曹文亞

(四川師范大學 西南土地評價與監(jiān)測教育部重點實驗室，四川 成都 610066)

1996年，加拿大學者William E.Reese[1]首次提出生態(tài)足跡的概念，提出此概念的目的在于能夠為某種地區(qū)或某種具有生產性能的土地可持續(xù)發(fā)展能力的強弱判斷提供依據(jù)，同時，還可作為一個地區(qū)可持續(xù)發(fā)展現(xiàn)狀的重要參考指數(shù)。耕地脆弱性是指一定的時空條件下，當耕地受到外界壓力和擾動時，自身表現(xiàn)出來的應對程度和響應的可能性。耕地承載力是指耕地自身的一種自我保持現(xiàn)狀能力以及能夠承載一定生產生活條件下人口限度和社會擾動活動強度的能力[2]。兩者之間聯(lián)系十分緊密。正常情況下，脆弱性越大，說明其對非良性干擾越敏感，生態(tài)承載力越低，反之脆弱性越小，生態(tài)承載力越高。本文基于生態(tài)足跡模型、生態(tài)承載力模型，對德陽市近10年來耕地的脆弱性變化進行量化分析與評價，從而得出德陽市耕地目前的生態(tài)狀況，為耕地的可持續(xù)發(fā)展研究做準備。

1 研究區(qū)概況

德陽市，位于成都平原北部，地處東經103°45′～105°15′北緯30°31′～31°42′之間。地勢西北高東南低，北鄰茂縣、安縣，東接三臺縣、大英縣，南鄰樂至縣、金堂縣，西與彭州市、汶川縣接壤。德陽市境內現(xiàn)有土地共59.3萬hm2，其中耕地面積占總土地面積的3%左右，共有1.8萬hm2。下轄旌陽區(qū)、中江縣、羅江縣3個區(qū)縣，代管廣漢市、什邡市和綿竹市3市。2016年全市共有人口387.7萬人，人口耕地密度為31.336人·km-2。德陽市是工業(yè)城市，工業(yè)是三大產業(yè)中為社會經濟發(fā)展貢獻力最多的產業(yè)。

2 數(shù)據(jù)來源及方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

本研究所需用核算耕地生態(tài)足跡的數(shù)據(jù)均取自《德陽市統(tǒng)計年鑒(2006-2016)》，相關的農作物及農產品世界平均產量來自聯(lián)合國糧農組織統(tǒng)計數(shù)據(jù)庫、耕地的均衡因子和產量因子來自劉某承、謝高地等人研究成果[3～4]。

2.2 研究方法

(1)生態(tài)足跡模型

生態(tài)足跡計算模型建立在將土地劃分為耕地、林地、草地、漁業(yè)用地、化石燃料用地的基礎之上的。由于本文僅研究生態(tài)足跡視角下的耕地脆弱性，因此其他五種生產性土地的生態(tài)足跡狀況不在此討論的范圍之內。生態(tài)足跡計算公式如下[5～6]：

(1)

式中，EF表示一個地區(qū)耕地的生態(tài)足跡總量，N表示地區(qū)常住人口總數(shù)，ef表示人均耕地生態(tài)足跡(hm2·人-1)，i代表生產或者消費掉的某一種作物的種類，ci代表某一區(qū)域內對某一種作物i的人均消耗量，pi則表示第i種作物在全球范圍內的平均產量，rj表示耕地的均衡因子。

(2)生態(tài)承載力模型

耕地生態(tài)承載力是指一個地區(qū)的耕地能夠提供給地表的具有生產性能的土地面積，耕地生態(tài)承載力公式如下[5～6]：

(2)

式中，EC表示耕地生態(tài)承載力總量，ec表示人均生態(tài)承載力(hm2·人-1)，i表示生產的或者消費的某一種商品，用ai來表示第i種作物的人均生產面積(hm2·人-1)，rj表示均衡因子，yj表示產量因子，N表示人口數(shù)量。

(3)生態(tài)赤字模型

生態(tài)赤字其計算公式如下[5～6]：

ET=EC-EF=N(ec-ef)

(3)

式中，ET表示耕地生態(tài)赤字總量，N表示區(qū)域人口數(shù)量、EF表示區(qū)域耕地總的生態(tài)足跡、EC表示區(qū)域耕地總的生態(tài)承載力、ec表示區(qū)域耕地人均生態(tài)承載力、ef表示區(qū)域耕地人均生態(tài)足跡。

(4)耕地系統(tǒng)脆弱性響應分析

ETI=ef′/ec

(4)

式中，ETI表示生態(tài)壓力指數(shù)，ef′表示區(qū)域可更新資源人均生態(tài)足跡。用它來反映區(qū)域生態(tài)環(huán)境的承壓程度，其數(shù)值越大，代表當?shù)厣鷳B(tài)承壓越大[7]。

(5)

表1評價指標等級劃分標準[8]

Tab.1 Rating criteria for evaluation Index [8]

3 結果與分析

3.1 德陽市2006～2016年生態(tài)足跡及生態(tài)承載力分析

3.1.1 生態(tài)足跡計算和動態(tài)分析

由表2可知，德陽市在2006～2016近10 a，2006年生態(tài)足跡最高為1.8707 hm2·人-1，之后逐年下降，降到2009年1.2570 hm2·人-1之后，又逐漸保持增加狀態(tài)，于2012年達到1.5850 hm2·人-1，之后又略微下降，保持在1.2100 hm2·人-1左右，其變化趨勢圖如圖1。10 a來，德陽市的生態(tài)足跡總體保持下降狀態(tài)，由2006年的1.8707 hm2·人-1下降到2016年的1.2091 hm2·人-1，生態(tài)足跡總體下降幅度為35.36%，平均每年下降量為0.1870 hm2·人-1。

