基于生態(tài)足跡模型的河北省張家口市可持續(xù)發(fā)展研究

基于生態(tài)足跡模型的河北省張家口市可持續(xù)發(fā)展研究

由于以下不良的自然條件和一些歷史原因，張家口市一直是河北省最不發(fā)達(dá)地區(qū)之一。同時，它也是北京的鄰區(qū)，其生態(tài)環(huán)境直接影響到北京。而在傳統(tǒng)的發(fā)展中,經(jīng)濟的增長總是伴隨著環(huán)境的惡化,兩者像孿生兄弟般如影隨形。這樣就形成了一對矛盾:貧困的人口要脫貧,要發(fā)展經(jīng)濟,而脆弱的生態(tài)環(huán)境已不堪重負(fù)。那么只有選擇新的發(fā)展模式,使得經(jīng)濟發(fā)展的同時生態(tài)環(huán)境不斷得到改善。本研究即利用生態(tài)足跡模型,定量評價該區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展程度,為制定合理的、切實可行的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略提供參考。1酒基按交錯帶地區(qū)常見農(nóng)牧民交錯帶地區(qū)的分布張家口市地處蒙古高原與華北平原之間,屬于典型的農(nóng)牧交錯帶地區(qū);同時位于東亞大陸季風(fēng)氣候區(qū)內(nèi),屬于典型的大陸性干旱和半干旱氣候,氣候惡劣,生態(tài)環(huán)境十分脆弱。1.1糧食干旱、草地退化、干草原一般應(yīng)在糧食生產(chǎn)方面造成的影響由于干旱缺水,灌溉農(nóng)田很少,絕大部分是靠天吃飯,粗放經(jīng)營,特別是壩上,可灌溉農(nóng)田僅占耕地總面積的9%,因此,降水量成為衡量糧食產(chǎn)量的主要依據(jù)。常因缺水造成糧食大幅度減產(chǎn),甚至絕產(chǎn),使每年的糧食產(chǎn)量波動很大。另外,主要由于干旱造成的風(fēng)蝕、土壤沙化等也對糧食生產(chǎn)造成很大影響。據(jù)調(diào)查,壩上四縣平均每年有20%～30%以上的耕地要重播1～3次,年浪費種子上百萬公斤。干旱同時導(dǎo)致草場退化,家畜個體體重和單位草地畜產(chǎn)量下降,使養(yǎng)畜變得無利可圖,最終導(dǎo)致草原畜牧業(yè)下降。由于人口的增加,不斷出現(xiàn)“墾殖過度”、“畜牧超載”等問題,更加重了環(huán)境的脆弱性。1.2壩下地區(qū)氣候特點全區(qū)可分為壩上高原與壩下山區(qū)兩個不同的地貌單元。壩上地區(qū)以丘陵區(qū)為主,地面起伏較小,為典型的波狀高原,年降水量不足400mm,常年多風(fēng),年8級以上大風(fēng)日數(shù)40～70天,土壤為草甸土和栗鈣土,植被較差,經(jīng)濟結(jié)構(gòu)為半農(nóng)半牧,是以風(fēng)蝕為主的風(fēng)、水兩蝕交錯區(qū)。壩下地區(qū)以山區(qū)為主,年降水量一般400mm,最少約300mm上下,降雨多以暴雨形式出現(xiàn),強度大。本區(qū)的氣候特點,加上土質(zhì)松散,粉沙含量高,因人口壓力增大、過度開墾、超載放牧,導(dǎo)致了嚴(yán)重的水土流失和土地沙化。一遇到春暖干旱、大風(fēng)天氣,極易揚塵起沙,嚴(yán)重時形成沙塵暴天氣,成為北京地區(qū)沙塵災(zāi)害的主要沙源之一。2張家口市生態(tài)可持續(xù)性的計算2.1構(gòu)建指導(dǎo)性評價體系,其確定的評價指標(biāo)體系和計算方法分析從1992年可持續(xù)發(fā)展進(jìn)入戰(zhàn)略實施階段,其指標(biāo)體系研究成為人們關(guān)注的焦點。