基于生态足迹的河南省生态承载力评价

孙环，王丽敏，朱嘉伟

（河南农业大学资源与环境学院，郑州450002）

摘要：为了分析河南省2000—2010 年近10 年来生态承载力，笔者应用生态足迹法，采用2000、2005、2010 年3 个时间段的数据，分析了河南省人均生态足迹、人均生态供给、人均生态赤字和生态承载力指数的变化。结果表明：（1）河南省的人均生态足迹由2000 年的0.8288 hm2急增至2005 年的2.0368 hm2，至2010年下降为1.8739 hm2；（2）从2000年至2010年河南省人均生态供给由0.3994 hm2降低为0.3667 hm2，人均生态赤字由2000 年的0.37 hm2急增至2005 年的1.61 hm2，至2010 年下降为1.46 hm2；（3）生态承载力指数均大于1，处于超载状态。可得出结论，随着经济增长方式的转变，河南省生态超载状况有所缓解。

教育期刊网 http://www.jyqkw.com
关键词 ：生态足迹；生态环境承载力；可持续发展；河南省

中图分类号：F062.2 文献标志码：A 论文编号：cjas14100045

基金项目：中国地质调查局项目“中原经济区资源环境承载力综合评价与区划”(12120113007300)。

第一作者简介：孙环，女，1989 年出生，河南郑州人，硕士，主要从事土地资源调查与评价方面研究。通信地址：450002 郑州市金水区文化路95 号河南农业大学资源与环境学院，E-mail：983843642@qq.com。

通讯作者：朱嘉伟，男，1963 年出生，河南南阳人，副教授，硕士生导师，博士，主要从事土地整治、国土资源调查与评价等方面研究。通信地址：450002 郑州市金水区文化路95号河南农业大学资源与环境学院，E-mail：zhujw686@163.com。

收稿日期：2014-10-24，修回日期：2014-12-04。

0 引言

人类的生存和发展必须依赖各种资源和环境，因此可以说，可持续发展必须建立在生态承载力基础之上。随着地区的快速发展，社会经济与资源环境的协调性越来越引起我们的关注。河南省作为中原经济区的主体部分，承担着“中部崛起”的重任。加快中原经济区建设是国家促进中部崛起、区域均衡发展的重大战略，是河南振兴的载体和平台；探索一条不以牺牲农业和粮食、生态和环境为代价的“三化”协调科学发展路子是中原经济区的战略定位，是国家区域发展战略的需要。未来十年是河南全面建设小康社会，实现中原崛起、河南振兴的关键时期，但是，资源供给能力有限性是制约河南可持续发展的关键所在。因此对河南省生态承载力进行评价对河南省的社会经济发展起着至关重要的作用。目前从承载力研究采用的研究方法看，有基于能值理论的分析[1-2]，生态足迹分析[3-7]，多元统计分析[8]，主成分分析[9]，系统动力学分析[10-12]等。其中生态足迹分析法作为评价区域可持续程度的新理论与新方法，具有容易理解，操作性强，结果明确等优点。生态足迹理论作为可持续发展评价的流行理论，它主要是用来计算在一定的经济规模和技术条件下维持特定人口资源消费和废弃物消纳所必须的生物生产面积[13]，然后同区域能够提供的生物生产性土地面积进行比较，从而定量判断区域生态可持续发展状况[14]。笔者采用生态足迹法对河南省2000、2005、2010年3 个时间段数据进行计算并分析，研究河南省近10 年来的可持续发展状况，对河南省国土资源开发和利用以及环境保护建设有重要意义，为促进中原经济可持续发展提供重要依据。

1 材料与方法

1.1 研究对象

河南省位于中国中东部、黄河中下游地区，全省地形呈西高东低之势，地处北亚热带与南暖温带过渡区，四季分明、雨热同期，适宜多种农作物生长。河南横跨黄河、淮河、海河、长江四大水系，黄河横贯中部。河南省作为中原经济区建设的主体，是全国的第一人口大省，粮食和农业生产大省，经过多年发展，已经初步形成了中原城市群，粮食生产核心区，生态功能区相互协调和支撑的国土开发利用格局。2013 年，河南省生产总值32155.86 亿元，比上年增长9.0%。其中，第一产业增加值4058.98 亿元，增长4.3%；第二产业增加值17806.39 亿元，增长10.0%；第三产业增加值10290.49亿元，增长8.8%。三次产业结构为12.6:55.4:32.0[15]。

