生態足跡下三峽庫區生態承載力研究范文

本站小編為你精心準備了生態足跡下三峽庫區生態承載力研究參考范文，愿這些范文能點燃您思維的火花，激發您的寫作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。

《重慶工商大學學報》2016年第4期

摘要:

選取三峽庫區2000、2004、2008和2012年4期Landsat－TM數據及相應年限的社會經濟人口統計數據為數據源，采用生態足跡模型對庫區內的生態消費、生態承載力以及因子結構和時間序列上的變化進行研究;結果表明:2000—2012年間，三峽區內人均生態足跡呈現明顯的增長趨勢，其中各資源消費性因子總體上都表現為增長的趨勢但差異性明顯;人均生態承載力表現出持續的下降趨勢，并且各生產性土地生態承載力差異性明顯，差異性與各生產性土地面積比呈明顯的正相關;庫區內生態赤字現象嚴重，隨著社會經濟的發展，生態赤字程度也逐年加重。

生態承載力是在生態系統保持可持續發展前提下最大限度的承載力［1］。近年來，隨著經濟的飛速發展和人口的不斷增長，資源短缺、生態平衡被打破、地質災害頻發及生物多樣性喪失等問題突出，對人們的正常生活帶來危機。通過對生態承載力進行研究對于保持“人－社會－自然”這一復雜的復合生態系統保持可持續發展有著重要意義［2］。三峽庫區位于長江流域的中上游地區，它的生態可持續發展狀況對于長江下游的自然經濟環境影響重大，戰略位置重要［3］。當前，對于生態承載力的研究正處蓬勃發展的階段，大多都是從群生態學角度出發，主要通過理論和量化方法［4］，但在量化方法的研究還不夠成熟，國內外常用的量化研究方法有:自然植被第一性生產力法、供需平衡法、指標體系法和生態足跡法等［5－7］。目前，國內外學者通過生態足跡法對于生態承載力研究有了一定的成果［8－10］，但方法在時間序列的動態度上還有一定缺陷，同時方法對三峽庫區生態承載力的研究還比較薄弱。選取三峽庫區2000—2012年的多期土地利用數據及相應年限的社會經濟環境數據，采用生態足跡模型對三峽庫區生態足跡、生態承載力在時間序列及其影響因子在結構上的變化進行研究，研究擬通過因子選擇的修正對方法在時間動態度上的描述起到一定的彌補作用，以期為相關研究提供重要的理論依據，且現實意義重大。

1研究區概況

三峽庫區位于東經106°00'～111°59'、北緯29°16'～31°25'，地處四川盆地與長江中下游平原的相交處，橫跨越渝、鄂中山區峽谷以及川東嶺谷地帶。三峽庫區西起重慶市江津區，東至湖北省宜昌縣，范圍涉及26個縣(區、市)，土地總面積576．68萬hm2，擬到2020年規劃總人口1589．6萬人。三峽庫區地勢起伏大，地形特征復雜，屬于典型的喀什特地貌。三峽庫區地屬亞熱帶季風氣候，位于南溫帶和亞熱帶過渡地帶，有著豐富的自然資源，特別是水、漁業、農業資源，且庫區自然環境優美，旅游資源豐富，長江橫貫整個庫區，有400多條支流，其中嘉陵江和烏江是最大的兩條支流。近年來隨社會經濟的不斷發展、土地利用結構的變化和不斷增加的人口數量，生態環境面臨沉重的壓力，一系列生態環境問題隨之而來，諸如人地矛盾突出，生態功能退化、生物多樣性銳減等。三峽庫區作為世界最大的水利工程(三峽工程)最直接的輻射區域，其生態環境問題影響區域大，受國家關注度高，是我國社會經濟發展的一個重要環節，同時對實施西部大開發戰略、促進長江經濟帶的發展有著重要戰略意義，因此選擇三峽庫區作為研究區具有顯著的典型性。同時通過對三峽庫區生態環境進行研究對于大型庫區建設所帶來生態環境保護治理的研究具有重要的借鑒作用。

