李玉玲陳展圖

(1.廣西師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，廣西 桂林 541006；2.廣西師范大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院，廣西 桂林 541006)

人均生態(tài)承載力是衡量區(qū)域范圍內(nèi)系統(tǒng)自我調(diào)節(jié)能力和可持續(xù)發(fā)展的重要依據(jù)[1]。面對生態(tài)環(huán)境污染和土地資源破壞的生態(tài)現(xiàn)狀，我國已將“生態(tài)優(yōu)先”作為土地資源利用的首要方向。廣西地處我國南疆，生態(tài)本底相對較好，應(yīng)積極響應(yīng)國家生態(tài)環(huán)境保護策略，促進區(qū)域生態(tài)環(huán)境友好、和諧發(fā)展。

“承載力”一詞最早由美國Park和Burgess[2]于1921年提出，用表征資源環(huán)境限制因子來衡量人類社會物質(zhì)增長過程的影響。國內(nèi)是張林波等[3]首先意識到這一重要研究問題，指出承載力理論已由生態(tài)科學(xué)命題上升到了關(guān)系人類未來命運的哲學(xué)問題。隨后，陳百明等[4]提出了土地承載力，劉東霞等[5]提出了草地生態(tài)承載力，黃青等[6]界定了生態(tài)承載力與生態(tài)安全的含義及計算方法。評價方法主要分為指標(biāo)體系綜合評價法、產(chǎn)品周期綜合評價法以及結(jié)合不同學(xué)科和不同方法的綜合評價法[7]。生態(tài)承載力研究的時空范圍非常廣泛[8]，國內(nèi)外學(xué)者們多從城市群[9]、省域[10]、市域[11]等宏觀尺度分析，對中小尺度、微觀尺度下的區(qū)域內(nèi)部因地表生態(tài)環(huán)境差異、社會資源情況等因素引起的該區(qū)域生態(tài)資源再生產(chǎn)能力的差異性評估還較少。另外，對廣西生態(tài)足跡的相關(guān)研究主要是土地自然資本利用狀況[12]和水資源生態(tài)特征時空變化規(guī)律等方面[13]。

本文以縣域為尺度，利用生態(tài)足跡法、結(jié)合GIS的可視化功能，計算2018年廣西壯族自治區(qū)縣域生態(tài)足跡與生態(tài)承載力，以掌握研究區(qū)域內(nèi)部空間格局下的生態(tài)環(huán)境供養(yǎng)能力，為政府部門掌握地區(qū)生態(tài)承載力提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)和決策依據(jù)，為建設(shè)廣西優(yōu)美生態(tài)環(huán)境、推動綠色經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展做努力，為滿足人民日益增長的優(yōu)美生態(tài)環(huán)境需要作貢獻。

1 區(qū)域概況與數(shù)據(jù)獲取

1.1 區(qū)域概況

廣西壯族自治區(qū)地處中國華南，位于云貴高原向東南沿海丘陵的過渡地帶，北回歸線貫穿中部。介于E104°28′～112°04′，N20°54′～26°24′，包括南寧、柳州、桂林等14個地級市、111個縣級區(qū)域。廣西地勢西北高、東南低，總體是山地丘陵性盆地地貌，喀斯特地貌分布廣泛。

1.2 數(shù)據(jù)獲取

本文所采用的生物資源賬戶全球平均產(chǎn)量，取自國家統(tǒng)計局(https://data.stats.gov.cn/easyquery.htm?cn=C01)以及《2019年中國統(tǒng)計年鑒》。各縣(區(qū)、市)相關(guān)數(shù)據(jù)源于《廣西壯族自治區(qū)2019年統(tǒng)計年鑒》以及廣西14個地級市的統(tǒng)計年鑒，其中賀州市各縣因數(shù)據(jù)缺失，暫不研究，將其設(shè)為零值代替。廣西各縣級行政區(qū)域邊界的矢量數(shù)據(jù)獲取于中國科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心(http://www.resdc.cn)，利用ArcGIS處理后作為研究的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源。

