宋知遠(yuǎn)，朱利群

(南京農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)村發(fā)展學(xué)院，江蘇南京210095)

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基于作物生態(tài)足跡的江蘇省市域種植業(yè)可持續(xù)發(fā)展研究

宋知遠(yuǎn)，朱利群*

(南京農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)村發(fā)展學(xué)院，江蘇南京210095)

摘要以江蘇省各地市種植業(yè)的可持續(xù)發(fā)展情況為研究對象，采用作物生態(tài)足跡模型和作物生態(tài)可持續(xù)指數(shù)計算并分析 2014年江蘇省 13 個地市的種植業(yè)可持續(xù)發(fā)展情況及區(qū)域差異。結(jié)果表明：總體上看，江蘇省種植業(yè)處于生態(tài)盈余狀態(tài)，各地市種植業(yè)都處于可持續(xù)發(fā)展?fàn)顟B(tài)。具體表現(xiàn)為：作物生態(tài)足跡、生態(tài)承載力和生態(tài)盈余均表現(xiàn)為由蘇北向蘇中、蘇南遞減的趨勢；各地市的作物生態(tài)可持續(xù)指數(shù)都大于0.5，其區(qū)域差異為蘇南地區(qū)好于蘇中和蘇北地區(qū)，蘇南的無錫、常州、蘇州、鎮(zhèn)江和蘇北的宿遷的種植業(yè)處于強(qiáng)可持續(xù)性狀態(tài)，其余地市處于弱可持續(xù)性狀態(tài)。

關(guān)鍵詞作物生態(tài)足跡；作物生態(tài)可持續(xù)指數(shù)；種植業(yè)可持續(xù)發(fā)展；江蘇?。皇杏?/p>

在全球經(jīng)濟(jì)高度發(fā)展的同時，水土流失、耕地退化、生態(tài)多樣性減少等日益嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境問題也隨之出現(xiàn)，并日趨嚴(yán)重。生態(tài)環(huán)境問題的普遍存在，使世界經(jīng)濟(jì)與社會的發(fā)展受到制約，嚴(yán)重阻礙了人類社會前進(jìn)的步伐?？沙掷m(xù)發(fā)展理念正是在這樣一個大環(huán)境下被提出，自提出起便受到了廣泛的關(guān)注，研究、評價可持續(xù)發(fā)展的不同指標(biāo)體系[1-2]也在不斷地被提出。在眾多指標(biāo)中，生態(tài)足跡方法得到了國內(nèi)外越來越多學(xué)者的認(rèn)可與推崇。生態(tài)足跡模型于1992年由加拿大生態(tài)學(xué)家 William Rees[3]提出，后經(jīng)其學(xué)生Mathis Wackergnagel[4]于1996年完善，自張志強(qiáng)等[5]2000年引入國內(nèi)后，該理論迅速被應(yīng)用到區(qū)域[6-8]、地方[9-10]、城市[11-12]和行業(yè)[13-14]的可持續(xù)發(fā)展定量評價中。

在經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展中，農(nóng)業(yè)一直處在基礎(chǔ)性的重要位置，而對于整個農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，種植業(yè)又是其至關(guān)重要的組成部分，因而種植業(yè)可持續(xù)發(fā)展研究會是農(nóng)業(yè)、社會可持續(xù)發(fā)展的堅實基礎(chǔ)。當(dāng)前對可持續(xù)發(fā)展評價的研究有很多，但大多停留在對區(qū)域可持續(xù)發(fā)展[15-16]、農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展[17-19]等較大層面的研究，單純運(yùn)用于對種植業(yè)可持續(xù)發(fā)展的研究比較稀缺，已有的部分研究也只是對種植業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀進(jìn)行簡單的定性分析[20-21]，而缺少更為明確科學(xué)的定量評價模型[22]。為了合理科學(xué)的對種植業(yè)可持續(xù)發(fā)展進(jìn)行研究，筆者采用國際認(rèn)可度較高的衡量可持續(xù)發(fā)展的方法——生態(tài)足跡法，并引入作物生態(tài)可持續(xù)指數(shù)來評價種植業(yè)可持續(xù)發(fā)展程度和揭示市域間的差異性，以期為江蘇省各地市的種植業(yè)發(fā)展相關(guān)政策的制定提供一定的參考。

