武漢天興洲生態旅游環境承載力研究

生態旅游（ecotourism）是由國際自然保護聯盟（IUCN）特別顧問謝貝洛斯·拉斯喀瑞（Ceballas-　Lascurain）于1983年首次提出，強調以自然生態環境為基礎，注重生態環境保護，是一種主張開發與保護相結合的旅游業發展形式。近年來，生態旅游迅速成為世界各國旅游者的一種時尚和旅游業的一個熱點，并且在國內也蓬勃興起。

武漢市創新性地提出城市“兩軸兩環、六楔多廊”的生態框架體系，天興洲位于該生態框架體系中長江生態軸與三環線生態綠環、武湖生態綠楔交匯處，屬于城市重要的生態節點。2011年7月，武漢市國土資源和規劃局審查通過武漢市天興洲（主城區A2001編制單元）控制性詳細規劃，根據該規劃，天興洲將發展建設為以生態旅游為主題的生態博覽園、生態創意園、體育運動園三大休閑園區。本研究將以生態旅游這一發展方向為基礎，探討天興洲的生態承載力及生態容量，并核算在改容量下所能承載的最大人口數量，最終得出生態旅游環境承載力，為天興洲后續的生態旅游發展規模提供依據。

1　生態旅游環境承載力理論與計算方法

1.1　理論概述

生態旅游環境承載力概念的提出經歷了三個階段：旅游容量、旅游環境容量→旅游環境承載力生態旅游環境承載力。對于生態旅游環境承載力，許多學者都提出過自己的看法，其中有代表性的有：孫道瑋[1]、李豐生[2]、董巍[3]、曲小溪[4]等。孫道瑋認為，生態旅游環境承載力是指“某一旅游地域單元開展生態旅游活動（包括游覽、休閑、認知、探索等），在滿足游客游覽要求同時對自然生態環境影響最低，甚至保護、改善旅游區生態環境質量并使當地居民從旅游業中充分受益時旅游區所能容納的游客數量”；李豐生將其描述為“在一定自然地域，以不干擾自然地域、保護生態環境為前提，一是能夠給當地帶來益處；二是當地的生態和人口得到持續發展為條件，開展有責任的旅行行為時，這一自然地域所能容納的旅游人數”。眾多學者對生態旅游環境承載力都有各自的定義，但其基本內容是相同的，筆者將其歸納為特定地理區域與生活其中的有機體數量間的函數，即以不干擾自然地域、保護生態環境為前提，在滿足游客游覽要求同時對自然生態環境影響最低，這一地域所能容納游客的最大數量。

生態旅游環境承載力分析關注區域旅游業的生態支撐能力[5]，即維持城市人群進行生態旅游活動所需要的生態用地、可用水資源量，其著眼點在于宏觀土地、水等生態資源[6]。本研究中主要針對土地資源、水資源兩個方向計算生態旅游環境承載力。

1.2　計算方法

1.2.1　生態用地環境承載力

生態用地主要是各類天然和人工植被，以及各類水體和濕地，是城市內部和城市外圍整體生態環境最主要的組成部分和最重要的生態實體，起著城市居民生活、生產支撐系統的作用，它們不斷同外界進行物質和能量交換，從而影響和改造區域生態環境，在區域尺度上有極為重要的生態服務功能[7]。據有關研究，土地生態功能多達15種以上，其中碳氧平衡法研究的對象較為穩定，也普遍運用于各種生態用地[8]。

植物生態系統是固碳重要的“匯”，也是釋氧唯一的“源”，區域生態用地通過光合作用和呼吸作用與大氣交換CO2和O2，從而對維持大氣中CO2和O2的動態平衡發揮關鍵作用[9]。從釋碳耗氧角度而言，在人類活動中的化石燃料燃燒、不合理的土地利用、生物生化作用和人類自身的呼吸作用均會釋放CO2，消耗O2。根據碳氧平衡和生物量法測算固碳釋氧能力，分別有：

式中　CE、OE—化石燃料燃燒一年釋碳、耗氧量（噸/年）；CC、OC—生物生化作用一年釋碳、耗氧量（噸/年）；CP、OP—人類自身呼吸一年釋碳、耗氧量（噸/年）；MC—釋碳量等效森林面積（公頃）；MO—耗氧量等效森林面積（公頃）；m—單位等效森林面積釋氧系數，取值50千克/（公頃·天）；n—單位等效森林面積固碳系數，取值68千克/（公頃·天）；SC—生態用地一年固碳量（噸/年）；SO—生態用地一年釋氧量（噸/年）；NC—生態固碳量等效森林面積（公頃）；NO—生態釋氧量等效森林面積（公頃）。

當碳氧平衡時，N/M=Q0　，其中，Q0—大氣碳氧平衡貢獻率，固定值為60%。

由此可得：CP＝SC/Q0-CE-CC OP＝SO/Q0-OE-OC

1.2.2　水環境承載力

水環境容量是指在不影響水正常用途的情況下，水體所能容納的污染物的量或自身調節凈化并保持生態平衡的能力。本研究通過計算天興洲的水環境容量，進一步測算現有水環境容量能承載的人口規模。水環境構成污染的主要污染物為COD、BOD5、氨氮。本研究主要計算天興洲的水環境的COD、BOD5、氨氮容量。

天興洲上由天然降雨匯集而成的兩條東西走向的水渠，因此采用地表徑流量來計算天興洲上的河流水量，由于天興洲污染源主要分布于堤內，堤外地表徑流對污染源的自凈作用無貢獻，因此僅需計算堤內的水環境容量，即：W=C·ψ·A·106

