資源枯竭型城市土地生態安全研究——以耒陽市為例

王 鵬；王明煜；鄧育武；周旖旎；聶 韜；劉一鳴

（1.衡陽師范學院南岳學院 資源環境與旅游管理系 湖南 衡陽 421008；2.衡陽師范學院 資源環境與旅游管理系 湖南 衡陽 421002）

資源枯竭型城市是指礦產資源開發進入衰退或枯竭過程的城市。耒陽市是我國中部地區獲批國家資源枯竭型的7個縣級市之一［1］。除了國有煤礦之外，耒陽市多數煤礦設備簡陋、技術落后，資源開采率低，資源浪費與破壞比較嚴重。由于長期地下開采，耒陽市形成了大面積的采空區，導致地表大范圍沉陷、開裂、山體滑坡和地下水位下降。2005年，相關機構對白沙礦區采煤沉陷區綜合治理進行了評估，原白沙礦務局耒陽境內的白沙、永耒礦區采空面積為16.25km2，沉陷區面積34.73 km2。隨著煤炭開采活動的繼續，沉陷區將繼續擴大。經過幾十年的規模開采，部分生產礦井轉入中深部開采，由于下部開采直接影響上部開采區，部分穩定區將活化為非穩定區［2］。在長期煤炭資源開采、加工及轉化的過程中，產生了大量煤矸石、粉煤灰、礦井廢水、廢氣等礦山“三廢”，礦區乃至全市生態環境受到了嚴重污染或破壞，對礦區及周邊的正常生產生活造成了嚴重的影響。本文以耒陽市為例，應用生態足跡的理論和方法，通過生態承載力指數和生態赤字指數測算耒陽市的土地生態安全，以期為資源枯竭型城市的轉型和發展提供理論依據與科學參考。

1 研究方法與數據來源

生態足跡的理論和方法分為生態足跡（人類需求）計算和生態承載力（自然供給）計算兩個部分。生態足跡分析法從需求方面計算生態足跡的大小，從供給方面計算生態承載力的大小，通過這兩者的比較，評價某地區即研究對象的可持續發展狀況，即：計算區域的耕地、草地、林地、水域、建筑面積等對應的土地面積，通過對比分析該區域的生態足跡產出和承載來評價該區域發展的可持續性程度［3－4］。生物生產性土地面積是生態足跡與承載力計算模型為各類自然資本提供的統一度量基礎。生產性土地是指具有生態生產能力的土地或水體［5］，因此容易建立等價關系，從而方便計算自然資本的總量。在計算中把人類使用的生物生產性土地分為6種：耕地、草地、林地、建筑用地、化石能源用地和水域［6－7］。

1.1 生態足跡計算模型

生態足跡就是通過測定現今人類為了維持自身生存而利用自然的量來評估人類對生態系統的影響。因此，任何已知人口（某一個人、一個城市或一個國家）的生態足跡就是其占用的生產這些人口所消費的資源和容納這些人口所產生的廢棄物所需要的生物生產土地面積（biologically productive area），其公式如下［8］：

式中：EF為總的生態足跡，N為人口數，ef為人均生態足跡，ci為i種物質的人均消費量，pi為i種物質的世界平均生產力即全球平均產量，n為物質的數量，ri是第i類物質所占用生物生產性土地類型的均衡因子。

1.2 生態承載力計算模型

在生態足跡方法中，生態承載力是指一個區域實際提供給人類的所有生物生產土地面積（包括水域）的總和［9］。生態承載力計算公式如下［10］：

式中：EC為生態承載力；ec為人均生態承載力；N為人口數；aj為人均生物生產性土地面積；rj為第j類生物生產性土地的均衡因子；yj為第j類生物生產性土地的產量因子。按世界環境與發展委員會（WCED）的報告，考慮到生物多樣性的因素，在計算區域生態承載力時扣除12% 的生物多樣性保護面積［5］，用以保護區域內生態環境。

1.3 生態赤字計算模型

生態安全的評價通過生態足跡減去生態承載力得到的生態赤字或生態盈余來反映。生態承載力大于生態足跡時，產生生態盈余，表明人類對自然生態系統的壓力處于本地區所提供的生態承載力范圍內，生態系統是可持續的［11］；若生態足跡大于生態承載力，出現生態赤字，表明人類對自然系統的壓力大于本地區所提供的生態承載力范圍，而赤字的部分則主要通過從地區調入欠缺的資源或消耗自然資本的途徑來獲得，說明該地區是一個不可持續的發展，該地區生態安全受到了一定程度的威脅，生態赤字反映了生態安全被影響的程度。

