基于生态足迹模型论文生态足迹模型的经济技术开发区的生态安全分析

文章源于科技论文发表网：基于生态足迹模型论文生态足迹模型的经济技术开发区的生态安全分析———以福州市为例摘要生态足迹是衡量一个国家或地区可持续发展程度的一种方法,可定量反映人类活动对生态环境的影响和破坏程度。利用生态足迹模型,采用多源数据,以福州市经济技术开发区为例,评价人类活动对其生态环境的影响作用。分别计算了流域生态足迹、生态承载力、生态赤字以及万元GDP生态足迹,并分析其生态安全。结果表明生态足迹不断增加,且渐高于当地的生态承载力,呈现赤字,同时生态压力处于不安全状况,生态经济协调性差,生态环境处于不平衡状态,说明现有的可持续发展模式面临考验,社会经济与生态环境承受力不相协调。对此,提出了有利于该区生态、经济、环境协调发展的具体生态恢复对策和措施。关键词生态足迹;生态承载力;生态赤字;生态安全;福州经济技术开发区1引言自世界环境与发展委员会(WECD)在1987年提出可持续发展这一概念以来,定量测度可持续发展状态的方法一直是国际研究的热点和前沿领域之一[1,2]。在加拿大生态经济学家Rees和其博士生Wackernagel等的共同努力下于1992年提出生态足迹模型[3]。该理论建立简明的指标体系和计算方法来测定区域可持续发展程度,以反映区域的资源利用状况文章源于科技论文发表网：是否在生态承载力的范围之内。这种方法得到越来越广泛的应用,生态足迹模型不断发展,由单一时间尺度向连续时间序列拓展,由单一年份全球平均产量拓展为多种实际产量,从综合法转变为综合法与组分法并存[1,2]。本文以生态足迹模型为基础,利用生态压力指数、生态占用指数等对福州市经济技术开发区生态足迹进行分析,进而探讨经济技术开发的可持续发展状态演变与生态足迹随时间变化关系,并提出其可持续发展和生态安全对策,以期改善环境,实现生态文明,为可持续发展战略提供理论依据。2.研究区概况福州经济技术开发区位于福建省福州市马尾区,是全国首批14个经济技术开发区之一,历史悠久的马尾港就在区内。它是全国目前唯一集国家级开发区(1985年1月经国务院批准成立)、台商投资区(1989年5月)、科技园区(1991年3月)和保税区(1992年11月)于一体,享有诸多优惠政策的对外开放区域,1996年8月还被确定为海峡两岸船舶直航试点口岸。在外资企业发展的同时内外资项目并重,致力于出口创汇的同时鼓励企业内销;致力于高新技术的发展;致力于构建台资向大陆转移的生产基地,成为福建省经济发展增长点,是海峡西岸一颗璀灿的明珠。3计算方法3.1生态足迹计算方法文章源于科技论文发表网：生态足迹分析的一个基本假设是:各类土地在空间上是互斥的。这条空间互斥性使得我们能够对各类生态生产性土地进行汇总,从宏观上认识自然系统的总供给能力和人类系统对自然系统的总需求[5]。生态足迹的计算基于以下两个基本事实:①人类可以确定自身消费的绝大多数资源及其产生的废弃物的数量:②这些资源和废弃物能转换成相应的生物生产面积。生态足迹的计算中,生物生产面积主要涉及到6种类型:耕地、将能源消费所消耗的热量折算为化石能源用地、林地、草场、建筑用地和水域。这六类生态系统生产力不同,所以各类型的生态系统面积需乘一个均衡因子,数值全球一致,分别为2.8、1.1、0.5、1.1、2.8、0.2。其计算公式为:EF=N×ef=N×rj×∑ni=1(aai)=N×rj×∑ni=1(ci/pi)(j=1,2,3…6)(1)式中:EF-总生态足迹(hm2);N-人口数(人);ef-人均生态足迹(hm2/人);aai-人均i种交易商品折算的生物生产面积(hm2);ci-i种商品的人均消费量(t);pi-i种消费商品的平均生产能力;i-消费商品和投入的类型;j-生物生产性土地类型;rj-为均衡因子,使生物生产能力不同的6种土地类型可以转化为统一、可比较的生物生产面积,使计算结果转化为一个可比较的标准。