2 研究方法

全球或全國尺度下的均衡因子和產(chǎn)量因子無法展現(xiàn)省域內(nèi)部各縣(區(qū)、市)具體自然資源的消耗程度以及自然系統(tǒng)的生態(tài)服務(wù)功能，故本文根據(jù)廣西實際情況對生態(tài)足跡中的均衡因子和生態(tài)承載力的產(chǎn)量因子進行修正，以減少省域內(nèi)部因土地類型、消費項目和其它社會經(jīng)濟條件的不同而引起的差異。本文采用劉某承等計算出的全國不同省份各土地利用類型的均衡因子和產(chǎn)量因子[14]。

2.1 生態(tài)足跡

生態(tài)足跡是指區(qū)域地表環(huán)境生產(chǎn)一定的能夠用于供應(yīng)人類生產(chǎn)生活消費的各種資源和吸納這些資源產(chǎn)生的廢棄物時所需的生物生產(chǎn)性的土地面積[15]。依據(jù)生態(tài)足跡法概念確定本文核算指標(biāo)，見表1，公式：

(1)

式中，EF為總的生態(tài)承載力；N為人口數(shù)；ef為人均生態(tài)足跡；ct為第t種消費品的消耗量；pt為t種消費品的全國平均生產(chǎn)量；t為消耗品和所投入的類型；rk為第k類生物生產(chǎn)性土地的均衡因子。

表1 廣西生態(tài)足跡核算指標(biāo)

2.2 生態(tài)承載力

生態(tài)承載力是某一地區(qū)內(nèi)所能提供的服務(wù)于人類的生物生產(chǎn)性土地面積的總和[16]。計算過程中需扣除用于生物多樣性保護的生態(tài)承載力的面積，公式：

(2)

式中，EC為生態(tài)承載力；N為人口數(shù)；ec是人均生態(tài)承載力；rj為人均生物生產(chǎn)面積；rk對應(yīng)各種土地利用類型的均衡因子；yk為產(chǎn)量因子，t=1，2，3，4，5，6。

2.3 生態(tài)壓力

生態(tài)壓力指數(shù)表示研究區(qū)域生態(tài)環(huán)境承載壓力程度，衡量其土地生態(tài)安全狀態(tài)[17]。本文選取趙先貴等生態(tài)壓力指數(shù)等級劃分標(biāo)準(zhǔn)[18]作為研究結(jié)果的參照,見表2，公式：

t=ef/ec

(3)

式中，t為生態(tài)壓力指數(shù)；ef為人均生態(tài)足跡；ec為人均生態(tài)承載力。

表2 生態(tài)壓力指數(shù)等級劃分標(biāo)準(zhǔn)

3 結(jié)果分析

3.1 人均生態(tài)足跡

廣西生態(tài)足跡可視化結(jié)果見圖1，人均生態(tài)足跡較高的地區(qū)主要集中在廣西西南部及中部，周邊其它縣區(qū)的足跡較弱。人均生態(tài)足跡較大的縣(區(qū)、市)為合山市、武鳴區(qū)、田陽區(qū)、防城區(qū)、平果市、田東縣、扶綏縣和覃塘區(qū)。這些縣區(qū)的工業(yè)、經(jīng)濟等都不是同一市區(qū)中最為發(fā)達的，但這些縣里的人們的生產(chǎn)生活對地區(qū)的生態(tài)影響卻相對很大，尤其是耕地、林地、水域的產(chǎn)量高于其它縣區(qū)，說明人們對自然資源的利用和耕作程度影響地區(qū)生態(tài)足跡。人均生態(tài)足跡較小的地區(qū)有桂林市秀峰區(qū)、疊彩區(qū)、象山區(qū)、七星區(qū)；柳州市柳南區(qū)和城中區(qū)；梧州市長洲區(qū)和萬秀區(qū)；南寧市西鄉(xiāng)塘區(qū)、興寧區(qū)、青秀區(qū)以及玉林市玉州區(qū)。這些縣(區(qū)、市)的分布在很大程度上同廣西耕地類型下人均生態(tài)足跡較高縣(區(qū)、市)的分布重合，從側(cè)面證明了廣西6類生物生產(chǎn)性土地中，耕地所占的貢獻率最大。同時，也說明人均生態(tài)足跡較高的縣(區(qū)、市)能夠維持一個人生存所需要的資源和吸納生態(tài)過程中產(chǎn)生的二氧化碳的土地面積相對較多。

