Impact of river-lake connectivity project on the carrying capacity of water and land resources in western Jilin Province

  • Xu Haipeng , 1, 2 ,
  • Qi Peng , 2, * ,
  • Sun Jiaxin 2 ,
  • Wang Xiaofeng 1
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Received date: 2024-05-13

  Revised date: 2024-08-10

  Online published: 2026-03-12

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Abstract

In order to analyze the influence of river-lake connection project on the carrying capacity of water and soil resources in western Jilin Province, and promote the optimal allocation of regional water and soil resources. Based on the ecological footprint model, this paper analyzed the dynamic changes of the spatial and temporal patterns of ecological footprint and ecological carrying capacity of water and soil resources in the western region of Jilin Province from 2016 to 2020. According to the results, the coupling coordination degree model was used to quantitatively analyze the coupling coordination status of ecological carrying capacity of water and soil resources. And the impact of river and lake connectivity projects on the carrying capacity of water and soil resources is discussed. The results show that the ecological footprint of per capita water resources in western Jilin Province shows a downward trend from 2016 to 2020. The overall ecological carrying capacity is on the rise, with an average value of 0.39 hm2/person. The ecological environment of water resources is seriously deteriorated and the water resources are tight. The ecological footprint of per capita land resources in western Jilin Province increased from 0.355 hm2/person in 2016 to 0.403 hm2/person in 2020, and the ecological carrying capacity increased slowly, the land resources have a larger space for use. The river-lake connectivity project has played a positive role in the ecological carrying capacity of water resources in western Jilin Province. However, in the implementation process, the coordination between water resources and land resources is insufficient, resulting in a certain degree of decline in the coupling coordination degree of ecological carrying capacity of water and soil resources. It can be seen that in the future planning, the western part of Jilin Province needs to pay more attention to the comprehensive management of water and soil resources, and gradually realize the efficient allocation of water and soil resources according to local conditions.

Cite this article

Xu Haipeng , Qi Peng , Sun Jiaxin , Wang Xiaofeng . Impact of river-lake connectivity project on the carrying capacity of water and land resources in western Jilin Province[J]. Wetland Science, 2025 , 23(3) : 473 -485 . DOI: 10.13248/j.cnki.wetlandsci.20240133

水土资源是社会经济稳定发展的重要自然资源,两者之间存在着相互联系、相互制约的关系[1-2]。随着中国工业化和城镇化的持续推进,人类对水土资源的需求与日俱增,一些地区出现了水土资源的挤占、短缺以及区域性结构破坏等非持续利用问题逐渐加剧[3-5]。因此,开展水土资源承载力评价研究具有重要的科学意义。
近年来,国内外学者针对水土资源承载力开展了大量的研究工作,但采用的水土资源承载力评价方法不统一,且评价指标也因学者们研究领域的不同而存在一定的差异[6]。目前已有的研究主要是通过模糊综合评价法[7]、投影寻踪评价法[8]、系统动力学[9]等方法,构建水土资源承载力评价指标体系,将水土资源作为系统进行评价,水土资源承载力的评价也逐渐从单一、静态分析转变为多因素的动态分析。关于水土资源承载力的研究方法众多,但是水土资源承载力受多方面因素的影响,导致已有的评价方法存在不同程度的不足。生态足迹模型是衡量自然资源可持续利用的主要方法之一[10],其主要作用是对生态足迹与生态承载力进行比较,衡量一个地区的可持续发展状况[11],其具有概念标准统一、数据来源可靠、计算方法简单可行、便于区域间比较等优点[12-13],可以综合考虑社会、环境等各种因素对水土资源的影响,近年来在水土资源承载力研究中得到广泛应用[14-15]。此外,通过结合耦合协调度模型对水土地资源生态承载力进行耦合协调分析,可以明确水土资源的协调状态,识别制约其协调发展的薄弱环节[16],从而有效制定针对性的整治措施。
吉林省西部是我国典型的苏打盐碱地和重要粮食生产区,长期面临水土资源失衡和生态功能退化的问题。当前,该区域内水土资源配置与经济社会发展需求之间存在显著矛盾,部分地区水土资源承载与调配能力薄弱,加之土壤盐渍化加剧、湿地萎缩等问题,致使水土环境持续恶化[17-18]。吉林省西部的河湖连通工程作为中国规模较大的面向湿地恢复与保护的生态水利工程,是新时期践行中国河湖水系连通战略和水生态文明建设的重大举措[19]。通过积极推进该工程,对于保障吉林省西部的供水安全、防洪安全、粮食安全和生态安全至关重要。同时,它也是支撑当地经济社会可持续发展的重要举措,旨在实现资源与生态的协同优化,促进水土资源的高效配置和湿地的保护与恢复,为区域的可持续发展奠定基础。为此,本研究基于生态足迹模型,分析了2016—2020年吉林省西部水土资源生态足迹与生态承载力的时空格局动态变化,并利用耦合协调度模型定量评估了水土资源生态承载力耦合协调状况。此外,研究还探讨了河湖连通工程对水土资源承载力的影响,为吉林省西部水土资源开发利用和科学管理提供一定的理论支撑,以促进区域生态环境的可持续恢复与保护。

