典型喀斯特石漠化省區環境承載力對比研究

李松 羅緒強

摘要：利用基于能值分析的環境承載力計量方法，計算1996、2000、2005和2009年間貴州、廣西、云南的環境承載力，并進一步分析3個省區的環境承載力演變特征。結果表明，貴州的環境承載力持續下降，1996、2000、2005、2009年分別為2 357、2 032、1 707、1 355萬人，超載人口年平均增長5.6%。廣西1996、2000、2005、2009年的環境承載力分別為2 144、2 325、1 786、1 371萬人，超載人口年平均增長2.8%。云南1996、2000、2005、2009年的環境承載力分別為3 151、3 256、2 521、2 073萬人，超載人口年平均增長8.3%。今后應積極變革發展模式，降低人口數量，實現區域的可持續發展。

關鍵詞：石漠化；能值；環境承載力；可持續發展

中圖分類號：X171；X22 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2015）12-2896-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.12.021

Study on Comparison of the Environment Capacity of

Typical Karst Rocky Desertification Provinces

LI Song1，2，LUO Xu-qiang1

（1. Institute for Resources Evironment and Desaster， Guizhou Normal College， Guiyang 550018， China；

2. Institute of Remote Sensing and Digital Earth， Chinese Academy of Sciences， Beijing 100101， China）

Abstract： The environmental capacities of typical karst rocky desertification provinces during 1996， 2000， 2005 and 2009 were calculated using quantitative measurement based on emergy analysis，and consequently the characteristics of environmental capacity evolution were analyzed. The results showed that there was a continuous decrease in the environmental capacity of Guizhou，and the environmental capacities were 23.57 million，20.32 million，17.07 million and 13.55 million in 1996， 2000， 2005 and 2009， respectively. The provincial annual average rate of increment of overloading population was 5.6%.The environmental capacities of Guangxi were 21.44 million，23.25 million，17.86 million and 13.71 million in 1996， 2000， 2005 and 2009， respectively. The provincial annual average rate of increment of overloading population was 2.8%. The environmental capacities of Yunnan were 31.51 million，32.56 million，25.21 million and 20.73 million in 1996，2000，2005 and 2009， respectively. The provincial annual average rate of increment of overloading population was 8.3%. At last，these provinces should transform development pattern， control population， and tried their best to seek a sustainable development.

Key words： rocky desertification； emergy； environmental capacity； sustainable development

喀斯特石漠化是在熱帶亞熱帶暖溫帶濕潤半濕潤氣候條件的喀斯特環境背景下，由于人類活動和自然因素，致使地表植被遭受破壞，土壤嚴重侵蝕，基巖大面積裸露或礫石堆積，土地生產力嚴重下降，地表出現類似荒漠景觀的土地退化現象和過程[1]。廣西、貴州和云南是石漠化分布最廣、發育最典型、影響最大的省區。隨著經濟的高速增長和人口的快速膨脹，喀斯特石漠化地區的人地矛盾進一步尖銳化，出現了資源短缺、生態環境破壞等問題。因為特殊的生態環境脆弱性和在國家生態安全中的重要地位，喀斯特石漠化地區受到國家的高度關注，當地的生態環境受到了優先的保護。在這樣的背景下，環境承載力成了廣泛關注的熱點，也成了影響區域發展的重大問題。承載力早期是力學概念，1758年資源承載力概念首次出現[2]，1921年被轉借到生態學領域，生態承載力是指某特定環境條件下某種個體存在數量的最高極限[3]，又稱環境承載力。隨著生態環境問題的不斷涌現，不同類型的承載力概念也不斷產生，目前承載力包括兩個層面的含義：一是系統的支持部分，是指系統自我維持與調節的能力以及資源環境子系統供容能力；二是承載力的壓力部分，是系統自我發展的能力[4]，一般涉及到資源、環境、社會和發展4個問題。承載力是人口—資源—環境矛盾和區域可持續發展研究的重要基礎，也是地理學、生態學和經濟學關注的熱點和前沿領域[5]，能為環境和社會經濟關系把握提供重要標準和尺度[6]。目前對承載力已經做了大量卓有成效的研究，定量化研究方法也日臻成熟和完善，出現了諸多研究方法，例如多目標模型最優化[7]、生態足跡[8]、能值分析[9]、動力學等方法。但是，由于生態環境的復雜巨系統特性，承載力研究還存在明顯的不確定性，承載力研究指標選取中也還存在爭議。隨著能值分析方法的出現，承載力出現了一種新的研究方法[10]。本研究利用能值分析法，分析了1996、2000、2005和2009年貴州、廣西和云南3個典型石漠化省區的環境承載力及其變化規律，并討論了3個省區環境承載力變化發展的原因。

