武汉市生态承载力.docx
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武汉市生态承载力
.1生态承载力
运用生态足迹方法对武汉市的生态承载力进行了计算分析，用于探索环境与发展的可持续性问题和生态建设的关键领域。
.1.1生态足迹
生态足迹是由加拿大生态经济学家William教授和Wackernagel博士于20世纪90年代提出的一种度量社会经济发展可持续程度的方法。
它是基于土地面积的指标，包括生态足迹和生态承载力两部分。
由于此方法不是采用货币化估值，具有易于理解、分析方法直观明了和可操作性强等优点，已成为一种十分流行的测度生态可持续发展的定量方法。
它以其较为科学完善的理论基础、形象明了的概念框架、精简统一的指标体系和统一的量纲，已获得日益广泛的应用。
生态足迹指在一定人口与经济规模条件下，维持资源消费和废物消纳所必须的生物生产性土地面积；生态承载力则是一个区域能提供给人类的生物生产性土地面积的总和将一个国家或地区的资源、能源消费与其拥有的生态支撑能力进行比较。
若生态足迹小于生态承载力，则出现生态盈余，表明人类对自然生态系统的压力处于生态承载力范围内，生态系统是安全的；否则就会出现生态赤字，表明该地区对自然生态系统产品和服务的需求超过了供给，生态系统不安全，也不可持续。
.1.2生态承载力
生态承载力又叫生态容量。
生物生产性土地是指具有生物生产能力的土地或水体。
生物生产是自然资本产生自然收入的原因：
由于自然资本总是与一定的地球表面相联系，因此生态足迹分析用生物生产性土地的概念来代表自然资本，各种资源和能源消费项目都被折算为生物生产性土地面积。
.1.3生态足迹计算模型
生态足迹计算模型：
生态足迹主要是用来计算一定的人口和规模条件下维持资源消费和废弃物所必需的生物生产空间。
它从需求上计算生态足迹，从生态供给上计算生态承载力，并通过两者比较来判断区域发展的可持续性。
其计算公式为：
------
（1）
------
（2）
公式
（1）中：
EF为总的生态足迹（hm2）；N为人口总数；ef为人均生态足迹（hm2/人）；i为消费商品和投入的类型；rj为均衡因子；j为生物生产性土地类型，j=1，2，3，4，5，6；Ci为i种商品的人均消费量；Pi为i种消费商品的平均生产能力。
公式
（2）中：
EC为区域总生态承载力（hm2）；N为人口数；EC为人均生态承载力（hm2/人）；aj为人均生物生产面积；rj为均衡因子；yj为产量因子。
.1.4均衡因子和产量因子
在生态足迹计算中通常考虑6类土地资源：
耕地、林地、草地、水域、建筑用地、化石能源用地。
将这6类生物生产面积加权求和即为生态足迹。
但是，由于这6类生物生产性土地具有不同的生态生产力，所以在加权求和的过程中需乘以一个均衡因子，将它们转化为具有全球生态系统平均生产力的、可以直接相加的生物生产面积。
均衡因子指全球该类型土地的平均生态生产力除以全球所有各类生物生产性土地的平均生态生产力。
在计算生态承载力时，因不同国家或地区的资源禀赋、自然条件不同，不仅不同类型土地的生物生产能力差异很大，同类型的土地生产力也有很大差异。
因此，在不同国家或地区，同类生物生产土地的实际面积是无法直接进行对比的，需通过引进一个产量因子对其进行调整；产量因子指某个国家或地区某类型土地平均生产力与全球同类土地平均生产力的比率。
.1.5数据来源
本文计算所需要的社会、经济、人口、资源与环境的原始数据均来自于《武汉市统计年鉴（2009-2013年）》；在计算生物资源账户生态足迹时，采用FAO在1993年公布的有关生物资源的世界平均产量；产量因子取中国的平均值，耕地、林地、草地、化石燃料用地、水域及建筑用地的产量因子分别为1.66、0.91、0.19、0、1、1.66；均衡因子的选取采用Wackernagel等的研究成果；耕地、林地、草地、化石燃料用地、水域及建筑用地的均衡因子分别为2.8、1.1、0.5、1.1、0.2、2.8。
.2武汉市2009-2013年生态足迹分析
生态足迹计算的账户包括：
生物资源账户、化石能源账户、建筑用地账户。
根据《武汉市统计年鉴》（2009-2013年）数据，利用生态足迹计算公式，计算得出武汉市生态足迹计算中所需要生物资源账户、化石能源账户、建筑用地账户。
其中计算化石能源账户时，将各种类型能源的消费折算成标准煤，然后转化为化石燃料生产土地面积，电力的消费转化为建筑用地生产土地面积。
.2.1武汉市2009-2013年生态足迹计算
（1）生物资源账户计算
生物资源账户分为农产品、动物产品、水产品、和林产品等几大类，各大类再划分细类。
在计算的过程中，将猪肉、牛肉、羊肉、禽肉、禽蛋等归于草地类型。
武汉市地处中国中部，水产品都是淡水产品，在本文中所用的生产面积折算用的是采用FAO于1993年公布的有关生物资源的世界平均产量。
为了更准确的计算武汉市的生态足迹，把一些农产品再次进行细化，以便能取得更加切近实际的结果，下面是武汉市2009-2013年的生物资源生态足迹。
表-1武汉市2009-2013年生物资源消费账户生态足迹计算
项目
生产量（t）
人均生物生产性面积（hm2）
土地类型
全球平均产量（kg/hm2）
2009年
2010年
2011年
2012年
2013年