1 材料与方法

1.1 研究区

吉林省西部(44°00′N~46°20′N,121°38′E~126°12′E)位于松嫩平原西南部,包括洮南市、通榆县、白城市、镇赉县、大安市、乾安县、前郭县、松原市、长岭县、扶余市、农安县(图1)。该区气候属温带大陆性季风气候,年平均气温为4~5 ℃,年降水量为400~500 mm,年蒸发量为1 500~1 900 mm[20]。区域内河流主要有嫩江、松花江、拉林河、洮儿河和霍林河。土壤分布具有明显的地带性,从东向西依次形成黑土、黑钙土、淡黑钙土、盐碱土,土壤质量较差,尤其是在耕作放牧等影响下,土壤质量退化严重,土地盐碱化不断加剧[21]。因城镇化、人口增长和农田扩张导致吉林省西部湿地面积大幅萎缩。对此,吉林省西部通过河湖连通工程改善研究区湖泡干涸、湿地退化、土壤沙化及盐碱化日益严重的局面。该工程于2013年正式启动实施,主体部分在2020年基本完工,预计到2030年,该工程将实现年均引水量8.15亿m3[22],将为吉林省西部带来巨大的生态效益、社会效益和经济效益。
1 The administrative map of western Jilin Province and its major rivers

吉林省西部行政区图及其主要河流

1.2 数据来源与研究方法

1.2.1 数据来源

水资源基础数据来自吉林省各市(州)水资源公报[23-25],土地资源基础数据以及计算中所用到的人口数据均来源于吉林省各市(州)统计年鉴[26-28]以及EPS数据平台(https://www.jpgnet.com.cn/)。

1.2.2 水资源计算

人均水资源生态足迹。水资源生态足迹用来表示区域的水资源代谢强度,反映区域水资源的消耗水平[29],根据用水特性和水资源生态足迹的内涵,将用水分为生活、农业、工业和生态用水,进行计算。其计算公式为:
\begin{document}$ \mathit{EF} _{ \mathit{w} } \mathrm{=[} \mathit{\gamma } \mathrm{\times (} \mathit{W} \mathrm{/} \mathit{P} _{ \mathit{w} } \mathrm{)]/} \mathit{N} $\end{document}
式(1)中,EFw(hm2/人)为人均水资源生态足迹;N为区域人口数;γ为全球水资源均衡因子,取值为5.19[30]W(m3)为各项目的用水量;Pw为全球水资源平均生产能力,即单位面积产水量,取值为3 140 m3/hm2[30]
人均水资源生态承载力。水资源生态承载力可以理解为某区域在特定历史发展阶段,水资源的最大供给量可以支持该区域资源、环境和社会可持续发展的能力,即水资源对生态系统和经济系统良性发展的支撑能力[31]。其计算公式为:
\begin{document}$ \mathit{EC} _{ \mathit{w} } \mathrm{=(0.4\times } {\varphi } \mathrm{\times } \mathit{\gamma } \mathrm{\times } \mathit{Q} \mathrm{/} \mathit{P} _{ \mathit{w} } \mathrm{)/} \mathit{N} $\end{document}
式(2)中,ECw(hm2/人)为人均水资源生态承载力;φ为区域水资源产量因子,是研究区水资源生产能力与全国平均水资源生产能力的比值,取0.66[30]Q(m3)为区域水资源总量。通常一个地区将60%的水用于维持生态环境,40%的水用于满足人类社会的发展需求,因此在上述计算人均水资源生态承载力时需乘以0.4[30]。此外,本研究在考虑河湖连通工程影响时,在原有的水资源总量增加了通过工程实施所能引入的新增水量(表1),用于分析不同地区水资源生态承载力的变化。
1 Available water supply form river-lake connection project in different regions (108 m3)

