陕西省生态安全时序变化及驱动因子研究(2)

　　式中，U是一种给定土地使用类型产出的所有可用初级产品集；而AW，i与AN，i分别是以世界产量与国家或地区产量提供该国家或地区每年可得数量产品i需要的土地面积。因此，AN，i是一个国家或地区生产产品i的土地面积，而Aw，i 表示世界土地平均生产产品i对应的土地面积。

　　式中，Pi为该国家或地区产品i每年总产量；YN为产品i在该国家或地区的平均产量；YW为产品i的世界平均产量。

　　对于仅提供单一初级产品的土地使用类型，产量因子公式简化为：

　　根据公式（2）和（3）计算2001～2011各年陕西农作物产量因子。其中，豆类按照去豆荚后的干豆计算；薯类（包括甘薯和马铃薯，不包括芋头和木薯）按照5 kg鲜薯折合1 kg粮食计算；油料产量不包括大豆、野生油料。世界农作物平均产量取2003年的平均产量数据参与计算[8]。

　　陕西省牧草地产量因子为陕西牧草地NPP（净初级生产量）与世界牧草地NPP之比。由于历年来世界牧草地平均NPP变化微小，因此2001～2011年世界牧草地NPP均取2007年的值，为6.19 t/wha[8]。

　　陕西林地产量因子为陕西木材单位面积产量与世界木材均产之比，其中世界木材产量取2007年的值，为1.0854 m3/wha[8]。

　　由于缺乏全球淡水生态系统产量数据，借鉴谢鸿宇、叶慧珊的中国农产品全球平均产量中水产量的更新计算，内陆水域的产量因子设为1 wha/hm2[9]。

　　由于配置产量因子给建成地极为困难，在计算过程中采取与农用地相同的产量因子（建成地一般先占用质量好的农用地）。由于林地是主要的碳吸收地，并且其他土地类型的碳吸收相关数据难以获得，因此化石燃料的产量因子与林地一样。

　　不同类型土地的生产力是存在差异的，均衡因子就是把各类生物生产性土地面积转换为等价生产力的土地面积的转换系数。本研究中2001～2011年的均衡因子均以2007年的值代替，农地、林地、牧草地、水域分别为2.51、1.26、0.46、0.37，建成地和化石燃料碳吸收地的当量因子分别假设等于农地与林地的当量因子，单位为gha/wha。

　　能源资源生态足迹的计算公式如下：

　　式中：EF为能源消费生态足迹；Pi为第i种能源的消费量，单位是t；Ki为第i种能源的折算系数，单位为GJ/t；efaverage为全球平均能源足迹，单位是GJ/t。

　　生物资源账户的贸易调整系数计算公式：

　　式中，Cb是生物资源账户的贸易调整系数；H是居民消费总额；EC是恩格尔系数；GP是第一产业国民生产总值；GF是食品类加工业国民生产总值。此系数的含义：居民消费水平与恩格尔系数的乘积代表居民消费中食物部分消费的份额，用以表征区域内生物产品的真实消费量；将第一产业GDP和食品类加工业GDP（包括农副产品加工业、食品制造业和饮料制造业）求和用以表征本区域内初级生物生产和加工产品的总生产量[10]。

　　能源账户的贸易调整系数计算公式：

　　式中，Ce是能源账户的贸易调整系数；E是能源消费总量；ET是净贸易能源携带量；ei是第一、二、三产业的能源消耗强度；Ti是第一、二、三产业的净贸易额。

　　在综合考虑上述两类账户调整的基础上，生态足迹的贸易调整公式为：

　　式中，EF是总生态足迹；EFb是基于生物消费量计算的生物资源账户的生态足迹；EFe是基于能源消耗量计算的能源账户的生态足迹。

　　1.3 生态容量模型

　　一个国家或地区任何一种土地使用类型的生态容量为：

　　式中，EC是区域实际的生态容量；A是给定土地使用类型可得面积；YF是生态生产性土地的产量因子；EQF是生态生产性土地的均衡因子。

　　生态容量计算分为生物资源用地供给账户、能源用地供给与污染用地供给账户、建设用地供给账户、水资源供给账户。其中生物资源用地供给账户包括耕地、草地、林地、水域4类生物生产性面积[11]；建设用地供给账户土地类型为建筑用地；能源用地供给与污染用地供给账户主要是吸收化石燃料燃烧排放CO2的林地面积，按照生物生产林地面积计算。按照全球惯例，全球排放的CO2被海洋吸收掉的有1/3，因此在计算区域能源用地供给与污染用地供给账户时应加上海洋承担的那部分生态容量，其数值按照化石燃料生态足迹用地需求量的1/3计算。

　　一个区域的地表水资源开发利用率若超过30%～40%，则可能引起生态环境恶化，因此一个国家或地区的地表水资源生态容量必须至少扣除60%用于维护生态环境，计算公式为：

　　式中，ECw是水资源生态容量，单位gha；S是水资源总面积hm2；Rw是水资源均衡因子；yw是水资源产量因子。

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