1.2 生态足迹理论介绍

生态足迹理论最早是由加拿大生态经济学家William Rees 等在1992 年提出的，1996 年由其博士生Wackemagel 对其理论和方法予以完善，进一步发展成生态足迹模型[16]。生态足迹模型的计算基于3 个前提假设：一是可以确定人类消耗的大多数资源和产生的废弃物；二是这些资源和废弃物可以转换成生产这些资源和消耗这些废气物所需要的生产性土地面积（包括陆地和水）；三是生物生产性土地面积分为耕地、草地、林地、建筑用地、化石燃料用地和水域，并且它们在空间上是互斥的。任何已知人口的生态足迹是生产这些人类所消费的资源和吸纳这些人类所产生的废弃物所需要的生物生产土地的总面积[17]。生态足迹分析法是从需求面计算生态足迹的大小，从供给面计算生态承载力的大小，通过二者的比较，评价研究对象的可持续发展状况[18]。

1.3 生态足迹理论计算方法

1.3.1 生态足迹的计算方法笔者在计算生态足迹时采用了2004 年Wackernagel 教授在研究中所使用的均衡因子，耕地和建筑用地为2.17，草地为0.47，林地和化石能源地为1.35，水域为0.35[19]。生态足迹采用的计算方式如(1)所示：

式(1)中：ef 代表人均生态足迹；Ai代表人均第i 种商品折算的生物生产面积；pi代表第i 种商品的平均生产水平；ci代表第i 种消费商品的人均消费量；rj代表第j种土地类型所对应的均衡因子。

1.3.2 生态承载力的计算方法生态承载力是指一个区域提供给人类利用的生物生产性土地面积的总和[20]。为了便于直接对比，应用不同国家或地区的某类生物生产面积所代表的局部产量与世界平均产量的差异，即“产量因子”来调整[21]。笔者采用“发展重定义组织”对中国1996 年生态足迹的计算值：耕地和建筑用地为1.66，林地为0.91，草地为0.19，水域为1，CO2吸收用地为0.61[22]。生态承载力的计算公式如(2)所示：

式(2)中：ec 代表人均生态承载力，rj代表均衡因子；Yj代表产量因子；aj代表人均实际生物生产面积。1.3.3 生态盈余计算方法当一个地区的生态承载力大于生态足迹时出现生态盈余，当一个地区的生态承载力小于生态足迹时出现生态赤字，计算公式如(3)所示：

式(3)中：ed代表人均生态盈余或者人均生态赤字。1.3.4 生态承载力指数计算方法生态承载力指数是在总结以往生态足迹分析方法的基础上，提出的一个新的评估可持续发展程度的指标。生态承载力指数是指一定区域的生态足迹与生态承载力的比值，若生态承载力指数大于1，则表明该地区生态环境处于超载状态[23]。该指标能真正反映一个国家或地区的生态系统可持续利用程度，也能用于不同区域间的比较。计算公式如(4)所示：

式(4)中：ep 代表生态承载力指数。

1.4 数据来源

应用生态足迹理论进行计算需要的基础数据包括：各类生物资源和能源的消费数据和供给数据。根据河南省实际情况，所涉及的生物资源主要有：粮食、棉花、花生、油菜籽、芝麻、麻类、烟叶、水果、蔬菜等；所涉及的能源主要有煤、焦炭、原油、汽油、煤油、柴油、燃料油，电力等[24]。论文所用数据来源于《河南统计年鉴2010 年》，《河南统计年鉴2005年》，《河南统计年鉴2000年》以及《河南省土地利用总体规划（1997—2010年）》。

2 结果与分析

2.1 生态足迹计算

2.1.1 河南省生物资源的消费账户对于区域生态足迹的计算，大多数文献采用的是把生产量数据近似作为消费量数据使用而造成计算结果的大量失真。生态足迹即生态需求，应采用生产量数据和对外贸易数据结合的方式进行计算，但由于国家层面以下的地区贸易数据贫乏，笔者生态需求的计算采用的是生产量数据和消费量数据相结合的办法，这是因为河南省是农业大省，每年向国家提供大量的农产品。笔者对粮食、蔬菜、猪肉、牛羊肉等主要农产品消费量数据根据农民家庭人均年消费量和城镇居民人均年购买量数据进行计算，这些项目的消费总需求在总生物资源生态需求中占较大比重，用这种方法处理更接近真实状况[25]。