河湖连通工程对不同地区的可供水量 (108 m3)

地区过境水嫩江调入松花江调入合计
注:数据来源于2016年吉林省水利水电规划院、吉林省水利水电勘测设计研究院未公开发表的《吉林西部供水工程可行性研究报告》。
洮北区(白城市)1.921.000.002.92
镇赉县5.445.360.0010.80
大安市2.254.442.849.53
洮南市1.210.360.001.57
通榆县0.510.001.832.34
前郭县3.990.003.057.04
乾安县0.000.003.753.75
农安县1.340.000.001.34
水资源生态盈亏。水资源生态盈亏(EDw)是客观反映资源供需状况的指标[32],其计算公式为:
\begin{document}$ \mathit{ED} _{ \mathit{w} } \mathrm= \mathit{EC} _{ \mathit{w} } \mathrm- \mathit{EF} _{ \mathit{w} } $\end{document}
式(3)中,当EDw>0,为水资源生态盈余,表明研究区域水资源充足,有利于区域的经济发展;当EDw<0,为水资源生态赤字,表明研究区域水资源匮乏;当EDw=0,表示水资源利用处于临界状态。土地资源生态盈亏与此同理。
水资源生态压力指数。水资源生态压力指数(Sw)可以评估区域水资源生态是否健康[33],其计算公式为:
\begin{document}$ \mathit{S} _{ \mathit{w} } \mathrm= \mathit{EF} _{ \mathit{w} } \mathrm{/} \mathit{EC} _{ \mathit{w} } $\end{document}
式(4)中,当Sw=1时,表示该区域水资源生态环境供给平衡;Sw越大,区域水资源生态环境恶化威胁越大,反之则越小。土地资源生态压力指数与此同理。

1.2.3 土地资源计算

人均土地资源生态足迹。土地资源生态足迹是指在特定的时间条件下供给区域内人口所消费的自然资源与燃料能源需求的生产性土地的面积[34],生态足迹越大则表示产生的生态负荷越多。其计算公式为:
\begin{document}$ EF_L=\sum_{i=1}^Nr_iA_i=\sum_{i=1}^Nr_i\left(C_{ij}/P_{ij}\right) $\end{document}
式(5)中,EFL(hm2/人)为人均土地资源生态足迹;N为区域人口数;Ai为人均占有的第i类土地类型面积;Cij为第i类土地类型中第j类商品的人均消费量;Pij为第i类土地类型中第j类消费商品的全球平均生产力;\begin{document}$ {r}_{i} $\end{document}i类土地类型均衡因子。本研究主要选取耕地可利用的生产性土地,包括种植水稻(Oryza sativa)、玉米(Zea mays)、大豆(Glycine max)的土地,耕地均衡因子取值为1.09[35]
人均土地资源生态承载力。土地生态承载力表达区域范围内实际所能提供的各类生态生产性土地总面积,并通过与生态足迹比较,计算生态盈亏来衡量区域可持续发展状况[36]。其计算公式为:
\begin{document}$ \mathit{EC}_{\mathit{L}}=(1-12\text{%})\mathit{a}_{\mathit{n}}\mathrm{\times}\mathit{r}_{\mathit{n}}\mathrm{\times}\mathit{y}_n\mathrm{\ (}\mathit{n}\mathrm{=1,2,\cdots,6)} $\end{document}
式(6)中,ECL为人均土地资源生态承载力;an为人均占有的第\begin{document}$ \mathrm{ } $\end{document}n类生物生产性土地面积,为了保证生态环境的正常持续运转,因此要在计算中扣除12%用于生物多样性的土地面积[37]rn为均衡因子,yn为产量因子。根据刘某承等[35,38]的研究成果,吉林省西部耕地、草地、林地、水域的均衡因子取值分别为1.09、0.34、1.50、0.27;产量因子取值分别为0.83、1.01、1.41、1.01。