2數據源與研究方法

2．1數據源與數據預處理

研究選取2000、2004、2008和2012年的4期夏季三峽庫區Landsat-TM遙感數據及相應年份的人口、經濟、消費數據作為研究的數據源，所有影像數據均采用Albers投影，中央經線采用東經105°，雙標準緯線采用分別為北緯25°和47°。首先分別對2000、2004、2008和2012年的LandsatTM遙感數據進行幾何校正，在通過圖像采取輻射增強處理和空間濾波的方法來改善圖像的質量，提高圖像的可解譯性，達到從圖像中提取更有用的定量化信息，最終通過圖像的融合和光譜增強處理達到圖像增強的目的。再通過目視解譯的方法獲取生物生產性土地類型數據，其類型分為:耕地、林地、草地、水域、建設用地、未利用地六類，其土地利用結構如表1所示。

2．2研究方法

生態足跡就是能夠持續的提供人們所需求的各種資源且能夠吸納所產生廢物的具有生物生產力的地理空間。

2．2．1生態足跡模型計算方法

生態足跡的計算主要基于兩個前提:一是人類可以確定自身消費的絕大多數資源及其所產生的廢棄物的數量;二是這些資源和廢棄物流能轉換成相應的生物生產面積。生態足跡模型的計算分為生態足跡和生態承載力兩部分。

(1)生態足跡。生態足跡的計算步驟與公式為［12］EF=N×ef=NΣri(aai)=NΣ(Ci/Yi×ri)(1)式(1)中:EF為區域總的生態足跡，N為區域的總人口數，ef為人均生態足跡，i為所消費的商品類型，aai為人均第i種交易商品折算的生物生產面積，ri為不同類型生物生產性土地的均衡因子。Ci為第i種消費項目的人均消費量;Yi為生態型生產面積上生產第i種消費項目的年平均產量。

(2)生態承載力。即區域內部的生物生產性土地數量，計算公式為EC=Nec=NΣ(ajrjyj)(2)REC=(1－12%)EC式(2)中:EC為區域生態承載力，REC為有效生態承載力，aj為人均第j種生物生產性土地面積;yj為不同類型土地的產量因子，以區域單位面積生物生產力與全國平均生物生產力比值表示(表2)。

(3)生態赤字與生態盈余。生態盈余表示自然生態系統所能提供的生態承載力能夠滿足人類的生產生活對自然的索求且能夠保持可持續發展的狀態。生態赤字表示自然生態系統所能提供的生態承載力不能夠承受人類的過度開發對自然造成的壓力，生態系統安全不能夠得到保障并不能夠保持繼續發展的持續性。生態赤字和生態盈余主要表現出區域自然生態系統與人類的需求對比情況。計算公式為ED=EC－EF(3)式(3)中:ED為生態赤字，生態赤字即該地區人類對自然資源的消耗超過了生態承載力，生態安全備受壓力。

2．2．2生態足跡模型因子

(1)生物資源消費因子。主要包括農產品、動物產品、水產品等。根據三峽庫區其獨特的地理經濟作物特征，選取生物資源消費因子如下:糧食、油料、糖類、煙葉、茶葉、水果、蔬菜、肉類及水產品。

(2)能源消費因子。主要包括煤炭、原油、天然氣和電力的消耗量。根據我國能源折算系數，把能源的消耗量換算為統一的單位，再以世界化石能源平均足跡為標準，計算出化石能源用地和建設用地大小(表3)。

