生态足迹方法在围填海评价中的应用初探以厦门西海域为例

第46卷　增刊1　2007年8月

厦门大学学报(自然科学版)

JournalofXiamenUniversity(NaturalScience)

Vol.46　Sup.1Aug.2007　

生态足迹方法在围填海评价中的应用初探

以厦门西海域为例

孟海涛,陈伟琪3,赵　晟,熊　鹏

(厦门大学环境科学研究中心,福建厦门361005)

摘要:生态足迹方法是上世纪90年代初提出并发展迅速的一种度量可持续发展程度的方法.本文基于1984～2005年

厦门地区生态足迹和生态承载力的计算,对厦门西海域自上世纪80年代以来的围填海工程造成的生态承载力的累积性变化做了量化分析,尝试应用生态足迹分析法从宏观层面对围填海活动的累积性生态影响进行评价,以期为综合评估海湾围填海工程的生态效应提供一种全新的视角.结果表明,厦门的生态足迹在逐渐变大,生态承载力在逐渐变小,生态赤字由1984年的-0.8254hm2/人增长到2005年的-3.9574hm2/人;厦门西海域围填海工程导致厦门生态承载力累积性减少77420.54hm2,加大了厦门的生态赤字.

关键词:生态足迹;生态承载力;生态赤字;围填海

中图分类号:F062.2　　　　文献标识码:A　　　　　文章编号:20479(　　沿海地区是我国经济最发达、人口最密集的地区,人均占有土地面积小,,资源越来越稀缺.的矛盾,近一二十年来,,建筑用地,岸带生态系统造成一系列的负面影响,如填海工程使海洋动植物生境改变或丧失、改变海域水动力条件、降低环境容量等等.近些年来,围填海工程带来的海洋生态环境问题已引起人们的关注,不少学者从不同方面分析和探讨了围填海工程对近海生态环境所产生的负效应[1-3].然而,从宏观层面应用生态足迹分析法评价围填海活动的生态影响,目前尚未见报道.

生态足迹分析法是由加拿大生态经济学家威廉(William)及其博士生瓦克纳戈尔(Wackernagel)于上世纪90年代初提出的一种度量可持续发展程度的方法[4-5],该模型由于资料的相对易获取、计算方法的可操作性和可重复性,使得生态足迹分析具有广泛的应用范围,可以计算个人、家庭、城市、地区、国家乃至全球这些不同对象的生态足迹.目前生态足迹分析法已应用到不同领域(如城市管理、交通、能源、旅游,农业以及一些项目环境评价等),但关于围填海的生态影响评价还未涉及.本文作者基于1984～2005年厦门地区生态足迹和生态承载力的计算,对厦门西海

收稿日期:2007204206

3通讯作者:wqchen@

,尝试应用生态足迹分析法从,以期为综合评估海湾围填海工程的生态效应提供一种全新的视角.

1　研究区概况

厦门是中国福建东南沿海一座美丽的港口风景城市,素有“海上花园”之称.厦门市现有6个市辖区,分别是思明区、海沧区、湖里区、集美区、同安区和翔安区,陆地面积1565.09km2,海域面积约390hm2,海岸线长约234km[6].厦门西海域是厦门港的中心,处于海湾型城半个世纪以来,厦门西海域周边高强度的开发活动,使西海域面积由高集海堤建成初期的约108km2缩小到目前的45.4km2.本文作者将整个厦门地区作为生态足迹的计算对象,在此基础上,着重对上世纪80年代以来厦门西海域围填海工程造成的生态承载力的累积性变化进行量化分析.

厦门市包括西海域的地理位置如图1.

2　生态足迹计算方法及资料来源

生态足迹指生产一定人口所消费的资源和吸纳这些人口产生的废弃物所需要的生态生产性土地的总面积.生态足迹的计算是基于以下两个基本事实:1)人类可以确定自身消费的绝大多数资源及其所产生的废弃物的数量;2)这些资源和废弃物流能转换成相应的生物生产面积[7].生态生产性土地是指具有生

204 厦门大学学报(自然科学版)　　　　　　　　　　　　　　　　　　2007年

式中:j为生态生产性土地类型;EC为区域总的生态

承载力;ec为人均生态承载力,N为区域人口总数;aj为第j种人均生物生产面积;γj为第j种土地类型的调整因子;λj为第j种生态生产性土地类型的产量因子.世界环境与发展委员会在《我们共同的未来》这一报告中提出,应至少留出12%的生态承载力来保护全球生物多样性,所以为了谨慎起见,在生态承载力中要扣除掉这部分.产量因子是一个将各国各地区同类生态生产性土地转化为可比面积的参数[9],其计算公式为:

产量因子=区域某类土地的平均生产力/世界

(3)同类平均生产力

将生态足迹与该地区的生态承载力相比较,可以判断该地区的发展是否处于生态承载力的安全范围之内.生态赤字计算公式:

　图1　厦门以及厦门西海域位置图

　Fig.1　ThelocationofXiamenandXiamenWesternBay

ED(ES)=EC-EF(es)ec-(4)(5)

态生产能力的土地或水体.力大小的差异,大类:耕地、草地、林地、域.:

n

赤字(生态盈余),

)(人均生态盈余).

,说明区域生态足迹超过了生态承载力,发展不可持续.当生态赤字为正时,说明区域生态足迹在区域的生态承载力范围以内,发展可持续.

围填海造地必然会造成土地使用类型的变化,而这种变化也必然会造成生态承载力的变化,并且这种变化不是暂时的,而是永久性的.利用生态足迹方法可以对围填海造地导致的生态承载力变化进行分析.具体计算方法见3.4.

本文计算生态足迹的相关数据来源于1984～2005年的厦门统计年鉴以及厦门经济特区年鉴.

EF=N efNi=1

γ A

i

i

=

(1)

γ　N ∑iCi/Pi

式中:i为消费的某种商品或生物的类型;EF为区域总的生态足迹;ef为区域人均生态足迹面积;N为区域总人口数;γi为第i种消费品所对应的生物资源的生态生产性土地类型生产力权重,也就是各个土地类型的调整因子;Ai为第i项消费项目人均占用的实际生态生产性土地面积;Ci为第i项消费品的人均年消费量;Pi为第i项消费项目的世界年平均生产力.生产力调整因子γi的引入是因为生态足迹计算中规定的六类生态生产性土地的生态生产力存在差异,通过γi的调整,以避免生态足迹不被扭曲.本文计算时采用Wackernagel和William[8]对各类生态生产性土地调整因子的赋值,即可耕地2.82;草地0.54;林地1.14;化石能源用地1.14;建筑用地2.82;水域0.22.

3　结果与讨论

3.1　厦门地区的生态足迹计算

生态足迹计算主要由生物资源消费和能源消费

两部分组成.生物资源生产面积折算的具体计算中采用联合国粮农组织1993年计算的有关生物资源的世界平均产量资料[8],能源消费部分计算时采用世界上单位化石能源土地面积的平均发热量为标准,将当地能源消费所消耗的热量折算成一定的化石能源土地面积.根据公式(1),对厦门地区的生态足迹进行计算,结果列于表1.

从表1中可以看出,厦门地区生态足迹总量由1984年的1472248hm2上升到2005年的7596887hm2,增幅达到416.01%;人均生态足迹由1984年的

生态足迹理论将一个地区所能提供给人类的生态生产性土地的面积定义为该地区的生态承载力,以表征该地区的生态容量.生态承载力的计算公式如下:

EC=N ec=N

∑a

j

γj λ j,

(2)

　(j=1,2,3,…6)

增刊1　　　　　　　　　孟海涛等:生态足迹方法在围填海评价中的应用初探以厦门西海域为例 205

表1　厦门1984～2005年的生态足迹汇总

　　　　　　　　　　Tab.1　TheecologicalfootprintsofXiamenfrom1984to2005　　　　　　　　(hm2/人)年份

1984198519861987198819891990199119921993199419951996199719981999200020012002200320042005

化石足迹

0.04490.25020.39720.32380.29250.41770.39490.50050.50880.66110.62920.80430.81530.99501.26741.49001.59431.21300.77360.83861.32601.4626

耕地

1.12051.25711.31091.53921.45301.35641.38631.44251.37831.29971.22811.37861.40821.26001.36961.42841.53411.57711.78421.草地

0.00620.04590.03290.00740.00600.04420.04270.06190.07120.07260.17480.08850.10400.11280.12280.12630.12860.12030.10950.1041

林地

0.00300.00680.00540.00160.00360.00930.01000.01190.00900.01110.01470.01640.01500.02040.01810.02040.01100.0.01940.0140