但目前測定可持續(xù)發(fā)展的各種指標(biāo)和方法都處于探索之中,還沒有一套公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)方法。這些指標(biāo)體系和計算方法大致可分為三類:①以系統(tǒng)理論和方法為指導(dǎo)構(gòu)建的指標(biāo)體系。②基于環(huán)境貨幣化估值的指標(biāo)體系。③具體的生物物理量衡量的指標(biāo)。可持續(xù)發(fā)展的貨幣化評價很難在實際中應(yīng)用,由系統(tǒng)理論和方法論為指導(dǎo)構(gòu)建的指標(biāo)體系的實際操作性則更差。而第三類指標(biāo)體系既生態(tài)足跡計算模型又有很好的可操作性。本文即利用生態(tài)足跡模型(EcologicalFootprint,即EF)來定量計算張家口市可持續(xù)發(fā)展的狀態(tài)。2.2生態(tài)承載力的計算生態(tài)足跡模型(EF)最初由加拿大生態(tài)經(jīng)濟學(xué)家WilliamRees等在1992年提出,其弟子Wackernagel在1996年作了進(jìn)一步修訂。其原理可以簡單的概括為:首先將人們消費的各項物品分類,然后轉(zhuǎn)換成生產(chǎn)這些物品所需要的土地的面積,所需各類土地面積的總和就是人類的生態(tài)足跡,同時計算出該地區(qū)實際的自然資源量即生態(tài)承載力,也將其轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的土地的面積,將兩者進(jìn)行對比,將出現(xiàn)生態(tài)盈余或者是生態(tài)赤字。其特點是既從需求面計算生態(tài)足跡的大小,又從供給面計算生態(tài)承載力的大小,最后通過對二者的比較,來解決研究對象的可持續(xù)發(fā)展?fàn)顩r測度問題。2.3生產(chǎn)土地或海洋的覆巖的生態(tài)足跡ac任何一個特定人口(從單一個人到一個城市甚至一個國家的人口)的生態(tài)足跡,就是其占用的用于生產(chǎn)所消費的資源與服務(wù)以及利用現(xiàn)有技術(shù)同化其所產(chǎn)生的廢棄物的生物生產(chǎn)土地或海洋的總面積。其具體計算公式如下:EF=N·ef=NΣ(aai)=NΣ(ci/pi)式中:i為消費商品和投入的類型;pi為i種消費商品的平均生產(chǎn)能力;ci為i種商品的人均消費量;aai為i種交易商品折算的生物生產(chǎn)面積;N為人口數(shù);ef為人均生態(tài)足跡;EF為總的生態(tài)足跡。區(qū)域的生態(tài)足跡如果超過了區(qū)域所能提供的生態(tài)承載力,就出現(xiàn)生態(tài)赤字;如果小于區(qū)域的生態(tài)承載力,則表現(xiàn)為生態(tài)盈余。區(qū)域的生態(tài)赤字或生態(tài)盈余,反映了區(qū)域人口對自然資源的利用狀況。2.4生產(chǎn)力系數(shù)和產(chǎn)量因子由于耕地、化石燃料土地、牧草地、林地、建筑用地等單位面積的生物生產(chǎn)能力差異很大,為了使計算結(jié)果轉(zhuǎn)化為一個可比較的標(biāo)準(zhǔn)(依據(jù)相互之間生物量產(chǎn)量的差異),有必要在每種生物生產(chǎn)面積前乘上一個均衡因子(也叫當(dāng)量因子),以轉(zhuǎn)化為生物生產(chǎn)面積。均衡因子的選取來自中國生態(tài)足跡的報告。又由于不同國家或地區(qū)的資源稟賦不同,不僅單位面積耕地、草地、林地、建筑用地、海洋(水域)等的生態(tài)生產(chǎn)能力差異很大,而且單位面積同類型生態(tài)生產(chǎn)性土地的生產(chǎn)力在不同國家和地區(qū)之間也存在很大差異,因而需要對不同類型的面積進(jìn)行調(diào)整。