圖1 廣西縣域人均生態(tài)足跡

3.2 人均生態(tài)承載力

廣西縣域人均生態(tài)承載力見圖2，呈現(xiàn)出西部大、東部小、生態(tài)承載力較強的縣域分布零散的空間分布規(guī)律。其中，金秀瑤族自治縣的人均生態(tài)承載力最強。其它承載力較強的縣域分布相對零散，主要有17個縣(區(qū)、市)，百色市西林縣、田陽區(qū)、樂業(yè)縣、田東縣、平果區(qū)；河池市環(huán)江毛南族自治縣、天峨縣；崇左市江州區(qū)、扶綏縣、龍州縣；防城港上思縣、防城區(qū)；來賓市忻城縣、象州區(qū)、合山市、武宣縣以及玉林市的博白縣。廣西東部承載力較弱的縣(區(qū)、市)有梧州市萬秀區(qū)、長洲區(qū)、龍圩區(qū)；玉林市玉州區(qū)、北流市、陸川縣；南寧市西鄉(xiāng)塘區(qū)、興寧區(qū)、青秀區(qū)、江南區(qū)，柳州市柳南區(qū)、城中區(qū)；桂林市秀峰區(qū)、疊彩區(qū)、象山區(qū)和七星區(qū)。雖然這些地區(qū)承載力不強，但其所占土地面積在廣西行政面積中所占比例較小。究其原因是這些縣(區(qū)、市)經(jīng)濟快速發(fā)展、城市化進程推進相對較快，但在長期的發(fā)展中造成了可供該區(qū)域內(nèi)人口生存發(fā)展的生態(tài)能力越來越小，區(qū)域自我調(diào)節(jié)能力也更差的局面。

圖2 廣西縣域人均生態(tài)承載力

3.3 生態(tài)壓力

根據(jù)公式(3)得到圖3，廣西縣域生態(tài)壓力在空間上呈現(xiàn)出西部及西北部較為安全、東部和東南部相對不安全狀態(tài)的分布規(guī)律。其中，廣西中間部為稍不安全的過渡帶，而廣西北部絕大部分縣域均處于很安全的狀態(tài)，其次是西部較安全狀態(tài)，與廣西北部和西部地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展水平相對于廣西南部和東部較弱有一定的相關(guān)性；也是人類活動受地形地貌影響的表現(xiàn)，即人類活動會隨著高程逐漸減弱。廣西西北部雖然是喀斯特石山廣泛分布的地區(qū)，但其海拔相對較高、氣候水源條件較好，為其形成豐富的亞熱帶資源提供了條件，在人類的干擾相對較少的情況下，其土地生態(tài)安全度較高；而在人們頻繁活動的低山丘陵地帶，受自然地理特征和人類經(jīng)濟活動的共同作用，形成了廣西東南部生態(tài)環(huán)境較為脆弱的空間分布現(xiàn)象。

3.3.1 很安全的縣域

處于很安全狀態(tài)的縣(區(qū)、市)共有19個縣，這些縣(區(qū)、市)的人均生態(tài)足跡遠遠小于人均生態(tài)承載力，區(qū)域內(nèi)生態(tài)環(huán)境壓力很小，土地利用及生態(tài)協(xié)調(diào)性較好。包括河池市環(huán)江毛南族自治縣、天峨縣、鳳山縣、東蘭縣、南丹縣、羅城仫佬族自治縣；百色市樂業(yè)縣、西林縣、隆林各族自治縣、那坡縣、凌云縣；來賓市金秀瑤族自治縣、忻城縣、象州縣；柳州市融水苗族自治縣、融安縣、三江侗族自治縣以及桂林市資源縣和玉林市博白縣。整體上廣西北部絕大多數(shù)縣(區(qū)、市)的土地壓力最小，資源消耗程度較小，生態(tài)環(huán)境狀況良好。這些縣(區(qū)、市)絕大多數(shù)的經(jīng)濟發(fā)展水平處于落后/欠發(fā)達狀態(tài)、地理位置偏僻，但自然資源豐富且開發(fā)利用程度較低，生態(tài)環(huán)境穩(wěn)定性較好。

