南水北調(diào)中線水源區(qū)土地利用生態(tài)安全時空分析

1、南水北調(diào)中線水源區(qū)土地利用生態(tài)平安時空分析以河南省為例引言南水北調(diào)工程舉世矚目，其中中線工程是解決華北水資源危機(jī) 的最正確方案。近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)社會的開展，人口的日益增長和 對資源的需求日益加大，使之對環(huán)境的壓力日益加大。生態(tài)問題日益 成為我們生存和開展的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，南水北調(diào)中線水源區(qū)生態(tài)平安問題 事關(guān)中線區(qū)甚至全國未來的開展，所以對其進(jìn)行相關(guān)研究已迫在眉 睫。1989年，國際應(yīng)用系統(tǒng)分析研究所從保障人類安康狀態(tài)的角度 提出了生態(tài)平安(ecological security)的含義，是指在人的生活、 健康、安樂、基本權(quán)利、生活保障來源、必要資源、社會秩序和人類 適應(yīng)環(huán)境變化的能力等方面不受威

2、脅的狀態(tài)。我們認(rèn)為生態(tài)平安是指 在一定時間和空間尺度內(nèi)，生態(tài)系統(tǒng)處于保持自身正常功能結(jié)構(gòu)和 滿足人類社會經(jīng)濟(jì)可持續(xù)開展需要的狀態(tài)。目前生態(tài)平安的研究主要集中在國家和區(qū)域尺度上，且集中于單 一的地區(qū)生態(tài)平安現(xiàn)狀的比擬，國內(nèi)對生態(tài)平安評價方面的研究目前 還停留在探索階段，理論尚不夠成熟,而且多為針對某一年或某一地 區(qū)的靜態(tài)研究，有關(guān)時空動態(tài)變化研究那么很少?，F(xiàn)有生態(tài)平安的評價 方法主要有綜合指數(shù)法、景觀生態(tài)學(xué)方法、生態(tài)系統(tǒng)平安的綜合評價 法等。這些方法存在的主要問題是評價方法復(fù)雜，涉及的評價因子 繁多，需要人為賦值，主觀因素影響大，評價指標(biāo)和劃分等級的標(biāo) 準(zhǔn)難統(tǒng)一，因而評價結(jié)果在不同的時空條件下不

3、能相互比擬。本文 在生態(tài)足跡原理的基礎(chǔ)上，運用生態(tài)壓力指數(shù)指標(biāo)體系對中線工程 水源區(qū)的生態(tài)平安進(jìn)行了時空差異分析，以期為該區(qū)經(jīng)濟(jì)社會開展 政策的制定提供科學(xué)依據(jù)。1研究區(qū)域概況 善及保護(hù)措施，否那么將造成日益嚴(yán)重的生態(tài)后果。作為南水北調(diào)中線水源區(qū)核心區(qū)域之一，南陽市的生態(tài)平安事關(guān) 重大，人口的日益增長及其對自然資源的不合理利用是生態(tài)環(huán)境狀態(tài) 惡化的主要原因，因此控制人口增長，使之與環(huán)境容量及生產(chǎn)力開展 水平相適應(yīng)，提高自然資源利用率，合理調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，積極構(gòu)建資 源節(jié)約型及環(huán)境友好型社會生產(chǎn)及消費體系不僅事關(guān)南陽市本地的 和諧健康開展，亦對整個南水北調(diào)中線工程區(qū)域乃至全國意義重大。參考文獻(xiàn)1楊

4、京平，盧劍波生態(tài)平安的系統(tǒng)分析M北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002 2口趙先貴，肖玲，馬彩虹等，基于生態(tài)足跡的可持續(xù)評價體系的構(gòu)建J中 國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2006, 39 (6)： 1202-1207.3 徐中民，張志強(qiáng)，程國棟口中國1999年生態(tài)足跡計算與開展能力分析J 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報，2003, 14 (2)： 280-285.4任志遠(yuǎn),黃青，李晶.陜西省生態(tài)平安及空間差異分析J.地理學(xué)報,2005,60(4)： 597-606.王書轉(zhuǎn)，白景峰，宋松巖南水北調(diào)中線工程水源所在地南陽市生態(tài)平安現(xiàn)狀定量分析，文章編號0517-6611(2009)17-08156-04.程冬鴿，趙先貴，張口軍，吳姝冬，馬娟

