基于能值生态足迹的黄河流域9省区可持续发展评价

doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2022.00170

摘要/Abstract

摘要：

了解黄河流域9省区可持续发展水平，可为黄河流域高质量发展政策的制定和实施提供引导。以黄河流域9省区为研究对象，基于改进的能值生态足迹模型计算足迹深度、生态利用效率指数、生态经济协调指数、生态足迹多样性指数等4项评价指标，在此基础上采用熵权法计算可持续发展综合指数，对黄河流域9省区2009—2020年可持续发展综合水平进行评价。结果表明：（1）2009—2020年，除青海省外，其余省区的足迹深度超过1；（2）2009—2020年，所有省区的生态利用效率指数均整体呈现下降趋势，其中宁夏回族自治区降幅最大，为57.55%；（3）2009—2020年，山西省、山东省、河南省和宁夏回族自治区4省区的生态经济协调指数均未超过1.05，均低于其余省区；（4）2009—2020年，甘肃省的生态足迹多样性指数均超过1，均高于其余省区；（5）2009—2020年，四川省和青海省均处于可持续发展水平，甘肃省和内蒙古自治区在相当可持续与轻微不可持续之间波动，其余省区处于不可持续发展水平，其中宁夏回族自治区在轻微不可持续与相当不可持续之间波动，山东省和河南省常年处于相当不可持续，山西省在相当不可持续与非常不可持续之间波动，陕西省常年处于非常不可持续。未来需因地制宜制定和实施可持续发展策略，推动黄河流域高质量发展。

关键词: 黄河流域, 高质量发展, 可持续发展水平, 能值生态足迹

Abstract:

Understanding the sustainable development level of each province in the Yellow River Basin can guide the formulation and implementation of high-quality development policies in the Yellow River Basin. Taking nine provinces in the Yellow River Basin as the research object， the four evaluation indicators of footprint depth， ecological utilization efficiency index， eco-economic coordination index and ecological footprint diversity index are calculated based on the improved energy ecological footprint model， on which the entropy weight method is used to calculate the comprehensive sustainable development index to evaluate the comprehensive sustainable development level of the nine provinces of the Yellow River Basin from 2009 to 2020. The results show that：（1） From 2009 to 2020， the footprint depth of all provinces except Qinghai Province exceeds 1；（2） From 2009 to 2020， all provinces show an overall decreasing trend in the ecological utilization efficiency index， among which Ningxia Hui Autonomous Region has the largest decrease of 57.55%；（3） From 2009 to 2020， the ecological and economic coordination indexes of four provinces， namely Shanxi， Shandong， Henan and Ningxia Hui Autonomous Region， do not exceed 1.05， all of which are lower than those of the remaining provinces；（4） From 2009 to 2020， the ecological footprint diversity indexes of Gansu Province all exceed 1， all of which are higher than those of the remaining provinces；（5） From 2009 to 2020， both Sichuan and Qinghai provinces are at sustainable development level， Gansu and Inner Mongolia Autonomous Region fluctuate between fairly sustainable and slightly unsustainable， and the rest of the provinces are at unsustainable development level， among which Ningxia Hui Autonomous Region fluctuates between slightly unsustainable and fairly unsustainable， Shandong and Henan Province are at fairly unsustainable year-round， Shanxi Province fluctuates between fairly unsustainable and very unsustainable， and Shaanxi Province is very unsustainable year-round. In the future， sustainable development strategies need to be developed and implemented according to local conditions to promote high-quality development in the Yellow River Basin.

Key words: Yellow River basin, high-quality development, sustainable development level, energy ecological footprint

中图分类号:

F205

王成军, 汤晶翔, 冯涛, 杜传甲, 张炳林. 基于能值生态足迹的黄河流域9省区可持续发展评价[J]. 中国沙漠, 2023, 43(3): 138-151.

Chengjun Wang, Jingxiang Tang, Tao Feng, Chuanjia Du, Binglin Zhang. Sustainable development evaluation of nine provinces in the Yellow River Basin based on energy ecological footprint[J]. Journal of Desert Research, 2023, 43(3): 138-151.

