东祁连山农牧区生态承载力及可持续性分析
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摘 要：运用生态足迹模型对位于祁连山东段农牧区的天祝县进行了生态承载力状况的分析。结果表明，天祝县2008年的生态足迹未超过生态承载力，出现生态盈余，生态环境容量尚能承载环境负荷。而对2000—2008年生态足迹及生态承载力动态变化分析结果表明，天祝县生态盈余呈持续下降趋势，表明该区生态可持续性的持续下降状况。针对这一状况，根据该区生态资源状况的基本特征，提出生态经济系统可持续性建设的建议。
关键词:生态承载力；生态足迹；生态经济可持续性；天祝县
中图分类号：F323 文献标志码：A 文章编号：1673-291X（2012）06-0047-04
引言
生态足迹理论最早由加拿大生态经济学家Rees于1992年提出[1]，后来经过不断完善，成为衡量人类对自然资源的利用程度以及自然界为人类提供的生命支持服务功能的主要方法[2~6]。1999年Wackernagel等人[3]首次将其应用于全球的生态承载力研究，迅速成为国内外一个新的研究热点。生态承载力决定着一个区域经济社会发展的速度和规模，如果在一定的社会福利和经济技术水平条件下，区域的人口和经济规模超出其环境所能承载的范围，将会导致环境的恶化和资源枯竭，严重时会引起经济社会的不可持续发展[7~8]。目前生态足迹方法已成为生态承载力的计算与分析中采用的最多的一种方法，该方法提供了一个核算全球、国家、地区以及个人对自然资本利用状况的简明框架，通过测算人类对自然生态服务的需求与自然所能够提供的生态服务之间的差距，就可以评价人类对自然资源的利用情况，从而较准确地判定评价对象的生态承载力及可持续发展程度和状况[9~11]。
天祝县位于中国西部干旱山区，地处石羊河水源涵养林的核心区，是一个以畜牧业为主要产业的藏族自治县，8万多农牧民长期生存在这一区域，从事生产活动，是石羊河上游受人类活动影响最为明显的区域之一，在石羊河流域的生态环境建设及经济发展中具有举足轻重的地位。近年来由于自然和人为因素的双重影响，整个草原退化相当严重，受到荒漠化的严重威胁。因此，分析其生态承载能力状况，对实现天祝县生态经济系统的可持续发展具有重要意义。本文运用生态足迹模型，通过计算天祝县生态足迹及生态承载力，分析其自然生态系统环境与人类活动之间的协调程度，为该区域可持续发展战略提供参考依据。
一、研究区概况
天祝藏族自治县位于甘肃省中部，祁连山东端地理位置介于东经102°00′~103°40′，北纬36°30′~37°35′，总面积为7 149.8平方公里。境内水源充足，有金强河、哈溪河、毛藏河等10多条内外流河，年径流量8亿立方米，为工农业发展提供了丰富的水利资源；林木资源种类繁多，有天然水源涵养林18.67万hm2，活立木蓄量3.72万m3，植被覆盖率达80.7%，森林覆盖率为27.4%。由于地形复杂，地貌多样，全县山、掌、台、丘、沟、谷、川、滩皆有，牧、农、林、副用地俱全，形成了以牧为主，全面发展的生产环境。在第一产业中，畜牧业生产总值占60%以上。农业以种植小麦，青稞，洋芋和油菜籽为主。从土地利用现状看，大体上是海拔2 600米以下为农业，2 600米~3 000米为农林牧交错区；3 000米以上为牧林区。天祝县现代工业起步晚，基础薄弱，但发展速度快，现已建立起门类较为齐全的现代工业体系。自1996年开始启动旅游产业以来，现已开辟以“天祝三峡”、石门沟、马牙雪山、抓喜秀龙草原、祁连布尔智为代表的多处旅游专线，开发景点20多处。同时，交通运输和城市建设也得到相应的发展，经济日趋繁荣。
二、研究方法
1.生态足迹的计算方法。运用生态足迹模型[3~4]计算生态承载力。生态足迹及生态承载力的计算是基于两个简单的前提：一是人类能够估计自身消费的大多数资源、能源及其所产生的废弃物数量；二是这些资源和废弃物能流折算成生产和吸纳这些资源和废弃物流的生物生产性面积。
在计算生态足迹时，各种资源和能源消费项目被折算为耕地、草场、林地、建筑用地、化石能源土地和海洋（水域）等六种生物生产面积类型。由于这6类生物生产面积的生态生产力不同，要将这些具有不同生态生产力的生物生产面积乘以一个均衡因子[12]转化为具有相同生态生产力的面积。各类生物生产型土地类型的均衡因子指全球该类生物生产面积类型的平均生态生产力与全球所有各类生物生产面积类型的平均生态生产力。本文采用的均衡因子分别为：耕地、建筑用地为2.8，森林、化石能源土地为1.1，草地为0.5，水域为0.2。
各消费项目生物生产面积为该种消费项目的人均消费量式与该消费项目的全球平均生产力得比值。生物资源生产面积折算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料（采用这一公共标准主要是使计算结果具有可比性）[13~14]。能源消费部分根据资料计算煤、焦炭、燃料油、原油、汽油、柴油和电力等几种能源的足迹，计算时将能源消费转化成为化石能源土地面积。采用世界上单位化石能源土地面积的平均发热量为标准，将当地能源消费所消耗的热量折算成一定的化石能源土地面积[15~16]。
人均生态足迹Ef（hm2／人）的计算方法为[17]：
