成都市人均生態足跡和人均生態承載力空間分布差異

潘洪義,朱晚秋,崔綠葉 ,馮茂秋,朱 芳

1 四川師范大學西南土地資源評價與監測教育部重點實驗室, 成都 610068 2 四川師范大學地理與資源科學學院, 成都 610068

成都市人均生態足跡和人均生態承載力空間分布差異

潘洪義1,2,*,朱晚秋1,2,崔綠葉1,2,馮茂秋1,2,朱 芳1,2

1 四川師范大學西南土地資源評價與監測教育部重點實驗室, 成都 610068 2 四川師范大學地理與資源科學學院, 成都 610068

生態足跡方法是通過比較人類活動消耗的自然資源與自然生態系統所提供的生態承載力,定量的判斷區域的可持續發展狀態。采用生態足跡模型對2009—2014年成都市生態足跡、生態承載力狀況進行了測算,并結合空間分析揭示了其空間演化規律。結果表明：(1)2009—2014年,各區市縣人均生態足跡平均值有著逐年下降的趨勢,由2009年的2.759hm2/人下降至2014年的1.937hm2/人,基本格局呈現出中間低,西南高,兩翼居中的分布特征,高水平人均生態足跡集中分布在西南方向的蒲江縣、大邑縣,邛崍市；(2)2009—2014年成都市人均承載力呈現出較為穩定且有下降的趨勢,由2009年的0.2314hm2/人下降至2014年的0.2215hm2/人,其空間分布特征與生態足跡呈現出較好的空間一致性；(3)人均生態虧盈,在時間上表現為逐漸向好,但其本質是趨勢為生態赤字愈發嚴重,空間上呈現出與人均生態承載力情況“高-低,低-高”相反分布的特征,分布呈擴散型,即由中部的五城區向四周擴散,除五城區外,其余地區在研究期間內都為赤字,最嚴重區域集中在西南方向的蒲江縣,最高達到-9.3189hm2/人,亟需建立有效的生態足跡調控和補充機制。

人均生態足跡；人均生態承載力；人均生態虧盈；區市縣；成都市

生態足跡方法作為定量測度區域可持續發展狀態的方法之一,最早由生態經濟學家Rees[1]于1992年提出,其動態變化與區域社會經濟發展密切相關,是衡量人類對自然資源利用程度以及可持續發展狀況的重要方法[2- 4]。生態足跡概念于1999年[5]引入我國,徐中民、張志強等首先在國內運用生態足跡理論撰寫了科研價值較高的論文[6- 9]。近年來眾多學者對生態足跡的研究主要體現在3個方面,一是結合其他模型[10- 11]進行研究或是對生態足跡模型進行改進[12- 14],向書堅[12]等針對產量因子調整、生態赤字與生態盈余指標與生態足跡實物量特性方面不足以及其實踐應用中局限,分別構建生產足跡、污染物排放足跡、貿易足跡計算方法、生態可持續指數；方愷[14]基于改進的生態足跡的三維模型利用11個國家的數據,通過細致追蹤各地類載體上的流量資本與存量資本變化,克服了地類間赤字轉移問題；周濤[15]等在分析基本模型存在的主要缺陷和爭論的基礎上,重點解析了近年來生態足跡模型在參數調整、項目計算、賬戶擴展等方面的演變和修正,并基于投入產出分析,三維模型,凈初級生產力,能值理論,時序分析等的方法改進。二是擴展生態足跡在其他領域的應用[16- 19],謝文瑄[4]等對城市擴張模式與生態足跡的關系進行了研究；章錦河等基于生態足跡法與旅游者的生態消費及結構特征,提出旅游生態足跡的概念,并構建了6個旅游生態足跡計算子模型。三是運用生態足跡模型測算不同尺度區域的可持續發展問題[20-25],如李炳意[23]以新型城鎮化進程中晉城市為研究對象,測算其生態足跡,在一定程度上豐富了城市生態安全研究案例,為經濟發展轉型中的資源型城市可持續發展提供決策依據。；Jia He[25]等基于能值生態足跡和數據包絡分析江蘇省生態效益,并提出可持續性發展建議。綜合學者的已有研究成果,大多是針對大省域尺度區域進行靜態或動態時間序列的研究,然而生態足跡方法已經在不同地域的空間尺度上,不論是全球尺度、國家尺度、還是特定區域范圍,都展示了良好的普適性[26- 27],但從城市轄區內的各區市縣出發,分析時間和空間上兩個維度生態足跡的文獻鮮有出現,尤其是從空間角度來研究區域內部的動態變化以及空間動態差異的相對較少。