3生態承載力分析

3．1生態足跡動態分析

根據2000—2012年間重慶市、湖北省統計年鑒，依據式(1)，計算人均生態足跡，其結果如表4、表5和表6所示。由表4可知，總體上三峽庫區各生物資源消費人均生態足跡都發生了明顯的變化。在各種消費的結構上，肉類人均消費生態面積占2000—2012年中是各種生物資源人均消費面積比例最大，其次是糧食消費和水產品消費，而糖類、煙葉和茶葉所占比例最小。在各種消費的變化趨勢上，庫區內糧食人均消費生態面積呈下降的趨勢，而油料、蔬菜、水果和水產品人均消費的生態面積呈上升趨勢，煙葉、茶葉、糖類和肉類則呈現波動式變化;其中在2008—2012年間，水果、蔬菜和水產品消費的生態面積增加趨勢十分突出。由上述分析，可知在2000—2012年間，庫區內人們由單一化的糧食作為主食向多元化的糧食、水果、蔬菜、肉類和水產品為主食的方向轉變。這主要是源于這個時間段隨著庫區開始正式蓄水，國家對庫區的保護和經濟上的大力支持，庫區經濟發展迅速，人們對各種消費的水平也逐漸提高。由表5可知，總體上庫區各能源資源消費均呈明顯的上升趨勢。從能源資源消費結構上看，在2000—2012年間各能源資源消費中最多是人均煤炭消費生態面積，天然氣和原油次之，而電力所占比例最低，表明庫區內人們的生活方式總體上還處于一個比較落后的位置，煤炭仍然是生產生活中必不可需的原料。從變化趨勢而言，各能源項目消費生態面積均保持著穩定上升的趨勢，其中煤炭的消費仍位列四大能源消費的首位，并且保持著較大的數量增長。分析表明污染型能源依然是三峽庫區居民最主要的能源消費方式。由表6可知，總體上2000—2012年間三峽庫區人均生態足跡呈均勻上升趨勢，且年平均增長均在0．1hm2上下，在這個時期內庫區內社會經濟發展需求增長穩定。在各類生態生產性土地中，庫區內化石燃料用地人均占用面積最大，其次是耕地和草地，這表明第一、二產業是庫區內主要的產業結構。從各生態性土地面積變化趨勢看，耕地人均生態占用面積呈明顯的下降趨勢;而林地、水域、建設用地和化石燃料均呈上升趨勢，其中林地、建設用地和化石燃料用地增幅較大;草地人均生態占用面積呈波動式變化，在2000—2008年呈上升趨勢，2008—2012年呈下降趨勢。表明三峽庫區內經濟產業結構上，第二產業所占比例仍然呈上升趨勢，而第一產業逐漸向第三產業轉移，總體產業結構呈均衡化發展趨勢明顯。

3．2生態承載力動態分析

根據2000—2012年間重慶市、湖北省統計年鑒及庫區土地利用數據，依據式(2)，計算人均生態承載力，其結果如表7所示。由表7可知，總體上近12a來三峽庫區人均生態承載力呈下降趨勢，且保持均衡的下降態勢，年平均下降為0．001左右。從各分量結構上看，不同的生產性土地的生態承載力差異性明顯，其中庫區內人均耕地生態承載力最大，自2000—2012年均保持在0．17以上，這主要是由于農業經濟發展是庫區居民點生活生產中最大的支柱產業，人們對其護理和關注程度遠大于其他地類;其次是林地，林地在三峽庫區內的土地利用結構中所占比例最大，所占比例超過了整個庫區總面積的50%，森林資源極為豐富，生態多樣性強，同時由于庫區地勢連綿起伏較為陡峭，在大部分區域中人類生產生活足跡較為稀少，再加上國家更加注重對三峽庫區原始生態環境的保護并對于部分區域實行的移民政策使得其較少受到人們生產生活的影響，這是人均林地承載力相對較高的主要原因;建設用地、草地和水域的生態承載力則處于一個較低的水平，主要源于區域均為人們平時活動較為頻繁的地方;而化石燃料最小，主要是由于化石燃料屬于不可再生資源，但是隨著社會經濟以及工業的發展的不斷加速，化石燃料消耗量的逐年增長，使得其生態承載力越來越小。由表1、表8可知，不同生產性土地的生態承載力大小為:耕地＞林地＞建設用地＞水域＞草地＞化石燃料用地，而不同土地利用類型面積大小為:林地＞耕地＞建設用地＞水域＞草地;由此可知不同生產性土地的生態承載力大小與不同的土地利用結構呈明顯的正相關，其中林地和耕地的差異性主要是源于其產出量的差異性。在時間序列的變化上，人均耕地、林地和草地承載力均呈現下降趨勢，水域表現出波動式變化的特征，即先上升再下降又上升的形態，而建設用地則保持持續的上升趨勢。這與2000—2012年間，庫區經濟不斷發展，建設用地不斷擴張，人們消費水平和生活需求的提高關系重大。綜上所述可知，不同生產性土地的生態承載力區別較大，隨著社會經濟的發展主要呈現出下降趨勢，并且與各生產性土地所占面積多少呈明顯的正相關。

