黃 海，劉長城，陳 春

（重慶交通大學(xué) 河海學(xué)院，重慶400074）

生態(tài)安全是20世紀(jì)末隨著生態(tài)惡化和環(huán)境問題日益嚴(yán)重而提出的一種安全理念，區(qū)域生態(tài)安全狀況一方面受自然因素影響，如全球氣候變化、自然災(zāi)害等，另一方面受人類活動(dòng)影響，如城市化、工業(yè)化、經(jīng)濟(jì)發(fā)展與社會轉(zhuǎn)型導(dǎo)致的土地利用變化等，是這兩方面因素共同作用的結(jié)果。在人類活動(dòng)導(dǎo)致的生態(tài)環(huán)境問題中，土地利用變化過程對區(qū)域生態(tài)安全起著決定性的作用［1］，因此，重視區(qū)域土地利用變化的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)問題，加強(qiáng)土地生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的評價(jià)和安全調(diào)控，成為國內(nèi)外土地利用和生態(tài)環(huán)境研究領(lǐng)域的一個(gè)重要方向。

現(xiàn)有的土地生態(tài)安全評價(jià)方法主要有P—S—R（壓力—狀態(tài)—響應(yīng)）模型、主成分分析方法、物元模型、投影尋蹤模型和基于GIS技術(shù)的評價(jià)方法等［2－9］，由于土地利用生態(tài)系統(tǒng)自身的復(fù)雜性以及人類對其影響的不確定性，導(dǎo)致對土地生態(tài)安全評價(jià)的研究還處于不斷探索階段，目前還沒有形成一套系統(tǒng)且行之有效的評價(jià)方法。生態(tài)足跡概念自提出以來已廣泛應(yīng)用于全球或區(qū)域的生態(tài)承載力、可持續(xù)發(fā)展的研究中，已取得不少成果。本文依據(jù)生態(tài)足跡原理，采用生態(tài)壓力指數(shù)指標(biāo)，對重慶市合川區(qū)2006—2010年的土地生態(tài)安全狀況進(jìn)行評價(jià)，探討其變化趨勢，基于此，提出改善該區(qū)域土地生態(tài)條件的具體措施。以期為解決該區(qū)域社會經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展和生態(tài)環(huán)境退化間的矛盾提供科學(xué)依據(jù)，為西部生態(tài)環(huán)境管理決策提供借鑒。

1 研究區(qū)概況

重慶合川區(qū)位于重慶主城區(qū)北，距重慶58km，地理 坐 標(biāo) 為 東 經(jīng) 105.58′37″—106.40′37″、北 緯29.51′02″—30.22′24″。 全 區(qū) 幅 員 面 積 2 343.21 km2，轄27個(gè)鎮(zhèn)、3個(gè)街道辦事處，共517個(gè)村、54個(gè)居民委員會，全區(qū)現(xiàn)有總?cè)丝?53.29萬人，其中主城區(qū)人口35.8萬人，主城區(qū)建成面積32.3km2。合川區(qū)地處川中丘陵和川東平行嶺谷的交接地帶，地形以丘陵為主，占全區(qū)總面積的90%。全區(qū)地貌特征是東、北、西三面地勢較高，南面地勢較低。合川屬北半球亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，全年氣候溫和，四季分明，雨量充沛，濕潤多陰，日照尚足，無霜期長。年平均氣溫18.4℃，年日照時(shí)數(shù)1 342.6h，年降雨量1 552.7 mm，平均氣壓986.5hPa，年相對濕度84%，平均風(fēng)速0.7m／s。合川主城區(qū)位于嘉陵江、渠江、涪江交匯處，三江橫貫全境，99條河溪綿延不絕，總長1 990 km，流域面積達(dá)77km2，年過境水流量730億m3，人均擁有水量是全國平均的19倍。

2 生態(tài)足跡及生態(tài)安全的計(jì)算方法

2.1 生態(tài)足跡模型及計(jì)算方法

生態(tài)足跡是指支持一定地區(qū)的人口所需的生產(chǎn)性土地和水域的面積，以及吸納這些人口所產(chǎn)生的廢棄物所需要的土地總和。生態(tài)足跡模型主要用來計(jì)算在一定的人口和經(jīng)濟(jì)規(guī)模條件下，維持資源消費(fèi)和廢棄物吸收所必需的生物生產(chǎn)面積。通過對一個(gè)地區(qū)的生態(tài)承載力與生態(tài)足跡進(jìn)行比較，可以判斷該地區(qū)的發(fā)展模式是否處于可持續(xù)狀態(tài)［10－11］。生態(tài)足跡模型的計(jì)算分為生態(tài)足跡和生態(tài)承載力兩部分。生態(tài)足跡的計(jì)算步驟與公式［10］為：