生產(chǎn)力系數(shù)或稱產(chǎn)量因子(yieldfactor),就是一個將各國各地區(qū)同類生態(tài)生產(chǎn)性土地轉(zhuǎn)化為可比面積的參數(shù),是一個國家或地區(qū)某類土地的平均生產(chǎn)力與世界同類平均生產(chǎn)力的比率。在此案例中,由于張家口市所特有的受降雨等自然條件影響較大,產(chǎn)量因子的計算采取了如下方案:耕地以1990年至2000年的每年糧食總產(chǎn)量除以總的耕地數(shù)量(包括輪耕中間歇的耕地),求出每年糧食平均產(chǎn)量(如表1),然后再以這11年的單產(chǎn)做線性回歸分析,計算求得每年的趨勢產(chǎn)量,世界平均單產(chǎn)是3268公斤/公頃,分別相除得到張家口市耕地每年的產(chǎn)量因子,這充分彌補了生態(tài)足跡動態(tài)計算的不足。牧草地以牛羊肉計算、森林以原木單位面積產(chǎn)量計算,但由于數(shù)據(jù)的限制,在求其產(chǎn)量因子的時候分別用其多年平均產(chǎn)量除以世界平均產(chǎn)量,得到其產(chǎn)量因子分別為1.63和0.53。水域的產(chǎn)量因子參考國內(nèi)相關(guān)研究取1,主要是計算數(shù)據(jù)很難得到,且影響較小。建筑用地的產(chǎn)量因子選取同國內(nèi)相關(guān)研究,都取的是中國的平均系數(shù)1.66。同時,出于謹(jǐn)慎考慮,在張家口市能供給的生物生產(chǎn)面積計算時也扣除了12%的生物多樣性保護的面積,這與布倫特蘭委員會的建議保持一致。通過上述數(shù)據(jù)的多方獲取和針對性的處理,就可以依據(jù)生態(tài)足跡模型進(jìn)行計算,從而得到人均生態(tài)足跡需求。因計算繁瑣,故對原始數(shù)據(jù)的計算處理過程忽略,將結(jié)果進(jìn)行整理,見下表2及圖1。由計算可知,1990年到2000年張家口市的人均生態(tài)足跡需求大于實際可供給面積,均出現(xiàn)生態(tài)足跡赤字,且生態(tài)赤字有逐年擴大的趨勢。生態(tài)供給和需求之比在1:1.86到1:2.30之間,供需矛盾非常尖銳,并且生態(tài)足跡計算中的低估現(xiàn)象的存在又是不可避免的。3采用該區(qū)域生態(tài)沖突特征與成因分析3.1耕地需求側(cè)2002年4月5m張家口市1990年到2000年的人均生態(tài)足跡需求逐年增加,而人均生態(tài)承載力供給則呈逐年下降的趨勢,生態(tài)赤字越來越大。以耕地為例(圖1):耕地人均生態(tài)足跡需求逐年增大,而供給卻有逐年減小的趨勢。1990年耕地的生態(tài)承載力供給是0.25hm2,需求是0.37hm2,赤字為0.12hm2,而1998年和1999年需求擴大到每年人均0.40hm2,供給下降到0.19hm2,最大赤字達(dá)到0.21hm2。分析其原因主要包括三點:第一是人民生活水平的提高,增加了對食物的需求,包括食品種類的改善,一般規(guī)律也表現(xiàn)為人類在走向富裕時首先發(fā)生變化的是食物,這就增加了耕地的需求足跡。第二,為了改善生態(tài)環(huán)境,張家口市近幾年實施了退耕還林還草工程,耕地的數(shù)量有所減少,導(dǎo)致了耕地生態(tài)承載力供給的降低。第三,張家口市自然環(huán)境比較惡劣,自然災(zāi)害非常頻繁,加上普遍的粗放經(jīng)營、廣種薄收,使得雖然人均耕地的數(shù)量并不少但產(chǎn)量因子卻很低,是導(dǎo)致計算其耕地承載力低的一個重要原因。