川滇生态屏障区生态承载力研究
——基于生态足迹模型

■ 陈江玲/徐京华/甘 泉/徐 庆

（1.西南交通大学地球科学与环境工程学院，四川 成都 611756；2.四川省测绘地理信息局，成都 610041；3.四川省第三测绘工程院，成都 610500）

川滇生态屏障区生态承载力研究
——基于生态足迹模型

■ 陈江玲1/徐京华1/甘 泉2/徐 庆3

（1.西南交通大学地球科学与环境工程学院，四川 成都 611756；2.四川省测绘地理信息局，成都 610041；3.四川省第三测绘工程院，成都 610500）

利用供需模型对2010年川滇生态屏障区的生态环境承载力进行监测，通过计算分析生态足迹和生态承载力数据，并构建供需平衡模型（ECCI）估算和评价区域的生态环境承载力。结果表明：该区域主要以生态盈余为主且云南省的生态承载力优于四川省，其中处于生态盈余指数均值达0.35，处于生态赤子的5个县指数均值达1.78，处于生态平衡状态的4个县指数均值达0.97。从县域尺度分析发现：若尔盖县及红原县人均生态足迹均高达14hm2/人，区域内草地退化严重，处于严重超载。从生态承载力的构成分析发现：草地的人均生态足迹达2.94hm2/人，化石能源用地的人均生态足迹达0.452.94hm2/人，均超出了生态承载力的范围，出现了生态赤字，可持续发展面临着严峻的挑战。对此，提出几点建议。

生态足迹；生态承载力；供需平衡指数；川滇生态屏障区

0 引言

工业化、城镇化、农业现代化的快速发展给环境带来了巨大的压力，人口、经济、资源环境协调发展面临严峻挑战，人类活动对生态系统自然资源的需求与生态系统环境承受能力之间的矛盾日益突出。而生态承载力研究正是解决资源-环境矛盾、实现区域可持续发展的重要方法，也是地理学、生态学和经济学关注的热点与前沿领域[1]。为了切实落实“大力推进生态文明建设”的战略决策，构筑生态安全格局，并兼顾生态文明建设[2]，本文以“两屏三带”中的川滇生态屏障区为研究对象，运用供需模型计算研究区域生态足迹和生态承载力，通过比较二者之间的关系来衡量区域可持续发展状况。一些学者以不同尺度、从不同方面对生态承载力进行了研究，如以省、市、县为行政单元对水资源、耕地、植被、草地、大气等供需情况进行分析和评价[3-7]。本文通过计算分析生态承载力的结果以掌握川滇生态屏障区的生态状况及变化特点，对屏障区的水土保持、生态环境保护等都有着重要意义。同时，该数据可为国家、部门和地方推进生态文明建设的战略部署、加快转型发展、建设国家生态安全屏障提供决策参考。

1 研究区域概况

川滇生态屏障区位于东经98°3′～104°58′，北纬26°32′～34°19′之间，地跨四川、云南两省，由川西27个县和滇北4个县构成，幅员面积19.46万km2。在地貌上表现为青藏高原的东延部分，属于高山、高原地貌，整个地势由西北到东南逐步下降，平均海拔约4000m。气候类型以高原山地温带、寒温带季风气候为主，属于高原山地垂直体系。该研究区地广人稀、民族杂处，以农牧业生产为主，工业基础相对薄弱。由于自然条件、民族文化、社会历史和交通地理等方面的特殊性，经济发展一直处于相对落后的状态。

2 研究方法

本文基于需求模型和供给模型，分别采用生态足迹、生态承载力对六类土地（耕地、草地、林地、水域、化石能源用地与建设用地）利用状况进行核算，但生态足迹中化石能源用地在生物承载力中没有与之对应的组分。

数据来源：耕地、林地、水域、建设用地数据来源于地表覆盖数据；食品消费、能源消费、水产品消费数据来源于2011年各市、县的统计年鉴。

使用生态足迹法进行生态承载力监测总体技术流程如图1所示。

图1 生态承载力监测总体技术流程

2.1 生态足迹计算

生态足迹(ecological footprint)是指维持一个人、地区或国家的生存所需要的或者能够容纳人类所排放的废物的、具有生物生产力的地域面积。人类的生产和生活消费主要包括采用生产量计算的生物资源生态足迹和采用消费量计算的能源账户生态足迹，以便直观地反映区域环境的实际承受能力[8]。生物资源生产部分主要包括植物产品、动物产品、林产品、水产品等指标。能源消费部分主要包括煤碳、原油、汽油、柴油、焦炭、煤油、燃料油和电力。为了不同生产性用地的生产能力具有可比性，乘以一个均衡因子，以此把不同生产性用地转化为具有相同生产性土地的面积，计算方法如式（1）。

