基于生态足迹的西北传统农业区发展研究——以海东市乐都区为例

银森录　徐　靖　周海英　王占月　刘文静　马正举

(1.中国环境科学研究院环境基准与风险评估国家重点实验室，北京　100012；

2.海东市乐都区环境保护局，海东　810799)



基于生态足迹的西北传统农业区发展研究
——以海东市乐都区为例

银森录1徐靖1周海英2王占月2刘文静1马正举2

(1.中国环境科学研究院环境基准与风险评估国家重点实验室，北京100012；

2.海东市乐都区环境保护局，海东810799)

【摘要】生态足迹是一种常用的度量生态承载力的方法，已在我国开展了大量研究。本文以乐都区为例研究了西北传统农业区生态足迹与承载力的现状。乐都区生态承载力主要由耕地和林地提供，生态足迹主要由猪肉生产和能源使用产生，全区生态承载力和足迹水平均较低，但已呈现显著的生态赤字。随着社会经济的进一步发展，乐都区碳足迹比重将不断增加，生态赤字将不断增长。建议采取一系列措施维护区域环境质量和生态平衡。

【关键词】生态承载力；湟水流域；可持续发展；生态文明建设

自然环境是人类生存和发展的基础，生态承载力是指自然生态系统所提供的资源和环境对人类社会系统良性发展的一种支持能力，是自然体系调节能力的客观反映。生态足迹是一种常用的度量生态承载力的方法，将人类自身消费的大多数资源、能源及其所产生的废弃物数量折算成生产或消纳它们的生产性土地面积，而不同地区的土地按照其生产力折算之后都能够转化为全球均衡面积，用相同的单位(hm2)来表示[1]。因此，生态足迹衡量在一定的人口与经济规模条件下，人类消耗了多少用于延续其发展的自然资源，并将人类活动对生物圈的影响归纳成一个数字，即人类活动占有的生物生产土地面积。一个已知人口(个人、城市或国家)的生态足迹，即是生产相应人口所消费的所有资源和消纳这些人口产生的所有废物所需要的生物生产面积(包括陆地和水域)。将生态足迹与区域范围内所能提供的生物生产面积相比较，能够判断该区域的生产消费活动是否处于当地的生态系统承载力范围之内。通过测算人类对自然生态服务的需求与自然能提供的生态服务之间的差距，能够直观地分析人类对生态系统的依赖性，度量可持续发展程度。

我国学者运用生态足迹方法开展了大量研究[2-4]。一般认为，青海、西藏等地广人稀、植被覆盖良好的省份是我国主要的生态盈余省份[5]，乐都区作为青海省的传统农业区，在生态承载力和生态足迹的上具有其独特性。随着我国西部大开发的持续，乐都区社会经济取得了全面发展，生态环境压力也随之增大。本文从生态足迹的角度，分析乐都区环境与社会经济发展的关系，为区域可持续发展提供建议。

1研究区域概况

乐都区位于青海省东北部，地处102°09′～102°47′E和36°16′～36°36′N之间，东西宽64m，南北长76km，国土总面积2480.52km2。乐都地貌主要以河谷、沟谷地和中低山丘陵为主，以拉脊山和达坂山为南北屏障，形成“两山夹一川”的地形特征，湟水自西向东横贯全境，地势顺湟水河谷向东倾斜，平均海拔1981m。人口和社会经济活动主要集中在地势平坦的湟水谷地。乐都区年平均气温6.9℃，年均降雨量329.6mm，年均日照时数2664.6小时，无霜期217天。

乐都区于2014年撤县设区，下辖7镇12乡，354个行政村，7个居民委员会，截止2013年底，总人口数为29.3万人，其中城镇人口12.8万。2013年全区实现地区生产总值68.1亿元，三次产业结构为16：49：35。全区土地以农用地为主，占土地总面积96.5%；建设用地和其他用地分别占全区土地面积的2.7%和0.8%。农用地中，耕地、林地、牧草地和其他农用地分别占14.3%、49.9%、29.0%和6.8%。

2研究方法

2.1生态足迹

本研究使用生产性生态足迹来度量生态承载力。生产性生态足迹是指一个区域每年从生态系统中实际取得的生物产量所需要的生态生产性土地面积，生产性生态足迹大于当地生态承载力时为生产性生态赤字，反之则为生产性生态盈余[6]。该指标能够较为客观真实地反映当地生态环境所承受的压力，且不必考虑区域进出口量的差额，能够克服因部分关键数据限制所导致计算误差较大的弊端[7]，且由人类活动导致的植被退化、土地沙化、盐碱化、环境污染等生态系统破坏的影响，可以从生物资源的产量上得到体现。生产性生态足迹表达式为：