成都市作為西部特大中心城市,是西部交通樞紐,不管從戰略地位還是經濟地位上來說都處于十分重要的位置,其對周邊地區具有較全面的輻射帶動作用。2015年“一帶一路”經濟戰略提出后,成都市作為“南絲綢之路”的起點城市,“北絲綢之路”貨源供應地,現已成為連接絲綢之路經濟帶和孟中印緬經濟走廊和長江經濟帶的關鍵節點。而伴隨各項經濟指標的迅速增長,成都市的資源消耗量也日益增加,生態壓力巨大,可持續發展面臨威脅,緩解生態壓力,是現今刻不容緩的任務。多數學者對成都市的生態足跡研究往往以成都市作為一個整體進行研究,可能會抹殺各區市縣空間上的差異,給后續成果應用帶來一定困難,且指導意義不大。因此,本文選擇成都市各區市縣作為研究對象,對其2009—2014年的人均生態足跡、人均生態承載力和人均生態虧盈進行測算,并利用ArcGIS對測算結果進行可視化表達,從空間上揭示其動態差異,闡明成都市內部資源耗損情況,以期對成都市各區市縣正確處理人口、資源、環境三者之間的可持續關系與制定相關政策提供科學依據。

1 研究區概況

成都市簡稱“蓉”,四川省省會,位于四川省中部,四川盆地西部,地跨102°54′—104°53′E、30°05′—31°26′N,全市地勢差異顯著,西北高,東南低。冬濕冷,夏熱,無霜期長,四季分明,年均溫16°C,良好的氣候條件為成都市的農業生產經營創造了十分有利的條件。全市東西長192km,南北寬166km,總面積12390km2,其中耕地面積432000hm2,森林覆蓋率36.8%。轄區包含19個區市縣,2014年年末全市總人口12107363人,人口自然增長率4.66‰。

2 數據來源與研究方法

2.1 數據來源

依據資料的可獲得性與現勢性等條件,研究數據主要來源于2009—2014年成都市各區市縣土地利用現狀數據,《成都統計年鑒(2010—2015)》。特別指出,錦江區、青羊區、金牛區、武侯區、成華區5個主城區的消費水平、類型相似,因此將五城區合并計算；其次計算消費量時,復雜的貿易會使數據產生很大偏差[24],故本文為統一計算口徑,將生物資源賬戶內各產品的消費量用產量來近似替代[28]。

2.2 生態足跡方法

生態足跡亦可謂“生態占用”,其基本定義為：任何已知人口(一個個人、一個區域)的生態足跡是生產這些人口所消費的所有資源和吸納這些人口所產生的所有廢棄物所需要的生物生產性土地的總面積和水資源總量[29-31]。生態承載力是指區域實際提供給人類的所有生物生產性土地面積(包括水域)的總和[32]。生態足跡方法主要是將區域資源和能源消費轉化為可供這些物質生產所需的土地面積,通過計算比較生態足跡需求與生態承載力,如果區域內生態足跡需求超過了區域所能提供的生態承載力,則為生態赤字,表示區域土地生產壓力負荷大,生態系統不穩定；反之,如果生態足跡需求小于區域的生態承載力,則為生態盈余,表示區域土地利用合理,土地資源可持續利用。人均生態足跡計算公式為：

(1)

式中,i為消費商品和投入類型,j為土地利用類型,Ci為第i種消費品的年消費量,Pi為第i種消費品全球年平均生產能力,Ej為第j種土地的均衡因子,N為參與消費的人口數,ef為人均生態足跡。