建筑用地

0.04060.04710.06730.06820.07890.09140.09830.11890.13620.16600.19260.22590.25200.27410.30500.29930.0.51730.58360.62180.7058

水域

0.24880.35420.38300.48970.43300.45690.45660.47260.48760.52770.52530.54050.55891.29281.1.1.18350.94560.90830.8309

人均生态足迹

1.46401.96132.19672.42992.26702.37602.38882.60822.59122.73832.76483.05433.153434054.72854.51924.39674.15514.61034.9583

总人口/人

100564710266691045410106103610768341093299111852911345121153556117493411942081289876131267013435991371588141757914677311532168

总生态足迹/hm2

1472248201356322964222578245244119125976412672051295908829890723217313330170237068193878788493098754947255611210620697960719316030452589022367666747596887

1.4640hm2/人上升到到2005年的4.9583hm2/人,

增幅达到238.68%,厦门的生态足迹无论从总量上还是人均水平上都呈逐渐上升趋势,说明厦门对自然资源的利用逐年增加.1984～2005年,厦门人均生态足迹组成也发生了很大的变化.其中耕地比例明显下降,海洋和林地变化不大,化石能源用地、建筑用地和草地比例则明显增加.耕地所占比例的下降,草地所占比例的上升,反映了人民食品结构向高蛋白、高能量(主要是鲜蛋、奶类及肉制品等)的方向发展.化石能源的迅猛增长,反映出了厦门经济的迅猛发展,而建筑用地的增长则反映了厦门城市扩展的速度在加快.

事实上人类并未专门留出这类土地,所以不予考虑.然后根据公式(2)计算厦门历年的人均生态承载力(表2).在计算生态承载力时,扣除12%的生态多样性保护面积.

从表2中可以看到1984～1997年厦门的人均生态承载力呈逐渐上升趋势,但是1997年后,厦门的人均承载力有所下降.厦门的人均承载力由1984年的0.6386hm2/人到2005年的1.0009hm2/人,增幅达56.7%.其中建筑用地、林地和海洋都呈现上升趋势,增幅分别635.2%、354.3%和191.9%;但是耕地出现了明显的下降趋势,降幅达41.1%.厦门生态承载力的增加,主要是得益于技术提高和品种改良形成的土地生产力的提高以及对海洋资源开发利用的加大,但是这些增加被生态足迹的巨大增速所抵消,生态赤字仍在不断扩大.

3.2　厦门地区的生态承载力计算

首先根据公式(4)计算厦门地区的产量因子(表2),计算产量因子时,耕地采用谷物产量;林地采用木

材产量;水域采用海水产品产量;因建筑用地都是占用生产力较高的耕地面积,所以采用耕地的产量因子;厦门没有大面积的草地,所以不予考虑;化石能源用地是人类应该留出用于吸收CO2的土地,但是目前

3.3　生态足迹供需平衡动态分析

将计算得到的厦门地区历年的人均生态足迹与人均生态承载力进行对比,可以看出人类生产活动对自然的占用状态与自然提供的生态服务状况之间的

206 厦门大学学报(自然科学版)　　　　　　　　　　　　　　　　　　2007年

表2　厦门1984～2005年的人均生态承载力汇总

　　　　　　　　　　Tab.2　PercapitaecologicalcapacityinXiamenfrom1984to200　　　　　　　(hm2/人)年份

1984198519861987198819891990199119921993199419951996199719981999200020012002200320042005

海域产量因子

27.917038.588642.623555.722549.181952.824853.420255.372256.581862.215759.109060.417262.5980167.0514163.6159128.5065142.1020156.0049167.135.1169135.0645129.7073

林地产量因子

0.02000.01610.03780.04000.05000.08490.08740.08840.03610.04660.07630.10330.07510.17620.16990.07480.06050.0.15590.1492

耕地产量因子

1.72371.70931.60761.66731.62991.78571.80351.80531.89021.93941.98452.06392.09892.16942.15902.06122.2.01141.99772.0432

CO2吸收

0000000000000000000000

草地

00000000000000000000

建筑用地

0.01860.01820.01680.01750.01750.01850.01930.02020.02270.02440.02590.02780.02930.13190.12830.13150.13080.13270.1365

耕地

0.45700.43470.39610.45600.43240.46180.44300.42450.41750.43320.43270.44560.0.34650.35400.34420.30790.29370.28220.2690

