基于生态足迹法的镇赉县生态环境现状评价

摘要：吉林省镇赉县位于我国北方农牧交错带，作为一个国家商品粮基地，农业发展的比重大。为了探讨镇赉县生态环境现状和资源消耗特点以及农牧交错带在承担外来资源压力转移方面的作用，应用生态足迹法对镇赉县2010年生物资源生产数据和能源消费数据进行了分析，结果表明镇赉县农牧业发展在资源利用中占主要地位，农牧业生产中大部分产品用于对外销售，因此该地区承担了巨大的外来资源压力转移，已经出现生态赤字。进一步分析还发现，为推动农业发展，当地通过扩大耕地面积来解决粮食产量低、无复种的问题，因此占用其他土地类型，这些活动过度干扰了生态环境，加剧了镇赉县生态环境的恶化。

关键词：镇赉县；农牧交错带；生态足迹；农业

中图分类号：X171.1文献标识码：A文章编号：16721683（2013）03003903

我国北方农牧交错带主要分布于降水量300～450 mm，干燥度1～2的内蒙古高原南缘和长城沿线[1]。该地带的地质地貌、气候、生物、土壤等自然条件和生产生活方式、土地利用方式等，都表现出过渡性和波动性特点[2]，镇赉县属于我国北方农牧交错带，生态环境结构不稳定，对人类活动干扰较敏感。因此对镇赉县生态环境现状进行评价，对该地区可持续发展具有十分重要的意义。

生态足迹法是定量评价可持续发展的一种有效方法，自1992年提出以来就在世界范围内得到了推广，为保证计算结果的高质量和可比性，全球足迹网络标准委员会（GFN）制定了生态足迹的计算标准[34]。国家尺度的生态足迹方法不断得到完善，中小尺度上生态足迹分析受关注程度也在不断增加，但是目前生态足迹方法在农牧交错带的应用仍不多。事实上，小尺度的生态足迹法的应用对研究农牧交错带为满足农牧业发展引起生态占用情况具有重要的指导意义。

本文以吉林省镇赉县为例，分析了镇赉县2010年生态足迹情况，并在此基础上分析了目前农牧交错带的资源开发利用情况。

1研究区概况

镇赉县位于松嫩平原西部边缘，为沙丘覆盖冲积低平原[5]，地势西北高、东南低。按地貌成因和地貌形态可划分为台地，河谷平原和沙丘三种类型。境内有嫩江、洮儿河、二龙涛河、呼尔达河等主要河流，湖泊众多。区内气候、植被、土壤等具有明显的过渡性：由东南向西北，降水量逐渐减少，蒸发量逐渐增大；原生自然景观呈现出森林草原草甸草原干草原的过渡性分布；土壤为草甸土风沙土、碱土淡黑钙土的过渡性分布[6]。

镇赉现有总人口2942万人，农业人口1897万人，非农业人口1046万人，过去十年间总人口变动不大。从2005年开始全县GDP以指数形式增长，2008年至2010年翻一番。作为吉林省内25个商品粮基地之一的镇赉县，属于北方农牧交错带的典型区，当地农业主要种植玉米、高粱，牧业发达，盛产鱼类，是以农牧业为主的商品粮基地和牧业生产基地。但是该县粮食产量约为其他地区的一半。为了追求粮食产量，当地不断扩大耕地面积和过度地开垦，对当地敏感的生态环境带来沉重负担。

2生态足迹方法概念及计算模型

生态足迹（Ecological footprint）是一种衡量人类对自然资源利用程度以及自然界为人类提供生命支持服务功能的方法。自1992年加拿大生态经济学家William Rees提出后，1996年由其博士生M.Wackernagel进行了完善[7]。一般的，生态足迹的定义为：任何已知人口的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土地的总面积和水资源量。

生态足迹分析法的思路是：从需求面计算生态足迹的大小，从供给面计算生态承载力的大小，经过对二者的比较，即评价研究对象的可持续发展状况。在计算中，不同的资源和能源消费类型均被折算为耕地、草地、林地、建筑用地、化石燃料用地和水域六种生物生产性土地面积（这六种土地类型在空间上被假设是互斥的）。生态足迹法的计算公式如下：

EF=N·ef=N∑n1i=1γici/pi（1）

式中，i为消费资源和服务的类型；n为消费项目；pi为第i种商品或服务的全球平均生产能力（kg/hm2）；ci为第i种商品的人均消费量（kg）；γi为第i种消费品的土地类型的均衡因子；N为人口数；ef为人均生态足迹（hm2）；EF为总的生态足迹（hm2）。

生态承载力的计算方法为：

EC=N·ec=N∑n1j=1γiΨiei/pi（2）

式中：ei为研究区第i种资源的生物生产总量；pi为第i种资源的世界单位面积产量（kg/hm2）；Ψi为第i种资源的产量因子；ec为人均生态承载力（hm2）；EC为生态承载力（hm2）。

将上述生态足迹EC与生态承载力进行求差EF，其值即可以反映一个地区的可持续发展状况：当生态足迹超过生态承载力时，认为存在生态赤字ED，否则存在生态盈余ER。生态赤字/盈余是衡量一个国家或者地区可持续发展程度的最终指标。用公式可以表示为 ：