3.3.2 較安全的縣域

處于較安全狀態(tài)的縣(區(qū)、市)共有27個縣，這些縣的人均生態(tài)足跡小于人均生態(tài)承載力，生態(tài)環(huán)境狀況較好。主要有崇左市寧明縣、江州區(qū)、憑祥市、龍州縣、扶綏縣、天等縣、大新縣；百色市德保縣、靖西市、右江區(qū)、田陽區(qū)、田東縣；河池市巴馬瑤族自治縣、宜州區(qū)、金城江區(qū)、大化瑤族自治縣；南寧市馬山縣、西鄉(xiāng)塘區(qū)、隆安縣；桂林市永?？h、龍勝各族自治縣、萬秀區(qū)以及來賓市武宣縣和合山市、防城港上思縣、梧州市蒙山縣、柳州市鹿寨縣。主要分布在廣西西部及東北部地區(qū)，其中，整個崇左市的縣區(qū)均處于生態(tài)壓力較安全的狀態(tài)，說明崇左建設(shè)基本農(nóng)田保護區(qū)、治理工業(yè)污染、綜合優(yōu)化縣城環(huán)境的成效顯著。百色和河池在根據(jù)區(qū)域環(huán)境自然屬性、環(huán)境問題和環(huán)境質(zhì)量狀況方面的整治和改造效益良好，有利于該區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展。

3.3.3 稍不安全的縣域

處于稍不安全狀態(tài)的縣(區(qū)、市)共有20個縣，包括南寧市上林縣、良慶區(qū)、興寧區(qū)、橫縣、邕寧區(qū)；梧州市岑溪市、長洲區(qū)、龍圩區(qū)、藤縣；防城港東興市、港口區(qū)、防城區(qū)和欽州市的浦北縣、欽南區(qū)以及桂林市的秀峰區(qū)和全州縣、柳州市柳江區(qū)、北海市鐵山港區(qū)、百色市平果市、來賓市興賓區(qū)。這些縣(區(qū)、市)主要分布在廣西東北部和南部部分地區(qū)的南寧、梧州、防城港等市。

圖3 廣西縣域生態(tài)壓力情況

3.3.4 較不安全的縣域

處于較不安全狀態(tài)的縣(區(qū)、市)共有31個縣，這些縣(區(qū)、市)的人均生態(tài)足跡略高于人均承載力，存在較小的土地生態(tài)安全隱患。主要有桂林市荔浦市、臨桂區(qū)、靈川縣、灌陽縣、恭城瑤族自治縣、象山區(qū)、興安縣、陽朔縣；貴港市桂平市、港南區(qū)、港北區(qū)、平南縣、覃塘區(qū)；柳州市城中區(qū)、柳城縣、魚峰區(qū)、柳北區(qū)、柳南區(qū)；南寧市賓陽縣、江南區(qū)、武鳴區(qū)、青秀區(qū)；北海市銀海區(qū)和合浦縣、欽州市欽北區(qū)和靈山縣、玉林市容縣和北流市、梧州市蒼梧縣、百色市田林縣、河池市都安瑤族自治縣。這些縣(區(qū)、市)主要較為零散地分布于廣西東北-東南方向，其中貴港市的縣(區(qū)、市)均處于較不安全狀態(tài)。

3.3.5 很不安全的縣域

處于很不安全狀態(tài)的縣(區(qū)、市)共有6個縣(區(qū)、市)，即桂林市疊彩區(qū)、平樂縣、雁山區(qū)和玉林市陸川縣、興業(yè)縣以及北海市海城區(qū)，生態(tài)壓力值分別為1.8862、1.7365、1.5311、1.8353、1.5216、1.7572。

3.3.6 極不安全的縣域

生態(tài)壓力最大的地區(qū)是桂林市七星區(qū)、玉林市玉州區(qū)和福綿區(qū)，這3個地區(qū)土地生態(tài)狀況處于極不安全的狀態(tài)，生態(tài)壓力值分別為2.5850、2.5933、2.1522。結(jié)合生態(tài)壓力很不安全的縣(區(qū)、市)的分布觀察可以發(fā)現(xiàn)，3個地區(qū)所在的桂林市和玉林市的其它縣(區(qū)、市)的土地生態(tài)也處于較為不安全或很不安全的狀態(tài)。將桂林市和玉林市的生態(tài)壓力與作為首府城市的南寧市和著名工業(yè)城市的柳州市相對比發(fā)現(xiàn)，南寧市和柳州市均未出現(xiàn)土地生態(tài)壓力如此大的現(xiàn)象，而在桂林市和玉林市中所出現(xiàn)的區(qū)域生態(tài)環(huán)境承載壓力最大的問題更值得深思，尤其是秀峰區(qū)、玉州區(qū)和福綿區(qū)這3個縣(區(qū)、市)，目前出現(xiàn)了生態(tài)壓力非常嚴(yán)重的問題，需要相關(guān)部門及時注意、亟待解決。

