基于生态足迹模型的河北省张家口市可持续发展研究

基于生态足迹模型的河北省张家口市可持续发展研究

由于以下不良的自然条件和一些历史原因，张家口市一直是河北省最不发达地区之一。同时，它也是北京的邻区，其生态环境直接影响到北京。而在传统的发展中,经济的增长总是伴随着环境的恶化,两者像孪生兄弟般如影随形。这样就形成了一对矛盾:贫困的人口要脱贫,要发展经济,而脆弱的生态环境已不堪重负。那么只有选择新的发展模式,使得经济发展的同时生态环境不断得到改善。本研究即利用生态足迹模型,定量评价该区域的可持续发展程度,为制定合理的、切实可行的可持续发展战略提供参考。1酒基按交错带地区常见农牧民交错带地区的分布张家口市地处蒙古高原与华北平原之间,属于典型的农牧交错带地区;同时位于东亚大陆季风气候区内,属于典型的大陆性干旱和半干旱气候,气候恶劣,生态环境十分脆弱。1.1粮食干旱、草地退化、干草原一般应在粮食生产方面造成的影响由于干旱缺水,灌溉农田很少,绝大部分是靠天吃饭,粗放经营,特别是坝上,可灌溉农田仅占耕地总面积的9%,因此,降水量成为衡量粮食产量的主要依据。常因缺水造成粮食大幅度减产,甚至绝产,使每年的粮食产量波动很大。另外,主要由于干旱造成的风蚀、土壤沙化等也对粮食生产造成很大影响。据调查,坝上四县平均每年有20%～30%以上的耕地要重播1～3次,年浪费种子上百万公斤。干旱同时导致草场退化,家畜个体体重和单位草地畜产量下降,使养畜变得无利可图,最终导致草原畜牧业下降。由于人口的增加,不断出现“垦殖过度”、“畜牧超载”等问题,更加重了环境的脆弱性。1.2坝下地区气候特点全区可分为坝上高原与坝下山区两个不同的地貌单元。坝上地区以丘陵区为主,地面起伏较小,为典型的波状高原,年降水量不足400mm,常年多风,年8级以上大风日数40～70天,土壤为草甸土和栗钙土,植被较差,经济结构为半农半牧,是以风蚀为主的风、水两蚀交错区。坝下地区以山区为主,年降水量一般400mm,最少约300mm上下,降雨多以暴雨形式出现,强度大。本区的气候特点,加上土质松散,粉沙含量高,因人口压力增大、过度开垦、超载放牧,导致了严重的水土流失和土地沙化。一遇到春暖干旱、大风天气,极易扬尘起沙,严重时形成沙尘暴天气,成为北京地区沙尘灾害的主要沙源之一。2张家口市生态可持续性的计算2.1构建指导性评价体系,其确定的评价指标体系和计算方法分析从1992年可持续发展进入战略实施阶段,其指标体系研究成为人们关注的焦点。但目前测定可持续发展的各种指标和方法都处于探索之中,还没有一套公认的标准方法。这些指标体系和计算方法大致可分为三类:①以系统理论和方法为指导构建的指标体系。②基于环境货币化估值的指标体系。③具体的生物物理量衡量的指标。可持续发展的货币化评价很难在实际中应用,由系统理论和方法论为指导构建的指标体系的实际操作性则更差。而第三类指标体系既生态足迹计算模型又有很好的可操作性。本文即利用生态足迹模型(EcologicalFootprint,即EF)来定量计算张家口市可持续发展的状态。2.2生态承载力的计算生态足迹模型(EF)最初由加拿大生态经济学家WilliamRees等在1992年提出,其弟子Wackernagel在1996年作了进一步修订。其原理可以简单的概括为:首先将人们消费的各项物品分类,然后转换成生产这些物品所需要的土地的面积,所需各类土地面积的总和就是人类的生态足迹,同时计算出该地区实际的自然资源量即生态承载力,也将其转换成相应的土地的面积,将两者进行对比,将出现生态盈余或者是生态赤字。其特点是既从需求面计算生态足迹的大小,又从供给面计算生态承载力的大小,最后通过对二者的比较,来解决研究对象的可持续发展状况测度问题。2.3生产土地或海洋的覆岩的生态足迹ac任何一个特定人口(从单一个人到一个城市甚至一个国家的人口)的生态足迹,就是其占用的用于生产所消费的资源与服务以及利用现有技术同化其所产生的废弃物的生物生产土地或海洋的总面积。其具体计算公式如下:EF=N·ef=NΣ(aai)=NΣ(ci/pi)式中:i为消费商品和投入的类型;pi为i种消费商品的平均生产能力;ci为i种商品的人均消费量;aai为i种交易商品折算的生物生产面积;N为人口数;ef为人均生态足迹;EF为总的生态足迹。