人均生態承載力計算公式為：

(2)

式中,j為土地利用類型,Aj為某一國家或地區某類生物生產性土地面積,Yj為產量因子,Ej為第j種土地的均衡因子,N為人口數,ec為人均可用生態系統承載力。

結合成都市的具體生產與消費情況,建立生態足跡賬戶選取的指標有：稻谷、小麥、油菜籽、蔬菜、豬肉、禽蛋、水果、牛羊肉、牛奶、水產品、焦炭、汽油、柴油、液化氣、天然氣、電力。此外為了使計算結果進一步精確,減少誤差,本文在采用楊屹等[28]利用13個年份的均衡因子平均值的基礎上,結合四川省農用地綜合生產能力調查與評價成果,將成都市耕地、草地、林地、水域、建設用地、化石燃料的均衡因子分別確定為2.34,1.64,0.48,0.32,1.64,2.34,對應的產量因子分別為1.66,0.91,0.19,1.00,1.40,1.66。

3 結果與分析

3.1 人均生態足跡分析

3.1.1 人均生態足跡時間動態分析

將成都市作為一個整體,計算2009—2014年各地類人均生態足跡,其在時間軸向上的演變規律如下(圖1)。

圖1 2009—2014年成都市人均生態足跡時間演變規律 Fig.1 Temporal evolution law of the per capita ecological footprint of Chengdu in 2009—2014

由圖1可知,成都市人均生態足跡整體呈現出下降趨勢,并受耕地生態足跡影響較大,由2009年2.759hm2/人下降至2014年的1.937hm2/人。整體走勢與耕地人均生態足跡基本一致,其主要原因是由于研究區作為四川省綜合條件最佳的區域,農產品較為豐富,所產生的生態足跡較高。人均生態足跡在2013年出現了明顯的拐點,主要原因是在這一時期豬肉價格低迷連帶牛羊肉價格保持低位運行,導致養殖戶積極性急劇下降,從而致使肉類產量明顯下降所致。另外,在2012年10月1日起,成都市實行機動車號牌限行政策,對化石能源的消耗下降起到了一定的作用。

3.1.2 人均生態足跡空間格局與動態演變分析

通過對成都市各區市縣2009—2014年人均生態足跡在SPSS中通過兩步聚類法,進行聚類分析,聚類的標準分別為1.95、2.63、3.53、5.30、9.76hm2/人,將研究區域劃分為低水平、較低水平、中等水平、較高水平和高水平5種類型。

圖 2 2009—2014年各區市縣人均生態足跡空間分布圖Fig.2 Spatial distribution of the per capita ecological footprint of each city (county,region) in 2009—2014

由圖2可知,成都市2009—2014年人均生態足跡在空間演變上,體現出以下特征：

(1)人均生態足跡空間格局呈現出中間低,西南高,兩翼居中的分布特征

以成都市五城區為中心的一圈層區市縣中,溫江區、郫縣、新都區、青白江區和龍泉驛區屬于生態足跡低和較低區域,其生態足跡保持在2.63hm2/人以下。其主要原因是這些地區在近年來的發展定位為成都市主城區的衛星城市,其主導產業為第二和第三產業,其農產品產量普遍偏低,主要依賴周邊縣區外來輸入。而作為生態足跡最高的蒲江縣、大邑縣以及相對較高的新津縣和崇州市,恰好為成都市第三圈層所在的區域,其人均生態足跡在5.30hm2/人左右,這些地區耕地資源豐富且普遍質量較高,是成都市農產品主要供給地,其二三產業發展較為緩慢。處于中間水平的都江堰市、彭州市、金堂縣和雙流縣為成都市第二圈層的區市縣,可以反映出成都市目前所處生態足跡的平均水平,基本在3.53hm2/人左右,面臨著經濟發展和耕地保護的雙重任務。

