnxiCountyandYongdingCountyin2005安溪生物资源帐户计算永定生物资源计算项目全球平均产量人均消费量人均足迹hm2总生态足迹万hm2面积类型人均消费量人均足迹hm2总生态足迹万hm2粮食2744196.240.07157.6418耕地199.230.07263.3977蔬菜及菜制品1800072.350.0040.4295耕地119.40.00660.3089油脂类4315.860.01361.4528耕地5.680.01320.6178茶叶5661.450.00260.2737耕地0.570.0010.0468烟叶15480.210.00010.0145耕地0.190.00010.0047食糖49970.910.00020.0195耕地1.150.00020.0094酒716440.130.00560.5986耕地15.060.00210.0983水果30003.970.00130.1414耕地19.130.00630.2948肉禽及制品76431.50.04120.4406草地25.280.03311.5631蛋类及其制品4002.070.00520.553草地1.880.00470.22奶类及制品5020.090.00020.0192草地1.030.00210.0983水产品292.080.07177.6441水域4.390.15147.0762木材1.99(m3.hm-2)0.0102m30.00510.5434林地0.0335m30.01690.79094.1.2生物资源消费帐户计算能源消费的生态足迹是指能源生产所需要占用的生态空间，以及能源消费过程中吸收燃烧化石燃料排放二氧化碳所需要的生态空间。能源消费账户主要包括原煤、焦炭等项目。计算时，采用世界上单位化石燃料生产土地面积的平均发热量为标准[14,15]，将当地能源消费所消耗的热量折算成一定的化石燃料生产土地面积[16]。2005年安溪县永定县和生态足迹的能源消费账户计算结果见（表2）。表22005年安溪县和永定县生态足迹计算中能源资源帐户Table2TheenergyresourcesaccountofecologicalfootprintforAnxiCountyandYongdingCountyin2005安溪能源资源帐户计算永定能源资源帐户计算类型全球平均能源足迹折算系数安溪总消费量人均生态足迹总生态足迹面积类型永定总消费量人均生态足迹总生态足迹(GJ/hm2)(GJ/t)thm2hm2thm2hm2原煤5520.93295340.119327125427化石燃料用地4834380.393173184005焦炭5528.44555000.220365235469化石燃料用地19890.021971028.2汽油9343.1721.930.000313334.3化石燃料用地1830.00018184.745柴油9342.514055.50.0060326446化石燃料用地12120.001264553.47电力（1）100011.890507.60.0010021070建筑用地438920.001185519.02注：(1)电力单位为104kw.h，其他燃料已折算成标准煤t4.1.3总的生态足迹的计算从安溪县和永定县2005年生态足迹的计算结果看出（表3），生态足迹由生态足迹需求和生态足迹供给(生态承载力)两部分构成。其中生态足迹需求部分是（表1）计算汇总而得，均衡因子选取来自于世界各国的生态足迹计算研究报告，产量因子根据实际情况确定。考虑到要维护生物多样性，在计算生态足迹时扣除了12％的生物多样性的保护面积。表32005年安溪县与永定县总的生态足迹计算结果汇总Table3ThecalculationsofAnxiCountyandYongdingCountyecologicalfootprintin2005安溪生态足迹需求安