1.4 數據來源與模型參數確定

本文數據主要來自2006—2010年耒陽市統計年鑒、耒陽市統計公報、耒陽市統計信息網、衡陽市統計信息網；相關規范標準及文獻（全球平均產量數據［12－14］、化石燃料生產土地平均發熱量［15］），其次通過調查問卷和實地考察等方式獲取了土地生態安全方面的資料 。

模型中均衡因子表示不同類型土地潛在生產力之比，由于各類生物生產性土地的生物生產力具有很大差異，計算前要將它們轉化成具有相同生產力的土地面積；而產量因子表示不同區域不同年份中，土地生產力會隨土地利用格局、區域技術等因素的變化而有所不同。在生態足跡和生態承載力計算中，均衡因子和產量因子是影響計算結果的兩個關鍵的因素。模型中參照劉某承，李文華2010年對中國各地生態足跡均衡因子的測算研究結果，對湖南省均衡因子取值：耕地1.32；林地0.82；草地0.71；水域0.56；建筑用地1.32；化石能源用地0.82，碳足跡用地1.38。對于產量因子，選取Wachernagel等在計算中國生態足跡時采用的值：耕地、建筑用地為1.66；林地為0.91；草地為0.19；水域為1，碳足跡用地1.66。

2 耒陽市生態足跡計算

2.1 各類生態足跡的計算

依據采用聯合國糧農組織（FAO）有關生物資源的世界平均產量資料［12－14］，計算生物資源生產面積；依據世界上單位化石燃料生產土地面積的平均發熱量為標準［15］，計算能源生產面積，依據公式（1），可得2007年耒陽市生態足跡資源賬戶（表1）。

表1 2007年耒陽市生態足跡資源賬戶Table 1 The resources account of the ecological footprint of Leiyang City in 2007

續表

2.2 生態足跡匯總

依據表1數據和公式（1），可計算出耒陽市2007年生態足跡（表2），同理，可計算出2006—2010年耒陽生態足跡（表3）。

表2 2007年耒陽市生態足跡（需求）Table 2 2007Leiyang ecological footprint（demand）

表3 2006－2010年耒陽市生態足跡匯總Table3 2006－2010Leiyang ecological footprint Summary

2.3 生態承載力計算

依據公式（2）用耒陽市人均實際各類型生態土地面積乘以相應的產量因子，再乘以對應的均衡因子，可得2006至2010年耒陽市生態承載力（表4）。

表4 2006—2010年耒陽市生態承載力（供給）Table4 2006to 2010the Leiyang ecological carrying capacity（supply）

2.4 生態赤字（盈余）計算

依據公式（3）對耒陽市2006至2010年生態赤字進行計算（表5）。

表5 2006—2010年耒陽市生態赤字（盈余）匯總Table5 2006to 2010the Leiyang ecological deficit（surplus）summary

3 耒陽市土地生態安全測度分析

計算中得知，在生態足跡的六大類部分中，草地、化石能源用地和建筑用地的生態足跡占用比重較大。生態足跡與生態承載力計算結果顯示，從2006年至2010年5年中，耒陽市人均生態承載力整體上基本處于平穩狀態，而人均生態足跡整體上有逐漸增大趨勢；但隨著生態足跡與生態承載力之間的差距緩慢增大，導致生態赤字情況逐漸嚴重，意味著生態系統不穩定性日趨變差。

從表5可以得出：2006年人均生態足跡是人均生態承載力的10.16倍，2007年至2010年逐年分別是11.09倍、11倍、12.63倍和14.24倍，耒陽市近五年的生態足跡均為生態承載力的10倍以上，且人均生態赤字總體上有逐漸增大的趨勢。如果考慮到聯合國規劃署12%生物生產性土地以保護生物多樣性的建議，可利用的生態承載力會進一步縮小，從而生態赤字將進一步增大。

總體來看，這些計算結果都顯示出耒陽市生態系統退化，人地關系十分緊張，社會經濟活動對耒陽市生態系統產生巨大的壓力，土地生態系統處于不安全狀態。從表3可知，耒陽市生態足跡中，草地、建筑用地和化石能源用地占絕大部分比重，分別約占32%、28%、25%，說明耒陽市社會經濟發展過多依賴于自然資源的消耗；總生態承載力中耕地占了較大比重，反映了耒陽市生態足跡的供給依賴耕地情況比較嚴重。