(2)人均生態足跡空間格局較為穩定,變動幅度不大

從2009—2014年,五城區一直隸屬于生態足跡低水平；新都區和青白江區隸屬于生態足跡較低水平；都江堰、彭州市、金堂縣和雙流縣隸屬于生態足跡中水平；崇州市和新津縣隸屬于生態足跡較高水平；一直隸屬于生態足跡高水平的為邛崍市與蒲江縣。在6年間生態足跡水平未發生變化區市縣為11個,占總量的73.33%。這表明成都市在研究區內發展戰略保持穩定,各區市縣的分工未發生明顯改變。

(3)人均生態足跡格局變化劇烈區主要集中在高水平和低水平兩個區域

高水平變化主要集中在大邑縣,主要是2011年、2013和2014年,由高水平下降為較高水平,其主要原因是大邑縣在生態足跡高水平的縣市區中,其地貌類型相對復雜,丘陵區的面積比例相對較大,農產品穩定生產能力相對較弱,加之近年來第二三產業發展較為迅速,其農產品產量有下降的趨勢。低水平演變主要表現在2014年的溫江區、郫縣和龍泉驛區由較低水平降至低水平。溫江區近年來的主導產業由傳統的種植糧食作物逐漸轉型至生產花卉苗木,形成了農產品產量逐年下降的局面；郫縣耕地資源較為豐富,但其發展定位承接成都市企業的轉移,第二、三產業逐步壯大,致使農產品產量下降；龍泉驛區其鄉村旅游業和觀光農業較為發達,糧食播種面積有了較大的下滑,是導致生態足跡水平下降的主要原因。

3.2 人均生態承載力與人均生態虧盈分析

3.2.1 人均生態承載力與人均生態虧盈時間動態分析

根據生態承載力模型并扣除12%用于生物多樣性維持的部分[32],計算出2009—2014年的人均生態承載力,再將人均生態承載力與人均生態足跡數值相減,可計算人均生態虧盈情況。

圖3 2009—2014年成都市人均承載力時間演變規律 Fig.3 Temporal evolution law of the per capita ecological carrying capacity of Chengdu in 2009—2014

由圖3和圖4可知,2009—2014年成都市人均承載力呈現出較為穩定且有下降的趨勢,而人均生態虧盈主要表現為虧損狀態,但總體趨勢向好。人均承載力穩定主要是由于我國實行了最為嚴格的耕地保護制度,耕地面積雖然逐年減少,但減少速度逐步變緩。隨著城市化進程不斷的推進,建設用地不可避免的占用耕地,雖然建設用地的承載能力有所提升,但整體效果并不明顯。

而人均生態虧盈情況有所好轉的原因,并非是人均承載力提高所致,而是人均生態足跡計算中基于農產品生產量代替消費量的假設條件而導致。由表1可知,自2009年以來,成都市人均消費水平相對較為穩定。隨著生活水平的不斷提高,人們的飲食結構發生了一定的改變,對糧食的消費量有所下降。但對其他肉蛋奶的需求量有所增加,對生態環境的影響在上升。因此,在人均生態承載力、人均消費總量相對穩定,第一營養級食品比重下降,而第二、三營養級食品比重不斷上升的背景下,其本質趨勢為人均生態赤字情況愈發嚴峻。

圖4 2009—2014年成都市人均生態足跡、人均生態承載力和人均生態虧盈時間演變規律Fig.4 Temporal evolution law of the per capita ecological footprint, the per capita ecological carrying capacity and the per capita ecological surplus and deficit of Chengdu in 2009—2014

3.2.2 人均生態承載力與人均生態虧盈空間格局與動態分析

對2009年—2014年各區市縣人均承載力和人均生態虧盈情況,在SPSS中通過兩步聚類法,進行聚類分析,聚類的標準分別為0.22、0.25、0.29、0.36、0.45hm2/人；-1.71、-2.29、-3.16、-5.01、-9.32hm2/人。

表1 2009—2014年成都市主要農產品人均消費水平

圖5 2009—2014各區市縣人均生態承載力空間分布圖Fig.5 Spatial distribution of the per capita ecological carrying capacity of each city (county,region) in 2009—2014