1.2.4 水土资源承载力耦合协调模型

耦合是指系统之间相互作用、相互影响的程度,协调度模型是对相互影响程度的评价[39]。本研究将该模型运用于水土资源承载力耦合协调的评价,其计算公式为:
\begin{document}$ C=2{\left[\left({EC}_{w}\times {EC}_{L}\right)/{\left({EC}_{w}+{EC}_{L}\right)}^{2}\right]}^{\tfrac{1}{2}} $\end{document}
\begin{document}$ D=\sqrt{C\times \left({\alpha EC}_{w}+{\beta EC}_{L}\right)} $\end{document}
式(7)和(8)中,C为耦合度,\begin{document}$ C \in \left[0,\right.\left.1\right) $\end{document}αβ分别为水土资源子系统贡献度待定系数,由于两者同等重要,故α=β=0.5[40]D为耦合协调度,在[0,1]区间变化,将其划分为10个等级(表2),耦合协调程度在极度失调到优质协调之间变化。
2 Coupling coordination level table

耦合协调度等级表

耦合协调度区间协调等级耦合协调程度
(0.0,0.1)1极度失调
[0.1,0.2)2严重失调
[0.2,0.3)3中度失调
[0.3,0.4)4轻度失调
[0.4,0.5)5濒临失调
[0.5,0.6)6勉强协调
[0.6,0.7)7初级协调
[0.7,0.8)8中级协调
[0.8,0.9)9良好协调
[0.9,1.0)10优质协调

2 结果与分析

2.1 无河湖连通工程影响下的吉林省西部水土资源

2.1.1 水资源生态足迹与生态承载力

2016—2020年吉林省西部人均水资源生态足迹变化如图2a所示,总体呈下降趋势,但2019—2020年略有微升。在研究区内,白城市、洮南市、大安市人均水资源生态足迹整体上升,其他地区下降。其中,镇赉县的人均水资源生态足迹较大,多年平均值为4.78 hm2/人;而长岭县的人均水资源生态足迹相对较小,多年平均值为0.34 hm2/人。区域用水量是影响水资源生态足迹的主要因素。在水资源各账户中(表3),农业、工业、生活和生态用水生态足迹多年平均值分别为1.02 hm2/人、0.06 hm2/人、0.07 hm2/人和0.10 hm2/人,占吉林省西部人均水资源总生态足迹的82.3%、4.8%、5.6%和8.1%。可以看出,吉林省西部水资源生态足迹以农业用水为主,其次为生态用水。但是人均农业用水足迹从2016年的1.058 hm2/人到2020年的0.986 hm2/人,这些年呈下降趋势。这表明该地区在农业用水方面逐渐采取了更加节水和高效的管理措施。
2 Ecological footprint and ecological carrying capacity of per capita water resources in western Jilin Province from 2016 to 2020

2016—2020年吉林省西部人均水资源生态足迹和生态承载力

3 Per capita water resource ecological footprint in the water resource accounts of western Jilin Province (hm2/person)

吉林省西部水资源账户人均水资源生态足迹(hm2/人)

水资源账户2016年2017年2018年2019年2020年
人均农业用水生态足迹1.0581.0680.9970.9790.986
人均工业用水生态足迹0.0810.0690.0530.0470.029
人均生活用水生态足迹0.0660.0660.0680.0660.064
人均生态用水生态足迹0.1240.0780.0730.1010.121
图2b可知,吉林省西部人均水资源生态承载力先减后增,整体呈上升趋势,多年平均值为0.39 hm2/人。各县市人均水资源生态承载力多年平均值差异明显,由大到小依次为镇赉县、通榆县、洮南市、大安市、白城市、乾安县、前郭县、农安县、长岭县、扶余市、松原市。镇赉县人均水资源生态承载力较高,尤其是在2020年,人均水资源生态承载力为1.01 hm2/人,远高于其他地区。而松原市人均水资源生态承载力最低,这5 a该地区人均水资源生态承载力一直低于0.1 hm2/人,这表明松原市在水资源的利用与管理上面临较大挑战。此外,通过将吉林省西部人均水资源承载力的变化趋势与年均降水量的变化趋势进行对比发现(表4),研究区人均水资源生态承载力随降水量变化而变化,降水增加将有利于研究区生态承载力的提高。
4 Trends of ecological carrying capacity of water resources and annual average precipitation in western Jilin Province from 2016 to 2020