1研究方法與數(shù)據(jù)來源

1.1作物生態(tài)足跡模型

1.1.1作物生態(tài)足跡與生態(tài)承載力。根據(jù)生態(tài)足跡理論，可將作物生態(tài)足跡定義為“在一定時空范圍內(nèi)，作物生產(chǎn)活動中所消耗的各類資源、能源以及消納其排放的廢棄物所占用的具有生態(tài)生產(chǎn)力的土地面積”。 這里所說的具有生態(tài)生產(chǎn)力的土地面積包括兩方面：①在作物生產(chǎn)過程中直接提供資源的生態(tài)生產(chǎn)性土地，包括耕地、淡水資源地；②為作物生產(chǎn)需要使用的各種投入品的生產(chǎn)提供直接和間接資源的生態(tài)生產(chǎn)土地，如林地、化石能源用地。作物生態(tài)承載力則為“在一定時空范圍內(nèi)，自然資源最大的供給量和生態(tài)環(huán)境的容納量對作物種植業(yè)可持續(xù)發(fā)展的支撐能力”。

根據(jù)作物生態(tài)足跡與生態(tài)承載力的定義，其計算公式如下：

CEF=CLEF+CWEF+CEEF=a1×r1+aw×rw+∑aei×re

(1)式中，CEF為作物生態(tài)足跡；CLEF、CWEF、CEEF分別為作物耕地足跡、作物淡水資源足跡和作物化石能源足跡；a1和r1分別為耕地的面積和均衡因子；aw和rw分別為用水量占用的土地面積和淡水資源地的均衡因子；aei為使用第i種間接投入占用的化石能源土地面積；re為化石能源地的均衡因子。該研究采用《中國生態(tài)足跡報告2012》最新均衡因子作為計算值，其中淡水資源地的均衡因子，采用段錦等[23]在基于淡水資源賬戶和污染賬戶對生態(tài)足跡模型進(jìn)行改進(jìn)中的淡水資源地的均衡因子，詳情見表1。

CEC=∑aj×rj×yj

(2)式中，CEC為作物生態(tài)承載力；aj為第j類生態(tài)生產(chǎn)性土地面積；rj為第j類生態(tài)生產(chǎn)性土地的均衡因子；yj為產(chǎn)量因子。

應(yīng)該注意的是，計算作物生態(tài)承載力時，根據(jù)世界環(huán)境與發(fā)展委員會出版的《我們共同的未來》一文可知，對于所有生態(tài)系統(tǒng)類型，至少應(yīng)有12%的生態(tài)承載力用于生物多樣性保護(hù)，而這個標(biāo)準(zhǔn)并不足以確保生物多樣性，可是從政策上又不可能太高，所以，一個區(qū)域應(yīng)該預(yù)留12%的生態(tài)承載力用于保護(hù)區(qū)域內(nèi)的生物多樣性，剩下的生態(tài)承載力部分才可作為供人類生產(chǎn)活動利用的生態(tài)承載力[4]，公式如下：

CEC=0.88×∑aj×rj×yj

(3)

1.1.2作物生態(tài)赤字與盈余。 作物生態(tài)足跡表示作物生產(chǎn)對自然資源的需求，而作物生態(tài)承載力體現(xiàn)的是區(qū)域自然條件滿足作物生產(chǎn)需求的能力。區(qū)域作物生態(tài)足跡如果大于區(qū)域生態(tài)承載力，就出現(xiàn)生態(tài)赤字，表示區(qū)域種植業(yè)發(fā)展處于不可持續(xù)狀態(tài)；如果小于區(qū)域生態(tài)承載力，則表現(xiàn)為生態(tài)盈余，表示區(qū)域種植業(yè)發(fā)展處于可持續(xù)發(fā)展?fàn)顟B(tài)。