圖6 2009—2014年各區市縣人均生態虧盈空間分布圖Fig.6 Spatial distribution of the per capita ecological surplus and deficit of each city (county,region) in 2009—2014

由圖5、圖6可知,成都市2009—2014年人均生態承載力與人均生態虧盈空間格局與動態演變呈現出如下特點：

(1)人均承載力與人均生態虧盈空間呈現上“高-低,低-高”分布

人均承載力較高的區域主要穩定分布在成都市西南方向的大邑縣、邛崍和蒲江縣,而這些區域恰好是生態虧損最大的地區,高達-5.01 hm2/人以上；低生態承載力主要分布在成都市中部一圈層的五城區、溫江區、新都區、青白江區和龍泉驛區,這些區域在人均生態虧盈方面表現為虧損情況較輕或略有盈余。人均承載力與人均生態虧盈呈現出了,“高-低,中-中,低-高”相互錯落的基本格局。其原因主要是由于五城區城市化程度極高,農產品主要靠外部供給,而一圈層其他區市縣二三產業發展迅速,第一產業中糧食作物比重下降較大的原因所致。

(2)人均承載力格局演化相對劇烈,人均生態虧盈格局相對穩定

2009—2014年成都市人均承載力演化相對劇烈的區域主要為：高水平、較高水平、較低水平和低水平區域。具體而言,邛崍市在承載力在高水平和較高水平之間反復波動,并有逐漸下降的趨勢；而在較低水平和低水平之間的演化中,表現出溫江區、新都區演變為低水平區域,而五城區在較低水平和低水平間擺動不定。總體而言,人均承載力向著更低水平演化,而人均生態虧盈格局在穩定中逐漸在虧損方向中徘徊。主要由于近年來,城市化發展占用了大量的優質耕地,且人民的生活水平日益提高,成都市資源輸出型區市縣供給量增長,無法適應其他輸入型區市縣需求量增長的步伐。

4 結論與建議

4.1 結論

通過計算研究2009—2014年成都市各區市縣的人均生態足跡、人均生態承載力和人均生態虧盈在時間和空間上的動態變化,對于6種生態生產性土地利用類型對人均生態足跡、人均生態承載力的貢獻,與區市縣的農用地生產能力和經濟發展水平的具體情況基本吻合。

(1)在時間演化規律上,人均生態足跡有回落趨勢,人均生態承載力較為穩定,且有下降趨勢,生態赤字有所好轉,但本質上有加重趨勢

2009—2014年人均生態足跡為逐年下降,共下降0.8222hm2/人,其中2013與2014年有明顯回落,共回落0.7863hm2/人。然而,這種下降并非代表在成都市對自然需求的下降,屬于不可持續的下降趨勢。人均承載力的逐年下降,6年間共計下降0.0099hm2/人；人均生態承載力下降速度遠比不上人均生態足跡下降速度的綜合作用下,生態赤字有所好轉,但成都市生態赤字在本質上越發擴大的趨勢。

(2)就空間格局與演變上而言,人均生態足跡與人均承載力呈空間一致性,與人均生態虧盈分布情況相反,人均生態足跡與人均承載力演變相對劇烈,人均生態虧盈相對穩定

人均生態足跡與人均生態承載力均出現了“中間低,西南高,兩翼居中”的空間格局,其分布狀態基本呈現出與成都市經濟圈層相反的特征,即由第一圈層向著二三圈層逐步變高。人均生態足跡反映的是單位個體在人類活動過程中對自然環境的需求量,而人均生態承載力則反映的是自然界能夠為人類活動提供此種訴求的能力。經濟越發達,人們對自然界的需求量則越高,然而由于需求量等于產量的假設的影響,使人均生態足跡的規律與現實情況有失偏頗,承載力則較好的反映出經濟欠發達地區自然供給能力則更強,表明地處成都平原的各區市縣生態足跡主要受耕地農產品的影響。從空間演變上,主要發生在高水平和低水平兩態區域,并表現為高水平人均生態足跡與人均生態承載力的區域逐步縮小,低水平的范圍逐漸擴大,受兩者的綜合作用,使人均生態虧盈的空間格局相對較為穩定。