圖1 生態(tài)足跡變化圖Fig.1 Ecological Footprint Change chart

表2德陽市生態(tài)足跡變化

Tab.2 Changes in ecological footprints in Deyang city

3.1.2 生態(tài)承載力的計算和動態(tài)分析

2006～2016年德陽市耕地的生態(tài)承載力計算結果見表2，近10 a來生態(tài)承載力的變化趨勢見圖2。德陽市耕地生態(tài)承載力呈現(xiàn)出一個逐年下降趨勢，從2006年的0.1451 hm2·人-1下降到2016年的0.1365 hm2·人-1，降幅為5.8%，降幅近期雖小，但如果不加以控制，德陽市的耕地生態(tài)承載情況會愈加不容樂觀，因此必須采取相關措施防止生態(tài)承載力的進一步下降。

圖2 生態(tài)承載力變化圖Fig.2 The change chart of ecological carrying capacity

3.1.3 生態(tài)赤字動態(tài)分析

綜上分析，德陽市耕地的生態(tài)狀況在朝著不好的方向發(fā)展，生態(tài)赤字呈擴大趨勢。由2006年的-1.7257 hm2·人-1，逐年增加到2016年為-1.0726，平均漲幅為37.84%，由趨勢圖可以看出，生態(tài)赤字的漲幅跟生態(tài)承載力的降幅趨勢保持一致，這說明生態(tài)承載力和生態(tài)足跡的變化對一個地區(qū)的生態(tài)赤字影響巨大。在降低生態(tài)足跡的同時，必須采取一系列有效措施提高德陽市耕地的生態(tài)承載力，只有德陽市耕地的生態(tài)承載力得到提高，生態(tài)赤字情況才能有所緩和，才能保證耕地的向優(yōu)性發(fā)展。

圖3 生態(tài)赤字變化圖Fig.3 Ecological deficit change chart

3.2 德陽市2006～2016年耕地脆弱性計算及變化分析

由表3可以看出，ETI從2006年的較安全到2016年的較不安全，EOI從2006年的很富裕到2016年的極富裕，表明了德陽市經濟取得了長足顯性的發(fā)展，當?shù)鼐用竦纳钏胶蜕钯|量得到顯著的提高，與之截然不同的是，耕地的生態(tài)承載力卻日趨下降，其所承受的環(huán)境壓力越來越大，由此可得，德陽市社會經濟的發(fā)展對耕地有一定的依賴性，具體表現(xiàn)就是，耕地系統(tǒng)會呈現(xiàn)相應的脆弱性，這樣的結果就是，耕地系統(tǒng)的脆弱性逐漸增強，耕地出現(xiàn)環(huán)境問題的可能性會大幅增加。

表3德陽市耕地脆弱性響應指數(shù)變化

Tab.3 Changes of the vulnerability response Index of cultivated land in Deyang city

年份ETIEOI年份ETIEOI20060.73943.802320120.79534.155720070.71133.88320130.77743.952820080.72644.42920140.96765.172920090.82854.317720151.08515.800920100.80774.984420161.10045.882720110.93244.2516

4 討論與展望

本文基于生態(tài)足跡視角，對德陽市耕地的脆弱性進行研究。從德陽市2006～2016年耕地的生態(tài)足跡、生態(tài)承載力、生態(tài)赤字以及脆弱性指數(shù)計算結果可以看到，德陽市耕地的生態(tài)足跡近10 a來人均約在1.4000 hm2·人-1左右，生態(tài)承載力持續(xù)下降，生態(tài)赤字不斷擴大。人均消耗增大，耕地生態(tài)承載力減小導致耕地承受的環(huán)境壓力越來越大。產生這種結果的原因可能有，德陽市作為工業(yè)城市，首先其對工業(yè)用地面積需求量的增大直接導致耕地面積的減小，因此在后面的工業(yè)規(guī)劃中，為了保證德陽市耕地的流失率不再繼續(xù)增大，必須對土地進行合理的規(guī)劃以及對耕地面積傾向性的保護。其次，一些高耗能產業(yè)在對社會經濟發(fā)展貢獻力量的同時，也會產生大量的工業(yè)廢渣廢氣，是耕地環(huán)境受到一定程度的污染的主要原因，耕地污染越大，單位面積產出率越低，越不利于耕地的可持續(xù)發(fā)展。因此，要想實現(xiàn)德陽市耕地的可持續(xù)發(fā)展，保持固有耕地面積的穩(wěn)定性是一個方面，調整德陽市產業(yè)結構，提高德陽市整體生態(tài)環(huán)境又是另外一個方面。

本文只討論了基于生態(tài)足跡視角下的耕地脆弱性，對于其他利用類型土地的生態(tài)足跡沒有進行探討。此方法在何如海[9]等人對安徽省耕地生態(tài)補償進行研究時曾應用過。但是由于耕地系統(tǒng)屬于人文-自然復合系統(tǒng)，同時它又屬于土地系統(tǒng)，因此，除了考慮耕地單獨的生態(tài)足跡對其脆弱性的影響之外，還應考慮土地系統(tǒng)內部林地、建設用地、水域等其他用地類型的生態(tài)足跡計算結果加進來之后是否也會對耕地脆弱性有影響，這還需要接下來進一步進行探討。