喀斯特山区资源承载力动态变化及对策分析

农晓春　韦小妮　陈秋华

[摘要]文章选取喀斯特生态环境脆弱典型区之一的广西大化瑶族自治县作为研究区域，选用耕地、牧草地、林地、水域、化石燃料地、建筑用地等六个参评因子，运用生态足迹模型对大化县的资源承载力状况进行了动态综合分析，并作为大化县资源环境安全评价信息系统的一个重要评价模块，利用GIS技术对其评价结果可视化输出分析。结果发现，从1996年到2000年大化县的生态足迹都出现了生态赤字，并高于同期的全国平均水平，说明环境脆弱的喀斯特山区资源承载力处于较低水平，该区域资源环境承载压力很大，并运用可持续发展理论，针对喀斯特山区的可持续发展提出了相应的辅助对策。

[关键词]喀斯特山区；资源承载力；生态足迹；广西大化县；GIS

[作者简介]农晓春，广西师范学院资源与环境科学学院硕士研究生，广西南宁530001

[中图分类号]F124.5 [文献标识码]A [文章编号]1672—2728(2007)08—0052—04

广西大化瑶族自治县(以下简称大化县)处于桂西北喀斯特地区脆弱生态环境之中，是典型的喀斯特贫困山区县。利用生态足迹模型(ecologicalfootprint，EF)对喀斯特山区的资源承载力进行量化研究可以使人们对该地区的资源安全状况有一个定量的分析，为喀斯特地区的资源合理利用和生态环境可持续发展提供科学的依据。

一、研究方法

(一)生态足迹模型概念

生态足迹模型是加拿大生态经济学家William和其博士生Wachemagel于20世纪90年代初提出的用来测度生态可持续发展状况的方法。它从需求方面计算生态足迹的大小，从供求方面计算生态承载力，通过二者的比较，评价研究对象的生态可持续发展状况。生态足迹模型是为了对可持续发展的状况定量量度而提出的一个概念，其意义在于对自然资本的利用提供了一种新的评价方法。生态足迹这一形象化的概念既反映了人类对地球环境的影响，也包含了可持续发展的机制。在实际应用中，它为可持续发展提供了一种基于土地面积的量化指标，为区域长期发展决策的制定提供了一种较为直观的切人口，具有非常清晰的政策导向，同时也为全球范围内人类活动对自然的影响提供了一个崭新的比较角度。

生态足迹的分析是通过测度人们用于自我维持的生物面积来完成的。生态足迹的计算基于以下两个简单的事实：一是人类可以确定自身消费的绝大多数资源及其生产的大部分废物；二是能够将这些资源和废物转换成为相应的生物生产面积。因此，任何已知人口(某个个人、一个城市或一个国家)生态足迹是生产这些人口所消费的所有资源和吸纳这些人口所产生的所有废弃物所需要的生物生产总面积(包括陆地和水面)。

(二)计算方法及具体步骤

生态足迹的计算公式为：

EF＝Nef＝N∑(a_i)＝N∑(ci/pi)

其中EF代表总的生态足迹；ef代表人均生态足迹；N是代表研究地区人口数；a_i；代表第i种物质人均占用的生物生产面积；ci代表第i种物质的人均消费量；pi代表第i种物质的平均生产能力。

在生态足迹计算中，各种物质与能源的消费均按相应的换算比例折算成相应的土地面积，土地类型包括：耕地、牧草地、林地、建筑用地、化石燃料用地和水域等6种。由于不同类型土地的生产能力差异很大，为了使不同的土地类型的计算结果可以进行比较和加总，就要对计算的各类土地生产面积乘以一个均衡因子，使不同类型的土地面积转化为可比较的生物生产均衡面积。

生态承载力是一个地区所能提供给人类的生态生产性土地面积总和。由于同类生物生产性土地的生产力在不同国家或地区也存在差异，因此，要在这6类不同的土地面积前分别乘上一个相应的产量因子，以转换成具有可比性的生物生产均衡面积。产量因子是一个地区某类土地的平均生产力与世界同类土地平均生产率的比值。