(3)研究區域分為生態資源輸入與輸出區域且圈層現象明顯,生態足跡亟待調控

通過對成都市2009—2014年生態足跡時空演化進行分析,成都市生態足跡可以明顯的分為生態資源輸入和輸出兩個區域。兩個區域的形成是由成都市各區市縣的功能定位決定,生態資源輸入區域為五城區、溫江區、郫縣、新都區、青白江區、龍泉驛區,而邛崍市、大邑縣、崇州市、新津縣和蒲江縣,且都江堰市、彭州市、金堂縣和雙流縣大有變為資源輸入區域的趨勢。就成都市本身而言,兩大區域人均生態足跡形成了一定的互補關系,然而無法實現市域內的平衡。因此,建立合理的生態足跡調控機制,控制生態赤字進一步發展的迫切性越發明顯。

4.2 建議

本文在計算人均生態足跡時,在無法獲取消費數據,同時借鑒其他學者經驗的基礎上,以產量代替消費量計算的方式得出的計算結果致使研究結果產生生態足跡有下降的趨勢。在本文計算過程中采用的為第二次土地調查數據,給數據的時間跨度帶來了一定的限制。在進行后的研究中,應該結合問卷調查獲取更為準確的消費數據,使生態足跡的計算更為準確,并結合遙感數據將研究時間跨度延長,以期得到更為符合研究區的生態足跡時空演變規律。通過研究發現,建立合理的生態補償機制,實施生態輸入型區域對生態輸出區域進行合理的生態補償,促進輸出區域的發展,最終實現成都市不同圈層的統籌發展模式的建立亟待解決。

[1] Rees W E. Ecological footprints and appropriated carrying capacity: what urban economics leaves out. Environment and Urbanization, 1992, 4(2): 121- 130.

[2] 謝高地, 魯春霞, 成升魁, 鄭度. 中國的生態空間占用研究. 資源科學, 2001, 23(6): 20- 23.

[3] 王文國, 何明雄, 潘科, 祝其麗, 周蕓, 樊毅, 胡啟春. 四川省水資源生態足跡與生態承載力的時空分析. 自然資源學報, 2011, 26(9): 1555- 1565.

[4] 謝文瑄, 黃慶旭, 何春陽. 山東半島城市擴展模式與生態足跡的關系. 生態學報, 2017, 37(3): 969-978.

[5] 安寶晟, 程國棟. 西藏生態足跡與承載力動態分析. 生態學報, 2014, 34(4): 1002- 1009.

[6] 張志強, 徐中民, 程國棟. 生態足跡的概念及計算模型. 生態經濟, 2000, (10): 8- 10.

[7] 張志強, 徐中民, 程國棟, 陳東景. 中國西部12省(區市)的生態足跡. 地理學報, 2001, 56(5): 599- 610.

[8] 徐中民, 張志強, 程國棟. 甘肅省1998年生態足跡計算與分析. 地理學報, 2000, 55(5): 607- 616.

[9] 徐中民, 程國棟, 張志強. 生態足跡方法: 可持續性定量研究的新方法——以張掖地區1995年的生態足跡計算為例. 生態學報, 2001, 21(9): 1484- 1493.

[10] 張勃, 劉秀麗. 基于ARIMA模型的生態足跡動態模擬和預測——以甘肅省為例. 生態學報, 2011, 31(20): 6251- 6260.

[11] 張遠索, 張占錄, 孟斌, 朱海勇. 北京市人地關系現狀及預測——基于生態足跡和GM模型的分析. 城市問題, 2011, (5): 34- 39.

[12] 向書堅, 柴士改. 生態足跡若干不足、修正與完善以及應用拓展. 資源科學, 2013, 35(5): 1051- 1058.

[13] Toth G, Szigeti C. The historical ecological footprint: from over-population to over-consumption. Ecological Indicators, 2016, 60: 283- 291.

[14] 方愷. 基于改進生態足跡三維模型的自然資本利用特征分析——選取11個國家為數據源. 生態學報, 2015, 35(11): 3766- 3777.