3.2土地生產(chǎn)力分析由表1(張家口市糧食產(chǎn)量及產(chǎn)量因子計算表)可以得知,張家口市耕地的產(chǎn)量因子有逐年下降的趨勢(如圖2),1990年產(chǎn)量因子為0.31,到2000年下降0.27,可見土地的生產(chǎn)力在減弱,且減弱的趨勢非常明顯。相應(yīng)的草地、林地也表現(xiàn)出類似的變化,這反映了整個生態(tài)系統(tǒng)的質(zhì)量在下降。生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量的降低直接影響了生態(tài)承載力的供給,而隨著需求的增加,人們將更多的向自然界索取,其結(jié)果只能使已經(jīng)出現(xiàn)虧空的環(huán)境更加脆弱,若不采取有效措施,必將形成可怕的惡性循環(huán)。3.3討論的基礎(chǔ)條件對于解決現(xiàn)行地區(qū)和地區(qū)在中國地區(qū)的生態(tài)足跡需求和所處的地區(qū)、資區(qū)域生物生產(chǎn)面積的生產(chǎn)潛力分析的大小可以反映區(qū)域生物生產(chǎn)面積的資源利用效率的高低,它可以用“地區(qū)萬元GDP的生態(tài)足跡總需求”除以“地區(qū)GDP”來獲得。萬元GDP的生態(tài)足跡越大,表明生物生產(chǎn)面積的產(chǎn)出率越低,該指標(biāo)可反映區(qū)域自然資源的利用效益,而且可以很好地反映出萬元GDP的生態(tài)足跡與自然條件狀況、土地生產(chǎn)潛力和區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展水平存在密切關(guān)系。如果將該指標(biāo)與其它地區(qū)進(jìn)行橫向比較,就可以獲得更加宏觀的定位分析;還可以進(jìn)行縱向?qū)Ρ?以進(jìn)行研究區(qū)發(fā)展?fàn)顩r的清晰認(rèn)識。采用張家口市總的生態(tài)足跡需求和當(dāng)年GDP的值,計算得到1990-2000年每年萬元GDP的足跡需求。首先進(jìn)行橫向比較:據(jù)資料顯示,1999年我國西部12省(區(qū)市)萬元GDP的生態(tài)足跡平均為2.72hm2,而東部地區(qū)萬元GDP的生態(tài)足跡平均為1.29hm2。張家口市1999年萬元GDP的生態(tài)足跡為2.11hm2(為求標(biāo)準(zhǔn)一致,此處GDP均采用1999年現(xiàn)價),基本處于兩者的中間位置,資源利用率是西部的1.29倍,是東部的0.61倍,可見其資源利用率還是比較低的。其次再從橫向來看:從1990-2000年萬元GDP的生態(tài)足跡一直在減小(如表3)(為增加可比性,此處用的是可比價),且減小的速度比較快。主要是因為經(jīng)濟的快速發(fā)展,使得當(dāng)?shù)谿DP大幅增加;再者生產(chǎn)工藝和技術(shù)的改善提高了資源的利用率。萬元GDP的生態(tài)足跡越小,表示資源利用率越高。因此,在以后的發(fā)展中,努力提高其資源利用率,是減小赤字、節(jié)約資源、加快發(fā)展的必由之路。4處理方法4.1增加耕地,改變耕作方式,提高收益從生態(tài)足跡計算結(jié)果可以看出,張家口市的耕地、草地、林地都存在赤字,特別是耕地,最大的年份人均赤字達(dá)到0.2hm2。但現(xiàn)實條件不但不允許增加耕地,而是要求退耕還林還草。這是一個挑戰(zhàn),更是一個機遇。耕地面積減少,但要實現(xiàn)增收,此處增收不單指糧食也指貨幣收入。這就要從兩方面入手,一是通過增加對耕地的投入,以精耕細(xì)作代替原來的粗放式耕作,提高單產(chǎn);第二則是在有條件的地區(qū)大力發(fā)展經(jīng)濟作物如蔬菜、藥材、水果等的種植,提高收入。