1 研究方法

1.1 研究區概況

云南、廣西、貴州是最大的喀斯特集中分布區，也是中國喀斯特石漠化最嚴重的省區，研究區氣候潮濕多雨，屬亞熱帶濕潤氣候區，降水量664～2 964 mm，面積80.68萬km2。3個省區石漠化發生面積約8.8萬km2，其中貴州3.3萬km2，云南2.8萬km2（主要分布于東部地區），廣西2.7萬km2。石漠化面積年均增長1 650 km2，年增長率2%。2013年3個省區人口1.29億，人口密度160人/km2，云南、廣西、貴州分別是119、200、199人/km2；人均GDP為26 422元，云南、廣西、貴州分別為25 083、30 588、22 922元，是全國經濟較落后的省區。

1.2 數據源

本項目的研究數據源主要來自《云南統計年鑒》、《貴州統計年鑒》、《廣西統計年鑒》，輔以《云南省水資源公報》、《廣西省水資源公報》、《貴州省水資源公報》、《云南能源統計年鑒》、《貴州能源統計年鑒》、《廣西能源統計年鑒》，《中國農村統計年鑒》、《中國環境統計年鑒》、《中國環境年鑒》，以及第四、五、六次森林資源清查數據。太陽輻射能和風能由全國氣象臺站資料經Kriging插值得到，降水數據來自統計年鑒。對于不同年鑒有沖突的，以《中國統計年鑒》數據為主。

1.3 基于能值的承載力

為解決不同能量間的不可比性難題，20世紀80年代嚴茂超等[11]提出能值理論，即體現能是其他能量直接或間接儲存的太陽能的數量。太陽能值計算公式為

Em=T×B （1）

式中Em為太陽能值（單位是sej），T為單位能值（單位是sej/unit），B為有效能（單位是J）。有效能的計算公式為

B=W×C （2）

其中W為物體質量（單位是g或kg）；C為物質能量折算系數（單位是J/kg或J/g）。

在生態和經濟系統能量流動分析的基礎上（圖1），編制云南、貴州、廣西的能值分析表，熱值換算標準參考《農業技術經濟手冊》[12]，其中有效能計算參考文獻[13]，單位能值參考文獻[13]和[14]，能值計算基準線和單位能值無調整。在能值計算基礎上（表1）引入環境承載力：EmR/EmU×P[11]，其中EmR為本地可更新資源能值，EmU為能值總量，P為人口數量。其中EmR/EmU反映了自然環境的潛力。