（1）各類型消費(fèi)項(xiàng)目人均生物生產(chǎn)土地面積。

式中：aai——人均i種交易商品折算的生物生產(chǎn)面積（hm2）；ci——i種商品的人均年消費(fèi)量（kg）；Pi——i種消費(fèi)商品的年平均生產(chǎn)能力（kg／hm2）；N——人口數(shù)（人）；Oi——第i種消費(fèi)品的年生產(chǎn)量；Ii——第i種消費(fèi)項(xiàng)目的年進(jìn)口量；Ei——i種消費(fèi)項(xiàng)目的出口量；i——消費(fèi)商品和投入的類型。

（2）人均生態(tài)足跡。

式中：rj——土地均衡因子；j——生物生產(chǎn)性土地類型。

人均生態(tài)承載力的計(jì)算步驟與公式為：

式中：ec——人均生態(tài)承載力（hm2／人）；rj——均衡因子；yj——產(chǎn)量因子；aj——人均占有的第j類生物生產(chǎn)性土地（耕地、林地、草地、建筑用地、水域和化石能源用地）面積（hm2／人）。

2.2 土地生態(tài)安全評價(jià)方法

趙先貴等［12］在研究區(qū)域生態(tài)安全評價(jià)時(shí)提出生態(tài)壓力指數(shù)，認(rèn)為“生態(tài)壓力指數(shù)為某一國家或地區(qū)可更新資源的人均生態(tài)足跡與生態(tài)承載力的比率”，該指數(shù)代表了區(qū)域生態(tài)環(huán)境的承壓程度，故土地生態(tài)安全評價(jià)模型為：

式中：ETI——研究區(qū)域的土地生態(tài)壓力指數(shù)；ef——區(qū)域土地資源的人均生態(tài)足跡；ec——區(qū)域人均生態(tài)承載力。

3 重慶市合川區(qū)土地生態(tài)承載力計(jì)算與生態(tài)安全評價(jià)

根據(jù)生態(tài)足跡方法基本原理，以2006—2010年重慶市合川區(qū)生物資源消耗及能源消耗為基礎(chǔ)，對重慶市合川區(qū)人均生態(tài)足跡進(jìn)行估算。生態(tài)足跡計(jì)算主要由三部分構(gòu)成：① 生物資源的消費(fèi)（表1）；② 能源的消費(fèi)（表2）；③ 貿(mào)易調(diào)整部分。由于貿(mào)易的影響，一個(gè)區(qū)域的生態(tài)足跡可以跨越地區(qū)界限，在生物資源和能源的消費(fèi)中應(yīng)考慮貿(mào)易的調(diào)整，以計(jì)算凈消費(fèi)額，陳晨和夏顯力通過對全球生態(tài)足跡模型修正，提出了本地生態(tài)足跡計(jì)算模型［13］，但其調(diào)整參數(shù)的求取過于復(fù)雜，且隨意性較大。本文對貿(mào)易調(diào)整的計(jì)算方法采用將生物資源或能源貿(mào)易類型與生物生產(chǎn)面積類型配比［14］。

3.1 生物資源生產(chǎn)性生態(tài)足跡

重慶市合川區(qū)生物資源生產(chǎn)分為農(nóng)產(chǎn)品、畜產(chǎn)品、林產(chǎn)品及水產(chǎn)品等幾大類，各大類進(jìn)行了詳細(xì)分類。在計(jì)算中使用1993年世界生物生產(chǎn)面積的平均水平作為標(biāo)準(zhǔn)，以使計(jì)算結(jié)果可以與其他區(qū)域進(jìn)行比較，具體計(jì)算過程中將重慶市合川區(qū)2006—2010年的平均消費(fèi)轉(zhuǎn)化為提供這些消費(fèi)需要的生物生產(chǎn)面積，采用的計(jì)算方法如下：

式中：EFi——i種資源的消費(fèi)足跡；Pi——i種資源的總產(chǎn)量；Yaverage——世界上i種資源的平均產(chǎn)量。

表1 重慶市合川區(qū)2006－2010年平均生態(tài)足跡生物資源帳戶

3.2 能源生產(chǎn)性生態(tài)足跡

重慶市合川區(qū)能源消費(fèi)帳戶計(jì)算要考慮煤炭、油品、天然氣及電力，具體計(jì)算時(shí)除將電力消費(fèi)轉(zhuǎn)換為建筑用地面積外，其他能源消費(fèi)采用世界上單位化石燃料生產(chǎn)土地面積的平均發(fā)熱量為標(biāo)準(zhǔn)，將研究區(qū)域能源消費(fèi)所耗熱量折算成一定的化石燃料型生產(chǎn)面積［6］。