生态赤字与生态盈余，将生态足迹与生态承载力进行对比，如果一个地区的生态足迹大于其生态承载力，则出现生态赤字，生态赤字大小等于生态承载力减去生态足迹的差数；如果一个地区的生态足迹小于其生态承载力，则表现为生态盈余，生态盈余等于生态承载力减去生态足迹的余数。出现生态赤字表明若要维持该地区的人口现有的生活水平和生活方式，就要从该地之外进口资源或者通过消耗自然资本来弥补收入供给流量的不足，该地区的发展模式处于相对不可持续状态。相反，出现生态盈余表明该地区生态容量处于还可以扩大的状况，该地区发展模式具有相对可持续性。

二、实证分析

(一)研究区概况

大化县位于广西中部偏西，介于北纬23°33"22""-24°2"20""，东经107°9"45""。大化县为典型的石灰岩地区，全境以喀斯特地貌为主，境内海拔500m-900m之间。北部和西南部主要为石灰岩组成的峰丛洼地，东南部主要为石灰岩组成的峰丛峰林洼地、谷地，中西北部主要为山地丘陵。大化县属于雨热同季的亚热带季风气候，雨量充沛，多年平均降水量为1464mm，县内地表水资源丰富，主要是入境水，如红水河、盘阳河等。但是大化县地表崎岖破碎，地下洞隙纵横交织，水文动态变化剧烈，地表水流失严重，旱涝交替，土地贫瘠，植被生长困难，自然和人为影响的地质灾害频繁，生态系统极为敏感脆弱，环境承载力低；加上土地不合理利用和人口过快增长超出喀斯特生态环境的承载力，造成岩溶山区生态环境日趋恶化，人类社会的可持续发展受到严重挑战。

(二)计算结果与分析

1．生态足迹分析

本文选取了《广西统计年鉴》和《大化县国民经济统计资料》的数据，对1996年和2000年大化县的生态足迹进行了计算。生态足迹的计算内容由生物资源消费和能源资源消费两个部分组成。

生物资源消费包括人们生活中所消费的各种粮食作物(大米、玉米、红薯、甘蔗、油料作物等)、水产品(鱼虾等淡水产品、海产品)、动物家禽类产品(猪、牛、羊、禽蛋)、蔬菜、水果、林产品等。这些生物资源生产面积的折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。

能源资源消费中对于计算燃烧化石燃料排放C02所需的土地面积比较难处理，所以把各种能源消耗所产生的热量折算成标准煤来计算，主要包括原煤、原油、天然气、沼气、炭薪材火等能源，采用世界上单位化石能源土地面积的平均发热量为标准来计算由消耗的热量折算成的化石能源土地面积。

对生物资源各种生产性面积进行分类和汇总，在分别乘以对应的均衡因子，其中耕地取2.8，牧草地取0.5，林地取1.1，化石燃料地取1．1，建筑用

地取2.8，水域取0.2，就得到了按世界平均产量计算的大化县1996年和2000年两个年份的生态足迹。可以看出，从1996年到2000年大化县的生态足迹有下降的趋势，由1996年的人均0.9008hm。下降到2000年人均0.8521hm。

2．生态承载力分析

关于生态承载力的计算，选取了大化县土地利用现状的数据，计算各类型土地的人均拥有量，再乘以相应的产量因子，其中耕地取1.7，牧草地取0.2，林地取0.9，化石燃料地取0.0，建筑用地取1.5，水域取1.0。扣除12％的生物多样性保护面积，就得到了按世界平均生态空间计算的人均生态承载力。建设用地面积采用世界平均水平0.04hm/人。可以看到，从1996年到2000年大化县的人均生态承载力表现出了上升的趋势，其中表现最显著的是林地的生态承载力上升了0.0316hm，说明大化县的退耕还林治理喀斯特山区石漠化工作取得了明显的成效，使得林地面积逐年增加。

3．万元GDP生态足迹分析

万元GDP的生态足迹计算是将总人口(人均)生态足迹除以其总人口(人均)国内生产总值(GDP)，所得结果即为万元GDP的生态足迹占用值。万元GDP的生态足迹可以有效地考察区域资源环境的利用效率情况，万元GDP的生态足迹需求量越大，说明生物生产所需土地的产出率越低，区域资源的利用效率也就越低。按万元GDP生态足迹的计算方法可以得出大化县1996年万元GDP的生态足迹是3.55hm，2000年万元GDP的生态足迹是2.32hm。对资源承载力的需求有所降低，但是还远高于全国2.037hm的平均水平，说明大化县的资源利用率还有待提高。