1.2作物生態(tài)可持續(xù)指數(shù)以往的研究多采用生態(tài)赤字或盈余來表示區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展?fàn)顟B(tài)，但是生態(tài)赤字或盈余都是絕對的數(shù)值，難以真正的反映一個地區(qū)資源利用的可持續(xù)程度和進(jìn)行不同地區(qū)間直接的比較。因此，該研究引入作物生態(tài)可持續(xù)指數(shù)(CESI)的概念，用這個相對數(shù)值來表示在作物生產(chǎn)過程中資源的可持續(xù)利用程度。作物生態(tài)可持續(xù)指數(shù)表示一定區(qū)域的生態(tài)資源供給滿足作物生產(chǎn)生態(tài)需求的程度，可以反映研究區(qū)域作物生產(chǎn)的安全狀況和可持續(xù)發(fā)展的能力，其值越大，則越能夠滿足需求。作物生態(tài)可持續(xù)指數(shù)用公式表示為：

(4)

根據(jù)定義可知，0

表2　作物生態(tài)可持續(xù)指數(shù)等級劃分

1.3數(shù)據(jù)來源數(shù)據(jù)主要來源于《江蘇省統(tǒng)計年鑒2015》《江蘇省農(nóng)村統(tǒng)計年鑒2015》《江蘇省2014年水資源公報》、聯(lián)合國糧農(nóng)組織數(shù)據(jù)庫等。

2結(jié)果與分析

2.1江蘇省市域作物生態(tài)足跡差異分析運(yùn)用作物生態(tài)足跡模型計算2014年江蘇省各地市作物生態(tài)足跡與生態(tài)承載力，結(jié)果見表3。

江蘇省各地市間的作物生態(tài)足跡存在著較大的差異，各地市作物生態(tài)足跡由大到小依次為：鹽城、徐州、淮安、宿遷、南通、連云港、揚(yáng)州、泰州、南京、蘇州、常州、鎮(zhèn)江、無錫。通過觀察可以看出，鹽城、徐州、淮安、宿遷等作物生態(tài)足跡較高的地區(qū)，都是江蘇省主要作物生產(chǎn)區(qū)，其中，鹽城、徐州兩市的作物產(chǎn)量分別占全省作物總產(chǎn)量的24%和17%，作物的播種面積分別占全省播種面積的19%和15%，作物產(chǎn)量和播種面積均處于全省前2位。正是由于它們在作物生產(chǎn)過程中消耗大量的自然資源，對自然生態(tài)環(huán)境的壓力比較大，所以造成了這部分地區(qū)作物生態(tài)足跡較大的結(jié)果。通過觀察江蘇省各地市不同類型生態(tài)生產(chǎn)性土地在作物生態(tài)足跡構(gòu)成的比例看出，各地市與江蘇省總體的作物生態(tài)足跡構(gòu)成基本一致，均為耕地足跡的比重最大，其次為淡水資源地，化石能源地所占比例最小。

江蘇省各地市間作物生態(tài)承載力的分布差異也是比較明顯的，各地市作物生態(tài)承載力由大到小依次為：鹽城、徐州、淮安、宿遷、南通、連云港、泰州、揚(yáng)州、蘇州、南京、常州、鎮(zhèn)江、無錫?？梢钥闯?，蘇北地區(qū)的作物生態(tài)承載力普遍要大于蘇中和蘇南地區(qū)。作物生態(tài)承載力主要受地區(qū)水土資源的稟賦和耕地與淡水資源地的產(chǎn)量因子兩方面的影響。江蘇省的耕地和水資源的分布有明顯不均的特征，無論是耕地資源還是水資源，與蘇中和蘇南相比，蘇北都占據(jù)著明顯的優(yōu)勢。此外，無論是耕地的產(chǎn)量因子，還是淡水資源地的產(chǎn)量因子，蘇北地區(qū)都普遍高于蘇中和蘇南地區(qū)。

江蘇省各個地市均呈現(xiàn)出作物生態(tài)盈余，但也存在明顯差異。其中，蘇北的鹽城的作物生態(tài)盈余最大，蘇南的南京的作物生態(tài)盈余最小，鹽城的作物生態(tài)盈余甚至大于整個蘇南地區(qū)的總和。