2016—2020年吉林省西部水资源生态承载力和年均降水量变化趋势

指标2016年2017年2018年2019年2020年
人均水资源生态承载力
/(hm2/人)
0.3880.3240.3110.3860.54
年降水量/mm532.33449.69411.23500.37623.33
2016—2020年,吉林省西部不同地区的人均水资源生态盈亏和压力状况存在显著差异(图3)。从空间上来看,水资源匮乏、生态环境恶化威胁程度主要表现为南低北高。其中,镇赉县的水资源生态亏损最严重,多年平均亏损达到4.03 hm2/人。而松原市的人均水资源压力指数在这5 a内持续处于较高水平,分别为12.55、11.49、16.28、9.72、5.93。这期间松原市的人均水资源压力指数虽不断下降,但是水资源生态环境危险程度仍较高,水资源的短缺和生态环境的压力依然是松原市面临的重大挑战,亟需实施有效的水资源管理和生态保护策略,以减轻该市的用水负担。此外,研究区总体水资源状况不容乐观,但生态盈亏和压力指数正逐年分别向0、1趋近,说明这些年研究区内的水资源生态状况有所改进。特别是在2020年,长岭县和乾安县的水资源表现良好,水资源处于生态盈余,压力指数分别为0.627、0.998。
3 Spatial distribution of ecological profit (a) and loss and stress index (b) of water resources in western Jilin Province from 2016 to 2020

2016—2020年吉林省西部水资源生态盈亏(a)与压力指数(b)空间分布

2.1.2 土地资源生态足迹与生态承载力

2016—2020年,吉林省西部人均土地资源生态足迹不断增长,从2016年的0.355 hm2/人增至2020年的0.403 hm2/人(图4a)。除镇赉县外,其他地区整体呈增长趋势,但变化幅度缓慢。其中,镇赉县的土地资源生态足迹数值最大,人均土地资源生态足迹在0.590~0.684 hm2/人之间,5 a间累计减少0.094 hm2/人;相比之下,松原市的生态足迹最小,维持在0.124 hm2/人以下,5 a间增长了0.015 hm2/人。
4 Ecological footprint and ecological carrying capacity of per capita land resources in western Jilin Province from 2016 to 2020

2016—2020年吉林省西部人均土地资源生态足迹与生态承载

2016—2020年,吉林省西部人均土地资源生态承载力表现为缓慢上升,且各县市的变化规律与吉林省西部整体的变化基本一致(图4b)。吉林省西部人均土地资源生态承载力主要集中在0.571~0.592 hm2/人之间。其中,镇赉县、通榆县的人均土地资源生态承载力较大,生态承载力高于1.1 hm2/人;松原市、白城市、农安县的人均土地资源生态承载力较小,生态承载力低于0.4 hm2/人。这5 a大安市的人均土地资源生态承载力变化幅度最为明显,增长了0.085 hm2/人。
从吉林省西部人均土地资源生态盈亏与压力指数空间分布来看(图5),各县市单元土地资源生态状况差异明显,土地资源生态状况分布不均。在研究区西北部、中部土地资源生态环境恶化威胁程度较小,处于健康的可持续发展状态,而东南部土地资源生态盈亏小于0,土地生态资源压力指数大于1,土地资源正在遭受不同程度的破坏,存在恶化的风险,处于土地资源不可持续发展的状态。其中,农安县变化程度最为严重,土地资源从2016年的生态可持续发展急剧变化为2020年的不可持续状态,生态环境恶化风险较大。这主要是由于土地资源生态足迹增长引起的,该地区对资源的需求已经超过了本身的生产能力。
5 Spatial distribution of ecological profit (a) and loss and stress index (b) of land resources in western Jilin Province fron 2016 to 2020

2016—2020年吉林省西部土地资源生态盈亏(a)与压力指数(b)空间分布

2.1.3 水土资源生态承载力耦合协调度

2016—2020年,吉林省西部人均水土资源生态承载力耦合程度呈上升的趋势(图6),耦合协调度数值集中在0.5~0.9,耦合协调度较好,处于勉强协调至良好协调区间。这在一定程度上反映了吉林省西部地区水土资源匹配程度越来越好、水土资源管理效果显著。2016年,该地区人均水土资源生态承载力耦合协调状态呈现失调的分别为松原市、扶余市、长岭县和白城市,其他7个地区均属于协调状态。2020年,松原市、扶余市、长岭市和农安县分别为严重、轻度、濒临、濒临失调状态,其他地区均为协调状态。在2016—2020年期间,松原市和扶余市协调等级未发生变化,耦合协调程度为严重和轻度失调,白城市从失调状态转为协调状态,农安县从勉强协调变为濒临协调,镇赉县、通榆县耦合协调程度最好,耦合协调度在0.8以上。
6 The coupling coordination level of ecological carrying capacity of water and soil resources in western Jilin Province