图/表 14

表1 可更新资源能值计算相关参考系数

Table 1 Relevant reference coefficients for renewable resource energy calculation

系数名称	数值	系数名称	数值
反射率r	30%	雨水密度ρ_r	1×10³ kg·m^-3
卡诺效率c₁	93%	径流系数t₂	25%
空气密度ρ_a	1.29 kg·m^-3	重力加速度g	9.8 m·s^-2
陆地风应力拖拽系数d	1.64×10^-3	河水吉布斯自由能G₂	4.7×10³ J·kg^-1
蒸腾系数t₁	75%	热通量F	1.45×10⁶ J·m^-2
雨水吉布斯自由能G₁	4.72×10³ J·kg^-1	卡诺效率c₂	9.5%
太阳能值转换率τ₁	1 sej·J^-1	径流势能能值转换率τ₄	1.28×10⁴ sej·J^-1
风能能值转换率τ₂	800 sej·J^-1	径流化学能能值转换率τ₅	2.13×10⁴ sej·J^-1
雨水化学能能值转换率τ₃	7 000 sej·J^-1	地球循环能能值转换率τ₆	4 900 sej·J^-1

表2 生态足迹账户构建及用地划分

Table 2 Ecological footprint account construction and land use division

生态足迹账户	项目	土地类型
生物资源账户	谷物、高粱、小麦、薯类、玉米、豆类、蔬菜、棉花、麻类、油料、糖料、烟叶、药材、瓜果、青饲料、茶叶、枸杞、猪肉、禽肉、禽蛋	耕地
	水果、木材、竹材、核桃、板栗、竹笋干、生漆、油桐籽、油茶籽、花椒、松脂、蚕茧	林地
	羊肉、牛肉、羊毛、奶类、蜂蜜	草地
	水产品	水域
水资源账户	农业用水、工业用水、生活用水、生态补水	水域
能源账户	原煤、焦炭、原油、汽油、煤油、柴油、燃料油、天然气	化石能源用地
初级工业产品账户	钢材、铜材、原铝、化学纤维、塑料、平板玻璃、纸板、水泥、化肥、原盐、硫酸、烧碱、纯碱、农药、乙烯、布、纱、金	化石能源用地
污染物账户	火电、水电、废水（化学需氧量、氨氮）、废气（二氧化硫、氮氧化物、颗粒物）、废固（生活垃圾、一般工业废固）	建筑用地

图1 2009—2020年9省区能值生态足迹

Fig.1 Energy ecological footprint of nine provinces from 2009 to 2020

图2 2009—2020年9省区各账户能值生态足迹

Fig.2 Energy ecological footprint of each account in nine provinces from 2009 to 2020

图3 2009—2020年9省区能值生态承载力

Fig.3 Energy ecological carrying capacity of nine provinces from 2009 to 2020

图4 2009—2020年9省区各类能值生态承载力

Fig.4 Ecological carrying capacity of various energy in nine provinces from 2009 to 2020

图5 2009—2020年9省区足迹深度

Fig.5 Footprint depth of nine provinces from 2009 to 2020

图6 2009—2020年9省区生态利用效率指数

Fig.6 Ecological utilization efficiency index of nine provinces from 2009 to 2020

图7 2009—2020年9省区生态经济协调指数

Fig.7 Eco-economic coordination index of nine provinces from 2009 to 2020

图8 2009—2020年9省区生态足迹多样性指数

Fig.8 Ecological footprint diversity index of nine provinces from 2009 to 2020

表3 可持续发展水平划分

Table 3 Classification of sustainable development level

可持续发展综合指数	可持续发展水平
≤0.1240	极度不可持续
0.1241~0.1690	非常不可持续
0.1691~0.2290	相当不可持续
0.2291~0.3390	轻微不可持续
0.3391~0.4750	相对可持续
＞0.4750	相当可持续

图9 2009—2020年9省区可持续发展综合指数

Fig.9 Comprehensive index of sustainable development of nine provinces from 2009 to 2020

图10 2009—2014年黄河流域9省区可持续发展水平空间格局

Fig.10 Spatial pattern of sustainable development of nine provinces in the Yellow River Basin from 2009 to 2014

图11 2015—2020年黄河流域9省区可持续发展水平空间格局

Fig.11 Spatial pattern of sustainable development of nine provinces in the Yellow River Basin from 2015 to 2020