区域的生态足迹如果超过了区域所能提供的生态承载力,就出现生态赤字;如果小于区域的生态承载力,则表现为生态盈余。区域的生态赤字或生态盈余,反映了区域人口对自然资源的利用状况。2.4生产力系数和产量因子由于耕地、化石燃料土地、牧草地、林地、建筑用地等单位面积的生物生产能力差异很大,为了使计算结果转化为一个可比较的标准(依据相互之间生物量产量的差异),有必要在每种生物生产面积前乘上一个均衡因子(也叫当量因子),以转化为生物生产面积。均衡因子的选取来自中国生态足迹的报告。又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)等的生态生产能力差异很大,而且单位面积同类型生态生产性土地的生产力在不同国家和地区之间也存在很大差异,因而需要对不同类型的面积进行调整。生产力系数或称产量因子(yieldfactor),就是一个将各国各地区同类生态生产性土地转化为可比面积的参数,是一个国家或地区某类土地的平均生产力与世界同类平均生产力的比率。在此案例中,由于张家口市所特有的受降雨等自然条件影响较大,产量因子的计算采取了如下方案:耕地以1990年至2000年的每年粮食总产量除以总的耕地数量(包括轮耕中间歇的耕地),求出每年粮食平均产量(如表1),然后再以这11年的单产做线性回归分析,计算求得每年的趋势产量,世界平均单产是3268公斤/公顷,分别相除得到张家口市耕地每年的产量因子,这充分弥补了生态足迹动态计算的不足。牧草地以牛羊肉计算、森林以原木单位面积产量计算,但由于数据的限制,在求其产量因子的时候分别用其多年平均产量除以世界平均产量,得到其产量因子分别为1.63和0.53。水域的产量因子参考国内相关研究取1,主要是计算数据很难得到,且影响较小。建筑用地的产量因子选取同国内相关研究,都取的是中国的平均系数1.66。同时,出于谨慎考虑,在张家口市能供给的生物生产面积计算时也扣除了12%的生物多样性保护的面积,这与布伦特兰委员会的建议保持一致。通过上述数据的多方获取和针对性的处理,就可以依据生态足迹模型进行计算,从而得到人均生态足迹需求。因计算繁琐,故对原始数据的计算处理过程忽略,将结果进行整理,见下表2及图1。由计算可知,1990年到2000年张家口市的人均生态足迹需求大于实际可供给面积,均出现生态足迹赤字,且生态赤字有逐年扩大的趋势。生态供给和需求之比在1:1.86到1:2.30之间,供需矛盾非常尖锐,并且生态足迹计算中的低估现象的存在又是不可避免的。3采用该区域生态冲突特征与成因分析3.1耕地需求侧2002年4月5m张家口市1990年到2000年的人均生态足迹需求逐年增加,而人均生态承载力供给则呈逐年下降的趋势,生态赤字越来越大。以耕地为例(图1):耕地人均生态足迹需求逐年增大,而供给却有逐年减小的趋势。1990年耕地的生态承载力供给是0.25hm2,需求是0.37hm2,赤字为0.12hm2,而1998年和1999年需求扩大到每年人均0.40hm2,供给下降到0.19hm2,最大赤字达到0.21hm2。分析其原因主要包括三点:第一是人民生活水平的提高,增加了对食物的需求,包括食品种类的改善,一般规律也表现为人类在走向富裕时首先发生变化的是食物,这就增加了耕地的需求足迹。第二,为了改善生态环境,张家口市近几年实施了退耕还林还草工程,耕地的数量有所减少,导致了耕地生态承载力供给的降低。第三,张家口市自然环境比较恶劣,自然灾害非常频繁,加上普遍的粗放经营、广种薄收,使得虽然人均耕地的数量并不少但产量因子却很低,是导致计算其耕地承载力低的一个重要原因。3.2土地生产力分析由表1(张家口市粮食产量及产量因子计算表)可以得知,张家口市耕地的产量因子有逐年下降的趋势(如图2),1990年产量因子为0.31,到2000年下降0.27,可见土地的生产力在减弱,且减弱的趋势非常明显。相应的草地、林地也表现出类似的变化,这反映了整个生态系统的质量在下降。生态系统质量的降低直接影响了生态承载力的供给,而随着需求的增加,人们将更多的向自然界索取,其结果只能使已经出现亏空的环境更加脆弱,若不采取有效措施,必将形成可怕的恶性循环。3.3讨论的基础条件对于解决现行地区和地区在中国地区的生态足迹需求和所处的地区、资区域生物生产面积的生产潜力分析的大小可以反映区域生物生产面积的资源利用效率的高低,它可以用“地区万元GDP的生态足迹总需求”除以“地区GDP”来获得。