2009年
2010年
2011年
2012年
2013年
农产品
小麦
2744
64479
63636
57198
60787
70462
0.002582217
0.002369957
0.002080315
0.002189002
0.00251258
耕地
蚕豌豆
1856
14852
12724
11865
8162
8860
0.000879358
0.000700596
0.000638002
0.000434548
0.000467095
耕地
薯类
12607
53923
55425
25368
31630
40990
0.000470025
0.000449279
0.00020082
0.000247917
0.000318138
耕地
稻谷
2744
1058219
1062555
983237
1047768
1020491
0.042378937
0.039572099
0.035760731
0.037731191
0.03638934
耕地
玉米
2744
123909
131755
97749
70501
94176
0.004962235
0.004906872
0.003555171
0.002538813
0.00335819
耕地
大豆
1856
28717
27837
25054
31352
23241
0.001700277
0.001532732
0.001347198
0.001669194
0.001225253
耕地
其他杂粮
2744
14827
13125
8102
8742
0
0.000593783
0.000488807
0.000294673
0.000314808
0
耕地
棉花
1000
32232
20148
23477
24557
33168
0.003541978
0.002058988
0.002343014
0.002426581
0.003245401
耕地
油料
1856
190534
190087
176145
180191
186620
0.011281143
0.010466373
0.009471628
0.009593445
0.00983851
耕地
麻类
1500
4193
4174
2935
2808
2652
0.000307179
0.000284369
0.000195276
0.00018498
0.000172994
耕地
糖料
18000
76929
69414
70246
2808
47455
0.000469652
0.000394091
0.000389477
1.5415E-05
0.000257964
耕地
蔬菜
18000
5831992
5970728
6271282
6616203
6880851
0.035604347
0.033898193
0.034770914
0.036320833
0.037404061
耕地
瓜类
18000
524361
553658
520703
545749
520840
0.003201227
0.003143336
0.00288702
0.002995987
0.002831268
耕地
动物产品
牛奶
502
53442
54951
59453
66897
71350
0.0116987
0.011186485
0.011819588
0.013168079
0.013907189
草地
蜂蜜
50
1367
1208
1237
1398
1932
0.003004396
0.002468986
0.002469062
0.002762846
0.003780822
草地
禽蛋
400
144250
180121
202636
205676
214931
0.039629121
0.046017829
0.050557884
0.050809289
0.052576076
草地
猪肉
74
199426
208059
222440
225920
233043
0.296147906
0.28732708
0.299994605
0.301677171
0.308143809
草地
牛肉
33
10780
11719
9661
9175
9401
0.035897436
0.036290954
0.029217323
0.02747335
0.027874637
草地
羊肉
33
1246
1026
1133
1017
1051
0.004149184
0.003177278
0.00342648
0.003045275
0.00311629
草地
禽肉
400
79973
86078
81737
88286
91645
0.021970604
0.021991454
0.020393463
0.021809783
0.022418053
草地
水产品
淡水鱼类
29
422248
434092
460138
468605
490161
1.600030315
1.529697498
1.583515727
1.596718686
1.653826169
水域
林产品
板栗
3000
1542
4682
4985
7392
7245
5.64835E-05
0.000159489
0.000165835
0.000243478
0.000236301