桂林市具有生態(tài)環(huán)境較好、自然條件優(yōu)越、環(huán)境質(zhì)量較高的自然優(yōu)勢，其生態(tài)環(huán)境壓力主要來自于人為因素，在早期的開發(fā)中存在以局部利益為主，采取耗竭資源為手段的經(jīng)濟增長方式。近年來，已制定了相關(guān)政策措施，控制和治理環(huán)境污染取得了一定的成效，生態(tài)創(chuàng)建工作名列全區(qū)前茅。但桂林為喀斯特巖溶地貌發(fā)育廣泛的地區(qū)，尤其是在七星區(qū)區(qū)域以石灰?guī)r地貌為特征，形成令人嘆為觀止的奇石、異洞、秀水風(fēng)景的同時，也使得其生態(tài)環(huán)境極端脆弱。七星區(qū)是桂林市人口密度最大的縣(區(qū)、市)，2018年人口密度高達4351人·km-2，人口密度愈大，人們對自然界的干擾程度越大，喀斯特地區(qū)土地生態(tài)環(huán)境越脆弱，越易形成喀斯特石漠化，造成土地生態(tài)系統(tǒng)退化，制約區(qū)域可持續(xù)發(fā)展。玉林市的玉州區(qū)、陸川縣、福綿區(qū)和興業(yè)縣分別位于玉林市人口密度前4，人口密度大且非農(nóng)業(yè)人口所占比重有待提高，都是該區(qū)域生態(tài)壓力較大的原因。

4 結(jié)論與展望

4.1 生態(tài)足跡

呈現(xiàn)出廣西西南部及中部人均生態(tài)足跡高、西北和東南方向上的人均生態(tài)足跡低的空間分布特征。其中，田陽區(qū)、田東縣、平果市等8個縣(區(qū)、市)人均生態(tài)足跡較高，西鄉(xiāng)塘區(qū)、興寧區(qū)、柳南區(qū)等12個地區(qū)足跡較低。廣西各個縣的人均生態(tài)足跡主要以耕地和草地構(gòu)成為主。

4.2 生態(tài)承載力

呈現(xiàn)出西部人均生態(tài)承載力高、東部人均生態(tài)承載力低的空間分布特征。金秀瑤族自治縣人均生態(tài)承載力最強；西林縣、樂業(yè)縣、天峨縣等17個縣(區(qū)、市)承載力相對較高；萬秀區(qū)、長洲區(qū)、龍圩區(qū)等16個縣(區(qū)、市)承載力較低。各縣人均生態(tài)承載力主要以耕地和林地構(gòu)成為主，化石能源也占有一定比例。

4.3 生態(tài)壓力

呈現(xiàn)出西北部和西南方向安全性較強，東北和東南方向上安全性較弱的空間分布規(guī)律。廣西111個縣(區(qū)、市)中，秀峰區(qū)、玉州區(qū)、福綿區(qū)3個區(qū)的人均生態(tài)壓力大于2，處于極不安全狀態(tài)；疊彩區(qū)、雁山區(qū)、平樂縣、興業(yè)縣、陸川縣和海城區(qū)6個縣區(qū)處于很不安全狀態(tài)；樂業(yè)縣、天峨縣、南丹縣等19個縣(區(qū)、市)處于很安全狀態(tài)；靖西市、合山市、寧明縣等27個縣(區(qū)、市)處于較安全的狀態(tài)。說明廣西整體生態(tài)壓力處于相對“稍不安全”的狀態(tài)，生態(tài)環(huán)境承載壓力不是很大，但玉林市和桂林市的土地生態(tài)壓力問題亟待解決。

生態(tài)承載力的研究，對區(qū)域生態(tài)可持續(xù)發(fā)展有一定的意義。但文中對均衡因子和產(chǎn)量因子的選取是基于其他學(xué)者的研究結(jié)果，隨時間變化存在一定偏差；且本文僅研究了某年的廣西縣域生態(tài)承載力內(nèi)部空間分布的規(guī)律，數(shù)據(jù)縱向參照性較弱，有待進一步探索。