参考文献 32

1	张军扩，侯永志，刘培林，等.高质量发展的目标要求和战略路径［J］.管理世界，2019，35（7）：1-7.
2	任保平，宋雪纯.以新发展理念引领中国经济高质量发展的难点及实现路径［J］.经济纵横，2020（6）：45-54.
3	王奕淇，李国平.基于SD模型的黄河流域生态环境与社会经济发展可持续性模拟［J］.干旱区地理，2022，45（3）：901-911.
4	李玲蔚，白永平，杨雪荻，等.黄河几字湾地区可持续发展的动态演变及区域差异［J］.干旱区地理，2022，45（2）：639-649.
5	史习习，杨力.黄河流域2008-2018年可持续发展评价与系统协调发展分析［J］.水土保持通报，2021，41（4）：260-267.
6	宁瑶，刘雅莉，杜剑卿，等.黄河流域可持续发展评估及协同发展策略［J］.生态学报，2022，42（3）：990-1001.
7	程钰，尹建中，王建事.黄河三角洲地区自然资本动态演变与影响因素研究［J］.中国人口·资源与环境，2019，29（4）：127-136.
8	刘家旗，茹少峰.基于生态足迹理论的黄河流域可持续发展研究［J］.改革，2020（9）：139-148.
9	彭红松，郭丽佳，章锦河，等.区域经济增长与资源环境压力的关系研究进展［J］.资源科学，2020，42（4）：593-606.
10	王其藩.系统动力学理论与方法的新进展［J］.系统工程理论方法应用，1995（2）：6-12.
11	张文鸽，管新建，杨文丽.宁夏可持续发展定量评价的生态足迹分析法［J］.人民黄河，2007，29（2）：15-16.
12	赵雪雁，刘霜，赵海莉.基于能值分析理论的生态足迹在区域可持续发展评价中的应用：以甘肃省为例［J］.干旱区研究，2011，28（3）：524-531.
13	张芳怡，濮励杰，张健.基于能值分析理论的生态足迹模型及应用：以江苏省为例［J］.自然资源学报，2006（4）：653-660.
14	刘荣，王龙昌，邹聪明，等.基于能值生态足迹的陕川渝三地可持续性发展对比分析［J］.中国农学通报，2010，26（13）：339-344.
15	苏文亮，李文龙，朱亚莉，等.基于能值生态足迹模型的青海地区可持续发展评估［J］.草业科学，2019，36（5）：1445-1456.
16	吴景辉，张戈，王耕.能源富集区可持续发展水平分析：以山西省为例［J］.环境科学与技术，2020，43（1）：187-193.
17	张晓雨，周宝同，明弘.基于三维生态足迹的可持续发展实证研究：以重庆市为例［J］.中国岩溶，2020，39（5）：705-713.
18	李魁明，王晓燕，姚罗兰.黄河流域农业绿色发展水平区域差异及影响因素［J］.中国沙漠，2022，42（3）：85-94.
19	孙高鹏，刘宪锋，王小红，等.2001—2020年黄河流域植被覆盖变化及其影响因素［J］.中国沙漠，2021，41（4）：205-212.
20	杨盼，梁伟，严建武，等.黄河流域多尺度水系统结构变化特征［J］.中国沙漠，2021，41（6）：223-234.
21	赵金辉，田林，李思源，等.黄河流域能源与环境-经济-生态耦合协调发展研究［J］.人民黄河，2022，44（1）：13-19.
22	张云兰.人类命运共同体背景下西南喀斯特地区生态安全评价［J］.安全与环境学报，2019，19（6）：2226-2234.
23	Pan H Y， Zhuang M F， Geng Y，et al.Emergy-based ecological footprint analysis for a mega-city：the dynamic changes of Shanghai［J］.Journal of Cleaner Production，2019，210：552-562.
24	Odum H T.Environmental Accounting.Emergy and Environmental Decision Making［M］.New York，USA：John Wiley Sons，Inc，1996.
25	Brown M T， Ulgiati S.Emergy assessment of global renewable sources［J］.Ecological Modelling，2016，339：148-156.
26	刘珂伶，杨柳.基于能值理论的水资源生态足迹变化特征：以北京市为例［J］.水土保持研究，2021，28（3）：406-414.
27	Peng W J， Wang X M， Li X K，et al.Sustainability evaluation based on the emergy ecological footprint method：a case study of Qingdao，China，from 2004 to 2014［J］.Ecological Indicators，2018，85：1249-1261.
28	杨海真，李爱梅，叶田.基于修正的生态足迹区域可持续发展评价［J］.同济大学学报（自然科学版），2010，38（8）：1188-1193.
29	于娜，赵媛媛，丁国栋，等.基于生态足迹的中国四大沙地地区可持续评价［J］.干旱区地理，2018，41（6）：1310-1320.
30	Zhang J X， Ma L.Urban ecological security dynamic analysis based on an innovative emergy ecological footprint method［J］.Environment，Development and Sustainability，2021，23（11）：16163-16191.
31	章穗，张梅，迟国泰.基于熵权法的科学技术评价模型及其实证研究［J］.管理学报，2010，7（1）：34-42.
32	Zhang R Q， Li P H， Xu L P.Evaluation and analysis of ecological security based on the improved three-dimensional ecological footprint in Shaanxi Province，China［J］.Ecological Indicators，2022，144：109483.