Ef=∑（Ii×Ai） （i=1，2，3，… 6） （1）
区域总人口的生态足迹EF（hm2／人）的计算方法为[18]：
EF =N·（Ef） （2）
由于生态足迹指标的计算要求考虑区域的总消费量，所以在计算中考虑了社会和政府消费，将其消费额按照农村和城市居民的人均消费比例分摊到人均消费中，这样就尽可能避免了地区消费的偏差。
2.生态承载力的计算。在计算生态承载力时，由于不同国家或地区的资源禀赋不同，不仅单位面积耕地、草地、林地、建筑用地、海洋（水域）等间的生态生产能力差异很大，而且单位面积同类生物生产面积类型的生态生产力也差异很大。因此，不同国家和地区同类生物生产面积类型的实际面积是不能进行直接对比的，需要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局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。同时，按世界环境与发展委员会（WCED）的报告建议，出于谨慎性考虑，应留出12％的生物生产性土地面积来保护生物多样性，在生态承载力计算时应扣除12％的生物多样性保护面积[19]：
Ec=∑（ri×Ai×yi） （i＝1，2，3，… 6） （3）
式中，Ec为人均生态承载力（hm2／人），Ai为人均生物生产面积，ri为均衡因子，yi为产量因子。
3.生态赤字或盈余。一个地区的生态承载力小于生态足迹时，出现生态赤字，其大小等于生态承载力减去生态足迹的差数；生态承载力大于生态足迹时，则产生生态盈余，其大小等于生态承载力减去生态足迹的余数[20]。生态赤字表明该地区的人类负荷超过了其生态容量，要满足其人口在现有生活水平下的消费需求，该地区要么从地区之外进口欠缺的资源以平衡生态足迹，要么通过消耗自然资本来弥补收入供给流量的不足。相反，生态盈余表明该地区的生态容量足以支持其人类负荷，地区内自然资本的收入流大于人口消费的需求流，地区自然资本总量有可能得到增加，地区的生态容量有望扩大，该地区消费模式具相对可持续性，可持续程度用生态盈余来衡量。
三、结果分析
1.天祝县生态足迹分析。利用天祝县的2009年《天祝县统计年鉴》及其他相关统计数据按照以上原则进行整理汇总后的各种生物生产性面积乘以相应的均衡因子得到按世界平均生态空间计算的天祝县2008年的生态足迹（见表1）。在计算中，一方面，直接得到的就是消费量数据，不需要再通过贸易调整来计算消费量；另一方面，缺少天祝县与国内其他地区及国外贸易的详细统计数据，因此，没有考虑贸易调整量。
从计算结果来看：（1）天祝县生物资源消费中牛羊肉、猪肉的人均生态足迹最多，说明天祝县主要的生产面积是草地，反映出该区以畜牧业为主要产业的特点；粮食的人均生态足迹偏低，耕地面积的比重较低，说明农业经济转换率较差。（2）由于天祝县无公害蔬菜、中（藏）药材和食用菌生等特色产业不断扩张，并伴随着第三产业旅游业的兴起，天祝县其他副业发展较均衡。（3）能源资源方面，石膏的生态足迹最大，占到能源消费的93.31%。其次是煤炭和电力。这主要是因为天祝县蕴涵2亿吨石膏储量，并且石膏开发已形成规模，虽然煤炭储量也有2.5亿吨，但是开采力度较小，不成规模。近年来在县政府的政策指导下，天祝县对煤矿和电力加大了开发力度，必然使得电力和煤炭生态足迹呈现上升趋势。
各类型生物生产土地性面积对总的生态足迹的贡献大小依次为：牧草地>化石燃料用地>耕地>水域>建筑用地>林地（见图1），而且牧草地与化石燃料用地对总生态足迹的贡献达到81%，可以看出，对天祝县自然环境影响最大的是畜牧业，其次是化工及能源。
图1 天祝县2008年生态足迹结构
2.天祝县生态承载力发展状况分析。利用2009年《天祝县统计年鉴》资料，计算天祝县2008年生态足迹及生态承载力，并与常斌等[21]对河西走廊地区生态足迹与生态承载力计算中天祝县2000年与2005年的计算结果进行比较，定量分析天祝县生态经济系统的发展状况。从天祝县2000年、2005年及2008年的生态足迹、生态承载力及生态盈余的计算结果（见表2）和各指标的动态变化趋势（见图2）可以看出：（1）天祝县生态足迹未超过生态承载力，出现生态盈余，说明生态环境容量尚能承载环境负荷。（2）生态足迹持续增长，其原因一是由于人口数量的增长；二是由于人民消费水平的提高使得对生物生产性土地面积的占用增加。（3）生态承载力逐年递减，干旱少雨和工程性缺水造成水资源短缺，加之大批农民集中从事生产生活，超载过牧严重，不断加剧林区、草场生态的恶化是造成这一状况的主要原因。（4）生态足迹的持续增长与生态承载力的逐年递减造成生态盈余的持续下降，说明天祝县生态可持续性的持续下降趋势。
结论与讨论
从研究结果来看，天祝县生态足迹未超过生态承载力，出现生态盈余，但从多年动态变化数据来看，生态足迹持续增长，生态承载力逐年递减，造成生态盈余的持续下降，生态环境的可持续性呈现的持续下降的趋势，如果不及时治理，将会出现生态赤字，造成生态环境恶化现象难以逆转的局面。据此，提出以下建议：