林地
水果
3500
72305
74531
78960
76848
84824
0.002270173
0.002176159
0.002251497
0.002169622
0.002371373
林地
香菇
3000
34
72
41
41
0
1.24542E-06
2.45264E-06
1.36394E-06
1.35046E-06
0
林地
黑木耳
3000
8
8
4
8
0
2.9304E-07
2.72515E-07
1.33067E-07
2.63505E-07
0
林地
油桐籽
1600
19
15
791
92
117
1.30495E-06
9.58061E-07
4.93388E-05
5.68182E-06
7.15509E-06
林地
茶叶
566
1779
2018
2194
2843
2448
0.000345397
0.000364356
0.000386859
0.000496341
0.000423198
林地
油茶籽
1600
1512
2030
2845
3283
5079
0.000103846
0.000129658
0.000177458
0.000202754
0.000310604
林地
木材（m3）
1.99
23468
24680
39685
69956
71312
0.00129593
0.0012674
0.001990241
0.003473693
0.003439703
林地
（2）能源账户、建筑用地账户计算
武汉市能源消费部分生态足迹的计算方法采用的是将当地能源消耗量折算成标准煤进行计算，从而得到人均能源消费的生态足迹，其中电力的消费计入建筑用地账户。
具体计算结果如下见表-2。
表-2武汉市2009-2013年能源、建筑用地账户生态足迹计算
能源资源类型
全球平均能源足迹/（GJ/hm2）
折算系数/（GJ/t）
消费量（产量）/万t
人均生态足迹/（hm2/人）
土地类型
2009年
2010年
2011年
2012年
2013年
2009年
2010年
2011年
2012年
2013年
煤炭
55
20.9
1672.25
1768.01
1977.36
1824.8
1928.65
0.698302198
0.68657832
0.749897006
0.685201581
0.717110568
化石燃料用地
焦炭
55
28.5
485.07
644.22
668.84
627.09
637.33
0.276213686
0.341144321
0.345888949
0.321093514
0.323143658
化石燃料用地
原油
93
41.9
646.93
713.41
720.11
619.07
917.3
0.32029265
0.328467223
0.323789078
0.275607049
0.404381773
化石燃料用地
燃料油
71
50.2
11.68
8.14
8.29
4.61
2.74
0.009075004
0.005881547
0.005849681
0.003220815
0.001895593
化石燃料用地
汽油
93
43.1
7.15
9.86
4.11
4.28
3.96
0.003641321
0.004669743
0.00190094
0.001960007
0.00179572
化石燃料用地
柴油
93
42.7
10.6
11.32
8.29
9.02
8.41
0.005348222
0.00531145
0.003798671
0.004092333
0.003778244
化石燃料用地
煤油
93
43.1
0.54
0.68
0.36
0.37
0.43
0.000275009
0.000322051
0.000166506
0.00016944
0.00019499
化石燃料用地
液化石油气
71
50.2
0.71
1.16
0.83
0.58
11.01
0.000551648
0.000838157
0.000585674
0.000405222
0.007616962
化石燃料用地
电力
1000
11.84
229.67
259.98
296.52
375.71
391.61
0.002988234
0.003145672
0.003503789
0.004395658
0.004536852
建筑用地
（3）汇总2009-2013年武汉市生态足迹
根据上述计算结果，结合6种土地利用类型均衡因子的值，将6种土地类型的生态足迹汇总得到2009-2013年武汉市生态足迹，计算结果如下：
表-32009-2013年武汉市生态足迹结果（hm2/人）
土地类型
均衡因子
人均生态足迹
2009
2010
2011
2012
2013
耕地
2.8
0.302322605
0.280743938
0.263015866
0.270655602
0.27445822
林地
1.1
0.00448214
0.004510821
0.005524998
0.007252501
0.007467169
草地
0.5
0.206248674
0.204230034
0.208939203
0.210372896
0.215908438
水域
0.2