式（1）中：EF为总的生态足迹，i为消费商品或者生产的类型，j为生态生产性土地类型（耕地、林地、草地、建筑用地、水域、化石能源用地），Ci为i种消费项目的年平均消费量，EPi为更新后中国主要农产品的全球平均产量[9]，EQj为均衡因子。耕地2.82，林地1.10，草地0.54，水域0.20，化石能源用地1.14，建设用地2.82。能源消费转化为生产面积时，采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进行折算[10]。

2.2 生态承载力计算

生态承载力(ecological capacity)指某区域自然环境所能提供给人类的生态生产性土地面积的总和[11]，表示该区域提供各类用地的数量，是生态系统可持续承载社会经济代谢的能力体现。由于不同地区同种类型的土地生产能力不同，为此，这里引入产量因子Yj，采用某个地区某类型土地平均生产力与世界同类土地平均生产力的比[12，13]来调整。计算方法如式（2）所示：

式（2）中：EC为生态承载力，Aj为耕地、林地、草地、建筑用地、水域、化石能源用地的面积，EQj为均衡因子，Yj为j类生物生产型土地的产量因子。按中国产量因子取值：耕地1.66，林地0.91，草地0.19，水域1，建筑用地1.66。由于目前大多数地区没有专门设置用于吸收CO2的功能性土地，所以化石能源用地的产量因子为0[14]。在计算总生物生产性面积时应扣除12%作为生物多样性保护地[15]。

2.3 供需平衡指数

为了更好地反映供给与需求的关系，引入供需平衡指数。供需平衡指数（ECC I）是区域人均生态足迹与人均生态承载力之比[16]，计算方法如式（3）所示。

式（3）中：e f为人均生态足迹，ec为人均生态承载力，当ECC I大于1时，人类对生态系统的需求大于生态系统本身所能承受的范围，为生态赤字；当ECC I小于1时，人类对生态系统的需求在生态系统本身所能承受的范围之内，为生态盈余；理论上当ECC I值等于1时为生态完全平衡，但现实情况下该理想状况出现的几率极小。为更加直观地体现供需平衡状况，将其分为8个级别：富富有余（ECC I≤0.5）、富裕（0.5＜ECC I≤0.7）、盈余（0.7＜ECCI≤0.9）、平衡有余（0.9＜ECCI≤1.0）、临界超载（1.0＜ECCI≤1.1）、超载（1.1＜ECCI≤1.5）、过载（1.5＜ECCI≤2.5）、严重超载（ECCI≥2.5）。

3 研究结果及分析

随着经济的快速发展，人民生活水平得到了极大的提高，但是人类活动给区域生态系统带来了严峻的挑战。如图2所示，研究区域仍然存在生态赤字，说明人类活动对生态环境的压力超出了当地生态承载力的范围。

图2 川滇生态屏障区2010年供需平衡指数

从生态平衡指数的评价结果（表1）发现：2010年云南省的生态承载力要优于四川省。处于生态赤字的有5个县，其中严重超载有2个县，分别是若尔盖县、红原县，平衡指数最大的达2.87；超载有3个县，分别是石棉县、木里藏族自治县、玉龙县，平衡指数的均值为1.18。处于生态平衡状态有4个县，其中平衡有余有2个县，分别是小金县和天全县，平衡指数均值为0.93；临界超载有2个县，分别是宝兴县和茂县，平衡指数均值为1.01。处于生态盈余区有21个县，其中盈余区只有黑水县；富裕区有4个县，分别是道孚县、松潘县、泸定县和北川羌族自治县，平衡指数均值为0.56；富富有余区有17个县，平衡指数均值为0.28，平衡指数最小的德钦县只有0.02。

从各县的人均生态足迹及人均生态承载力对比分析（表1、图3）发现，其中较为显著的是若尔盖县及红原县，其人均生态足迹远高于生态承载力，人均生态足迹分别达14.85hm2/人、14.39hm2/人。该区域畜牧资源丰厚，草地面积约占总面积的80%左右，常年饲养牦牛、藏系绵羊、河曲马等草食牲畜为主，年畜牧产品平均达35400吨，但超载过牧，导致区域内草地退化严重，承载力下降，直接影响着畜牧业可持续发展。木里县人均生态足迹达10.6hm2/人，而可供人类利用的人均生态承载力只有8.44hm2/人，主要由该区域以传统的耕种方式为主，生产力落后，农业发展缓慢，且人口较多引起的。稻城县、德钦县、理塘县、乡城县、雅江县生态承载力较大，处于可持续利用状态。