式中，EF为区域的生产性生态足迹，PFi为第i种资源的生产性生态足迹(hm2)；ri为均衡因子，指第i种土地类型的生产力与所有土地生产力均值的比值，本文用相关研究中最常用的中国土地生产力平均值[8]计算，即耕地2.82，草地0.54，林地1.14，水域0.22，建设用地2.82，化石能源用地1.14；DEi为第i种资源的生产量(kg)；Pi为第i种资源的世界平均生产能力(kg/hm2)，本文采用我国相关研究常采用的数值，即世界粮食与农业组织(FAO)1995年的统计数据[2]。

乐都生态足迹计算主要包括生物资源和能源两部分。乐都区生物资源主要包括谷物、豆类、马铃薯、油料、蔬菜、烟叶、猪肉、禽肉、兔肉、奶类、羊毛、牛肉、羊肉、水果、木材和水产品等16类农牧产品。其中，谷物、豆类、马铃薯、油料、蔬菜、烟叶、猪肉、禽肉、兔肉等产品主要由耕地提供；奶类、羊毛、牛肉、羊肉等产品主要由草地提供；水果、木材主要由林地提供；水产品主要由水域提供。能源部分则主要根据转换为标准煤的各种能源使用量和电力生产量计算，主要由建设用地生产或消费，不考虑用于生物资源生产的消耗。相关数据主要来源于乐都县2012年相关工作报告以及统计年鉴。

2.2生态承载力

生态承载力是指区域所能够提供给人类的生态生产性土地面积的总和。可表示为：

式中，EC为区域总人口的生态承载力(hm2)；Ai为第i种土地类型的面积(hm2)；ri为均衡因子，与计算生态足迹采用的数值一致；yi为产量因子，指第i种土地类型平均生产力与世界同类土地平均生产力的比值，本文用乐都的土地生产量与世界平均生产量的比值，通过计算得出各类土地产量因子分别为：耕地1.17，草地0.18，林地0.29，水域1.80，建设用地1.17。此外，根据相关研究[9，10]，取青海省林地作为化石能源用地的生态承载力平均值为乐都区化石能源用地的生态承载力，即除提供木材外，每hm2林地还能额外提供0.2229hm2的生态承载力用于吸收CO2。

同时，按世界环境与发展委员会的报告《我们共同的未来》(http：//www.un-documents.net/our-common-future.pdf)的建议，在计算生态承载力时，扣除12%的面积用于生物多样性保护，其余为人类可利用的生态承载面积。

3研究结果

3.1乐都区2012年生态足迹

2012年乐都区生态足迹为418355.23hm2，约为全区国土面积的2.04倍，人均生态足迹为1.4299hm2(表1)，其中生物资源和能源资源类生态足迹分别占78.04%和21.96%。各类生产性土地中，耕地的足迹最大，达243463.62hm2，占生物资源类足迹的74.58%和全区生态足迹的58.20%；其次为建设用地，占全区生态足迹的21.96%。产生生态足迹最高的活动依次为猪肉生产、化石能源使用和蔬菜生产等，分别占全区生态足迹的28.47%、21.61%和12.75%。2012年乐都区全年生产总值为55.01亿元，万元GDP生态足迹为0.7605hm2。

表1　乐都2012年生态足迹

续表1

生产土地类型生物类型世界均值(kg/hm2)生产/消费量(kg)生态足迹(hm2)人均生态足迹(hm2/人)草地奶类50238190004108.090.0140羊毛1574900026964.000.0922牛肉3376000012436.360.0425羊肉33226300037030.910.1266林地水果180009380001604.020.0002木材21.99280059.850.0055水域水产品29109000826.900.0028生物资源小计—326493.761.1159建设用地标准煤3554362400.890420.670.3091电力427.78351101440.800.0049能源资源小计—91861.470.3140生态足迹合计—418355.231.4299

注：1.猪肉、禽肉、兔肉等均为耕地间接产物，根据Wackernagel等的研究，按世界谷物产量平均值的1/6计算其平均产量；2.木材单位为m3；3.标准煤单位为燃烧热量GJ；4.电力单位为万千瓦时。

3.2乐都区生态承载力

2012年乐都区生态承载力为212238.24hm2，仅相当于全区国土面积的85.56%，扣除12%用于生物多样性保护的生态承载力，可利用的生态承载力为186769.66hm2，人均承载力为0.6384hm2/人(表2)。其中，耕地提供了最主要的生态承载功能，约占54.90%；其次为林地，其提供的生态承载功能包括水果、木材等产品供给和吸收CO2等，占32.74%。

表2　乐都2012年生态承载力

3.3乐都区2012年生态赤字

2012年乐都区生态足迹为418355.23hm2，人均生态足迹1.4299hm2，而全区生态承载力仅为212238.24hm2，扣除用于生物多样性保护的部分，生态赤字达到231585.57hm2，人均生态赤字0.7915hm2，超出人均生态承载力(表3)。