万元GDP的生态足迹越大,表明生物生产面积的产出率越低,该指标可反映区域自然资源的利用效益,而且可以很好地反映出万元GDP的生态足迹与自然条件状况、土地生产潜力和区域经济发展水平存在密切关系。如果将该指标与其它地区进行横向比较,就可以获得更加宏观的定位分析;还可以进行纵向对比,以进行研究区发展状况的清晰认识。采用张家口市总的生态足迹需求和当年GDP的值,计算得到1990-2000年每年万元GDP的足迹需求。首先进行横向比较:据资料显示,1999年我国西部12省(区市)万元GDP的生态足迹平均为2.72hm2,而东部地区万元GDP的生态足迹平均为1.29hm2。张家口市1999年万元GDP的生态足迹为2.11hm2(为求标准一致,此处GDP均采用1999年现价),基本处于两者的中间位置,资源利用率是西部的1.29倍,是东部的0.61倍,可见其资源利用率还是比较低的。其次再从横向来看:从1990-2000年万元GDP的生态足迹一直在减小(如表3)(为增加可比性,此处用的是可比价),且减小的速度比较快。主要是因为经济的快速发展,使得当地GDP大幅增加;再者生产工艺和技术的改善提高了资源的利用率。万元GDP的生态足迹越小,表示资源利用率越高。因此,在以后的发展中,努力提高其资源利用率,是减小赤字、节约资源、加快发展的必由之路。4处理方法4.1增加耕地,改变耕作方式,提高收益从生态足迹计算结果可以看出,张家口市的耕地、草地、林地都存在赤字,特别是耕地,最大的年份人均赤字达到0.2hm2。但现实条件不但不允许增加耕地,而是要求退耕还林还草。这是一个挑战,更是一个机遇。耕地面积减少,但要实现增收,此处增收不单指粮食也指货币收入。这就要从两方面入手,一是通过增加对耕地的投入,以精耕细作代替原来的粗放式耕作,提高单产;第二则是在有条件的地区大力发展经济作物如蔬菜、药材、水果等的种植,提高收入。这样将不但促进整个农业经济的内部结构升级,同时会缓解耕地、林地、草地三者的生态足迹赤字,使生态环境向着良性化方向发展。4.1.1发展农业、节水先行,努力提高水资源的利用率张家口市作为北京和天津重要的水源地,保障两市的供水量已经成为一项战略性任务。在如此艰巨的情况下,张家口市的人工灌溉采取的方式依然主要是大水漫灌,多年平均年农业耗水量高达19.62亿m3,占全市总用水量的88.47%,因此在全市应提出“发展农业、节水先行”,这才有利于农业的整体发展。为了提高水资源的利用率,可以从以下几方面着手:①以保水为中心的工程建设。主要指以拦蓄雨水为主的保水工程,充分利用地貌、地质条件建设小型坡地拦蓄系统,修造储水容器、小型水库、水塘、水坝,储存汇集降水径流;②以节水为中心的农田水利建设。尽可能地采用先进的节水灌溉技术达到合理、适时地水资源利用;实施坡该梯工程,加强农田基本建设,改善生产条件。③采用生物、农艺节水的高效用水技术。如种植节水新品种的,选用水分利用率高,需水规律和降水规律较吻合的新品种等。4.1.2地少、特色农业张家口市近邻首都北京,有着巨大的潜在消费市场,因此应下大力气努力建设京津的菜篮子基地、副食品供应基地。可以针对全市山多平地少和特有的气候、水文的特点,对资源进行合理地多层分级利用,建立多样化的特色种植、特色养殖、特色林果业、特色农产品加工业等。现在,张家口市的大棚蔬菜已开始发展,但规模还太小。当地政府应积极提供资金、技术、政策等帮助,逐渐形成大规模的生产基地。另外,特色种植要坚持无公害生产,这不仅是都市“菜篮子”、“果盘子”消费的需要,更是国际农业生产的大环境和市场竞争的要求。4.2资源整合和以旅游业带动产业发展是以服务于大发展由前面所述可知张家口市资源与能源利用效率较低,工业以重工业为主,经济发展质量低。提高工业生产效率,减少资源浪费需要工业的全面升级,而启动资金是个大问题。近年来,张家口市第三产业发展较快,特别是旅游业。张家口市有比较丰富的旅游资源,很多还没有充分开发利用,因此以旅游业的大开发来带动整个第三产业的发展应是明智之举。工业和第三产业共同的积累来升级第二产业,从而促进地区整个经济的发展。4.3控制农业人口规模,提高人口素质人作为生态经济系统中的重要组成部分,是社会系统中的主体,是