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本研究在基于能值分析的生态足迹模型的理论框架上,针对福建省金属矿产资源丰富、土地利用方式多样的特点,增加了金属矿产资源消费账户,以体现人类活动对不可再生资源的生态影响,同时结合资源产量法对基于能值分析理论的生态承载力计算方法进行改进,以反映不同土地利用方式变化对生态承载力的作用。将改进后的生态足迹模型应用于福建省1995-2006年生态经济系统可持续发展历史特征的实证计算与分析评价,并运用回归分析预测了福建省2010-2020年生态足迹和生态承载力发展趋势。实证研究结果表明:
①改进方法与传统方法得到的总体结论一致,都表现出福建省生态赤字不断扩大的趋势:通过比较分析表明,改进方法计算账户更加完整,反映随时间序列变化特征的灵敏度更高,能更客观真实地反映出各时间段生态产出和资源利用效率对生态承载力的影响,从而使评价结果更加准确合理。
②1995-2006年间,福建省人均生态足迹由2.079 hm2/cap增至3.371 hm2/cap,年平均增长率达到10.77%;生态承载力由2.280 hm2/cap上升到3.082 hm2/cap,年均增长率6.23%;从2002年起人均生态足迹开始大于人均生态承载力,之后每年出现生态赤字,且赤字逐年增加。
③1995-2006年间,福建省耕地足迹下降了0.053 hm2/cap,所占比例由1995年的49.43%减少到2006年的29.67%,其它类别土地类型的人均生态足迹均有所增大,其中矿石用地增加速率最快,达到314.6%,而化石能源用地增长量最大,增加了0.904 hm2/cap,占总增长量的72.9%,其所占比例也由1995年的34.60%上升到2006年的48.70%。
④1995-2006年期间,福建省万元GDP下降了51.84%:生态多样性指数上升了11.41%;发展能力指数上升了70.30%;生态压力指数由0.934上升到1.094,导致生态安全由稍不安全等级上升到较不安全等级。
⑤预测到2020年福建省的生态足迹为9.814 hm2/cap,年均增长率11.72%;生态承载力为6.263 hm2/cap,年均增长率仅为6.81%;生态赤字将达到3.551 hm2/cap,生态赤字继续呈扩大趋势。
生态足迹方法是一种新近提出和发展起来的度量可持续发展程度的生态评价方法。它将区域的资源与能源消费转化为提供这种物质流所需要的各种生物生产性土地的面积(生态足迹),并与该区域所能提供的生物生产性土地面积(生态承载力)进行比较,定量地判断区域的发展是否处于生态承载力的范围之内。生态足迹具有概念内涵丰富,模型表达简明、生动,易于理解,度量方法综合,具有全球可比性等优点,但是其在功能性、用户适用性上仍值得进一步完善。
基于能值分析的生态足迹模型,通过将生态经济系统中的各种能量流换算成对应的生物生产性土地面积,比较计算得出生态足迹和生态承载力,从而衡量研究区域生态经济可持续发展状况。与传统模型相比,它所采用的能值转换率、能值密度等参数更加稳定,更具有区域可比性。
福建省是一个多山沿海的开放省份,生物资源、矿产资源丰富,但长期以来,为了经济发展,不断开发矿山、砍伐森林,维持钢铁、化工、造纸等高能耗、高污染的工业生产,这些都在都在不同程度的消耗当地和外地资源,也使得该地区的生态环境不断恶化,生态压力进一步加大。本文总结和分析了其他学者对生态足迹改进方法,在基于能值分析的生态足迹理论框架上,针对福建省金属矿产资源丰富、土地利用方式多样的特点,进一步提出改进模型,使之更好地为福建省生态经济可持续发展决策服务,并可为其他类似相关理论与实证研究提供借鉴。
本文对生态足迹的改进和创新在于:
(1)福建省地质结构复杂,矿产资源较丰富,近年来对有限的金属和非金属矿产开发较为严重,而矿产资源的开发除对土地的占用和破坏外,同时也会引起一系列的生态问题。因此本文在计算传统生态足迹账户的基础上增加了金属矿产资源账户,反应了经济发展中对不可再生资源的消耗,同时也更符合福建省实际生态占用情况。目前,国内在此方面还未见报道。