1.天祝县因自然条件的影响，农业生产水平低下，应当在有条件的区域重点主攻粮食作物的单产，同时草畜产业作为农牧业结构调整的突破口，下大力气狠抓落实，实行“林、草、畜”三元结构，林草间作，休牧轮牧，以草定畜，发展舍饲养殖，并采取移民建镇、劳务输出等多种形式，大幅度转移农村剩余劳动力向二、三产业集中，农村人口向城镇集中，多方位增加农民收入，最大限度地缓减天然草地、林地破坏，使天然林草地植被得到休养生息和良好的恢复，以减轻人口和载畜量过大对水源涵养林边缘山区生态环境的压力。
2.环境条件优越的区域，改造中低产田为重点，干旱草原为主的实施牧区水利建设，科学合理的划分退化草场封育区、退耕还林草区、高效农业种植区，加大对人工林草种植区的封育管护力度，保护现有植被，促进植物群落的演替更新，有效遏制和扭转土地荒漠化、盐碱化和草场退化的势头。
3.加大对灌区改造的力度，积极推行节约用水，大力调整农业种植结构，增加林草面积，推行高效农业节水技术，推广节水新工艺、新设备，降低单位用水量。抓好抗旱耐旱、低耗水品种的引进、示范、推广，建立一些高效节水的农牧业示范区，探索高效节水产业发展的路子，引导全社会节水，全方位、多层次、宽领域地实施节水措施，建立节水型社会，建立和完善流域内水源调蓄工程，最大限度的高效利用小流域内的水资源。
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Ecological Carrying Capacity and Sustainability Analysis of the Agricultural and Pastoral
Areas in the Eastern Part of Qilian Mountains
TANG Cui-wen1，2，ZHANG Zhong-ming3，SU Yan-ke1，YANG Guo-jing4，HE Chen1
（1.School of Environmental and Municipal Engineering，Lanzhou Jiaotong University，Lanzhou 730070，China；2.State Key Laboratory
of Frozen Soil Engineering，Cold and Arid Regions Environmental and Engineering Research Institute，Chinese Academy of Sciences，Lanzhou 730000，China；3.College of Food Science and Engineering，Gansu Agricultural University，Lanzhou 730070，China；4.Cold and
Arid Regions Environmental and Engineering Research Institute，ChineseAcademy of Sciences，Lanzhou 730000，China）
Abstract:Using the ecological footprint model to calculate and analyze the of the Tianzhu county which lies in the agricultural and pastoral areas in the eastern part of Qilian Mountains.The results showed that the ecological footprint didn’t exceed the ecological carrying capacity in 2008.It indicated that the ecological environmental capacity could bear the carrying capacity of environment.However，the dynamic of the ecological footprints and ecological carrying capacitys gived the trend that the ecological surplus of Tianzhu county had a steady decline from the year of 2000 to 2008.This result indicated the trend that the ecological sustainability of the Tianzhu County steadily declined.Some suggestions were put forward on sustainable development of the eco-economy system of Tianzhu county based on the study results and the basic character of ecological resources and the industrial structure.
Key words: ecological capacity；ecological footprint；eco-economic sustanability；Tianzhu county