5、霞，基于生態(tài)壓力指數(shù)的河南省 生態(tài)平安時空差異分析，文章編號：1001- 0068 (2009) 03-0288- 06.蘭葉霞.基于生態(tài)足跡的江西省生態(tài)平安時空動態(tài)定量研究D.西安：陜西師范大學(xué)，2006.國家統(tǒng)計局河南調(diào)查總隊：河南調(diào)查年鑒Z 北京：中國統(tǒng)計出版社， 1995-2010. 河南省農(nóng)村社會經(jīng)濟(jì)調(diào)查隊：河南農(nóng)村統(tǒng)計年鑒Z 北京：中國統(tǒng)計出版社，1995-2010. 10南陽市統(tǒng)計局南陽統(tǒng)計年鑒北京：中國統(tǒng)計出版社，2010.The middle line South-to-North Water Diversion Project of ecologicalsafety in

6、land utilization spatial analysisTaking Henan Province as an exampleAbstract: The South-to-North Water Diversion Project is the countrys improtant project which is much beneficial to the peoples livelihood, the ecological security situation of land use for ensuring the quality of projects and long-t

7、erm efficiency has a great influence, so, it is necessary to analysis the status of time and space of the project . in this paper, based on the research of using before thinking and methods, and the study of my teachers1 reviews and modification of the proposal,! take method of the ecological stress

8、 index to study the areas in the city of nanyang of the project ,and get the results of the land use ecological security situation assessment in recent years , which show that the regional ecological security situation is not ideal, and the ecological environment is in a very unsafe condition which

9、may turns to be more dangerous,And then put forward some simple countermeasures to solve the problems.Key words： The middle line South-to-North Water Diversion Project Ecological safety The ecological deficit/surplus Ecological stress index南水北調(diào)中線工程水源區(qū)即漢江中上游地區(qū)，區(qū)域由秦嶺山脈和 大巴山脈夾峙，包含匯入丹江口水庫的漢江、丹江兩大流域；本文主

10、要研究區(qū)域為中線水源區(qū)一一丹江口水庫的河南省南陽市境內(nèi)局部。 南水北調(diào)中線工程的源頭為丹江口水庫，渠首在南陽淅川縣陶岔， 水源區(qū)涉及南陽的淅川、西峽、內(nèi)鄉(xiāng)、鄧州4個縣市，總面積超過6. 36 萬hm2,總干渠從陶岔閘引水，穿越南陽的淅川、鄧州、鎮(zhèn)平、臥龍、 宛城、方城6個縣市區(qū)和高新區(qū)的26個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，在南陽境內(nèi)全長185km, 控制流域面積7. 63萬hm2,約占南陽總面積的29%。丹江口水庫面積為7 萬hitf,其中河南省南陽地區(qū)為4萬hm?,因此，該地區(qū)土地資源開 發(fā)利用情況不僅對其經(jīng)濟(jì)社會開展產(chǎn)生重要作用，而且對南水北調(diào) 中線工程生態(tài)平安產(chǎn)生重大影響。南陽地區(qū)位于河南省西南部，東鄰 桐柏山

11、、北靠伏牛山、西接陜西秦嶺余脈、南依鄂北崗地，即南陽盆 地。海拔77. 32212. 5m。山地、丘陵、平原各占1/3。地理坐標(biāo)為 北緯32 17,33 48,東經(jīng)110 58113 497。處于亞熱帶向 暖溫帶的過渡地帶，屬典型的季風(fēng)大陸半濕潤氣候，四季清楚，陽光 充足，雨量充分。年平均氣溫14. 415. 7,年降雨量在300H00 毫米之間，無霜期220240天，年平均日照時數(shù)2047小時。南陽市 下轄西峽縣、鎮(zhèn)平縣、內(nèi)鄉(xiāng)縣、淅川縣、新野縣、桐柏縣、唐河 縣、方城縣、南召縣、社旗縣、臥龍區(qū)、宛城區(qū)、南陽國家級高 新技術(shù)開發(fā)區(qū)、南陽新區(qū)、鴨河工業(yè)管理區(qū)、官莊工業(yè)管理區(qū)、 鄧州市等縣區(qū)，土地