(三)对策分析

通过表1和表2的对比分析可以得出，在1996年到2000年这5年间，大化县的生态足迹和生态承载力有向好的方面变化的趋势，但是生态赤字仍然分别达到了0.6037hm和0.5283hm，处于弱不可持续发展等级。大化县生物生产所需土地面积严重超过了当地的生态承载能力。要改善生态赤字严重的问题，使得资源的利用朝着合理利用规划的目标发展，确保资源环境安全与社会经济协调发展，应考虑从以下方面改善资源承载力：

1．大力发展和合理使用水电资源，节约能源消耗

从表l的生态足迹数据分析，大化县的化石燃料地的生态赤字比较大，1996年达到0.328，2000年达到0.3088，均位于第一位，而大化县县内地表水资源丰富，主要是入境水，如红水河、盘阳河等。全县地表水资源为14.76亿m，地下水资源0.76亿，纵贯县境南北的红水河河段，河床深、坡降陡、滩多急流、水能资源丰富。境内已建成的大化、岩滩两座国家大型水电站，总装机容量161万千瓦，发电量在汛期占广西水电总量1/4，在枯水期占广西水电总量1/2强，水电资源优势较明显。这说明当前喀斯特山区的水电开发与当地的经济发展是脱节的，没有给当地的生态环境带来应有的贡献。大力发展和合理使用水电资源，可以减少使用化石燃料能源带来的环境污染，有利于生态环境的改善和能源的可持续利用，降低生态赤字。

2．提高水土资源效率，发展高效农业

从大化县生态承载力表中可以看到耕地、牧草地和水域的人均生态承载力基本保持在一个相对稳定的范围内。到2000年，大化县的中低产耕地面积为18215.10hm，占耕地总面积的89.31％，数量大且分布广，利用科学技术手段提高耕地的粮食产量和保持耕地的肥力，提高改造中低产田、坡耕地的生产潜力，提高粮食产量。在未利用土地中，可开发利用的荒草地面积为24228.87hm，分布于山上，坡度一般大于20度，可以考虑利用这些土地发展林果牧业，大力发展山区立体型生态农业。这样既开拓了农业生产途径，也改造了难以利用的土地类型。而大化、岩滩水电站蓄水发电后，红水河水位抬升，为沿岸乡村兴建提水灌溉工程提供了有利条件，电站库区面积达1万hm，适宜发展水产业，进行水库渔业生产，发展生态农业。

3．坚持并合理规划实施退耕还林政策

从1996年到2000年，大化县林地面积的人均承载力增加了18.5％，面积增加了15244.08hm。大化县人均生态承载力1996年为0.3376hm/人，2000年提高到0.3679hm/人，约提高了10％，其主要原因是近年来国家实施的西部山区退耕还林工程逐渐取得实效。林地面积的增加保护和重建了自然生态资源环境，对处于失衡的自然生态系统进行保护，对已经破坏的地区进行必要的生态修复和重建，可使自然资源得以再生。

三、讨论

生态足迹模型的计算假定了某类生物资源生产面积的静态指标，对于生物资源消费和能源资源消费的折算是以世界同类产品的平均生产力为标准的，将此对应的各类指标转化为相应的该区域土地面积，这样可以便于区域间的比较和分析，但是研究区域的特征就不明显。计算的结果只能反映客观的资源环境状况，而例如人类生产方式，决策管理措施和科学技术对生产方式和生产力的影响作用就没有体现出来。所以生态足迹计算中，人类行为对资源环境安全的影响考虑不足，大化县的生态赤字有可能波动更大。

大化县的生态足迹的计算结果表明，1996年到2000年，大化县都出现了生态足迹大于生态承载力的现象，万元GDP的生态足迹也大于全国平均水平。这表明喀斯特山区人地矛盾相当突出，脆弱的喀斯特环境造成自然资源利用率处于较低的水平，喀斯特山区总是处于自然资源过度开发利用的压力之下，必须要合理调配使用自然资源，才能实现生态一经济一社会的协调与可持续发展。

[责任编辑：舒 生]