2 結果與分析

通過計算得到1996、2000、2005和2009年的云南省、廣西壯族自治區和貴州省的承載力，利用《中國統計年鑒》中的人口數據，對比分析3個典型石漠化省區的承載力狀況（表2）。由于分析的需要，引入承載比，其含義是實際人口和承載力的比值，比值越大表明人口超載越嚴重，人口對區域發展的生態環境壓力越大。環境承載力方面，貴州省的環境承載力從1996年的2 357萬人，下降為2000年的2 032萬人以及2005年的1 707萬人，到2009年下降為1 355萬人，貴州省的環境承載力處于持續下降的態勢。但是由于2000年貴州人口比1996年略有下降，2000年貴州的承載比較1996年僅上升0.22，2000年以后，則迅速從1.73上升到2005年的2.19以及2009年的2.80。1996年貴州人口超載1 198萬人，并迅速增長到2000年的1 493萬人和2005年的2 023萬人，到2009年超載人口已達2 443萬人。利用幾何平均數計算，貴州超載人口年平均增長速度5.6%。由于緯度位置偏南，廣西和云南的可更新資源儲備都比貴州豐富，廣西和云南的環境承載力在1996和2000年間都略有增長，分別從2 144萬人增長到2 325萬人，以及從3 151萬人增長到3 256萬人。2000年以后，承載力迅速下降，廣西下降到2005年的1 786萬人以及2009年的1 371萬人，云南從2005年的2 521萬人下降到2009年的2 073萬人。由于廣西人口1996到2000年間有明顯的下降，承載比也從2.14降為1.93，下降0.21，并在2005和2009年分別上升到2.61和3.54。云南省的承載比在1996和2000年間基本穩定，僅從1.28增長到1.32。但2000年以后則迅速上升，2005年和2009年分別為1.77和2.21。云南超載人口在1996和2000年變化較小，從891萬人增長為1 032萬人，但以后迅速增長為2005年的1 929萬人和2009年的2 498萬人，超載人口每年平均增長速度8.3%。由于3個石漠化省區中，廣西發展程度相對比較高，超載人口基數也比較大但增長慢，超載人口從1996年的2 445萬人下降到2000年的2 164萬人，以及2005年的2 874萬人和2009年的3 485萬人，年平均增長2.8%。利用變異系數分析3個省區的環境承載力變化幅度，其公式為標準差與算術平均數的比值，變化后如下：

■

式中■為算術平均數。變異系數值越大，表明變化程度越大。

計算結果表明，1996到2009年間貴州承載力變異系數為0.20，是3個省區中最高的，其次為廣西（0.19），最低的是云南（0.18）。結果表明，3個石漠化省區環境承載力變化幅度最大的是貴州省，其次分別是廣西和云南。

3 影響因素分析

人口密度、資源稟賦和社會經濟發展水平都會影響區域環境承載力。3個省區中，廣西和貴州的人口密度相近，而云南的人口密度明顯偏低。1996-2000年，廣西和貴州的人口密度分別從194人/km2降為190人/km2，202人/km2降為201人/km2。2000年以后人口密度逐步增高，其中廣西2005年人口密度為197人/km2，2009年為206人/km2。貴州2005年為212人/km2，2009年為216人/km2。云南的人口密度比另外兩個省區平均低約100人/km2，1996年僅103人/km2，2000年為109人/km2，2005年為113人/km2，到2009年為116人/km2。利用《中國統計年鑒》計算得到各省區人均GDP（當年價），3個省區中廣西的人均GDP明顯偏高。1996-2000年，3個省區人均GDP的差異相對較小。1996年廣西、貴州和云南分別為4 074、2 025和3 690元，2000年廣西、貴州和云南分別為4 567、2 819和4 559元。2005和2009年3個省區GDP增長幅度明顯增加，2005年廣西、貴州和云南分別為8 746、5 306和7 804元，2009年廣西、貴州和云南分別為15 979、10 302和13 497元。貴州人均GDP在3個省區中最低，承載力卻也偏低。廢物能值和可更新資源的比值也是環境承載力的影響因素，3個省區中，云南的比值最低，其次是貴州，最高的是廣西，這與環境承載力的地區格局相吻合。

4 小結與討論

環境承載力是區域發展過程中的基本問題。但目前環境承載力的計算方法普遍存在客觀性不足、動態特征欠缺等問題，通過生態能值分析方法，將各種不同的物質能量有機統一，解決了量綱差異帶來的誤差，有效地實現了生態環境系統和社會經濟形態度量的標準化。3個省區中環境承載力變化由大到小分別是貴州、廣西和云南。貴州的環境承載力持續下降，1996、2000、2005、2009年分別為2 357、2 032、1 707、1 355萬人，超載人口年平均增長為5.6%。廣西1996、2000、2005、2009年的環境承載力分別為2 144、2 325、1 786、1 371萬人，超載人口年平均增長2.8%。云南1996、2000、2005、2009年的環境承載力分別為3 151、3 256、2 521、2 073萬人，超載人口年平均增長8.3%。今后石漠化地區應借助國家的政策優勢，加強區域發展內涵，積極尋求區域發展模式的變革，提高資源環境利用效率，實行科學合理的人口政策，緩解人地矛盾，實現區域的可持續發展。

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