基于生態(tài)足跡的浙江省人口容量研究基于生態(tài)足跡分析法的人口容量計算研究以浙江省金華市為例

基于生態(tài)足跡的浙江省人口容量研究基于生態(tài)足跡分析法的人口容量計算研究以浙江省金華市為例

隨著科學(xué)價值觀的確立、和諧價值觀的確立、人類對高質(zhì)量生活的追求，基于生態(tài)承擔(dān)責(zé)任的理念，注重環(huán)境容量和可持續(xù)發(fā)展，規(guī)劃理念不斷推進。生態(tài)分析的不同方法也在規(guī)劃實踐中越來越受到重視。20世紀(jì)90年代威廉和格魯姆提出的生態(tài)路徑是將人類使用資源和環(huán)境的能力轉(zhuǎn)變?yōu)橥恋睾退氖褂?，然后定量分析生產(chǎn)用地的必要區(qū)域，并將資源消耗和廢物吸收所需的生態(tài)土壤分析方法。世界自然協(xié)會（wf）與聯(lián)合國家環(huán)境規(guī)劃辦公室（undp）、世界保護監(jiān)測辦公室（wcmc）和全球網(wǎng)絡(luò)（全球網(wǎng)絡(luò)）聯(lián)合發(fā)布了《生命星報告》（生命星報告），這用于定量和衡量世界可持續(xù)發(fā)展的發(fā)展以及生物多樣性保護的進展情況。生態(tài)足跡法于1999年引入我國,之后,以其形象、運算簡便等優(yōu)點,在區(qū)域生態(tài)承載力分析、可持續(xù)發(fā)展評價等方面得到了廣泛的應(yīng)用,顯現(xiàn)了空間尺度上由一維到二維、時間尺度上由靜態(tài)到動態(tài)、修正方法上由簡單到復(fù)雜、研究領(lǐng)域上由微觀到宏觀的發(fā)展趨勢.在規(guī)劃實踐方面,國內(nèi)一些大城市如成都、廣州等運用生態(tài)足跡法對城市生態(tài)可持續(xù)發(fā)展進行分析,取得了良好的效果.人口容量計算是城市與區(qū)域規(guī)劃的重要內(nèi)容,是各類資源合理配置的依據(jù).人口容量是指在不損害生物圈或不耗盡可合理利用的不可更新資源的條件下,環(huán)境在長期穩(wěn)定狀態(tài)基礎(chǔ)上能供養(yǎng)的人口數(shù)量.雖然生態(tài)足跡法有著廣泛的用途,但將其用于人口容量計算卻十分鮮見.本文就是根據(jù)生態(tài)足跡的分析方法,推導(dǎo)區(qū)域基于生態(tài)承載力、生態(tài)足跡、生態(tài)盈虧三者關(guān)系的人口容量計算模型,并將其應(yīng)用于浙江省金華市,以期為區(qū)域的社會、經(jīng)濟與生態(tài)可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)的依據(jù)與指導(dǎo).1計算方法基本步驟為:首先計算區(qū)域的生態(tài)承載力,而后根據(jù)區(qū)域的具體情況確定均衡人均生態(tài)足跡,從而確定均衡人均生態(tài)盈虧,最終估算出區(qū)域人口容量.1.1計算公式ec生態(tài)承載力(EC)反映了各類土地(本文將生產(chǎn)性土地分為耕地、草地、林地、水域、建筑用地和化石燃料用地6種類型)的承載能力,不同類型土地的承載力之和便是區(qū)域的生態(tài)承載力.計算公式為EC=6∑j=1Bj=6∑j=1bj×γj×yj.(1)EC=∑j=16Bj=∑j=16bj×γj×yj.(1)式(1)中,EC為區(qū)域生態(tài)承載力(單位:globalhm2,簡稱為ghm2);j為土地類型(耕地、草地、林地、水域、建筑用地和化石燃料用地);Bj為j類土地消費項目折算的生態(tài)承載力(ghm2);bj為j類土地的面積(hm2);γj為j類土地的均衡因子(ghm2/hm2);產(chǎn)量因子yj=ykj/ywj,ykj為某區(qū)域j類土地的平均生產(chǎn)力(t),ywj為j類土地的世界平均生產(chǎn)力(t).1.2不同類型土地的年產(chǎn)量和年生產(chǎn)力及年產(chǎn)出t生態(tài)足跡(EF)代表著區(qū)域居民消費狀況,各種不同類型的資源消費和吸納消費廢物所需要的生物生產(chǎn)面積之和便是區(qū)域的生態(tài)足跡.計算公式為{EF=6∑j=1Aj=Ν×6∑j=1aj=Ν×6∑j=1n∑i=1γj×CjiΡji;ef=EF/Ν.(2)???????EF=∑j=16Aj=N×∑j=16aj=N×∑j=16∑i=1nγj×CjiPji;ef=EF/N.