表1 川滇生态屏障区2010年各县人均生态足迹、人均生态承载力及供需平衡指数

图3 川滇生态屏障区2010年各县人均生态足迹与生态承载力对比

从人均生态足迹的构成（如图4）分析发现：需求量位居第一的是草地，达2.94hm2/人；其次是化石燃料、耕地、林地、水域，需求量分别为0.452.94hm2/人、0.26hm2/人、0.002hm2/人和8.42×10-5hm2/人。从人均生态承载力构成分析发现：林地、耕地、建设用地分别位居前三，生态足迹与生态承载力基本维持平衡。而草地与化石能源用地已经超出了自然环境所能承受的范围。可见，草地及能源资源的高消耗是引起生态赤字的主要原因，导致可持续发展面临着巨大的挑战。草地超载严重，最直接的表现就是占用土地、损毁植被、土层剥落和废弃物就地堆存，加剧了草地的退化过程。因此，对于过度放牧区域应进一步发挥农作物的补饲作用，提高秸秆、根叶等的利用技术和利用率[17]，通过有效补饲来缓解畜牧业发展对草地生态系统带来的压力。在快速的社会化、城镇化进程中，难以避免化石能源的高消耗，为此，应大力发展清洁、高效、节约型能源。

图4 生态承载力构成（2010年）

4 结论与建议

本研究采用供需模型对2010年川滇生态屏障区生态承载力进行评估，并计算供需平衡指数来，用以反应研究区域人类活动对自然环境的压力。计算结果表明：川滇生态屏障区主要以生态盈余为主，但31个县中仍然有5个县存在生态赤字，其中若尔盖县和红原县存在严重超载的情况。从生态承载力的构成分析发现，生态赤字主要是由草地过度放牧及化石能源的消耗引起的。为了避免生态环境的恶化，应当采取有效措施减少生态赤字。为此提出以下几点建议：

(1)减少化石能源的消耗，提高能源的利用率，发展清洁、高效能源；

(2)改善农业生产条件和采用先进农业技术，促进农业快速发展；

(3)对于退化的草地资源，应防止超载过牧情况，因地制宜发展畜牧业，应采取有效补饲来缓解畜牧业发展对草地生态系统带来的压力；

(4)资源采用循环式利用，大力发展绿色经济；(5)控制人口快速增长，提高土地生产力，开发土地生产潜力，提高单位面积的产量。

与此同时，应兼顾经济效益和生态效益，加强生态保护与建设，提高生态承载力，大力发展新型工业，走可持续发展的道路。

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Study on Ecological Carrying Capacity of Ecological Protection Area in Sichuan-Yunnan Province—Based on Ecological Footprint M odel

CHEN Jiangling1, XU Jinghua1, GAN Quan2, XU Qing3
(1.School of Earth Sciences and Environmental Engineering, Southwest Jiaotong University, Chengdu Sichuan 611756, China; 2.Technology Survey and Mapping Geography Bureau of Sichuan Province, Chengdu 610041, China; 3.The Third Institute of Surveying and Mapping of Sichuan Province, Chengdu 610500, China)

The ecological and environmental carrying capacity of Sichuan-Y unnan ecological protection area in 2010 was monitored by supply and demand model. The ecological footprint and ecological carrying capacity data were calculated and analyzed. The ECCI was used to estimate and evaluate the ecological carrying capacity of this area. The results show that the ecological surp lus is mainly dominated in this area and the ecological carrying capacity of Yunnan is better than that of Sichuan Province, in which the ecological surplus index is 0.35, while the average of the f ve def cit counties is1.78, and the average index is0.97in the f ve ecological equilibrium counties. From the county scale analysis, it is found that the ecological footprint of Ruoergai county and Hongyuan county is as high as 14hm2/ person, and the grassland in the area is seriously degraded and overloaded. From the analysis of the composition of ecological carrying capacity, it is found that the per capita ecological footprint of grassland is 2.94hm2/person, and the per capita ecological footprint of fossil energy land is 0.452.94hm2/person, in which both are beyond the ecological carrying capacity and caused the ecological def cit, which means the sustainable development is facing severe challenges. In this regard, we made a few suggestions for environment protection.

ecological footprint; ecological carrying capacity; supply and demand balance index; Sichuan-Yunnan ecological protection area

F407.1；F062.1

A

1672-6995（2017）06-0054-05

2017-02-25；

2017-02-27

十二五国家科技支撑计划项目（2014BAL01B00）

陈江玲（1992—），女（土家族），贵州省铜仁市人， 西南交通大学地球科学与环境工程学院硕士研究生，研究方向为遥感影像信息提取。