這樣將不但促進(jìn)整個農(nóng)業(yè)經(jīng)濟的內(nèi)部結(jié)構(gòu)升級,同時會緩解耕地、林地、草地三者的生態(tài)足跡赤字,使生態(tài)環(huán)境向著良性化方向發(fā)展。4.1.1發(fā)展農(nóng)業(yè)、節(jié)水先行,努力提高水資源的利用率張家口市作為北京和天津重要的水源地,保障兩市的供水量已經(jīng)成為一項戰(zhàn)略性任務(wù)。在如此艱巨的情況下,張家口市的人工灌溉采取的方式依然主要是大水漫灌,多年平均年農(nóng)業(yè)耗水量高達(dá)19.62億m3,占全市總用水量的88.47%,因此在全市應(yīng)提出“發(fā)展農(nóng)業(yè)、節(jié)水先行”,這才有利于農(nóng)業(yè)的整體發(fā)展。為了提高水資源的利用率,可以從以下幾方面著手:①以保水為中心的工程建設(shè)。主要指以攔蓄雨水為主的保水工程,充分利用地貌、地質(zhì)條件建設(shè)小型坡地攔蓄系統(tǒng),修造儲水容器、小型水庫、水塘、水壩,儲存匯集降水徑流;②以節(jié)水為中心的農(nóng)田水利建設(shè)。盡可能地采用先進(jìn)的節(jié)水灌溉技術(shù)達(dá)到合理、適時地水資源利用;實施坡該梯工程,加強農(nóng)田基本建設(shè),改善生產(chǎn)條件。③采用生物、農(nóng)藝節(jié)水的高效用水技術(shù)。如種植節(jié)水新品種的,選用水分利用率高,需水規(guī)律和降水規(guī)律較吻合的新品種等。4.1.2地少、特色農(nóng)業(yè)張家口市近鄰首都北京,有著巨大的潛在消費市場,因此應(yīng)下大力氣努力建設(shè)京津的菜籃子基地、副食品供應(yīng)基地?？梢葬槍θ猩蕉嗥降厣俸吞赜械臍夂颉⑺牡奶攸c,對資源進(jìn)行合理地多層分級利用,建立多樣化的特色種植、特色養(yǎng)殖、特色林果業(yè)、特色農(nóng)產(chǎn)品加工業(yè)等。現(xiàn)在,張家口市的大棚蔬菜已開始發(fā)展,但規(guī)模還太小。當(dāng)?shù)卣畱?yīng)積極提供資金、技術(shù)、政策等幫助,逐漸形成大規(guī)模的生產(chǎn)基地。另外,特色種植要堅持無公害生產(chǎn),這不僅是都市“菜籃子”、“果盤子”消費的需要,更是國際農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的大環(huán)境和市場競爭的要求。4.2資源整合和以旅游業(yè)帶動產(chǎn)業(yè)發(fā)展是以服務(wù)于大發(fā)展由前面所述可知張家口市資源與能源利用效率較低,工業(yè)以重工業(yè)為主,經(jīng)濟發(fā)展質(zhì)量低。提高工業(yè)生產(chǎn)效率,減少資源浪費需要工業(yè)的全面升級,而啟動資金是個大問題。近年來,張家口市第三產(chǎn)業(yè)發(fā)展較快,特別是旅游業(yè)。張家口市有比較豐富的旅游資源,很多還沒有充分開發(fā)利用,因此以旅游業(yè)的大開發(fā)來帶動整個第三產(chǎn)業(yè)的發(fā)展應(yīng)是明智之舉。工業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)共同的積累來升級第二產(chǎn)業(yè),從而促進(jìn)地區(qū)整個經(jīng)濟的發(fā)展。4.3控制農(nóng)業(yè)人口規(guī)模,提高人口素質(zhì)人作為生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng)中的重要組成部分,是社會系統(tǒng)中的主體,是