作物生態(tài)足跡、生態(tài)承載力和生態(tài)盈余均表現(xiàn)為從蘇北到蘇南遞減的趨勢?？墒?，由于作物生態(tài)足跡、生態(tài)承載力和生態(tài)盈余都是絕對數(shù)值，只能反映出一個地區(qū)資源的利用現(xiàn)狀，并不能真正準(zhǔn)確的反映出一個地區(qū)的資源利用程度，也不能簡單地將其進(jìn)行比較。該研究利用作物生態(tài)可持續(xù)指數(shù)等相對指標(biāo)進(jìn)行討論，以了解一個地區(qū)中種植業(yè)的可持續(xù)發(fā)展情況。

表3　2014年江蘇省各地市作物生態(tài)足跡與生態(tài)承載力平衡表

2.2江蘇省市域作物生態(tài)可持續(xù)指數(shù)的區(qū)域差異將 2014 年江蘇省各地市的作物生態(tài)足跡和作物生態(tài)承載力數(shù)據(jù)代入公式(4)，計算得出各地市的作物生態(tài)可持續(xù)指數(shù)(表4)。為了更直觀地看出各地市作物生態(tài)可持續(xù)指數(shù)在空間上的差異，將全省各市的作物生態(tài)可持續(xù)指數(shù)結(jié)合 GIS制圖，見圖 2。

表42014年江蘇省各地市作物生態(tài)可持續(xù)指數(shù)

Table 4Ecological sustainable index of crops in each city of Jiangsu Province in 2014

地域Region地市CitiesCESI蘇南SouthernJiangsuProvince南京市0.6073無錫市0.7518常州市0.7631蘇州市0.7730鎮(zhèn)江市0.7860蘇中CentralJiangsuProvince揚(yáng)州市0.7371泰州市0.7420南通市0.7445蘇北NorthernJiangsuProvince徐州市0.6989鹽城市0.7152連云港市0.7443淮安市0.7443宿遷市0.7523

2014 年江蘇省各地市的作物生態(tài)可持續(xù)指數(shù)都大于0.5，根據(jù)表2的作物生態(tài)可持續(xù)指數(shù)等級劃分結(jié)果，各地市都處于作物生態(tài)可持續(xù)狀態(tài)。其中，無錫、常州、蘇州、鎮(zhèn)江和宿遷的CESI大于0.75，處于作物生態(tài)強(qiáng)可持續(xù)性狀態(tài)，其余地市處于弱可持續(xù)性狀態(tài)。其地區(qū)差異表現(xiàn)為：從南北來看，蘇南地區(qū)總體好于蘇中和蘇北地區(qū)，蘇南的鎮(zhèn)江市、蘇州市、常州市最好，其次是蘇北的宿遷市；蘇南地區(qū)的南京市和蘇北地區(qū)的徐州市和鹽城市較差，蘇中地區(qū)的發(fā)展則比較平均。南京市的作物生態(tài)可持續(xù)指數(shù)明顯低于蘇南其他地市，從表2可以看出，南京市在作物生產(chǎn)中淡水資源的利用程度較低，導(dǎo)致其作物生態(tài)盈余明顯小于其他地市，從而使其CESI較低，因此，可以通過發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)，提高淡水資源的利用率來促進(jìn)南京市種植業(yè)的可持續(xù)發(fā)展?？傮w上看，經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度較高的蘇南地區(qū)，資源利用效率和管理水平與能力要比其他地區(qū)強(qiáng)，使得蘇南地區(qū)的種植業(yè)可持續(xù)發(fā)展程度也相對高一些。雖然目前江蘇省種植業(yè)發(fā)展模式較為科學(xué)合理，但是隨著種植業(yè)發(fā)展過程中農(nóng)藥、化肥、農(nóng)膜等的大量使用，可能會造成土壤污染和淡水資源污染，從而使土地降低甚至喪失生產(chǎn)力，所以仍然要堅持科學(xué)合理的發(fā)展模式，合理使用農(nóng)藥化肥，注重耕地資源的保護(hù)和合理利用，防止耕地的退化。

圖2　2014 年江蘇省各地市作物生態(tài)可持續(xù)指數(shù)的區(qū)域分布Fig.2　Regional distribution of crop ecological sustainable index in each city of Jiangsu Province in 2014