表3　乐都2012年生态赤字

注：*正值为生态盈余，负值为生态赤字。

乐都区生态赤字最显著的土地类型为耕地，人均生态赤字达到0.4338hm2，草地与建设用地生态赤字接近，分别为0.2514hm2和0.2511hm2，水域生态承载力基本上与足迹相当。林地同时也是化石能源用地则表现出生态盈余，盈余合计67832.10hm2，其中作为生产性土地，人均生态盈余为0.1341hm2；作为吸收CO2的化石能源用地，人均生态盈余为0.0978hm2。

4讨论

4.1乐都区生态足迹和生态承载力特征

对比我国的平均情况(http：//www.wwfchina.org/content/press/publication/2015/地球生命力报告·中国2015.pdf)，乐都区的生态足迹和生态足迹呈现以下特征：

(1)生态足迹与生态承载力水平均低于全国平均。生态足迹水平反映了当地的社会经济活动强度[2]，乐都区2012年人均GDP约为全国的47.5%，因此人均生态足迹也仅为全国平均值的63.0%。乐都区万元GDP生态足迹约为全国平均值的1.32倍，表明乐都区资源利用的有效性较低，这也从万元GDP能耗中得到印证——2012年乐都区万元GDP能耗约为3.4吨标煤，是全国平均值的4.4倍。生态承载力水平则是自然条件和生产技术水平的综合体现。乐都区生态承载力主要由耕地和林地提供，但生产力显著低于全国平均水平，这从本文和相关研究中采用的产量因子上得到体现。一方面是由于乐都区农业现代化程度还比较低，另一方面，虽然乐都区林地面积占全区49.78%，比全国平均值高出一半，但其中多为疏林、幼林和灌木林，以乔木为主的有林地仅占其中16%。

(2)生态足迹以农业生产足迹为主，碳足迹比例较低。上世纪80年代以来，化石能源消耗产生的碳足迹已成为我国生态足迹的主要组成部分[11]，《地球生命力报告·中国2015》也指出，除西藏外，碳足迹在各省的生态足迹的比例均超过了50%。相比而言，2012年乐都区碳足迹仅占21.61%，远远低于全国和青海省平均水平。生态足迹的组成在一定程度上反映了产业结构和居民生活水平。2012年乐都区三次产业所占比例为17.1∶45.5∶37.4，与我国三产结构10.1∶45.3∶44.6相比，第一产业比例较高，其中优势的猪肉和蔬菜产业就占了全区生态足迹的四成以上；第二产业比例与全国基本一致，但乐都区严格限制“两高一资”产业发展，减缓了第二产业的碳足迹增长速度；第三产业反映了区域人民的生活水平，往往与本地消耗的电力和化石能源有显著的关联[12]，乐都区整体生活水平不如中部和东部地区，因此碳足迹相对较低。

4.2社会经济发展对乐都生态安全的影响

农业是乐都区的传统优势产业，因此长期以来农业生产一直是其生态足迹的主要来源。“十一五”以来，乐都区农业年均增长率约为8%，畜牧业规模不断增加，导致生态足迹迅速增大；但2010年以来，农业集约化水平逐步上升，以蔬菜为主的种植业发展加快，畜牧业增长速度降低，比例有所下降，面源污染得到了较好的控制和治理。可以认为，虽然今后乐都区农业的生态足迹还将持续加大，但由于生产技术的提高，相应的生态承载力也将随之提升，农业生态赤字的比例不会显著增加。

第二产业是乐都区增长最迅速的产业。“十一五”以来，第二产业比例大幅提高，成为乐都区国民经济中最主要的组成部分。与此同时，乐都区企业数量逐年减少，规模以上企业不断增多，逐步形成了以冶炼、建材、装备制造、农畜产品加工等为主的工业产业格局。随着海东工业园区的建成发展，乐都区工业将保持高速增长的趋势，对化石能源的需求将不断增加，致使碳足迹比重不断提升，对生态环境产生越来越大的压力。

第三产业将随着第二产业的增长和城镇化的进程迅速发展。海东市撤地建市，乐都由县改区，将吸引周边人口不断集聚，城市规模不断扩大，城镇化水平不断提升，居民生活水平和消费水平将不断提升。相应地乐都区的生态足迹，尤其是碳足迹也将进一步加大。

综合以上分析，可以认为，虽然未来乐都区的生态承载力可以得到一定程度的提升，但同时生态足迹，尤其是碳足迹将持续大幅增加，且速度远大于生态承载力提升的速度，未来乐都区的生态赤字将进一步扩大，整体环境质量可能下降，资源可能逐渐紧缺，生态平衡将面临威胁。