ED（ER）=EC-EF（3）

生态足迹模型反映的是当地常住居民生产生活对自然资源消费和占用的情况，但是因为农牧交错带的生产性土地占用不仅仅是为了满足当地人的需求，还有一部分是用于供给其他地方的，即其他地方的资源环境压力转移到了原产地。因此分析过程中要体现全部的生产生活活动（包括出口生产）对当地的生态占用。据此对人均消费量ci作如下调整：

表1人均消费量调整情况

Table 1The adjustment of per capita consumption

人均生态占用1原计算方法1本文改进方法生物资源账户1消费量=

生产量+进口量-出口量1消费量*=生产量能源账户1消费量=生产量+

进口量-出口量1消费量*=生产量+

进口量-出口量3镇赉县生态足迹的计算

3.1镇赉县2010年生态足迹综合分析

为了分析近年来人类活动影响下农牧交错带生态环境特点，从统计年鉴中获取镇赉2010年生物资源生产数据和能源消费数据，利用生态足迹法计算该地区的生态承载力状况。均衡因子的计算采用Wackernagel关于研究成果[8]，而草地、林地产量因子取自文献中的中国平均值[9]，水域和耕地产量因子采用特征参量调整法计算[10]。最后在生态承载力计算结果中再扣除12%的的面积用于生物多样性保护。最终计算结果见表2：表2镇赉县2010年人均生态足迹和生态承载力

Table 2The ecological foot print and ecological carrying capacity of Zhenlai Country in 2010

土地类型1生态足迹11生态承载力人均面积（hm2）1均衡因子1均衡面积/（hm2·人1）1人均面积（hm2）1均衡因子1产量因子1均衡面积/（hm2·人1）耕地11.092 112.8213.079 610.527 412.8212.0112.989 2草地12.577 610.5411.391 910.181 910.5410.1910.018 7林地10.001 111.1410.001 310.296 911.1410.9110.308 0水域11.917 010.2210.421 710.075 210.2210.2210.003 6建筑面积10.000 112.8210.000 210.060 812.8212.0110.344 7能源10.796 211.110.875 8总15.587 8115.770 611.142 21113.224 5由表2可知，镇赉县人均生态足迹达到577 hm2，人均生态承载力只有322 hm2，人均生态赤字为255 hm2。由于生产的粮食向全国其他地区销售，镇赉县所承担的本地居民对资源的消耗和其他地区转移至镇赉县的资源消耗总压力，已经严重超出了镇赉县的生态承载力，本地区的资源利用属于过度开发。

3.2镇赉县2010年生态足迹的构成分析

根据生物生产性土地的类型，将镇赉县2010年的生态足迹进行分解，得到各类生物生产性土地的生态足迹分布比例。其中耕地足迹、草地足迹构成了生态足迹的主体部分，所占比例分别为53%和24%；而林地、水域和建设用地的生态足迹所占比例相对较小，分别为002%、7%和0004%。

这一比例构成与传统农业区自给自足的生产情况反差极大。传统农业地区对耕地资源和林地过度依赖，对化石能源的需求较低；传统简朴的生活主要消费为基本生存资料的消费，对自然资源的消耗没有给生态环境造成压力[1112]。而镇赉县由于大量的生产和贸易活动，导致总生态占用是传统地区的八倍之多。

同时，这一比例构成与经济发达地区也有很大的差别。经济发达、工业化程度高的省市对化石能源地的需求很高，耕地足迹占总生态足迹的比例大约为27%，人们日常生活对资源的消耗对体现在对能源的消耗上[13]。

上述特点反映出镇赉县作为农牧交错带，其生态系统受人类活动干扰强度比较突出。

由于农牧交错带的农业优先性，因此对镇赉县的耕地生态占用情况进行了进一步分析后发现，镇赉县以生产水稻和玉米为主要农业活动，但是受气候条件限制而不能复种，再加上土壤盐碱化现象严重，镇赉县地区粮食总产量低，单产量也低于邻近其他地区。为了响应“加快农业产业化步伐”的号召，当地居民采取开荒增田的措施：2010年镇赉县耕地面积是2000年的172倍。据此，初步推测耕地面积增加导致其他土地类型面积的减少，在短时间内严重的改变了原有的生态系统。

4结论与建议

镇赉县是以种植水稻玉米主、粮食单产低、复种指数低的农业大区。当地承担着我国商品粮生产基地的重任，所产粮食大部分外销，本地由此担负了重大的生态压力转移，严重透支了当地的生态"体力"。农业过度发展导致原来的自然生态系统在短时高效的人类活动影响下已经大大改变，自我调节能力差的农田生态系统占据了主要地位，农牧交错带特有的各种生态系统交错的景观已经逐渐消失。由此引起的生物多样性减少、气候变化和土壤盐碱化等环境问题将逐渐加剧。另外，现代农业在发展过程中也面临着一系列难以克服的生态环境问题，如自然资源短缺、环境污染严重、生物多样性丧失等，特别是化肥和农药的大量使用，不仅污染农田环境，而且威胁人们的身体健康。

为了恢复镇赉县的自然生态系统，在保证提高人民生活水平的同时寻求可持续发展道路，建议从以下四点入手：（1）提高作物产量，严禁私自开垦荒地、毁林种地，鼓励并引导新的生产活动；（2）退耕还林，对响应号召的农民加大经济补贴；（3）引进本地耐碱高产经济效益好的物种；（4）开展水利项目，挖排水沟排出地势低洼的盐碱地块的水分。

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（下转第46页）1第11卷第3期

2013年6月1南水北调与水利科技

SouthtoNorth Water Transfers and Water Science & Technology1Vol. 11No.3

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