森林

0.00120.00120.00240.00190.00240.00400.00460.00480.00220.00260.00410.00500.00780.00310.00260.00420.00290.00490.00610.0055

海洋

0.24890.33690.36420.46910.40800.43030.42530.43430.43650.46930.43860.44060.450417011.12850.86990.94481.00791.05130.82070.78950.7264

人均生态承载力

0.63860.69610.68600.83130.75720.80480.78510.77780.77350.81790.79310.80870.80651.49321.44731.18711.26131.30641.31421.10001.06531.0009

相互关系(图2).从图2可以看到,厦门的生态赤字从

1984年的-0.8254hm2/人到2005年的-3.9574hm2/人,增长了将近4倍,2005年生态足迹是生态承

载力的5倍,厦门处于一种不可持续的状态.而且随着经济的快速发展,生态赤字将进一步扩大,而且这种扩大的速度也不断地增加.

3.4　西海域填海造地导致的生态承载力的变

化

上世纪80年代以来,厦门西海域的围填海工程主要以满足港口建设和城市发展的土地需求为目的,围填海概况见表4.

依据生态承载力公式(2),围填海造成的累积承载力变化的计算步骤和模型构建如下:

第一步计算围填海工程K填海后的土地类型的累积生态承载力;

n

　图2　人均生态足迹和生态承载力趋势图

　Fig.2　Trendofpercapitaecologicalfootprintand

ecologicalcapacity

ECK填海后=

i=1

γ λ M∑

i

i

K

(6)

量因子;MK为填海工程K所填海域的面积;

第二步计算围填海工程K填海前(即该填海区为海域时)的累积生态承载力;

n

式中n为填海后所累积的年数,γi为第i年填海后土地类型的调整因子,λi为第i

年填海后土地类型的产

ECK填海前=

j=1

γ λ M∑

j

j

K

(7)

增刊1　　　　　　　　　孟海涛等:生态足迹方法在围填海评价中的应用初探

表3　火烧屿围填海生态承载力累积变化

Tab.3　Thecumulativechangesofecologicalcapacitycaused

byseareclamationprojectofHuoshaoyu　　(hm2)

以厦门西海域为例 207

式中n为填海后所累积的年数,γj为第j年海域的调

整因子,λj为第j年海域的产量因子;MK为填海工程

K所填海域的面积;

年份

1984198519861987198819891990199119921993199419951996199719981999200020012002200320042005

填海后　

29.102428.933227.241228.256427.579630.286830.456030.625231.978832.824833.501634.855235.532036.716436.547234.855235.701235.532033.670834.33.34.5168716.5620

填海前　

36.854450.938856.258473.550464.917669.722470.514473.088474.685682.130478.025279.754482.6320220.5060215.9784169.6332187.5720205.9200178.171.21722641.3200

变化量　

-7.7520-22.0056-29.0172-45.2940-37.3380-39.4356-40.0584-42.4632-42.7068-49.3056-44.5236-44.8992-47.1000-183.7900-179.4310-134.7780-151.87103880144.3490-144.4390-136.7000-1924.7600

第三步用围垦后的生态承载力减去围垦前的生态承载力,得出的结果即为填海工程K造成的生态承载力的变化

ΔECK=ECK填海后-ECK填海前

(8)

如果△ECK为正值,说明填海工程K使累积的生态承载力变大,有利于可持续发展;如果△ECK为负值,说明填海工程K使累积的生态承载力变小,不利于可持续发展.

下面以1983年竣工投入使用,围垦海域面积为6hm2的火烧屿为例来进行计算,火烧屿围垦海域用途

为农用地.依据构建好的围填海累积承载力的计算公

(7)、(8),式(6)、

,.22年来,该围填海716.562hm2,其对应的海域2641.32hm2,二者的差值为-1924.758hm2,即火烧屿围垦22年来累积减少的生态承载力.

