基于能值足跡理論的甘肅省可持續(xù)發(fā)展研究

馬瑋，劉華*，金鑫，魏玉梅

（1.西北民族大學(xué)數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院，甘肅蘭州730124；2.西北民族大學(xué)實(shí)驗(yàn)中心，甘肅蘭州730124）

基于能值足跡理論的甘肅省可持續(xù)發(fā)展研究

馬瑋1，劉華1*，金鑫1，魏玉梅2

（1.西北民族大學(xué)數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院，甘肅蘭州730124；2.西北民族大學(xué)實(shí)驗(yàn)中心，甘肅蘭州730124）

能值理論提供了衡量和比較各種生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的綜合分析方法。基于能值足跡理論，通過計(jì)算甘肅省2012年的能值承載力及能值足跡，對(duì)甘肅省的生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)進(jìn)行了定量評(píng)價(jià)分析。結(jié)果表明，甘肅省2012年人均能值承載力為4.88 hm2，人均能值足跡為6.33 hm2，甘肅省生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)已經(jīng)出現(xiàn)赤字。

能值承載力；能值足跡；甘肅?。豢沙掷m(xù)發(fā)展

近年來，不斷有學(xué)者提出一些可持續(xù)發(fā)展分析方法及其計(jì)算，其中比較有影響力的有Odum的能值分析理論[1]、Ress和Wackernagel的生態(tài)足跡方法[2]等。

生態(tài)足跡方法于1999年引入我國。2000年以來，徐中民等[3]運(yùn)用生態(tài)足跡方法對(duì)甘肅省的生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行了研究；楊永奎等[4]運(yùn)用該方法對(duì)重慶市的生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行了分析。隨著研究的不斷深入和研究領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，生態(tài)足跡方法的不足逐漸顯現(xiàn)出來，包括局限性、有較大的誤差，等等。鑒于此，趙晟等經(jīng)過一系列的研究后提出了生態(tài)足跡改進(jìn)模型，這種模型是基于能值分析理論的，該模型采用統(tǒng)一的能值標(biāo)準(zhǔn)，提出了能量流這一理論[5]。該模型可用數(shù)值的形式來反映該區(qū)域是否可持續(xù)發(fā)展，并得到了廣泛的應(yīng)用。近年來，張芳怡等[6]運(yùn)用能值生態(tài)足跡模型分別對(duì)江蘇的可持續(xù)發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行了分析；趙晟等[7]運(yùn)用該模型對(duì)中國、韓國的可持續(xù)發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，能值足跡更能真實(shí)全面地反映研究區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展?fàn)顩r。

1 研究方法

20世紀(jì)80年代后期，美國生態(tài)學(xué)家H.T.Odum在能值系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)上創(chuàng)立了能值理論[1]。能值的定義為：某一種貯存或流動(dòng)的能量包含另一種貯存或流動(dòng)的能量的量，就是這種能量的能值，單位是sej。能值轉(zhuǎn)換率是能值理論的重要定義之一，能值轉(zhuǎn)換率指形成一單位某種能量所需的另一種能量（實(shí)際應(yīng)用中是太陽能）的量，就是這種能量的能值轉(zhuǎn)換率，單位為sej·J-1或sej·g-1。

1.1 能值足跡理論的定義

能值足跡理論：任意已知人口的（一個(gè)國家或一個(gè)區(qū)域）所能獲得的自然資源與消耗的各種資源以及消耗這些資源時(shí)所產(chǎn)生的廢棄物所對(duì)應(yīng)的能值面積[7]。

定義包含兩個(gè)含義：（1）能值承載力（人類所能夠獲得的自然資源對(duì)應(yīng)的能值面積）；（2）能值足跡（人類消費(fèi)的自然資源以及消耗這些資源時(shí)所產(chǎn)生的廢棄物所對(duì)應(yīng)的能值面積[1]）。當(dāng)能值足跡和能值承載力轉(zhuǎn)化為相同的單位時(shí)，兩者就可以直接比較。若區(qū)域能值足跡大于該地區(qū)的能值承載力時(shí)，稱為生態(tài)赤字，該地區(qū)生態(tài)經(jīng)濟(jì)處于不可持續(xù)發(fā)展?fàn)顟B(tài)。反之，成為生態(tài)盈余，地區(qū)處于可持續(xù)發(fā)展的狀態(tài)。

1.2 能值足跡理論計(jì)算公式的數(shù)學(xué)模型[1]ef表示人均能值足跡，hm2；i表示消耗資源類型；ai表示第i種資源消耗對(duì)應(yīng)的能值面積，hm2；ci表示人均第i種資源消耗的能值的量，sej·J-1；p1表示區(qū)域能值密度（1年時(shí)間單位面積上的能值的量），sej·m-2·a-1。

2 2012年甘肅省能值足跡的計(jì)算

甘肅省位于中國大陸的中心，地處黃土高原、青藏高原、蒙古高原的交會(huì)處和延伸帶?？偯娣e為454 430 km2，東西長1 659 km，南北寬530 km。由于東西狹長，所形成的氣候多樣性、生態(tài)多樣性、地貌多樣性十分明顯。甘肅省自然資源豐富，河流有黃河、白龍江、洮河；有原始森林3.966 5×106hm2，森林中野生植物有400多種。省內(nèi)多年平均降雨量在400 mm左右，省內(nèi)不同區(qū)域的年平均氣溫在4～15℃之間，氣溫差別較大，日照充足。全省經(jīng)濟(jì)以農(nóng)業(yè)、林業(yè)、工業(yè)、畜牧業(yè)、旅游業(yè)為主，其生態(tài)環(huán)境對(duì)其經(jīng)濟(jì)等發(fā)展有著重要影響。

