Comprehensive Evaluation and Influencing Factors of Sustainable Development in Gansu Section of Weihe River Basin Based on Three-dimensional Ecological Footprint

doi:10.11923/j.issn.2095-4050.cjas2023-0278

Abstract

Abstract:

The stability and sustainable development of the ecosystem of the Weihe River Basin is the key for realizing the protection and high-quality development strategy of the Yellow River Basin. This study took the Gansu section of the Weihe River Basin as the study area, evaluated the ecological security status and its changing patterns from 2005 to 2020 based on the ecological footprint theory and the improved three-dimensional ecological footprint model, and on this basis comprehensively evaluated the ecological sustainability of the Weihe River Basin and its supply and demand balance. The results showed that the ecological footprint, ecological carrying capacity and ecological deficit of the Gansu section of the Weihe River Basin from 2005 to 2020 were all on the rise. The growth rate of ecological footprint was faster than that of ecological carrying capacity, and the ecological deficit of the region was on the rise, indicating that the supply of regional resources was less than the demand direction. The breadth and depth of the ecological footprint showed an increasing trend. The stock of capital in the study area was over-appropriated, ecological security was threatened, and it was in a more ecologically insecure state, with higher ecological pressure; the ecological sustainability of the regional land had shifted from a basic balance to a mildly unsustainable stage, and there was still a trend of further deterioration. The ecologically moderate population was also decreased in proportion to the actual population, with a lower space for population growth, making it difficult to secure ecological sustainability in a stable manner. In addition, the change of ecological footprint was influenced by natural environment, economy, social growth and other factors, among which the built-up area, urbanization rate, GDP per capita, and output value of various industries were positively correlated with the increase of ecological footprint.

Key words: ecological footprint, provincial hectares, Gansu section of Weihe River Basin, ecological carrying capacity, sustainable development, ecological deficit, three-dimensional ecological footprint model, resource supply and demand, environmental economics, social impact

LV Xiao, ZHAO Shuanghong, ZHOU Dongmei, GAO Yajuan, CHEN Jiankun, MA Jing, ZHU Xiaoyan. Comprehensive Evaluation and Influencing Factors of Sustainable Development in Gansu Section of Weihe River Basin Based on Three-dimensional Ecological Footprint[J]. Journal of Agriculture, 2024, 14(7): 36-46.

Figures/Tables 14

账户类型	土地类型	消费项目	数据来源
生物资源账户	耕地	农产品	农产品、林果类产品、畜牧产品、水产品等数据来源于2006—2021年《甘肃统计年鉴》
	林地	林果类产品
	牧草地	畜牧产品
	水域	水产品
能源消耗账户	建设用地	电力	电力、原油制品、原煤、天然气等数据来源于2006—2021年《中国能源统计年鉴》
能源消耗账户	能源用地	原油制品、原煤、天然气	电力、原油制品、原煤、天然气等数据来源于2006—2021年《中国能源统计年鉴》

			计算公式		意义
生态足迹			$e f = ∑ a i r i$ (3) $E F = N × e f$ (4)		衡量人类资源消费水平与利用程度
生态承载力			$E C = 0.88 × N × E C = 0.88 × N × v i × r i × ∑ s i$ (5)	为保证地球生物的公平发展需除12%的生物多样性保护面积^[12]
人均年消费量			$c i = p i + I i - E i N P$ (6)	人均年消费量
生物生产性项目需求面积			$a i = ∑ i = 1 n c i Y i$ (7)	由人均年消费量得到各类生物生产性用地人均需求面积
能源用地需求面积		$a i = ∑ i = 1 n c i T i$ (8)			各能源消费项目的人均年消耗量除以能地比，得到能源用地人均需求面积
生态赤字/盈余		$e d (e r) = e c - e f$ (9)			表征区域生态承载力情况
足迹深度	$E F d e p t h = 1 + E D E C = 1 + ∑ i = 1 n m a x E F i, E C i ∑ i = 1 n E C i$ (10)					稳定区域状况，理论占用土地面积与实际占用土地面积的比值
足迹广度	$E F s i z e = ∑ i = 1 n m i n E F i, E C i$ (11)					度量人类耗费资源流量的指标
三维生态足迹	$E F 3 D = E F s i z e × E F d e p t h$ (12)					反应自然资源流量与存量的关系

			计算公式		意义
生态足迹			$e f = ∑ a i r i$ (3) $E F = N × e f$ (4)		衡量人类资源消费水平与利用程度
生态承载力			$E C = 0.88 × N × E C = 0.88 × N × v i × r i × ∑ s i$ (5)	为保证地球生物的公平发展需除12%的生物多样性保护面积^[12]
人均年消费量			$c i = p i + I i - E i N P$ (6)	人均年消费量
生物生产性项目需求面积			$a i = ∑ i = 1 n c i Y i$ (7)	由人均年消费量得到各类生物生产性用地人均需求面积
能源用地需求面积		$a i = ∑ i = 1 n c i T i$ (8)			各能源消费项目的人均年消耗量除以能地比，得到能源用地人均需求面积
生态赤字/盈余		$e d (e r) = e c - e f$ (9)			表征区域生态承载力情况
足迹深度	$E F d e p t h = 1 + E D E C = 1 + ∑ i = 1 n m a x E F i, E C i ∑ i = 1 n E C i$ (10)					稳定区域状况，理论占用土地面积与实际占用土地面积的比值
足迹广度	$E F s i z e = ∑ i = 1 n m i n E F i, E C i$ (11)					度量人类耗费资源流量的指标
三维生态足迹	$E F 3 D = E F s i z e × E F d e p t h$ (12)					反应自然资源流量与存量的关系

项目	标准煤折算系数	中国平均能地/[GJ/(hm²·a)]
电力	0.1229 kg/kwh	1000
原煤	0.7143 kg/kg	40
原油	1.4286 kg/kg	52
天然气	1.3300 kg/m³	68

等级	生态类型	取值范围	可持续性状况
一	生态盈余	0<LUSI≤0.5	可持续
二	生态盈余	0.5<LUSI≤0.9	轻度可持续
三	生态平衡	0.9<LUSI≤1.1	基本平衡
四	生态赤字	1.1<LUSI≤1.5	轻度不可持续
五	生态赤字	1.5<LUSI≤2	不可持续
六	生态赤字	2<LUSI	高度不可持续

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