3.2生态承载力计算方法生态承载力即是区域内部的生物生产性土地数量[6]。其文章源于科技论文发表网：计算是根据世界环境与发展委员会(WCED)的建议,扣除了12%的生物多样性保护面积j。人均生态承载力的计算公式为:EC=∑nj=1aj×rj×yj(j=1,2,3…6)(2)式中:EC-人均生态承载力(hm2/人),aj-实际人均占有土地面积(hm2),rj-均衡因子,yj-产量因子。3.3生态赤字或生态盈余计算方法将维持一定消费水平所必需的生物生产面积(生态足迹)与同国家和地区范围内所能提供的生物生产面积(生态承载力)比较,就可判定一个国家或地区的生产消费活动是否处于当地生态系统承载力范围内。当一个地区的生态足迹超过其生态承载力,就会出现生态赤字,表明该地区区域发展模式处于相对不可持续状态,若小于其生态承载力,则会形成生态盈余,表明人类活动处于该地区生态承载力范围之内,生态环境处于可持续状态。计算公式为:ED=EC×88%-EF(3)式中:ED-生态赤字/盈余,EF-生态足迹(hm2),EC-生态承载力(hm2)3.4生态安全计算方法生态压力指数(ETI)是在生态足迹原理的基础上提出来的[7]。指某一国或地区可更新资源的人均生态足迹与生态承载力的比率,该指数代表了区域生态环境的承压程度,其公式:文章源于科技论文发表网：=EFEC或t=efec(4)生态占用指数(EOI)定义为某一国或地区人均生态足迹与全球人均生态足迹的比率,该指数反映了一个国家和地区占全球生态足迹的份额,代表了社会经济发展的程度和人均消费水平,其公式为:EOI=efef(5)式中:ef-同期全球人均生态足迹(根据联合国粮农组织公布的数据)生态经济协调指数(EECI)定义为生态占用指数与生态压力指数的比率,该指数代表了区域社会经济发展与生态环境的协调性,其公式为:EECI=EOIETI(6)为了确定科学的评价指标及等级划分,根据世界野生动物基金会(WWF)2004年提供的2001年全球147个国家或地区的生态足迹和生态承载力数据,计算了生态压力指数(0.04~4.00)、生态占用指数(0.14~4.5)、生态经济协调指数(0.17~22.4),制定生态安全可持续发展指标和等级划分标准[8]。4生态足迹计算与生态安全评价分析4.1生态足迹计算以《福建经济技术开发区统计年鉴》1998~2007年的相关数据为基础资料,根据生态足迹的计算方法,提取所需参数进行计算,计算内容由生物资源消费和能源消费两部分组成。生文章源于科技论文发表网：物资源消费分为农产品、动物产品、林产品、水果和水产品等大类,生物资源生产面积折算的具体计算采用联合国粮农组织1993年计算的有关生物资源的世界平均产量资料[9~11](采用这一标准主要为使计算结果可以进行国与国、地区和地区之间的比较),将福州经济技术开发区的1998~2007年的消费转化为提供这类消费需要的生物生产面积。4.2生态承载力计算根据历年自然资源数据与土地利用状况可计算出福州经济技术开发区的生态承载力(表3)。产量因子由各类土地平均生产力与世界同类土地平均生产力的比率确定,采用各类型土地平均生产力水平下的产量因子,各类用地的产量因子分别如下:耕地产量因子2.24、草地2.8、林地1.1、化石燃料用地0、建筑用地1.66、水域1[12],同时要扣除生物多样性12%的面积。各土地利用面积利用解译数据,建筑用地面积采用平均生产力与世界同类土地平均生产力的比率确定。4.3计算结果分析4.3.1生态足迹呈现赤字对于可持续性而言,时间序列比单一时段点能提供更多的信息,时间序列在本质上能揭示对不同假设条件下计算分析的灵敏性,对于数据中存在的潜在干扰性具有较大灵活性,可解释性强[13]。