结合河南省各类生物资源的消费量和世界平均单产计算出河南省2000、2005、2010 年的生物资源消费账户，见表1。

2.1.2 河南省能源消费账户河南省能源消费消费账户的计算主要包括原煤、焦炭、原油、汽油、柴油、煤油、燃料油、天然气、电力等主要能源消费项目。在计算中先利用各种能源的单位重量发热量将消费量折算为热量，再利用世界上单位化石燃料生产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[25]。结合河南省能源消费量相关数据计算出河南省2000、2005、2010 年的能源消费账户，见表2。

2.1.3 河南省生态足迹的汇总根据上述河南省生物资源消费账户和能源消费账户的数据，汇总计算河南省2000、2005、2010年的生态足迹如表3。

2.2 生态承载力计算

生态承载力计算是根据研究区域6 类生态生产性土地面积和产出能力，计算出该区域的人均生态承载力。计算结果见表4。

2.3 生态盈余与生态赤字计算

根据汇总计算河南省2000、2005、2010 年人均生态足迹和人均生态承载力，通过比较两者差额，可以看出河南省总体呈现生态赤字状态，见表5。

2.4 河南省生态承载力指数计算

通过对河南省生态足迹和生态承载力的计算，采用生态承载力指数可进一步从动态角度分析河南省2000 年至2010 年生态系统的可持续程度，计算结果如表6。

2.5 河南省生态环境承载力动态分析

生态需求方面，2000、2005 及2010 年河南省人均生态需求呈增长状态，这说明随着社会经济的发展人类对资源的需求在增加。其中除耕地呈现小幅降低外，林地、草地、水域、建设用地、化石能源地的人均需求量均呈现增长状态。

生态供给方面，河南省人均生态供给变化幅度很小，其中耕地人均承载力表现为小幅度的下降趋势，主要是因为耕地总供给量处于增长趋势，但由于河南省人口总量由2000 年的9488 万人增长至2010 年的10437 万人，人口增长速度快，因此河南省耕地的人均承载力仍表现为小幅度下降。

生态盈余和生态赤字方面，其中耕地资源呈现生态盈余状态，这与河南省总体情况相符，河南省属于农业大省，在满足本省总体人口的消费基础上，每年都有大量的粮食外运；林地呈现生态盈余状态，这是因为林产品消费量较小；而建设用地生态供需一直处于盈余状态，是因为本研究在计算建设用地需求时只考虑能源消费量，而计算建设用地承载力时则用的是实际建筑用地面积，两者不能简单的比较；草地、化石能源地和水域均呈现生态赤字，并且生态赤字逐年增大。

生态承载力指数方面，3 年生态承载力指数均大于1，2000 年生态承载力指数为2.08，2005 年生态承载力指数为5.47，增幅为260%，2010 年生态承载力指数为5.11，比2005年略微有所降低。

3 结论与讨论

笔者通过对河南省2000、2005、2010 年生态足迹和生态承载力的计算及分析，得出以下结论：（1）2000年河南省的人均生态足迹为0.8288 hm2，2005年人均生态足迹急增为2.0368 hm2，至2010年下降为1.8739 hm2；（2）从2000 年至2010 年河南省人均生态供给逐年下降，由2000年的0.3994 hm2降低为2005年的0.3726 hm2，再由2005 年的0.3726 hm2 降低至2010 年的0.3667 hm2；（3）人均生态赤字由2000 年的0.37 hm2至2005 年急增为1.61 hm2，至2010 年下降为1.46 hm2；（4）生态承载力指数均大于1，处于超载状态，2000 年至2005 年随着经济社会的高速增长生态承载力指数由2.08 增至5.47，2005 年至2010 年随着产业结构调整、节能减排等措施的实施，生态承载力指数由5.47 微降至5.11，虽仍处于超载状态，但是随着经济增长方式的转变，超载状况有所缓解。

笔者在计算生态足迹时，生物资源的消费账户在总结前人计算的基础上加以改进。基于河南省是农业大省，主要农产品的消费数据在计算时没有采用以往较多的以生产量数据代替消费量数据的计算方式，而是根据农民家庭人均年消费量和城镇居民人均年购买量数据进行计算，这种方式使计算结果更真实准确。通过河南省3 年的动态数据来显示生态赤字的变化，对河南省的经济社会可持续发展具有重要意义，也为河南省的国土资源开发和利用及生态环境建设提供依据。

教育期刊网 http://www.jyqkw.com
参考文献

[1] 李娟,黄民生,陈世发,等.基于能值理论的福州市生态足迹分析[J].中国农学通报,2009,25(10):215-219.