3．3生態足跡供需分析

根據2000—2012年間三峽庫區內人均生態足跡和人均生態承載力，依據式(4)，計算人均生態赤字/盈余分析，其結果如表8所示。由表8可知，在2000—2012年間三峽庫區人均生態消耗出現生態赤字，且生態赤字呈不斷增加的趨勢，庫區內能源消耗遠超過其資源的可再生能力。在生態足跡供需分析而言，生態赤字問題逐漸加重的原因主要由于人均生態需求量的不斷增加，而人均生態承載力則處于持續降低的趨勢，使得自2000—2012年來三峽庫區生態赤字程度不斷加重。從表4、表5中各分量的供需對比可知，在結構上人均耕地、草地、水域和化石燃料用地都出現生態赤字，其中人均化石燃料赤字量最大，占是整個生態赤字量的一半以上，化石燃料的不可再生性決定了大規模工業發展的弊端;人均林地表現為生態盈余，這與近年來人們退耕還林、大力保護林地以及三峽庫區其獨特的地理地勢單元所影響;人均建設用地在2004年前表現為生態盈余，在2004—2008年間逐漸由生態盈余向生態赤字轉變，2008年后則繼續表現為生態赤字，其主要原因是由于城市化進程的加快，大量的農村人口擁入城市，科學技術的高速發展，使得其需求量的急劇增加，建設用地面積不斷擴張，其生態承載力持續下降。綜上所述，三峽庫區內生態經濟發展趨勢不容樂觀，生態赤字現象嚴重，其最主要集中在耕地和化石燃料用地上。人口的飛速增長，經濟社會科學技術的不斷發展，土地利用結構的變化以及人們日益增長的物質文化的需求是其主要原因。在注重社會經濟發展的同時，也必須減少生態赤字，提高土地利用的價值，實現可持續化發展。

4結論與討論

研究采用生態足跡模型對三峽庫區2000—2012年間人均生態供需平衡在數量節點和時間節點上進行分析得結論:

(1)在2000—2012年間，三峽庫區內人均生態足跡呈現明顯的增長趨勢。人均生物資源性消費和人均能源資源性消費均保持持續增長趨勢，其中各資源消費性因子差異性明顯且總體上都表現為增長的趨勢。

(2)在2000—2012年間，三峽庫區內人均生態承載力總體上表現出持續的下降趨勢，但不同生產性土地的人均生態承載力則有著明顯的差異性，其變化趨勢也是有增有減。不同生產性土地的生態承載力大小和變化趨勢與其面積多少及變化趨勢呈現出明顯的相關性，主要表現為正相關。

(3)在2000—2012年間，三峽庫區內生態赤字現象嚴重，且隨著社會經濟的不斷發展，生態赤字程度逐年加重，其中以化石燃料尤為顯著。

(4)在保持社會經濟持續發展的同時，也需要通過合理的土地利用結構規劃，經濟發展的轉型以及提高生態壞境保護力度，從而減緩生態赤字，實現可持續化發展。

參考文獻：

［1］洪滔，吳承禎，范海蘭．福建省近10年生態足跡與生態承載力研究［J］．安全與環境學報，2007，7(1):97-100

［2］邱壽豐，朱遠．2000—2008年福建省生態足跡和生態承載力計算—基于國家生態足跡賬戶計算方法［J］．生態經濟，2010(11):169-173

［3］楊永奎，王定勇．重慶市直轄以來生態足跡的動態測度與分析［J］．生態學報，2007，27(6):2382-2390

［4］荊治國，周杰，齊麗彬，等．基于特征參量調整法的中國省域生態足跡研究［J］．資源科學，2007，29(5):9-15

［5］楊開忠，楊詠，陳潔．生態足跡分析理論與方法［J］．地球科學進展，2000，15(6):630-636

［6］謝鴻宇，王羚酈，陳賢生，等．生態足跡評價模型的改進與應用［M］．化學工業出版社，2008

［7］陳興鵬，崔理想，許新宇，等．基于生態足跡的高臺縣耕地可持續利用分析［J］．西北師范大學學報(自然科學版)，2012，48(4):90-93

［8］王燕鵬，于魯冀，盧艷．基于能值分析的河南省耕地生態足跡動態研究［J］．環境科學與管理，2010，35(10):144-148

［9］朱利群，陳長青，卞新民．基于重金屬污染的耕地生態承載力改進模型研究［J］．生態與農村環境學報，2009(3):21-24，29-29

［10］劉會玉，林振山，張明陽．基于EMD的我國糧食產量波動及其成因多尺度分析［J］．自然資源學報，2005，20(5):745-751

［11］張志強，徐中民，程國棟．生態足跡的概念及計算模型［J］．生態經濟，2000，10:8-10

［12］李建輝，周啟剛，陳倩，等．基于RS和GIS的建設用地變化研究———以重慶市主城九區為例［J］．重慶工商大學學報(自然科學版)，2012，29(1):76-81

作者:王福海 焦歡 周啟剛 單位:重慶工商大學融智學院 重慶工商大學旅游與國土資源學院