[1]	赵鸿雁, 颜长珍, 李森, 王亚晖. 黄河流域2000—2020年土地沙漠化遥感监测及驱动力分析[J]. 中国沙漠, 2023, 43(3): 127-137.
[2]	迟文峰, 王月甜, 党晓宏, 吴晓光, 罗前程. 黄河流域土壤侵蚀时空演变与格局特征[J]. 中国沙漠, 2023, 43(3): 305-317.
[3]	张宇硕, 沈雪瑞, 眭任静, 鲍捷, 喻忠磊, 赵林, 张学斌. 黄河流域A级旅游景区空间格局及其影响因素的多尺度分析[J]. 中国沙漠, 2022, 42(6): 103-115.
[4]	薛宝琪. 黄河流域城市创新能力时空格局及影响因素[J]. 中国沙漠, 2022, 42(6): 116-124.
[5]	苗峻瑜. 沿黄九省工业水资源效率及其影响因素的时空异质性[J]. 中国沙漠, 2022, 42(6): 142-152.
[6]	慕石雷, 元志辉, 乌日陶克套胡null. 黄河流域非物质文化遗产的空间分异格局及其影响机制[J]. 中国沙漠, 2022, 42(6): 255-265.
[7]	郝金连, 王利, 孙根年, 孙凡凯, 王东华. 黄河流域高质量发展空间格局演进[J]. 中国沙漠, 2022, 42(6): 266-276.
[8]	吴翠霞, 冯永忠, 赵浩, 包琼, 雷元奇, 冯洁. 基于土地利用变化的甘肃省黄河流域生态系统服务价值研究[J]. 中国沙漠, 2022, 42(6): 304-316.
[9]	王俊杰, 拾兵, 柏涛, 袁青云. 黄河流域降水格局及影响因素[J]. 中国沙漠, 2022, 42(6): 94-102.
[10]	南富森, 李宗省, 张小平, 崔乔, 李玉辰, 杨安乐, 熊雪婷. 黄河北岸兰州段丘陵区土壤生态化学计量与空间变异[J]. 中国沙漠, 2022, 42(5): 167-176.
[11]	陈佳佳, 郑雅男, 张伟兰, 张晓琴. 黄河流域产业绿色化与生态环境绿色化耦合协调度时空演变[J]. 中国沙漠, 2022, 42(3): 1-10.
[12]	罗万云, 王福博, 孙慧. 黄河流域高质量绿色发展水平与空间格局演化特征[J]. 中国沙漠, 2022, 42(3): 11-20.
[13]	张旭红, 周成, 李艳艳, 周霖, 任敏敏, 赵亚玲. 黄河流域旅游经济发展与生态环境压力的时空特征及动态解耦过程[J]. 中国沙漠, 2022, 42(3): 241-250.
[14]	谢磊, 何仁伟, 史文涛, 蒲红铮. 黄河流域城乡融合发展时空演变和动力机制[J]. 中国沙漠, 2022, 42(3): 31-40.
[15]	曾冰, 谢琦. 基于夜间灯光数据的黄河流域经济发展空间特征与影响机制分析[J]. 中国沙漠, 2022, 42(3): 41-50.