0.320006063
0.3059395
0.316703145
0.319343737
0.330765234
化石能源用地
1.1
1.445069712
1.510534093
1.575064156
1.420924956
1.605909258
建筑用地
2.8
0.008367055
0.008807882
0.009810609
0.012307842
0.012703186
合计
2.286496249
2.314766266
2.379057977
2.240857535
2.447211504
.2.2武汉市2009-2013年生态承载力计算
计算生态承载力除了相应生物生产性土地的均衡因子以外，还需要进行计算各类土地的产量因子。
其中建设用地的产量因子采用耕地的产量因子，化石能源产地的产量因子采用林地的产量因子。
耕地、林地、草地、水域及建筑用地的产量因子分别为1.66、0.91、0.19、1、1.66，在计算生态承载力时，因为目前没有专门的用地来吸收能源消费过程中排放CO2。
一般把能源用地的数量看作0，因此化石能源用地为0。
在计算生态承载力的时候按照国际惯例，还要减去12%维持生物多样性要保护的土地。
表-4武汉市5年各土地类型总生态承载力变化
土地类型
均衡因子
产量因子
总生态承载力（104hm2）
2009年
2010年
2011年
2012年
2013年
耕地
2.8
1.66
149.11
149.11
147.57
145.48
141.67
林地
1.1
0.91
9.81
9.81
9.77
9.72
9.64
草地
0.5
0.19
0.038
0.038
0.037
0.035
0.033
水域
0.2
1
4.24
4.24
4.24
4.24
4.24
化石能源用地
1.1
0
0
0
0
0
0
建筑用地
2.8
1.66
73.95
73.95
76.51
79.76
90.68
总供给面积
237.14
237.14
238.12
239.23
246.26
生物多样性保护面积（12%）
28.46
28.46
28.574
28.71
29.55
最终总的
生态承载力
208.68
208.68
209.55
210.52
216.71
表-4可以看出2009-2013年5年内武汉市6类土地类型的总生态承载力变化，五年内总的生态承载力基本呈现逐年上升的趋势，从2009年的208.68万hm2上升到了2013年的216.71万hm2。
其中耕地、建筑用地所占的比例相对较大，这也客观表明了武汉市耕地、建筑用地的面积在城市总面积中的所占比例较大，耕地的生态承载力呈现逐年下降的趋势，从2009年的149.11万hm2下降到了2013年的141.67万hm2。
这表明随着武汉城市建设的逐年加快，现有的耕地遭受到了现代城市化进程的冲击，被逐年侵占，导致耕地资源的逐年减少。
与耕地类型情况相似的还有林地和草地类型，也是逐年减少。
随之带来的则是建筑用地的逐年上升，这表明城市化的加快，全市建筑工业蓬勃发展，面积也是逐年上升，从2009年的73.95万hm2上升到了2013年的90.68万hm2。
水域基本没有变化，维持在4.24万hm2。
表-5武汉市5年各土地类型人均生态承载力变化
土地类型
人均面积（hm2/人）
均衡因子
产量因子
人均生态承载力（hm2/人）
2009年
2010年
2011年
2012年
2013年
2009年
2010年
2011年
2012年
2013年
耕地
0.03525
0.03277
0.03169
0.03093
0.02982
2.8
1.66
0.16386
0.15231
0.14728
0.14376
0.13862
林地
0.01077
0.01001
0.00974
0.0096
0.0094
1.1
0.91
0.01078
0.01002
0.00975
0.00961
0.00943
草地
0.00044
0.00041
0.00039
0.00037
0.00034
0.5
0.19
4.176E-05
3.882E-05
3.7E-05
3.47E-05
3.25E-05
水域
0.02327
0.02163
0.02113
0.02093
0.02072
0.2
1
0.00465
0.00433
0.00423
0.00419
0.00414
化石能源用地
0
0
0
0
0
1.1
0
0
0
0
0
0
建筑用地
0.01748
0.01625
0.01643
0.01696
0.01909
2.8
1.66
0.081263
0.07554
0.07635
0.07881
0.08873
总供给
面积
0.26059
0.24223
0.23765
0.2364
0.24096
扣除生物多样性保护面积（12%）
0.03127
0.02907
0.02852
0.02837
0.028915
人均生态承载力
0.22932
0.21316
0.20913
0.20803
0.21205
表-5可以看出2009-2013年5年内武汉市6类土地类型的人均生态承载力变化，五年内人均生态承载力呈现先减小后
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