從生態足跡各個組成部分來看，耕地、林地處于盈余狀態，主要由于近年來耒陽市鄉村大多數人口都往城市發展，從而導致農村大多數耕地荒廢，無人耕種，出現較普遍的浪費荒蕪耕地情況，同時許多山丘無人打理，茅草叢生，而利用率也較低；草地、化石能源用地和建筑用地呈現生態赤字，主要是因為隨著經濟發展，人們生活水平提高，對動物產品的消費與需求也逐步增加，尤其是肉類和奶產品的需求大幅度增加，導致草地及水域壓力過大，同時化石能源用過呈現較高的生態赤字，其原因在于隨著社會的高速發展，該市近年來依托資源優勢大力發展工業，對化石能源的需求量、開采量極速增加，化石能源用地處于過度開采狀態，從而出現較大的生態赤字。因此，耒陽市的生態赤字主要是由于高能源消耗以及草地壓力過大造成的。

4 結論與建議

通過對耒陽市人均生態足跡與人均生態承載力的計算可以看出，近年來耒陽市在經濟發展的同時對環境也造成了較大的壓力，生態赤字嚴重，尤其是建筑用地、化石能源用地與草地的利用占耒陽市生態赤字的主要部分，耒陽市的生態赤字主要是由于高能源消耗以及草地壓力過大造成的，依靠自然資源的開發來發展地方經濟，這是不可持續的發展方式，應該要加以改善。根據當地的實際情況，該地區的生態赤字很難通過貿易得到大量補償，還是需要消耗自身的自然資源資本存量來獲取生態赤字的減少。為了保證研究區土地生態系統的安全，實現土地資源的可持續發展，據此，耒陽市應采取切實有效措施，降低生態足跡，保護生態環境：（1）調整和優化產業結構，適度發展二、三產業，大力發展節能減排型高新技術產業，協調區域經濟發展與生態環境之間的關系，有效緩解資源環境壓力；（2）耒陽市目前經濟發展主要依賴自然資本存量的消耗，生態系統的壓力已超過承載力，生態經濟系統逐漸遠離平衡。因此應倡導適度消費，合理高效利用資源，減少非必須物質產品的人均消費，建立資源節約型的社會生產和生活消費體系；（3）耒陽市農村耕地近年顯現出的荒廢擱置問題日益嚴重，同時城市的建設和工業發展占用不少耕地，因此必須要加大對基本農田的保護力度，發展生態農業，提高耕地的綜合利用率；（4）加大生態土地保護資金的投入，建立生態補償機制，來穩定生態土地安全。

［1］曾三成.從中部資源枯竭型縣市看耒陽經濟發展［N］.衡陽日報，2010－11－29（3）.

［2］張義，朱朝生，鐘林斌.聚焦資源枯竭型城市涅槃（下）耒陽：因煤建市，因煤轉型［J］.國土資源導刊，2010（8）：38－40.

［3］楊開忠，楊詠，陳潔.生態足跡分析理論與方法［J］.地球科學進展，2000，15（6）：630－636.

［4］張青峰，吳發啟，田 冬，等.陜西省2003年生態足跡計算分析［J］.干旱地區農業研究，2007，25（1）：35－40.

［5］Wackernagel M，Onisto L，Bello P，et al.National natural capital accounting with the ecological footprint concept［J］.Ecologic Economics，1999（29）：375－390.

［6］徐中民，程國棟，張志強.生態足跡方法的理論解析［J］.中國人口·資源與環境，2006，16（6）：69－78.

［7］馬莉婭，吳斌，張宇清，等.基于生態足跡的寧夏鹽池縣生態安全評價［J］.干旱區資源與環境，2011，25（5）：57－62.

［8］Wackernagel M，Rees W E.Perceptual and structural barriers to investing in natural capital：economics from an ecological footprint perspective［J］.Ecological Economics，1997，20：3－24.

［9］馮奇，吳勝軍，蔡述明.黃石市土地生態承載力分析［J］.華中農業大學學報：社會科學版，2006，（1）：38－43.

［10］趙先貴，肖 玲，蘭葉霞，等.陜西省生態足跡和生態承載力動態研究［J］.中國農業科學，2005，38（4）：746－753.

［11］王開運.生態承載力復合模型系統與應用［M］.北京：科學出版社，2007：17.

［12］張志強，徐中民，程國棟.中國西部12省（區市）的生態足跡［J］.地理學報，2001，56（5）：599－610.

［13］徐中民，張志強，程國棟.甘肅省1998年生態足跡計算與分析［J］.地理學報，2000，55（5）：607－616.

［14］曹中強，苗長虹.基于生態足跡模型的河南省2005年可持續 發 展 能 力 測度 ［J］.河 南 科 學，2007，25（2）：331－334.

［15］高長波，張世喜，莫創榮，等.廣東省生態可持續發展定量研究：生態足跡時間維動態分析［J］.生態環境，2005，14（1）：57－62.