2.1 2012年甘肅省的能值承載力計(jì)算

根據(jù)文獻(xiàn)[8]和能值折算系數(shù)對(duì)甘肅省能值承載力進(jìn)行計(jì)算。

經(jīng)過計(jì)算，甘肅省2012年的人均能值承載力為5.54 hm2。根據(jù)世界環(huán)境與發(fā)展委員會(huì)（WECD）的報(bào)告建議，為了保護(hù)生物的多樣性，至少有12%的能值承載力需要被保留起來[9]。所以，可利用的人均能值承載力為4.88 hm2。甘肅省的總能值為4.43×1022sej，得到甘肅省的能值密度為9.75×1016sej·hm-2。

2.2 2012 年甘肅省的能值足跡計(jì)算

根據(jù)文獻(xiàn)[8]和能值折算系數(shù)對(duì)甘肅省能值足跡進(jìn)行計(jì)算。

表1 2012年甘肅省能值承載力

表2 2012年甘肅省能值足跡

2.3 能值足跡計(jì)算總結(jié)

從表3可以得到，甘肅省2012年人均能值足跡為6.33 hm2，而可利用的人均能值承載力為4.88 hm2。可以得出的結(jié)論是甘肅省2012年的能值已經(jīng)超過能值承載力，人均生態(tài)赤字為1.45 hm2。

表3 2012年甘肅省能值足跡計(jì)算匯總

3 結(jié)語

綜上所述，甘肅省對(duì)其生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的影響已經(jīng)超出其生態(tài)承載力的范圍，甘肅省目前的生態(tài)經(jīng)濟(jì)狀況沒有達(dá)到可持續(xù)發(fā)展的目的。甘肅省2012年各類生態(tài)生產(chǎn)性土地的面積對(duì)總體的能值足跡的貢獻(xiàn)從大到小依次排列為：建筑用地＞化石燃料用地＞耕地＞草地＞林地＞水域。同時(shí)對(duì)甘肅省提出相關(guān)建議：應(yīng)適當(dāng)減少建筑用地的使用和開發(fā)，同時(shí)大力發(fā)展林業(yè)、畜牧業(yè)及其產(chǎn)品加工業(yè)，以加大對(duì)該地區(qū)草地、林地的利用，從而減緩赤字的發(fā)生，達(dá)到生態(tài)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。

[1]Odum H T.Environment Accounting，Emery and Environment Decision Making[M].New York：John Wiley，1996：35-46.

[2]Wackernagel M，Ress W E.Our Ecological Footprint，Reducing Human Impact on the Earth[M].Philadelphia：New Society Publishers，1996：64-82.

[3]徐中民，張志強(qiáng)，程國棟.甘肅省1998年生態(tài)足跡計(jì)算與分析[J].地理學(xué)報(bào)，2000，55（5）：607-616.

[4]楊永奎，王定勇.重慶市直轄以來生態(tài)足跡的動(dòng)態(tài)測(cè)度與分析[J].生態(tài)學(xué)報(bào)，2007，27（6）：2382-2390.

[5]Zhao Sheng，Li Zizhen，Li Wenlong.A modified method of ecological footprint calculation and its application[J].Ecological Mdelling，2005，185：65-75.

[6]張芳怡，濮勵(lì)杰，張健.基于能值分析理論的生態(tài)足跡模型及其應(yīng)用——以江蘇省為例[J].自然資源學(xué)報(bào)，2006，21（4）：653-660.

[7]趙晟，吳常.中國、韓國1980～2006年能值足跡與能值承載力[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2009，29（10）：2331-2240.

[8]甘肅發(fā)展年鑒編委會(huì).甘肅發(fā)展年鑒2012[M].北京：中國統(tǒng)計(jì)出版社，2013.

[9]世界環(huán)境與發(fā)展委員會(huì).我們共同的未來[M].王之佳，柯金良,譯.長春：吉林人民出版社，2004：48-50.

Evaluation of ecological economic systems of Gansu province based on the energy footprint theory

MA Wei1，LIU Hua1，JIN Xin1，WEI Yumei2
（1.School of Mathematics and Computer Science，Northwest University for Nationalities，Lanzhou 730124，China；2.Experimental Center，Northwest University for Nationalities，Lanzhou 730124，China）

Energy theory provides a comprehensive analysis method for measuring and comparing various ecological economic systems.In this paper,based on the energy footprint theory,we analyzed and evaluated the ecological economic systems of Gansu province quantitatively by means of calculating the energy carrying capacity and energy value footprint of Gansu province in 2012.The results show that per capita energy carrying capacity was 4.88 hm2,and per capita energy value footprint was 6.33 hm2in 2012.It means the ecological economy of Gansu province was in deficit in 2012.

energy carrying capacity；energy footprint；Gansu Province；sustainable development

O29

A

1672－0687（2015）02－0073－03

責(zé)任編輯：謝金春

2014－12－04

國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（31260098）；甘肅省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（1208RJYA037）；2013年西北民族大學(xué)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目；西北民族大學(xué)研究生科研創(chuàng)新項(xiàng)目（YCX13170；YCX14147）

馬瑋（1989-），男，甘肅隴西縣人，碩士研究生，研究方向：生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)評(píng)價(jià)。

*通信聯(lián)系人：劉華（1977－），男，教授，碩士生導(dǎo)師，E-mail：7783360@qq.com。