[15] 周濤, 王云鵬, 龔健周, 王芳, 馮艷芬. 生態足跡的模型修正與方法改進評述. 生態學報, 2015, 35(14): 4592- 4603.

[16] 郭慧文, 嚴力蛟. 城市發展指數和生態足跡在直轄市可持續發展評估中的應用. 生態學報, 2016, 36(14): 4288- 4297.

[17] 章錦河, 張捷. 旅游生態足跡模型及黃山市實證分析. 地理學報, 2004, 59(5): 763- 771.

[18] 張丹, 成升魁, 高利偉, 曹曉昌, 劉曉潔, 劉堯, 白軍飛, 喻聞. 城市餐飲業食物浪費的生態足跡——以北京市為例. 資源科學, 2016, 38(1): 10- 18.

[19] 楊青, 逯承鵬, 周鋒, 耿勇, 景紅雙, 任婉俠, 薛冰. 基于能值-生態足跡模型的東北老工業基地生態安全評價——以遼寧省為例. 應用生態學報, 2016, 27(5): 1594- 1602.

[20] Begum R A, Pereira J J, Jaafar A H, Al-Amin A Q. An empirical assessment of ecological footprint calculations for Malaysia. Resources, Conservation and Recycling, 2009, 53(10): 582- 587.

[21] 吳濤. 安徽省生態足跡與可持續發展研究[D]. 合肥: 中國科學技術大學, 2014.

[22] 周靜, 管衛華. 基于生態足跡方法的南京可持續發展研究. 生態學報, 2012, 32(20): 6471- 6480.

[23] 李炳意, 師學義. 基于生態足跡的資源型城市可持續發展能力分析——以山西省晉城市為例. 水土保持研究, 2016, 23(2): 255- 261.

[24] 鐘陸演. 基于生態足跡改進模型的烏魯木齊市土地資源可持續利用研究[D]. 烏魯木齊: 新疆大學, 2009.

[25] He J, Wan Y, Feng L, Ai J Y, Wang Y. An integrated data envelopment analysis and emergy-based ecological footprint methodology in evaluating sustainable development, a case study of Jiangsu Province, China. Ecological Indicators, 2016, 70: 23- 34.

[26] Li G J, Wang Q, Gu X W, Liu J X, Ding Y, Liang G Y. Application of the componential method for ecological footprint calculation of a Chinese university campus. Ecological Indicators, 2008, 8(1): 75- 78.

[27] Kissinger M, Gottlieb D. Place oriented ecological footprint analysis-the case of Israel′s grain supply. Ecological Economics, 2010, 69(8): 1639- 1645.

[28] 楊屹, 加濤. 21世紀以來陜西生態足跡和承載力變化. 生態學報, 2015, 35(24): 7987- 7997.

[29] Rees W, Wackernagel M. Urban ecological footprints: why cities cannot be sustainable-and why they are a key to sustainability. Environmental Impact Assessment Review, 1996, 16(4/6): 223- 248.

[30] Wackernagel M, Onisto L, Bello P, Linares A C, Falfán I S L, García J M, Guerrero A I S, Guerrero M G S. National natural capital accounting with the ecological footprint concept. Ecological Economics, 1999, 29(3): 375- 390.

[31] Wackernagel M, Onisto L, Bello P, Callejas L A, López Falfán I S, Méndez García J, Suárez Guerrero A I, Suárez Guerrero M G. Ecological footprints of nations // Commissioned by the Earth Council for the Rio+5 Forum. Toronto: International Council for Local Environmental Initiatives, 1997: 4- 12.

[32] 田玲玲, 羅靜, 董瑩, 劉和濤, 曾菊新. 湖北省生態足跡和生態承載力時空動態研究. 長江流域資源與環境, 2016, 25(2): 316- 325.