(2)式(2)中,EF為區(qū)域生態(tài)足跡(ghm2);N為人口數(shù)(人);j為土地類型;Aj為j類土地消費項目折算的生態(tài)足跡(ghm2);aj為j類土地消費項目折算的人均生態(tài)足跡(ghm2/人);γj為j類土地的均衡因子(ghm2/hm2);i為不同類型土地的消費項目類型;Cji為某一區(qū)域j類土地的i類消費項目的年生產(chǎn)量(t);Pji為j類土地的i類型消費項目的世界年均產(chǎn)量(t);ef為6類土地的人均生態(tài)足跡(ghm2/人).隨著生活水平的提高,居民對能源和生物資源的消費量日益加大,生態(tài)足跡將在現(xiàn)有的人均生態(tài)足跡ef上有增長的趨勢;同時,科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用將帶來資源利用效率的提高從而使人均生態(tài)足跡ef呈下降趨勢.在上述兩方面的共同作用下,生態(tài)足跡的發(fā)展出現(xiàn)波動趨勢,考慮到模型的可操作性,定義一個均衡人均生態(tài)足跡ef0,用以表示生活水平提高導(dǎo)致的人均生態(tài)足跡增長與科學(xué)技術(shù)發(fā)展引發(fā)的單位生態(tài)足跡下降之間的平衡狀態(tài).1.3生態(tài)后果edr生態(tài)盈虧即生態(tài)承載力與生態(tài)足跡之間的差值,它可以用來綜合判定一個國家或地區(qū)的生產(chǎn)消費活動是否處于當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)可承載的范圍之內(nèi).以EDR(Ecologicaldeficit/reserve)表示生態(tài)盈虧,其計算公式為:{EDR=Ν×edr;EDR=EC-EF.(3)式(3)中,EDR為生態(tài)盈虧(ghm2),N為人口數(shù)(人);edr為人均生態(tài)盈虧(ghm2/人);EC為生態(tài)承載力(ghm2),EF為生態(tài)足跡(ghm2).當(dāng)區(qū)域生態(tài)足跡超過了生態(tài)承載力時,EDR為負(fù),稱為生態(tài)赤字(ED),大小即為EDR的絕對值;當(dāng)區(qū)域的生態(tài)承載力超過了其生態(tài)足跡時,EDR為正,稱為生態(tài)盈余(ER),大小即為EDR.生態(tài)盈虧是根據(jù)6大類生產(chǎn)性用地的生態(tài)承載力和生態(tài)足跡計算得出的,由于生態(tài)系統(tǒng)是一個復(fù)雜的巨系統(tǒng),該系統(tǒng)各個組成要素之間有著千絲萬縷的聯(lián)系,許多生態(tài)影響可以在各個要素之間進行轉(zhuǎn)移,一個要素的變化也往往會影響到其他要素的變化.在生態(tài)足跡分析法中,化石燃料用地有較大的生態(tài)足跡,但在生態(tài)承載力方面,沒有專門用以吸收CO2的土地.實際上,除化石燃料用地以外的其他用地都對CO2有吸收作用,所以在人均生態(tài)盈虧edr的基礎(chǔ)上,從地區(qū)本身發(fā)展特點出發(fā),根據(jù)五大類生產(chǎn)性用地對CO2的吸收效果和生態(tài)盈余的程度,確定能夠大量吸收CO2、減小化石燃料用地生態(tài)足跡、進而影響整個生態(tài)盈虧的土地利用類型,并確定其對于吸收CO2可能提供的生態(tài)承載力面積,得出一個均衡的人均生態(tài)盈虧的數(shù)值,用edr0表示.1.4基于生態(tài)足跡的人口容量計算模型通過對生態(tài)足跡相關(guān)模型的進一步分析,根據(jù)人口容量同生態(tài)盈虧間的關(guān)系,將式(1)、式(2)代入式(3)中,進行轉(zhuǎn)換,得出基于生態(tài)足跡的人口容量計算模型Ν=ECef0+edr0.(4)式(4)中:N為人口容量(人),EC為區(qū)域生態(tài)承載力(ghm2),ef0為均衡人均生態(tài)足跡(ghm2/人),edr0為均衡人均生態(tài)盈虧(ghm2/人).2對區(qū)域生態(tài)承載力的分異分析金華地處浙江中部,屬浙中丘陵盆地,市域面積10918km2,其中平原平畈占23.13%,崗地占9.92%,丘陵山地占67.95%,森林覆蓋率大于50%,有良好的自然生態(tài)條件,是浙江省和我國東部重要的生態(tài)保障.現(xiàn)根據(jù)區(qū)域的生態(tài)承載力分析金華的人口容量,確定區(qū)域合理的人口規(guī)模,為規(guī)劃決策提供科學(xué)依據(jù).2.1在金華生態(tài)軌跡分析中2.1.1生態(tài)承載力wced將金華市2004年各類用地數(shù)據(jù)代入式(1)中,計算出生態(tài)承載力面積為1793826ghm2.