摘要：為了探索在有限用地規模前提下，提升區域土地生態承載力的技術方法，改進了傳統生態足跡模型，建立了一個開放式生態足跡模型，并分別采用2種模型對河南省黃河沿岸9市2017年生態承載狀況進行了評價。研究發現：(1)研究區各市耕地生態生產性足跡遠大于生態承載力，但多市消費足跡低于生態承載力。(2)經消費系數和用地結構調整系數修正后，開放式生態足跡模型評價結果可明確區分生態足跡中區域內部消費足跡與承擔的外部區域消費足跡，對研究區生產承載狀況的評價結果更符合實際。(3)能源消費是研究區各市生態承載狀況的決定性因素，是左右研究區可持續發展進程的關鍵。研究區在實現可持續發展過程中應重點關注能源消費，需在增加森林覆蓋率的同時，調整產業結構和能源消費結構，以提升化石能源用地承載力、降低能源消費足跡。研究得出，開放式生態足跡模型可實現對不同土地利用結構、居民消費結構下區域生態承載狀況的模擬。根據模擬結果，可提出在有限用地規模前提下，提升區域土地生態承載力的技術方法。研究成果可為河南省土地用地結構調整、土地利用規劃、土地保護等工作提供參考，并為黃河流域生態保護與高質量發展提供科學依據。
關鍵詞：生態足跡;生態承載力;開放式;消費調整系數;用地結構調整系數
黃河流域河南段是我國重要的糧食生產核心區，也是中原經濟區的核心地帶，在我國經濟社會發展和生態安全方面具有十分重要的地位。然而，農業增收、城市建設、經濟發展、生態保護以及人口增長不斷加大對有限土地資源的爭奪，使區域土地生態承載能力受到嚴峻的考驗。土地生態承載力問題關系到一個區域的生態安全，決定經濟發展的后勁并影響區域高質量發展進程[1]，人類在資源和環境能夠承受的范圍內才能實現經濟持續高效發展[2]。準確評價區域土地生態承載狀況，是今后實現在經濟持續發展的同時提升區域土地生態承載能力，實現區域高質量發展的核心和關鍵[3，4]。
生態足跡法是國內學者進行生態承載力評估研究中較常用的方法[5-7]。生態足跡模型最早是由William Rees(1992)創建，并與Wackernagel合作在1996年對模型進行了完善。該模型首先計算一定經濟水平下區域人類生存和發展所消費的生物資源及廢棄物吸收所需的生態生產性土地面積，再同區域現有的生態承載力進行比較，進而評價生態系統受人類影響的程度，衡量區域可持續發展水平[8]。該方法具有計算結果直觀和區域可比的特性，因此很快成為了區域可持續發展生態評估的重要方法[9-11]。20世紀90年代后期生態足跡模型引入中國，多位學者開展了基于生態足跡的生態承載力研究[12-14]，其中對河南省土地生態承載狀況的評價結果多為嚴重超載的不可持續狀態[15-17]。鑒于各類生物資源消費數據獲取的難度較大，很多學者采用區域生物資源的生產數據來近似代替消費數據[15-17]。但依據生物生產數據計算的生物生產性足跡并不是真正的本地消費形成的生態足跡，同時傳統的生態足跡評價方法具有相對靜態封閉的特點，各地類之間生態功能單一無重疊，未能充分考慮人口、技術、消費等因素的變化性，忽視了用地結構調整等政策性因素及消費結構調整等市場性因素對生態承載力產生的重要作用，具有一定的生態偏向性[18]。
本研究以黃河河南段沿岸的三門峽市、濟源市、焦作市、洛陽市、鄭州市、開封市、新鄉市、安陽市、濮陽市9個市為研究區，在采用傳統生態足跡模型對研究區9個市2017年生態足跡及生態承載力進行核算的基礎上，通過引入消費調整系數、用地結構調整系數等因子，形成一套開放式生態足跡模型。該模型對傳統生態足跡模型進行了改進，與傳統生態足跡評價結果存在顯著差異，評價結果可明確區分區域總生態足跡中，區域內部消費足跡與承擔的外部區域消費足跡。由于研究區位于農業輸出大省，農業的生態生產性足跡超過了生態承載力上限，但超載多由輸出外區域的農產品引起，多市本地區消費的生態足跡遠未達到生態承載力上限，耕地生態承載狀態良好，但化石能源用地超載嚴重。模擬結果可為區域用地結構優化、消費結構調整、實現區域生態保護與高質量發展提供科學依據。
1 材料與方法
1.1 研究區概況
黃河自西向東流經河南省北部的三門峽市、洛陽市、濟源市、焦作市、鄭州市、新鄉市、開封市和濮陽市共8個市，因安陽市的滑縣距黃河僅10 km，故本研究將安陽市也納入研究區共同研究。研究區位于黃河中下游地區，北部、西部環山，中部、東部為黃淮海沖積平原，是河南省和我國重要的農耕區。氣候屬大陸性季風氣候，雨熱同期、四季分明，年均氣溫12.1～15.7 ℃，年均降水量800 mm，年均日照時數1 468～2 246 h，全年無霜期207.9～271.7 d，適宜多種農作物生長。研究區多種農作物、肉蛋奶、水果、蔬菜產量均居全國前列。2017年底，研究區常住人口達4 235萬人，雖然農產品總產較高，但因人口眾多，隨著人口的不斷增長，人均耕地面積在持續減少，耕地壓力逐漸增大。作為全國糧食生產核心區，河南省黃河兩岸各市肩負著全國糧食供給的重任，在耕地壓力持續增加的前提下，有限的耕地面積中經濟作物的播種面積逐年減少，糧食作物播種面積持續增加。
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