通过1998~2007年的生态足迹动态分析,可以清楚地看出,福州经济技术开发的生态足迹远远大于其人均生态承载力。文章源于科技论文发表网：人均生态足迹从1998年的2.83996hm2/人增长到2O07年的4.14828hm2/人,而人均生态承载力从1998年到2007年逐渐下降,总的生态承载力下降速度较缓慢,林地生态承载力变化更小。虽然生态承载力下降速度较为缓慢,但由于生态足迹的增长较为迅速,造成生态赤字逐年增加,从1998年的2.66673hm2/人上升到2007年的3.98780hm2/人。生态承载力逐渐下降,生态赤字上升比例较之前有下降,其主要原因是福州经济技术开发区内企业增多,同时主要是以劳动密集型企业为主,规划相对不合理,造成许多土地浪费,同时林地结构不合理,经济林比重过小,未成林面积过大,林地的总体生产能力低下,从长期发展来看,福州经济技术开发区应该加强科技的力量,发展规模经济。4.3.2生态足迹供需分析福州经济技术开发区的生态足迹需求远远超过了自身所能提供的再生能力,当前的发展都是通过消耗自然资本存量或是依靠从外部输入生态足迹来获得当前的发展和弥补生态承载力的不足,生态足迹呈现赤字主要是由于人口规模不断扩大,工业规模增大等造成的。从生态足迹供需结构上看,生态足迹需求主要是以耕地和林地为主,反映了生态需求主要为耕地和林地,类型较为单一。生态足迹供给主要是以林地、耕地、建筑用地为主,当前福州经济技术开发区的人类生存和消费的生物生产性土地主要是这三类。须对消费结构进行调整以提高能源的利用率,文章源于科技论文发表网：降低生产成本,提高生活水平。4.4生态安全计算与分析研究表明,经济越发达的国家和地区,其生态足迹需求则越大,1998~2007年期间,福州经济技术开发区的人均生态足迹处于2.83996~4.14828hm2/人之间,说明其生态消费水平处于中等收入国家的水平。生态压力指数模型从生态容量和压力两个方面来分析当前的生态安全情况,是反映区域社会生态环境的承压程度,福州经济技术开发区的的生态压力指数从1998年的16.39407增加到2007年25.8489,生态压力指数处于极不安全的状态;生态占用指数反映区域社会经济发展程度和人民消费水平的高低,1998年福州经济技术开发区生态占用指数为1.09229,2007年为2.5927,可以看出福州经济技术开发区的社会经济发展水平处于稍富裕与较富裕之间,生态占用指数逐渐上升,表明经济发展较为迅速;生态经济协调指数反映区域社会经济发展与生态环境的协调性,生态经济协调指数波动在0.06663至0.10030之间,生态环境处于极不安全状态。从生态经济协调指数看,虽然福州经济技术开发区的GDP和人民生活水平有较大提高,但对环境的影响也在加大,从生态和经济两方面综合评价,1998~2007年福州经济技术开发区生态环境与经济发展间的协调性差。福州市经济技术开发区今后应注意降低生态压力,提高生态经济协调指数,使该区经济文章源于科技论文发表网：与生态环境协调发展。5生态恢复对策福州经济技术开发区的生态足迹供给已远远超过其生态足迹需求,表明福州经济技术开发区生态系统的压力和强度甚高。高生态赤字的原因主要是由于经济的快速增长推动了人民饮食消费结构的演变,导致动物产品和水产品消耗量大幅度增加,以及在快速的工业化和城市化进程中,高能源消耗及耕地资源流失量较大造成的。要想减少生态足迹的需求,提高福州经济技术开发区的生态经济系统可持续发展能力,需要提高可持续发展能力。5.1高效利用现有资源存量,改变人们的生产和生活消费方式,建立资源节约型和环境友好型的社会生产和消费体系。减少生产消费过程中的资源浪费,增加科技和财政投入,提高自然资源单位面积的生物产量,也就是提高单位面积的生物产量或者生态服务功能。保护