根據(jù)世界環(huán)境與發(fā)展委員會(WCED)的建議,扣除12%的生態(tài)承載力面積作為生物多樣性的保護用地,為生態(tài)的可持續(xù)發(fā)展提供空間,金華市2004年的生態(tài)承載力面積為1578567ghm2.2.1.2提出人類生態(tài)足跡將金華市消費的能源(原煤、電力等)和生物資源(谷物、肉類等)的統(tǒng)計數(shù)據(jù)代入式(2).計算出金華市2004年人均生態(tài)足跡為0.860834ghm2/人.2.1.3生態(tài)患者ghm2/人對金華市2004年生態(tài)承載力和生態(tài)足跡的分析可知,該市2004年的生態(tài)承載力面積為0.35ghm2/人,生態(tài)足跡為0.86ghm2/人,生態(tài)盈虧為-0.51ghm2/人,即生態(tài)赤字為0.51ghm2/人.世界自然基金會《生命行星報告2004》(LivingPlanetReport2004)的數(shù)據(jù)顯示,2004年全球生態(tài)足跡為2.20ghm2/人,生態(tài)承載力為1.80ghm2/人,全球生態(tài)赤字為0.40ghm2/人.而中國同期的生態(tài)足跡為1.50ghm2/人,生態(tài)承載力為0.80ghm2/人,生態(tài)赤字為0.70ghm2/人.金華市的生態(tài)赤字雖大于全球生態(tài)赤字,但小于中國和浙江省(0.85ghm2/人)的生態(tài)赤字.2.2金三河流域生態(tài)格局的確定—金華市人口容量計算綜合考慮金華市生態(tài)足跡現(xiàn)狀和更大區(qū)域的生態(tài)情況,確定金華市的均衡人均生態(tài)足跡(ef0)和均衡人均生態(tài)盈虧(edr0),計算出金華市人口容量.2.2.1均年生態(tài)系統(tǒng)的界定根據(jù)《生命行星報告2004》中的數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)人均生態(tài)足跡與人民的收入水平成正比.金華市2004年人均生態(tài)足跡為0.860834ghm2,介于中等收入國家和低收入國家之間,鑒于我國發(fā)展中國家的現(xiàn)狀和金華經(jīng)濟發(fā)展的具體特點,現(xiàn)有的人均生態(tài)足跡是金華市實際人民生活水平和科學(xué)技術(shù)發(fā)展均衡的結(jié)果,確定金華市均衡人均生態(tài)足跡為0.860834ghm2/人.2.2.2其他石化燃料用地金華市林地和建筑用地的人均生態(tài)盈虧呈現(xiàn)出盈余態(tài)勢,水域略有赤字,而在耕地、草地和化石燃料用地上存在著較大的生態(tài)赤字.這種狀況主要是由金華市乃至浙江省的“七山二水一分田”的地形地貌特征和地表水資源分布狀況所決定的.從人均生態(tài)承載力面積分配上看,較大的化石燃料用地赤字也是由巨大的化石燃料需求量和沒有專門用以吸收CO2的土地所致.從我國現(xiàn)有的生態(tài)狀況來看,金華市0.231ghm2/人的林地生態(tài)盈余,遠優(yōu)于2004年中國的林地的生態(tài)情況(生態(tài)赤字0.09ghm2/人).同時由于林地對于化石燃料產(chǎn)生的CO2的吸收強于其他4類用地,因此將其確定為影響未來金華市經(jīng)濟和環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的關(guān)鍵用地,用以均衡化石燃料用地產(chǎn)生的生態(tài)足跡.在保持金華市林地生態(tài)盈余的基礎(chǔ)上,將0.1ghm2/人的林地專門用于CO2的吸收,這樣,當(dāng)金華市的生態(tài)赤字上升到0.61ghm2/人時,金華市仍保持現(xiàn)有的生態(tài)優(yōu)勢和生態(tài)條件不變,達到均衡狀態(tài).2.2.3金融資源承載的極限人口容量據(jù)此,在現(xiàn)有生態(tài)承載力不變的基礎(chǔ)上,將均衡人均生態(tài)盈虧和均衡人均生態(tài)足跡代入式(4),得出金華市的人口容量為718萬.根據(jù)中國城市規(guī)劃設(shè)計研究院《〈浙江城鎮(zhèn)體系規(guī)劃〉之生態(tài)環(huán)境專題》,按照40%的水資源利用率、75%的水資源保證率,以400m3的年人均用水量計算,金華市域可以承載的極限人口容量為725萬,與模型所得的數(shù)據(jù)基本一致.3基于生態(tài)承載力模型的人口容量分析本研究嘗試提出以生態(tài)足跡為基礎(chǔ)的人口容量估算新方法,該方法將生態(tài)承載力、生態(tài)足跡和生態(tài)盈虧等環(huán)境因素納入模型中,方法簡便,容易操作;計算模型主要應(yīng)用于城市與區(qū)域規(guī)劃的人口容量分析中,彌補了以往人口容量估算