12、總面積2.66萬hm截止2000年底，全區(qū)人口 1050萬，GDP總量519. 66億，人均GDP5000余元。2 土地利用生態(tài)平安評價生態(tài)足跡模型及其計算方法某一地區(qū)生態(tài)足跡是在一定的經(jīng)濟(jì)規(guī)模條件下，維持特定人口 的資源消費和消納廢棄物所必需的生物生產(chǎn)土地面積，本文借助 生態(tài)足跡分析法（由加拿大生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)家Rees和Wackernagel于 1996年提出的一種度量可持續(xù)開展程度的定量分析方法）運用生態(tài) 壓力指數(shù)及其等級劃分對區(qū)域的生態(tài)平安進(jìn)行定量評價。將各種消費 工程折算為兩類賬戶，一類是生物資源賬戶，包括耕地、牧草地、林 地和海洋(水域)等4種生物生態(tài)面積類型；另一類是化石能源賬戶， 包

13、括建筑用地、化石能源土地。生態(tài)足跡的計算公式如下： EF = N * gf = / pi) * rj( 1)(i= 1,2, 3,n,尸1, 1,3,，6)式中：EF為總的生態(tài)足跡；ef為人均生態(tài)足跡;N為人口數(shù)；ai為i 種物質(zhì)人均占用的生物生產(chǎn)面積；rj為均衡因子；ci為i種物質(zhì)的 人均消費量;pi為i種物質(zhì)的世界平均生產(chǎn)能力；i為消費的物質(zhì) 種類；j為生物生產(chǎn)面積類型。由于6類生物生產(chǎn)面積的生態(tài)生產(chǎn)力不同，在生態(tài)足跡計算中， 不同地區(qū)的資源稟賦不同，單位面積耕地、草地、林地、建筑用地、 水域等的生態(tài)生產(chǎn)能力差異很大,單位面積同類生物生產(chǎn)面積類型的 生態(tài)生產(chǎn)力差異也很大。因此，不同地區(qū)同類

14、生物生產(chǎn)面積類型的實 際面積是不能進(jìn)行直接比擬的，需要進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化,計算得到的各類生 物生產(chǎn)面積應(yīng)乘以一個均衡因子。均衡因子為某類生物生產(chǎn)面積的平 均潛在生產(chǎn)力與各類生物生產(chǎn)面積的平均潛在生產(chǎn)力的比值。本文采 用知道教師進(jìn)行相關(guān)研究所引用的均衡因子：建筑用地和耕地為 2. 19,水面為0. 36,草地為0. 48,林地和化石能源用地為1. 38o2. 2生態(tài)承載力數(shù)據(jù)處理生態(tài)承載力是指在不損害有關(guān)生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力和功能完整的 前提下，一個地區(qū)能夠擁有的生物生產(chǎn)土地的總面積,也可理解為是 在一定自然、社會、經(jīng)濟(jì)及技術(shù)條件下某地區(qū)所能提供的生物生產(chǎn)土 地的最大值。由于本文計算數(shù)據(jù)缺失，故采用之前學(xué)者

15、的相關(guān)計算值進(jìn)行估 算。2. 3生態(tài)赤字/盈余的計算依據(jù)上述生態(tài)足跡和生態(tài)承載力模型計算的結(jié)果，可以計算該 區(qū)人均生態(tài)赤字/盈余，從而可判定其生態(tài)系統(tǒng)的平安狀態(tài)。其計算 公式為：ED=EF-EC=N (ef-ec)(2) 式中，ED為區(qū)域生態(tài)赤字/盈余，EF為區(qū)域生態(tài)壓力總量，EC為區(qū) 域生態(tài)承載力總量，ef為區(qū)域人均生態(tài)足跡，ec為區(qū)域人均生態(tài)承 載力，假設(shè)區(qū)域生態(tài)足跡超過生態(tài)承載力，這說明該區(qū)生態(tài)負(fù)荷超過生 態(tài)容量，那么其開展處于不可持續(xù)狀態(tài)。那么生態(tài)赤字；反之出現(xiàn)生態(tài)盈 余，那么該區(qū)的開展模式處于可持續(xù)的狀態(tài)。4生態(tài)平安評價即生態(tài)壓力指數(shù)的計算同樣，依據(jù)生態(tài)足跡及生態(tài)承載力模型計算的結(jié)果