[2] 刘荣,王龙昌,邹聪明,等.基于能值生态足迹的陕川渝三地可持续性发展对比分析[J].中国农学通报,2010,26(13):339-344.

[3] 惠丽,鲁小珍,张大勇,等.基于生态足迹法县级区域可持续发展趋势探讨[J].中国人口.资源与环境,2010.20(3):486-488.

[4] 薛冰.青海人口-资源-环境关系的耦合演变研究[J].兰州大学学报:自然科学版,2007(1):121-124.

[5] 郭存芝,凌亢,白先春,等.城市可持续发展能力及其影响因素的实证[J].中国人口.资源与环境,2010.20(3):143-148.

[6] 董泽琴,孙铁珩.生态足迹研究——辽宁省生态足迹计算与分析[J].生态学报,2008,24(12):2736-2738.

[7] 丁生喜,环青海湖区域生态足迹的动态测度与分析[J].生态经济,2011,(1):156-159.

[8] 王晓鹏,曾永年.基于多元统计和APH青藏高原牧区可持续发展评价模型[J].系统工程理论与实践,2005(6):143-147.

[9] 任玉忠,叶芳,高树东,等.基于主成分分析的潍坊市水资源承载力评价研究[J].中国农学通报,2012(5):312-316.

[10] 邓颖琳,龙海亮,程力,等.桂西资源富集区土地综合承载潜力评价——基于系统动力学和GIS[J].国土资源科技管理,2014,31(2):17-25.

[11] 魏耀武,常军.基于系统动力学的山东省土地资源人口承载力研究[J].山东师范大学学报:自然科学版,2014,29(2):93-97.

[12] 肖岚.基于系统动力学的生态旅游承载力研究[D].天津:天津大学,2007:45-48.

[13] 黄细兵,李海东,赵定涛.基于生态足迹模型的中部地区发展评价[J].华中科技大学学报:社会科学版,2008,22(2):28-33.

[14] 高鹭,张宏业.生态承载力的国内外研究进展[J].中国人口资源与环境,2007,17(2):19-26.

[15] 国家统计局河南调查总队编.河南省统计年鉴2014[M].北京:中国统计出版社,2014:15-28.

[16] 周丽萍,王平,刘淑英,等.1990—2010 年高台县耕地生态足迹和承载力动态研究[J].干旱地区农业研究,2012,30(4):207-212.

[17] 田杰,姚顺波.基于生态足迹模型的陕西省可持续发展动态研究[J].中国科技论坛,2014(1):114-120.

[18] 刘金花,郑新奇.基于改进生态足迹模型的市域主体功能区划[J].农学工程学报,2013(13):226-235.

[19] 朱莎莎,赵先贵.基于能值生态足迹模型的四川省生态安全评价与预测[J].中国人口.资源与环境,2012,22(5):78-83.

[20] 王艳,王丽.生态足迹研究进展述评[J].中国水土保持科学,2011,9(3):114-120.

[21] 顾晓薇,王青,王军.国家生态压力与生态利用效率研究[J].资源科学,2007,39(3):143-145.

[22] 王晓鹏,丁生喜.基于生态足迹的青海省社会经济可持续发展研究[J].中国人口.资源与环境,2011,21(12):40-44.

[23] 李玉丹,张小红,秦云雁,等.湘江流域生态足迹计算与可持续发展能力评价[J].绿色科技,2013(4):136-142.

[24] 马嫒,黄种,郑巍.基于生态足迹的甘肃省可持续发展研究[J].中国农业大学学报,2011,16(6):174-178.

[25] 鲁丰先.河南省综合生态承载力研究[D].开封:河南大学,2009:38-41.