吉林省西部水土资源生态承载力的耦合协调等级

2.2 河湖连通工程影响下的吉林省西部水土资源分析

河湖连通工程只考虑对吉林省西部的供水,因此河湖连通下吉林省西部水土资源只需要重新计算水资源生态承载力,在其他结果不变的情况下分析水资源生态盈亏、压力指数与水土资源生态承载力耦合协调度。

2.2.1 水资源生态盈亏与压力指数

2016—2020年,吉林省西部各地区在河湖连通工程的影响下,水资源生态状况逐年改善(图7)。由于河湖连通工程主要涉及吉林省西部的镇赉县、大安市、白城市、洮南市、通榆县、前郭县、乾安县、农安县,因此对松原市、扶余市、长岭县的水资源变化无任何影响。与没有河湖连通工程的情况相比,在实施河湖连通工程后,镇赉县、大安市、白城市、洮南市、通榆县、前郭县、乾安县和农安县多年平均水资源生态盈亏分别增加1.78 hm2/人、1.09 hm2/人、0.26 hm2/人、0.17 hm2/人、0.29 hm2/人、0.54 hm2/人、0.60 hm2/人、0.06 hm2/人;多年平均水资源生态压力指数分别减少4.70、2.61、2.16、0.63、0.55、3.79、1.04、0.16。其中,2020年乾安县、洮南市、大安市和通榆县的人均水资源生态盈亏和压力指数都分别大于0、小于1,水资源可持续发展状态最佳,且面临较低的环境恶化风险。
7 The changes in the water resources ecological profit and loss and pressure index before and after the implementation of the River-Lake Connectivity Project in western Jilin Province

吉林省西部河湖连通工程实施前后水资源生态盈亏与压力指数变化情况

2.2.2 水土资源生态承载力耦合协调度

2016—2020年,吉林省西部水土资源生态承载力耦合协调等级集中在2~10之间,属于严重失调至优质协调。农安县从濒临失调变化为轻度失调,需引起高度重视,及时采取科学有效的水土资源保护措施。在河湖连通工程实施前后,吉林省西部大部分地区的水土资源生态承载力耦合协调等级出现了明显下降(图8)。尤其是在洮南市,2020年的水土资源生态承载力下降了2级。相较之下,镇赉县在2018年和2019年分别提升了1级。河湖连通工程在水资源调配方面取得了显著成效,通过优化水系布局,有效缓解了部分地区的缺水困境。然而,在推进该工程的过程中,水资源与土地资源之间的协调性不足,导致水土资源的生态承载力耦合协调度出现了一定程度的下降。
8 The changes in the coupling coordination levels of the ecological carrying capacity of water and soil resources before and after the implementation of the River-Lake Connectivity Project in western Jilin Province