16、，可以提出 生態(tài)壓力指數(shù)的概念：生態(tài)壓力指數(shù)=區(qū)域人均生態(tài)足跡/區(qū)域人均生 態(tài)承載力。公式表示為：t=ef/ec(3)式中：t為生態(tài)壓力指數(shù)，ef為區(qū)域人均生態(tài)足跡，ec為區(qū)域人均生 態(tài)承載力根據(jù)WWF2004中提供的生態(tài)足跡和生態(tài)承載力數(shù)據(jù)，依據(jù)生態(tài)壓 力指數(shù)模型計算可得南陽市生態(tài)壓力指數(shù)的變化范圍為0. 04-4.00o通過對數(shù)據(jù)進(jìn)行掃描和聚類分析，并考慮到生態(tài)環(huán)境和社會經(jīng)濟(jì) 開展?fàn)顩r，制訂了生態(tài)平安評價指標(biāo)及等級劃分標(biāo)準(zhǔn)，表1生態(tài)壓力指數(shù)等級劃分表平安等級生態(tài)壓力指數(shù)t平安等級表征狀況12. 00極不平安3結(jié)果與分析數(shù)據(jù)來源1995-2010年河南省統(tǒng)計年鑒，1995-2010河南省農(nóng)村

17、統(tǒng)計年鑒，2010南陽市統(tǒng)計年鑒口叫相關(guān)網(wǎng)上公布的統(tǒng)計數(shù)據(jù)。2生態(tài)足跡及生態(tài)承載力分析1生態(tài)足跡相關(guān)計算結(jié)果：南陽市2009年人均生態(tài)足跡為 0. 015777201平方千米，其各類生物資源賬戶和局部化石能源賬戶見 表2-表6 ,人均生態(tài)足跡較05年0. 006939243平方千米，08年 0.014369981平方千米連年增高，其變化趨勢見表7,3. 2. 2生態(tài)承載力相關(guān)計算結(jié)果：表8為1995、2000、2005、2008、 2009年人均生態(tài)承載力，結(jié)果顯示人均生態(tài)承載力呈小幅增長，其增 長率較生態(tài)足跡增長率較小，表9為1995、2000、2005、2008、2009 年生態(tài)足跡及生態(tài)

18、承載力變化趨勢。表2：南陽市2009年草地類生物資源賬戶生物南陽市產(chǎn)量全球平均產(chǎn)量總的生態(tài)足跡人均生態(tài)足跡類型 （噸） 千克/公頃（平方千米）類型 （噸） 千克/公頃（平方千米）豬肉41375174牛肉13748233羊肉3822233禽肉5705933兔肉605333禽蛋312300400蜂蜜3018650羊絨418 1527山羊毛167015綿羊毛43515羊毛2105155591229. 734166121. 2121158242. 4241729060. 606183424. 2424780750603720866. 66667111333.333329000140333. 3333（

19、平方千米）0.5100463160.3800442620.1056578450.1577293430.016732430.0712220170.0550728870.0025420690.0101561120.0026454540.012801567南陽市2009年人口為：1092. 22萬人表3：南陽市2009年耕地類生物資源賬戶生物南陽市產(chǎn)量全球平均產(chǎn)量總的生態(tài)足跡人均生態(tài)足跡類型（噸）千克/公頃小麥35623002744稻谷3132842744玉物53113952744類型（噸）千克/公頃小麥35623002744稻谷3132842744玉米1444949274