3結(jié)論和討論

該研究結(jié)合作物生產(chǎn)的特殊性，采用作物生態(tài)足跡模型方法分析區(qū)域種植業(yè)的可持續(xù)發(fā)展情況，計算并分析了江蘇省各地市的作物生態(tài)足跡、生態(tài)承載力和生態(tài)盈余的區(qū)域差異。在對各地市進(jìn)行種植業(yè)可持續(xù)發(fā)展評價和差異比較時，引入作物生態(tài)可持續(xù)指數(shù)這一相對指標(biāo)來取代作物生態(tài)足跡、生態(tài)承載力和生態(tài)盈余等絕對指標(biāo)。

通過作物生態(tài)足跡的模型方法，可以看出2014年江蘇省各地市區(qū)域差異明顯，作物生態(tài)足跡、作物生態(tài)承載力和作物生態(tài)盈余最大的地市多集中在蘇北地區(qū)，其次為蘇中地區(qū)和蘇南地區(qū)。作物生態(tài)可持續(xù)指數(shù)分析結(jié)果顯示，江蘇省各地市的作物生態(tài)可持續(xù)指數(shù)都大于0.5，各地市種植業(yè)都處于生態(tài)可持續(xù)狀態(tài)，但仍存在著一定的差異，其中，無錫、常州、蘇州、鎮(zhèn)江和宿遷的種植業(yè)處于強(qiáng)可持續(xù)性狀態(tài)，其余地市處于弱可持續(xù)性狀態(tài)。

在計算生態(tài)足跡的過程中，對賬戶的選擇非常重要，賬戶不全或存在誤差都會對計算結(jié)果產(chǎn)生影響，由于數(shù)據(jù)的可獲取性問題，該研究在賬戶選擇時沒有考慮作物生產(chǎn)所帶來的環(huán)境污染危害，將污染足跡計算到生態(tài)足跡賬戶中去，使得作物生態(tài)足跡計算值偏低，這在以后的研究中需要不斷完善。在對作物生態(tài)可持續(xù)指數(shù)進(jìn)行等級劃分時，等級劃分標(biāo)準(zhǔn)相對主觀，科學(xué)性有待進(jìn)一步驗證。由于目前并沒有科學(xué)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，所以可以適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行調(diào)整以滿足需要和實際情況。種植業(yè)可持續(xù)發(fā)展程度的評判標(biāo)準(zhǔn)還有待進(jìn)一步深入研究。

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基金項目2015江蘇省大學(xué)生實踐創(chuàng)新訓(xùn)練計劃項目(201510307016Y)。

作者簡介宋知遠(yuǎn)(1994- )，男，河南安陽人，本科生，專業(yè)：農(nóng)村區(qū)域發(fā)展。*通訊作者，副教授，博士，從事區(qū)域農(nóng)業(yè)與農(nóng)田生態(tài)研究。

收稿日期2016-05-23

中圖分類號S-9

文獻(xiàn)標(biāo)識碼A

文章編號0517-6611(2016)16-227-04

Study on Sustainable Development of Planting Industry in Cities of Jiangsu Province Based on Crops Ecological Footprint

SONG Zhi-yuan, ZHU Li-qun*

(College of Rural Development, Nanjing Agricultural University, Nanjing, Jiangsu 210095)

AbstractWith sustainable development situation of planting industry in each city in Jiangsu Province as study object, using crops ecological footprint model and ecological sustainable index, the sustainable development situation and regional difference of planting industry in 13 cities in Jiangsu Province in 2014 were calculated and analyzed. The results showed that in general, planting industry in Jiangsu Province was in ecological surplus and sustainability state. For specific performance: crops ecological footprint, ecological carrying capacity and ecological surplus presented decreasing trend from northern Jiangsu Province to southern Jiangsu Province; crops ecological sustainable index in each city were all above 0.5, regional difference in southern Jiangsu Province was better than that in central and northern Jiangsu Province, planting industry in Wuxi, Changzhou, Suzhou, Zhenjiang of southern Jiangsu and Suqian of northern Jiangsu were in strong sustainable state, other cities were in weak sustainable state.

Key wordsCrop ecological footprint; Crop ecological sustainable index; Sustainable development of planting industry; Jiangsu Province; City level