(2)传统生态足迹模型中生态容量的计算方法以土地面积法为主,它以实际拥有的土地面积为基础来计算生态容量,这样忽略了土地具有的不同类型生态产品多重产出能力,强调空间互斥性。由于福建省可耕地资源有限,可耕地普遍存在套种、混种,不同农产品产地在空间上可能重合,如果采用土地面积法计算生态容量,可能使生态容量偏小,生态赤字被高估。因此,本研究结合资源产量法对基于能值分析的承载力模型进行改进,克服了土地利用方式多样化,更好的反映研究区域的实际生态容量。
(3)生态足迹作为一种生态可持续测度方法,具有生态偏向性,无法全面反映区域经济、社会等方面的可持续性,因此本文引入了万元GDP、生态多样性、生态发展能力指数和生态压力指数等指标,对福建省进行多角度、全方位地综合评价分析,以期得出更直观和立体化的结论。
通过将上述改进模型进行实证应用,本研究取得了以下成果:
(1)将改进模型应用于福建省的实证研究,建立了生态足迹时间序列,计算了福建省1995-2006年12年来生态足迹和生态承载力,同时计算了万元GDP、生态多样性指数、发展能力指数、生态压力指数,并将计算结果与其它方法进行比较,对改进模型计算结果进行了验证,得到以下结论:①改进方法与传统方法得到的总体结论一致,都指出福建省生态赤字不断扩大的趋势;②通过比较可以看出,改进方法计算账户更加完整,在时间跨度的计算上灵敏度更高,较好地反映出各个历史时期生态产出和资源利用效率对生态承载力的影响,计算结果更加合理可信。
(2)为探索福建省生态环境的历史演变,详细分析了福建省1995-2006年12年来生态足迹和生态承载力变化情况,并分析资源效率、生态多样性、生态安全等级的变化,得到以下结论:
①从资源供需总量上看,在1995-2006年间福建省人均生态足迹由2.079hm2/cap逐渐增加至3.371 hm2/cap,年平均增长率达到10.77%;人均生态承载力由2.280 hm2/cap增加到3.028 hm2/cap,年均增长率6.23%;由于生态足迹的增长速率大于生态承载力的增长速率,在2002年人均生态足迹开始大于人均生态承载力,出现生态赤字。近12年来,福建省生态环境由生态略有盈余向生态赤字转变,人口增长、居民消费水平的提高和能源消费的增加是福建省生态赤字出现并逐渐扩大的主要原因。
②从资源供需结构来看,1995-2006年间,福建省耕地人均生态占用下降了5%,其它类别生物生产土地的人均生态足迹均有所增加,其中矿石用地增加速率最快,达到314.6%,而化石能源用地增长量最大,增加了0.904 hm2,占总增长量的72.9%。
1996-2006年间,生态足迹中各类型土地所占比例变化明显,耕地比例由49.43%下降到29.67%,而能源用地增加明显,由34.60%上升到48.70%,其它土地类型所占比例也有所增加,福建省资源供需已发生了结构性变化。说明近年来,居民生活消费需求结构在不断变化,人们的饮食结构更加多元化:对化石燃料、水电和热力等能源消费的增加推动了化石燃料用地和建筑用地比例的上升。
⑨1995-2006年期间,福建省万元GDP足迹由3.186 hm2/万元下降到1.570 hm2/万元,下降了51.84%,表明福建省资源利用效率逐渐提高;生态多样性指数由1.244上升到1.386,上升了11.41%,说明福建省在经济发展过程中越来越注重各类型土地均衡开发利用;发展能力指数由2.650上升到4.672,上升了70.30%,发展能力有增加的趋势;但是生态压力指数由0.934上升到1.094,导致生态安全状态由稍不安全等级上升为较不安全等级,生态安全面临严峻的考验。
(3)传统生态足迹模型偏重于静态可持续性的评估,缺乏针对社会经济发展动态性特征的预测功能。本文在对福建省1995-2006生态足迹的状况做出分析的基础上,运用回归分析对福建省2010-2020年生态足迹和生态承载力做出了预测,结果表明:到2020年福建省的生态足迹为9.814 hm2/cap,年均增长率11.72%;生态承载力为6.263 hm2/cap,年均增长率仅为6.81%:生态赤字将达到3.551 hm2/cap,生态赤字总体呈扩大趋势。
(4)针对福建省生态赤字不断扩大的趋势,从维护生态系统的稳定出发,提出降低生态赤字的调控意见,有助于福建省改善目前生态赤字的状况,提高可持续发展能力,推动沿海开放省份稳步发展。