20、4谷物53113952744（平方千米）（平方千米）1298214. 286114170. 5539526584. 91251935639. 5770. 1184264370.0104149310.0480364260. 176574007豆類1206641856薯類31748612607棉花900331000油料11139951856瓜類187167918000糖料384318000高粱14702744麻類5111500煙葉587191548茶葉1286566水繭214821000豆類1206641856薯類31748612607棉花900331000油料11139

21、951856瓜類187167918000糖料384318000高粱14702744麻類5111500煙葉587191548茶葉1286566水繭21482100065012. 9310325183. 3108690033600212. 8233103982. 1667213. 5535.7142857340.666666737932. 170542272. 084806534765. 4286214820.0059306460.0022972860.0082130410.0547529530.009485521.9476E-054.88692E-053.10765E-

22、050.003460270.0002072650.0487826740.001959643表4：南陽市2009年林地類生物資源賬戶生物南陽市產(chǎn)量全球平均產(chǎn)量總的生態(tài)足跡人均生態(tài)足跡類型 （噸）千克/公頃（平方千米）（平方千米）核桃 9957板栗 40808油桐籽31907狒猴桃81073花椒14330烏柏籽4412白果839木材4. 16*30003000160015001500150015001. 99*3319. 000013602. 666719941. 875054048. 66679553. 33332941. 3333559.333320904. 2260.0003038770.0

23、012454150.0018258110.0049485150.0008746710.0002692995.12107E-050.001913948其中*單位為萬立方千米，*單位為立方米/公頃 表5：南陽市2009年局部能源賬戶化石燃消費量全球平均能折算系生態(tài)足跡人均生態(tài)足跡原煤 10356449 55料地類 （噸）源足跡GJ/hm2數(shù)GJ/t （平方千米）（平方千米）20.934 8994892. 1719 0.820537134焦炭6417795528.47409859.82050. 037388464天然氣32750*9338. 9789034.59740. 000824159汽油137

24、699343. 1243433.21040.000313186柴油680409343. 12416965. 33030.001547621煤油3009342. 70575. 53706.89068E-06燃料油820217150. 223012. 45720.002099255石油汽10877150. 2304.97732.78208E-05電力1225242*100011.48106728.39720.009736038其中*單位為1000立方米，*單位為lOOOkwh,電力為建筑類面積表6：南陽市2009年生態(tài)足跡需求匯總土地人均生態(tài)足跡均衡類型（平方千米）因子 TOC o 1-5 h z

25、 草地1.3246503030.48耕地0.4886405222. 19林地0.0114327451.38水域0.0002988330.36化石燃料用地 0.8627445311.38建筑用地0.0097360382. 19合計人均均衡面積 （平方千米）0. 6358321451.0701227420.0157771890.000107581.1905874530.0213219232. 933749033表 7： 1995、2000、2005、2008、2009 年人均生態(tài)足跡199519950.2496837140.54680733320000.3339304150.73130760820

26、050. 3926270540. 85985324920080.4835939781.05907081120090.4886405221.0701227430.0082598910.0075507210.0050284370.010413030.0114327540.011398650.0104199950.0069392430.0143699810.015777201年份 耕地人均均衡面積林地 人均均衡面積年份 草地人均均衡面積水域 人均均衡面積19950.7139354710. 3426890260. 0001033283.71982E-0520000.9827154420.4717034

27、120.000150385.41369E-0520051.1552159830.5545036720.0002970240.00010692920081.3859683020.6652647850.1201003080.04323611120091. 3246503030. 6358321450.0002988330.00010758化石燃料人均均衡面積建筑用地人均均衡面積合計(h m2)0.2581845990.3562947470.000767466 0.0016807511.2589077040.2581845990. 3562947470. 000767466 0.0016807511

28、.5714606490.2581845990.3562947470.000767466 0.0016807511.779378590.7418325451.0237289120. 007942324 0.0173936892.8230642880.8627445311.1905874530.009736038 0.0213219232.933749045其中95、。年化石燃料及建筑用地數(shù)據(jù)為估計值（取鄰近年值）表8： 1995、2000、2005、2008、2009年人均生態(tài)承載力年份耕地林地草地水域建筑用地合計（hm7人）19950.3031890.017142 0. 000017 0. 0006890. 0702130.3912520000. 34