SpatialdifferencesinpercapitaecologicalfootprintandpercapitaecologicalcarryingcapacityinChengdu

PAN Hongyi1,2,*,ZHU Wanqiu1,2,CUI Lvye1,2,FENG Maoqiu1,2,ZHU Fang1,2

1KeyLaboratoryofLandResourcesEvaluationandMonitoringinSouthwest,MinistryofEducation,SichuanNormalUniversity,Chengdu610068,China2GeographyandResourcesScienceCollege,Chengdu610068,China

By comparing the natural resources consumed by human activities and the ecological carrying capacity of natural ecosystems, the ecological footprint method was employed to quantitatively estimate the status of regional sustainable development. Through the calculation of the ecological footprint and ecological carrying capacity, regional resource and energy consumption could be transformed into a certain amount of land for production of resources. If demand, based on the ecological footprint, was greater than the ecosystem carrying capacity the region could provide, it was deemed an ecological deficit area. In these areas, the pressure on land resource production was great and the ecosystems were less stable. Conversely, if demand, based on the ecological footprint, was less than the ecological carrying capacity of the region, it was an ecological surplus area. These areas exhibited reasonable regional land use, with sustainable use of land resources. In this study, the ecological footprint model was used to investigate ecological footprints, ecological carrying capacity, and ecological surplus and deficit, and ArcGIS was used to conduct spatial analyses to determine the relationship among these areas in Chengdu from 2009 to 2014. Using spatial evolution law analysis, the results showed the following: (1) overall, the spatial pattern of the per capita ecological footprints was relatively stable, and the change was not severe. There was strong variation among regions with high- and low-level areas. The per capita ecological footprint decreased annually, from 2.759 hm2/cap to 1.937 hm2/cap. Because agricultural products are numerous in Chengdu, the per capita ecological footprint was the most affected by the ecological footprint caused by cultivated land. The basic distribution pattern characteristics were low in the middle region, high in the southwest, and medium in the two side areas. For example, low-level per capita ecological footprints were found in the five urban districts. High-levels per capita ecological footprints were found in Pujiang, Dayi, and Qionglai. Medium per capita ecological footprints were distributed in the two side areas, including Dujiangyan, Jintang, and Pengzhou, among others. These areas reflected the average level of ecological footprints in Chengdu, which was approximately 3.53 hm2/cap. (2) The per capita ecological carrying capacity of Chengdu was relatively stable and presented a downward trend, from 0.2314 hm2/cap to 0.2215 hm2/cap, from 2009 to 2014. Having the most stringent farmland protection system, the per capita ecological carrying capacity was relatively stable. Low-level per capita ecological carrying capacity areas were the five urban districts, among others. The high-level per capita ecological carrying capacity areas were Pujiang, Dayi, and Qionglai. The spatial distribution characteristics of the per capita ecological footprint and per capita ecological carrying capacity were positively correlated. (3) The per capita ecological surplus and deficit of this area exhibited improving trends with time. But in fact, the developing trend in ecological deficits was becoming increasingly serious, which was opposite to that of the ecological carrying capacity distribution. The per capita ecological surplus and deficit distribution was dispersed in the five urban districts. During the study period, the rest areas were deficit and the most serious areas were concentrated in Pujiang which located in the southwest and the maximum was -9.3189 hm2/cap. It was suggested that effective regulation of ecological footprints and complementary mechanisms were needed in the future.

per capita ecological footprint; per capita ecological carrying capacity; per capita ecological surplus and deficit; city (county, region); Chengdu City

國家自然科學基金(41371125)；四川省教育廳項目(16ZB0061)

2016- 07- 12; < class="emphasis_bold">網絡出版日期

日期:2017- 05- 27

*通訊作者Corresponding author.E-mail: panhongyi80@163.com

10.5846/stxb201607121426

潘洪義,朱晚秋,崔綠葉,馮茂秋,朱芳.成都市人均生態足跡和人均生態承載力空間分布差異.生態學報,2017,37(19):6335- 6345.

Pan H Y,Zhu W Q,Cui L Y,Feng M Q,Zhu F.Spatial differences in per capita ecological footprint and per capita ecological carrying capacity in Chengdu.Acta Ecologica Sinica,2017,37(19):6335- 6345.