表2 重慶市合川區(qū)2006－2010年平均生態(tài)足跡能源帳戶

根據(jù)《重慶市合川區(qū)統(tǒng)計(jì)年鑒》和土地利用現(xiàn)狀統(tǒng)計(jì)資料，采用前述的計(jì)算方法，對重慶市合川區(qū)2006—2010年各種生物資源生產(chǎn)土地面積和能源生產(chǎn)土地面積進(jìn)行分類匯總，并進(jìn)行均衡因子的修正，耕地和建筑用地為2.82，林地為1.10，化石燃料用地為1.14，草地0.5，水域0.2，得到重慶市合川區(qū)2006—2010年的人均生態(tài)足跡。對人均擁有的各類生物生產(chǎn)性面積乘以均衡因子和產(chǎn)量因子，扣除12%的生物多樣性保護(hù)面積后，得到重慶市合川區(qū)2006—2010年平均人均土地生態(tài)承載力。計(jì)算中產(chǎn)量因子采用Wackernagel等在計(jì)算中國生態(tài)足跡時(shí)的取值，耕地為1.66、建筑用地為1.49，草地為0.19，林地為0.91，水域?yàn)?［14－15］，計(jì)算結(jié)果見表3。

表3 重慶市合川區(qū)2006－2010年平均土地生態(tài)足跡與生態(tài)承載力計(jì)算結(jié)果

3.3 土地生態(tài)安全動(dòng)態(tài)評價(jià)與分析

根據(jù)公式（4）結(jié)合研究區(qū)域人均生態(tài)足跡和人均生態(tài)承載力指標(biāo)的計(jì)算，得出研究區(qū)域2006—2010年平均土地生態(tài)壓力指數(shù)為4.286，土地生態(tài)壓力指數(shù)反映了某區(qū)域土地資源的生態(tài)足跡需求與生態(tài)承載力的比例關(guān)系，該指數(shù)越大，說明區(qū)域的土地生態(tài)壓力越大，土地生態(tài)系統(tǒng)的安全性越差。借用趙先貴等［12］對不同尺度區(qū)域生態(tài)壓力指數(shù)等級劃分（表4），可以看出重慶市合川區(qū)土地生態(tài)安全處于極不安全狀態(tài)，其發(fā)展模式處于不可持續(xù)狀態(tài)。從時(shí)間維度考慮，重慶市合川區(qū)2006—2010年的人均生態(tài)足跡、生態(tài)承載力及生態(tài)壓力指數(shù)計(jì)算計(jì)算結(jié)果如表5所示。

表4 生態(tài)壓力指數(shù)的等級劃分標(biāo)準(zhǔn)［12］

表5表明，合川區(qū)2006—2010年5a間生態(tài)壓力指數(shù)不斷增大，說明該區(qū)域生態(tài)環(huán)境呈不斷惡化的趨勢，造成這一問題的主要原因有：

（1）自然地理?xiàng)l件。重慶合川區(qū)緊鄰三峽庫區(qū)腹心地帶，屬于生態(tài)環(huán)境的敏感區(qū)、脆弱區(qū)和易污染易破壞區(qū)，由于所處的特定地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境，區(qū)內(nèi)滑坡、泥石流、暴雨等自然災(zāi)害較為嚴(yán)重，而且轄區(qū)為山地丘陵地區(qū)，地形地貌較為復(fù)雜，在資源開發(fā)和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)方面難度大、成本高，城鎮(zhèn)基本上沿區(qū)域內(nèi)“三江”（嘉陵江、涪江、渠江）布局。該區(qū)的土地利用以耕地為主，森林覆蓋率較低，在外界因素的干擾下，特別是在人為活動(dòng)干擾下，十分容易退化。

（2）社會經(jīng)濟(jì)背景。① 研究區(qū)域人口眾多。雖然近幾年人口增長率不高，但是合川區(qū)人口基數(shù)大，導(dǎo)致土地資源的人均占有量低；② 土地利用未能合理規(guī)劃。土地利用結(jié)構(gòu)和布局不合理，低效和違規(guī)利用多，農(nóng)業(yè)用地沒有得到有效的保護(hù)；③ 能源消耗大。合川區(qū)近幾年對產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了大幅度的調(diào)整，但是傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)包括采煤、水泥、礦石開采等行業(yè)在合川區(qū)工業(yè)中仍然占有重要的地位。傳統(tǒng)工業(yè)產(chǎn)業(yè)耗能大，增大了化石能源的消耗，從而增大了生態(tài)壓力。

4 建議與討論

針對重慶市合川區(qū)土地生態(tài)安全存在的問題，建議從以下幾個(gè)方面加強(qiáng)該區(qū)域土地生態(tài)安全建設(shè)，改善和提高土地生態(tài)安全水平。