4.3乐都区可持续发展和生态文明建设的建议

生态足迹是直观反映人类活动对自然环境产生压力的一种方式，生态赤字表明生态环境有恶化的趋势，但并不意味着整个生态环境体系的崩溃。通过采取一系列措施，能减缓生态环境恶化的趋势，逐步改善环境，实现可持续发展，为建设生态文明打下坚实基础。

(1)加强水土保持。耕地是乐都区生态承载力最主要的载体，乐都区的地形地貌和土壤环境容易导致水土流失，对耕地面积和质量都是严重威胁。乐都区水土流失主要发生在湟水河各支流流域，以水蚀为主，为减少山洪对沟口的灾害，可采用修建石谷坊、沟头防护等工程措施；通过巩固和扩大退耕还林还草、封山育林等工程，可以增加植被覆盖率，改良土壤，增强土壤有机质，提高耐侵蚀力；此外，结合工程措施，兴建农田水利，改造低产田，进行等高耕作、等高带状间作、沟垄耕作、少耕、免耕等措施，可在提高农业生产的基础上达到一定程度上的保土蓄水、改良土壤的功效。

(2)加强林草地保护。虽然乐都区的林草地提供的生态承载力不如耕地显著，但吸收二氧化碳、净化空气方面的作用是无法替代的，更何况除生产功能和净化空气功能外，林草地还可以提供水土保持、调节小气候、维护生物多样性等重要的生态系统服务。应加强天然林保育和管护，加强林业基础设施建设和执法能力；积极推动“三北”防护林五期工程建设，大力开展人工造林、封山育林、中幼林抚育和退化林分修复工作，提升林地覆盖率。

(3)发展循环经济，提倡清洁生产。生产是发展的根源，人民生活水平的提高建立在工农业产品增长的基础上。乐都是区域工农业生产中心，工农业生产的扩大势必伴随着生态足迹的增加。当前乐都区资源能源利用效率还比较低，应巩固限制“两高一资”产业、淘汰落后产能的成果，提倡清洁生产，积极探索适合乐都的循环经济发展模式，完善产业链，推动三次产业的有机结合与互相推动，不断降能耗水平，减缓生态足迹的增长。

(4)注重创新，提升效率。技术的进步可以显著提高生产水平，提高产出或降低生产活动消耗的资源能源。为满足社会经济发展的要求，不能仅仅靠扩大生产规模，更需要研究和引进先进生产技术，使生产效率得到提升，一方面降低生产的消耗，另一方面提高土地的产出，提升承载力。

(5)提倡节约，避免浪费。随着生活水平的提高，过度消费、铺张浪费现象会越来越严重，从而加剧生态赤字和环境恶化。应建立从政府到群众层面的生态文化体系，制定环境保护的制度和政策，加强生态文化宣传教育，倡导绿色生活和绿色消费，提高公众参与，使勤俭节约、环境友好成为全社会的共识。

(6)加强流通，降低赤字。生态系统并不是封闭的，城镇更是一个高度开放的综合生态系统。乐都区作为海东市未来的发展中心，不仅应大力吸收周边的人口，同时也要重视通过进口物质和能源填补生态承载力的赤字，此外，更需要完善本地工农业产品的供销体系，从而实现大尺度上的生态足迹平衡。

参考文献：

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Study on Development of Traditional Agricultural Areas in Northwest

China Based on Ecological Footprint

——A Case Study of Ledu District，Haidong City

YIN Senlu1XU Jing1ZHOU Haiying2WANG Zhanyue2LIU Wenjiing1MA Zhengju2

(1.State Key Laboratory of Environmental Criteria and Risk Assessment，Chinese Research Academy of Environmental Sciences，

Beijing，100012；2.Environmental Protection Bureau of Ledu District，Haidong City，Haidong，810799)

Abstract：Ecological footprint is often used in measuring ecological capacity，and a good many studies had been carried out in China.In this paper，the state of ecological footprint and ecological capacity of Ledu District，as a case of traditional agricultural areas in Northwest China，was learned.It shows that cultivated land and woodland make up most of the ecological capacity，while pork producing and utilizations of fossil fuel bring out the majority of ecological footprint.Both ecological footprint and ecological capacity of Ledu District were at a low level，but the deficit was significant.With economic growth and society development，carbon footprint in Ledu District would keep increasing and ecological deficit would become threating.Some actions were suggested to be taken to keep the ecological balance.

Keywords：ecological capacity；Huangshui River Basin；sustainable development；Ecological Civilization Construction

中图分类号：X21

文献标识码：A

文章编号：1673-288X(2016)01-0112-05

通讯作者：徐靖，博士，高级工程师，主要研究方向为生物多样性保护、遗传资源获取与惠益分享

作者简介：银森录，硕士，工程师，主要研究方向为生物多样性保护、生态文明研究

引用文献格式：银森录等.基于生态足迹的西北传统农业区发展研究——以海东市乐都区为例[J].环境与可持续发展，2016，41(1)：112-116.