按照上面的方法将厦门西海域从80年代至今的所有围填海工程所造成的生态承载力的累积性变化进行计算,结果汇总于表4.从中可以看出,至2006年,厦门西海域围填海工程已经使厦门生态承载力累

合计

表4　厦门80年代至2005年西海域围填海生态承载力累积变化

Tab.4　ThechangesofecologicalcapacityoftheWesternBayfrom1983to2005

工程名称火烧屿围垦东渡一期造地东渡二期造地象屿保税区一期西堤外造地海警码头排头造船厂海沧大道东渡三期西堤外侧闽台避风坞鹭江道扩建象屿保税区二期合计

围填海面积

/hm26306260284.5301465018.24015110

填海时间

1982～19831976～19841989～19931992～1993

199319982000200120022002200320042004～2006

填海后用途农用地　建筑用地建筑用地建筑用地建筑用地建筑用地建筑用地建筑用地建筑用地建筑用地建筑用地建筑用地建筑用地

填海前海域累积承载力/hm2

2641.3213022.3320549.4819886.599280.41983.824772.7918216.864398.791601.162329.9851.37376.68

填海后累积实际承载力/hm2

716.563437.304332.544192.781956.63181.59857.843310.23853.05310.51455.7110.3675.94

变化总量

/hm2

-1924.76-9585.03-16216.94-15693.82-7323.78-802.23-3914.95-14906.63-3545.74-1290.65-1874.26-41.01-300.74-77420.54

　数据来源《福建省海湾数模与环境研究厦门湾综合研究报告》:.福建省海洋开发管理领导小组办公室,近海海洋环境科学国家重点实验室(厦门大学),厦门大学海洋与环境学院,2006.

208 厦门大学学报(自然科学版)　　　　　　　　　　　　　　　　　　2007年

积减少77420.54hm2.该数值占厦门2005年生态承

载力总量的5.02%,这部分生态承载力可以使2005年厦门的生态赤字减少1.2%.所以从生态足迹的角度看,围填海工程进一步加大了厦门的生态赤字,给厦门的可持续发展带来不利影响.

虑到填海后所带来的经济社会效应.今后可考虑和其他技术手段结合使用进行研究,以期弥补生态足迹的不足,使获得的结果更准确、客观和全面.

参考文献:

[1]　郭伟,朱大奎.深圳围海造地对海洋环境影响的分析[J].

4　结　论

(1)厦门地区的生态赤字从1984年的-0.8254hm/人到2005年的-3.9574hm/人,增长了将近4

2

2

南京大学学报:自然科学版,2005,41(3):286-296.

[2]　陈满荣,韩晓非,刘水芹.上海市围海造地效应分析与海

岸带可持续发展[J].中国软科学,2000,11:115-120.

[3]　彭本荣,洪华生,陈伟琪,等.填海造地生态损害评估:理

倍.厦门西海域从80年代至今的围填海工程导致厦

门生态承载力累积减少77420.54hm2,占厦门2005年生态承载力总量的5.02%,这部分生态承载力可以使2005年厦门的生态赤字减少1.2%.所以从生态足迹的角度看,围填海工程的影响进一步加大了厦门的生态赤字.从生态足迹的角度看,厦门应该控制人口数量,并倡导新的生活方式和消费方式,减少城市本身生态足迹的需求;同时发展知识经济和循环经济,提高资源利用和配置效率,最终提高城市自身生态承载力.

(2)性.响及其可持续性,、社会、技术方面的可持续性,不能对人类可持续发展所涉及的其它众多方面作出全面衡量,具有生态偏向性.从围填海的角度来说,生态足迹也仅是从生态的角度考虑,而没有考

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ApplicationoftheEcologicalFootprintAnalysisinEcological

ImpactAssessmentofSeaReclamation:

XiamenWesternBayCaseStudy

MENGHai2tao,CHENWei2qi3,ZHAOShen,XIONGPeng

(EnvironmentalScienceResearchCenter,XiamenUniversity,Xiamen361005,China)

Abstract:

Theecologicalfootprint(EF)analysisisaquantitativemethodtoassessthesustainableregionaldevelopment.Based

onthetheoriesandmethodologyofEF,themodelsweredevelopedtoestimatethecumulativechangesofecologicalcapacitycausedbytheseareclamationinWesternBayofXiamen.TheresultsshowthattheecologicaldeficitsofXiamenchangedfrom-0.8254hm2/capin1984to-3.9574hm2/capin2005,suggestingthattheincreasetrendofecologicaldeficits.Theseareclamationpro2jectsinWesternBayhadledtotheecologicalcapacity’sreductionof77420.54hm2,whichmadetheecologicaldeficitmoreserious.

Keywords:ecologicalfootprint;ecologicalcapacity;ecological

deficit;seareclamation

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/pu51.html