（1）加快生態(tài)工業(yè)和生態(tài)農(nóng)業(yè)的發(fā)展，促進(jìn)百姓致富。重慶市合川區(qū)雖然位于經(jīng)濟(jì)發(fā)展較好的渝西經(jīng)濟(jì)區(qū)，但人口眾多、經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)較差，城鄉(xiāng)二元結(jié)構(gòu)突出，生態(tài)環(huán)境承載力嚴(yán)重不足。要改善區(qū)域土地生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀，迫切需要促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整和社會轉(zhuǎn)型，著重解決宏觀生態(tài)建設(shè)與微觀農(nóng)民收益的目標(biāo)錯(cuò)位問題，才能從根本上改變對生態(tài)環(huán)境的破壞。同時(shí)，區(qū)域扶持產(chǎn)業(yè)必須符合區(qū)域生態(tài)環(huán)境保護(hù)要求，確?！叭彼Y源環(huán)境安全。鼓勵(lì)項(xiàng)目向生態(tài)產(chǎn)業(yè)園區(qū)集中，實(shí)現(xiàn)資源充分利用，嚴(yán)格控制污染物排放量。推進(jìn)農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和產(chǎn)業(yè)化經(jīng)營，探索多種方式集約利用土地，鼓勵(lì)農(nóng)民以出租、互換、轉(zhuǎn)讓、股份合作等形式流轉(zhuǎn)承包地，建設(shè)生態(tài)農(nóng)業(yè)園；推進(jìn)區(qū)域內(nèi)釣魚城、淶灘古鎮(zhèn)為龍頭的旅游業(yè)發(fā)展，帶動(dòng)第三產(chǎn)業(yè)發(fā)展［9，13，15］。

（2）加強(qiáng)土地利用規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)土地資源優(yōu)化配置。以往土地利用優(yōu)化的目標(biāo)是追求經(jīng)濟(jì)效益最大化，多關(guān)注土地利用數(shù)量結(jié)構(gòu)的生態(tài)優(yōu)化，忽視了土地利用空間格局的優(yōu)化。如果要實(shí)現(xiàn)生態(tài)效益的最大化，最佳選擇莫過于在調(diào)整現(xiàn)有土地利用結(jié)構(gòu)的前提下，通過生態(tài)工程和植被的逐漸演替，不斷擴(kuò)大規(guī)模，形成良性的生態(tài)安全格局。充分發(fā)揮土地利用規(guī)劃對生態(tài)的保護(hù)作用，推行生態(tài)環(huán)境友好型土地利用模式。依據(jù)合川區(qū)沿江地區(qū)土地生態(tài)現(xiàn)狀，劃分不同的生態(tài)功能區(qū)，優(yōu)先劃定禁止建設(shè)、限制建設(shè)區(qū)域，促進(jìn)研究區(qū)生態(tài)廊道建設(shè)、景觀生態(tài)格局恢復(fù)［9，17］。

（3）加強(qiáng)污染治理力度，推進(jìn)環(huán)境監(jiān)測體系建設(shè)。加強(qiáng)沿江地區(qū)綜合管理，完善污水和垃圾處理設(shè)施的配套建設(shè)，持續(xù)開展區(qū)域內(nèi)工業(yè)污染治理和農(nóng)業(yè)面源污染防治，大力推廣實(shí)施農(nóng)村沼氣能源。建立區(qū)域土地生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測數(shù)據(jù)庫，加強(qiáng)對水土流失、污染指數(shù)、地質(zhì)災(zāi)害、水環(huán)境、生態(tài)與生物多樣性、局地氣候變化等的監(jiān)測力度，通過定期監(jiān)測更新數(shù)據(jù)信息，掌握其動(dòng)態(tài)變化情況，健全生態(tài)環(huán)境預(yù)警機(jī)制。

本文對生態(tài)足跡模型在區(qū)域土地資源生態(tài)壓力指數(shù)和安全評價(jià)中的應(yīng)用進(jìn)行了初步探索，雖然該模型已經(jīng)在生態(tài)環(huán)境及可持續(xù)發(fā)展研究中得到了廣泛應(yīng)用，但是該模型中涉及到的均衡因子、產(chǎn)量因子、平均產(chǎn)量等參數(shù)在不同尺度（全球尺度、全國尺度和區(qū)域尺度）存在差異，對評價(jià)結(jié)果也會產(chǎn)生很大的影響［18］；且土地生態(tài)安全只是區(qū)域生態(tài)環(huán)境安全的組成部分，采用該方法得出的評價(jià)結(jié)論的可靠性也值得進(jìn)一步推敲。因此，采用生態(tài)足跡模型進(jìn)行土地生態(tài)安全評價(jià)需要進(jìn)一步深入研究。

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