基于开放式生态足迹模型的土地生态承载力研究

　　摘要：为了探索在有限用地规模前提下，提升区域土地生态承载力的技术方法，改进了传统生态足迹模型，建立了一个开放式生态足迹模型，并分别采用2种模型对河南省黄河沿岸9市2017年生态承载状况进行了评价。研究发现：(1)研究区各市耕地生态生产性足迹远大于生态承载力，但多市消费足迹低于生态承载力。(2)经消费系数和用地结构调整系数修正后，开放式生态足迹模型评价结果可明确区分生态足迹中区域内部消费足迹与承担的外部区域消费足迹，对研究区生产承载状况的评价结果更符合实际。(3)能源消费是研究区各市生态承载状况的决定性因素，是左右研究区可持续发展进程的关键。研究区在实现可持续发展过程中应重点关注能源消费，需在增加森林覆盖率的同时，调整产业结构和能源消费结构，以提升化石能源用地承载力、降低能源消费足迹。研究得出，開放式生态足迹模型可实现对不同土地利用结构、居民消费结构下区域生态承载状况的模拟。根据模拟结果，可提出在有限用地规模前提下，提升区域土地生态承载力的技术方法。研究成果可为河南省土地用地结构调整、土地利用规划、土地保护等工作提供参考，并为黄河流域生态保护与高质量发展提供科学依据。

　　关键词：生态足迹;生态承载力;开放式;消费调整系数;用地结构调整系数

　　黄河流域河南段是我国重要的粮食生产核心区，也是中原经济区的核心地带，在我国经济社会发展和生态安全方面具有十分重要的地位。然而，农业增收、城市建设、经济发展、生态保护以及人口增长不断加大对有限土地资源的争夺，使区域土地生态承载能力受到严峻的考验。土地生态承载力问题关系到一个区域的生态安全，决定经济发展的后劲并影响区域高质量发展进程[1]，人类在资源和环境能够承受的范围内才能实现经济持续高效发展[2]。准确评价区域土地生态承载状况，是今后实现在经济持续发展的同时提升区域土地生态承载能力，实现区域高质量发展的核心和关键[3，4]。

　　生态足迹法是国内学者进行生态承载力评估研究中较常用的方法[5-7]。生态足迹模型最早是由William Rees(1992)创建，并与Wackernagel合作在1996年对模型进行了完善。该模型首先计算一定经济水平下区域人类生存和发展所消费的生物资源及废弃物吸收所需的生态生产性土地面积，再同区域现有的生态承载力进行比较，进而评价生态系统受人类影响的程度，衡量区域可持续发展水平[8]。该方法具有计算结果直观和区域可比的特性，因此很快成为了区域可持续发展生态评估的重要方法[9-11]。20世纪90年代后期生态足迹模型引入中国，多位学者开展了基于生态足迹的生态承载力研究[12-14]，其中对河南省土地生态承载状况的评价结果多为严重超载的不可持续状态[15-17]。鉴于各类生物资源消费数据获取的难度较大，很多学者采用区域生物资源的生产数据来近似代替消费数据[15-17]。但依据生物生产数据计算的生物生产性足迹并不是真正的本地消费形成的生态足迹，同时传统的生态足迹评价方法具有相对静态封闭的特点，各地类之间生态功能单一无重叠，未能充分考虑人口、技术、消费等因素的变化性，忽视了用地结构调整等政策性因素及消费结构调整等市场性因素对生态承载力产生的重要作用，具有一定的生态偏向性[18]。

　　本研究以黄河河南段沿岸的三门峡市、济源市、焦作市、洛阳市、郑州市、开封市、新乡市、安阳市、濮阳市9个市为研究区，在采用传统生态足迹模型对研究区9个市2017年生态足迹及生态承载力进行核算的基础上，通过引入消费调整系数、用地结构调整系数等因子，形成一套开放式生态足迹模型。该模型对传统生态足迹模型进行了改进，与传统生态足迹评价结果存在显著差异，评价结果可明确区分区域总生态足迹中，区域内部消费足迹与承担的外部区域消费足迹。由于研究区位于农业输出大省，农业的生态生产性足迹超过了生态承载力上限，但超载多由输出外区域的农产品引起，多市本地区消费的生态足迹远未达到生态承载力上限，耕地生态承载状态良好，但化石能源用地超载严重。模拟结果可为区域用地结构优化、消费结构调整、实现区域生态保护与高质量发展提供科学依据。

　　1 材料与方法

　　1.1 研究区概况

　　黄河自西向东流经河南省北部的三门峡市、洛阳市、济源市、焦作市、郑州市、新乡市、开封市和濮阳市共8个市，因安阳市的滑县距黄河仅10 km，故本研究将安阳市也纳入研究区共同研究。研究区位于黄河中下游地区，北部、西部环山，中部、东部为黄淮海冲积平原，是河南省和我国重要的农耕区。气候属大陆性季风气候，雨热同期、四季分明，年均气温12.1～15.7 ℃，年均降水量800 mm，年均日照时数1 468～2 246 h，全年无霜期207.9～271.7 d，适宜多种农作物生长。研究区多种农作物、肉蛋奶、水果、蔬菜产量均居全国前列。2017年底，研究区常住人口达4 235万人，虽然农产品总产较高，但因人口众多，随着人口的不断增长，人均耕地面积在持续减少，耕地压力逐渐增大。作为全国粮食生产核心区，河南省黄河两岸各市肩负着全国粮食供给的重任，在耕地压力持续增加的前提下，有限的耕地面积中经济作物的播种面积逐年减少，粮食作物播种面积持续增加。

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文章名称： 基于开放式生态足迹模型的土地生态承载力研究

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