吉林省西部河湖连通工程实施前后水土资源生态承载力耦合协调等级变化

3 讨 论

吉林省西部的人均水资源生态足迹总体呈现下降趋势,这一变化主要受到区域用水量的影响[41]。农业用水是该地区用水的主要组成部分,且农业用水量的减少是推动这一趋势的关键因素[42]。2011年以来,吉林省在中西部易旱地区先后实施了东北四省区节水增粮行动和“十三五”高效节水灌溉工程等项目[43],并在西部地区推广了多种种植模式[44]。这些措施使得农业用水量逐步减少,有效降低了水资源消耗,减少了生态足迹。同时,吉林省西部人均水资源生态承载力整体呈上升趋势,水资源状况在不断变好,未来该地区水资源承载力将呈现持续改善趋势,潜力较大[45]。研究区水资源生态承载力由水资源总量禀赋决定,受降水等多种因素的影响年际波动较大[46]。吉林省西部水资源生态承载力和年降水量的年度变化规律基本一致,呈现正相关关系,反映出吉林省西部年降水量对水资源生态承载力的影响具有关键性作用。这一结论与多项研究结果一致[47-48]。从整体看,该地区水资源生态足迹大于生态承载力,而全国水资源生态承载力通常高于生态足迹[49],这凸显了吉林省西部水资源紧张的实际情况。这使得研究区地方经济、生态和环境发展的需求难以满足,需要采取有效的水资源调控和环境保护措施来缓解用水压力。根据以往的研究结果[50-51],可以考虑通过调整产业结构、推广节水农业和低耗水产业、提高水资源利用效率,以及制定和完善用水政策等措施来应对吉林省西部水资源紧张的挑战,以实现水资源的合理配置和可持续利用。
吉林省西部作为中国重要的粮食主产区,随着主要播种面积的不断扩张,该地区的人均土地资源生态足迹也呈现出持续增长的趋势。农业生产规模的扩大带来了对土地资源需求的增加,这导致了土地资源的消耗和生态足迹的上升。同时,该地区人均土地资源生态承载力也在近几年表现为缓慢上升,主要与耕地、草地、林地、水域用地情况有关。此外,耕地生态承载力占主导影响,近年来耕地面积持续增加[52],很大程度上决定了土地资源生态承载力的变化。但该地区土地资源生态承载力总体上大于生态足迹,这表明土地资源存在生态盈余状态,在一定程度上说明吉林省西部的土地资源还有较大的利用空间。因此,合理利用土地资源尤为重要。首先,政府可以鼓励地下空间开发利用,进一步提高城市用地承载能力[53]。其次,可以因地制宜,促进地区协调发展。在高压区大力发展生态旅游等绿色产业,充分发挥土地的生态保护功能。针对低压地区,要强化资源环境约束,大力发展战略性新兴产业[54]
在河湖连通工程的影响下,该地区水资源生态环境改善具有正向作用,这与杨荣雪[55]等人的研究结果一致。但吉林省西部的水资源“生态赤字”问题依然存在,尽管河湖连通工程对水资源的优化调配有所帮助,可由于生态赤字的起始水平较高,现阶段难以完全消除。类似的情况也在北京市体现出来。岳晨等人[56]对北京市水资源生态足迹和承载力的研究指出,南水北调工程虽然很大程度上缓解了北京供水压力,但由于多年超采,即使有外调水输入,仍需要一定时间才能进一步改善其水资源生态承载状况。对此,对于水资源生态赤字较为严重的地区,仅通过河湖连通工程的短期缓解措施,可能不足以迅速恢复生态平衡,仍需加强水资源的科学管理、加大节水与水质保护的力度,并逐步调整用水结构,避免过度依赖外部调水。此外,在推进这一工程时,必须同时加强土地资源的保护,以确保水土资源的协调发展。同时湿地可以调节生态环境,保持水土资源,是水土保持重要环境。因此,保护湿地和恢复湿地生态是水土资源管理中的重要一环,能够有效促进生态环境的改善与可持续发展。
本研究也存在一定的局限性。在计算土地资源生态足迹的过程中,由于土地资源帐户成员数量较多且存在不确定性,各类生物资源消耗总量的搜集存在困难,且现有数据差异较大,这导致所选指标可能不够全面或科学,从而影响结果的准确性。例如,本研究主要聚焦于耕地生产性生态足迹,这在一定程度上限制了土地资源生态足迹的全面性,缺乏其他类别生产性生态足迹数据的支持,未能全面揭示吉林省西部土地资源的影响因素及生态状况。根据其他地区的相关研究[57-58],化石能源用地被认为是影响人均生态足迹变化的主要原因。因此,吉林省西部土地资源生态足迹的研究仍需进一步深入探索。

4 结 论

2016—2020年,吉林省西部人均水资源生态足迹总体呈下降趋势,生态承载力呈先减后升趋势,整体表现为上升。农业用水是吉林省西部水资源生态足迹的主要来源,降水量对水资源生态承载力的影响具有关键性作用。
吉林省西部人均土地资源生态足迹在2016—2020年间不断增长,生态承载力的变化趋势为缓慢上升。土地资源生态状况分布不均,主要在西北部、中部土地资源生态环境恶化威胁程度较小,处于健康的可持续发展状态,东南部土地处于生态亏损和压力状态。
吉林省西部水资源生态赤字状况严重,部分地区已接近超负荷。土地资源利用状况处于生态盈余,在一定程度上说明吉林省西部的土地资源还有较大的利用空间。
河湖连通工程对吉林省西部水资源生态赤字有一定缓解作用,但由于起始生态赤字程度高,现阶段也仍处于较大的赤字状态,需要进一步改善吉林省西部水资源生态状况。
在河湖连通工程的影响下,水资源与土地资源之间的协调性不足,导致水土资源的生态承载力耦合协调度出现了一定程度的下降。因此在未来的规划中,需要更加注重水土资源的综合管理。
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