式中：W—水環境可承載某污染物的量（噸/年）；C—某種污染物的水質標準值（毫克/升）；ψ—徑流系數；A—降水總量（立方米/年）。

2　天興洲生態旅游環境承載力分析

2.1　研究區域概況

天興洲位于武漢市中心區的東北方向，處于中心區與新城組群的交接地帶。洲身長約8.5公里，平均寬2.1公里，天興洲地面高程在22.80～24.10米之間，堤頂高程28.50米，堤防保護面積9.77平方公里。天興洲一切都保持著生態原樣，沒有受城市工業污染影響，天興洲垸外是一片純天然濕地，沒有任何人工雕琢，生長的植物主要是耐水性強的意楊和柳樹，自成一片，洲上鳥類資源較為豐富，整體生態環境良好。

本研究利用2009年的中巴O2B衛星影像，在Erdas8.7、ArcGIS9.0等3S軟件的支持下，衛星影像數據經過合成、校正等前處理，結合現場調查確定的地面類型資料進行解譯，確定了水域、農田、道路和村莊、灘涂等4個分類系統（土地利用類型）。

2.2　計算結果與討論

2.2.1生態用地環境承載力

（1）參數取值

SC、SO——本研究通過天興洲地區植被凈生產力來推算出光合作用與呼吸作用下植被固碳釋氧的能力。結合遙感解譯和土地利用現狀圖綜合分析，天興洲上灘涂濕地總面積達到14.02平方公里，耕地面積5.28平方公里。長江蘆葦帶灘涂濕地固碳能力參數1.11～2.41千克/（平方米？天），計算天興洲地區的灘地固碳能力，取均值為48.2千克/（公頃·天）；以1公頃耕地每日固定CO218.8　千克計算。

CE、OE——天興洲是個純農業生態洲，洲上沒有第二、第三產業發展，故在分析天興洲的耗氧量時，可弱化燃燒的部分，只需考慮人呼吸與生物生化量，即CE＝0，OE＝0。

CC、OC——生化作用主要指有機物降解釋放CO2，不同類型生態用地二氧化碳通量值不同，釋放二氧化碳的強度不同。根據長時間測定研究，可得不同類型生態用地生化作用CO2排放量，見表3。

根據調查，武漢市的生化耗氧量為127.75萬噸/年，其生態用地面積為2295平方公里，天興洲的生態面積為19.30平方公里，由此可得天興洲的生化作用氧氣消耗量（OC）為10　743.25噸/年。

（2）固碳釋氧總量計算結果

根據（1）與（2）的計算方法和參數，由此可計算得天興洲生態用地一年可容納的人類自身呼吸釋碳、耗氧量為：

CP＝SC/Q0-CE-CC＝33291.52（噸/年） OP＝SO/Q0-OE-OC＝23724.35（噸/年）

（3）生態用地人口承載力

根據天興洲生態用地一年可容納的人類自身呼吸釋碳、耗氧量，可進一步測算天興洲生態用地承載的極限人口規模。考慮到天興洲上不適宜建設大型酒店等住房配套設施，故在此假設游客登島旅游當天往返。由碳氧平衡法計算生態旅游發展模式下的生態用地容量的人口承載力：

XC·a·kC·10-3=CP XO·a·kO·10-3=OP

式中：CP—人類自身呼吸一年釋碳量（噸/年）；OP—人類自身呼吸一年耗氧量（噸/年）；a—游客停留系數（人次/天），取值為1；XC—天興洲生態用地碳平衡可承載的極限游客數（人次/年）；XO—天興洲生態用地氧平衡可承載的極限游客數（人次/年）；kC—人均釋碳量（千克/人·天），取值1.0千克/（人·天）；kO—人均耗氧量（千克/人·天），取值0.75千克/（人·天）。

根據以上計算方法，結合之前計算的CP、OP值，可得到天興洲生態用地的人口承載力XC=3329.25萬人次/年，XO=3163.24萬人次/年，故用碳氧平衡法計算的天興洲生態用地的人口承載力為3163.24萬人次/年。

2.2.2　水環境承載力

（1）參數確定

W=C·ψ·A·106

水質標準值（C）——根據《武漢市地表水環境功能區類別》，長江武漢市7FoUT+z9JfvnIDfboqROeSVDOMfa0PcnUJ63cauBfE0=境內段功能為集中式生活飲用水水源地二級保護區，執行的環境質量標準類別為Ⅲ類。

徑流系數（ψ）——根據《環境影響評價技術導則—地面水環境》，地表類型為草地、沙質土壤，中等坡度（2%～7%）的區域，徑流系數為0.10～0.15，本研究按0.12計算。

降水總量（A）——由堤內面積（9.77平方公里）乘以洪山區年降雨量（1.163米）得到。

（2）水環境容量計算

根據對天興洲的初步規劃及定位，可知天興洲開發建設后污水類別主要為上島旅游人群的生活污水，屆時島上將設有污水處理設施，出水水質執行《地表水環境質量標準　GB3838-2002》Ⅲ類標準。假設天興洲發展生態旅游后生活污水收集率為90%，達到發達國家水平。

對于收集處理后實現達標排放的尾水，滿足長江武漢市境內段功能要求，因此，現有的水環境容量只需滿足未收集部分污水即可。污水系數取0.85，則有：

（P×a×B×0.85）×（1-90%）×D×10-9=W

式中：P—水環境游客承載力（人次/年）；a—游客停留系數（人次/天），取值為1；B—游客日用水量（升/人次·天），在生態旅游發展模式下，參考《風景名勝區設計規范》，本研究景區游客用水量取50升/人次·日；D—污水中某污染物的排放濃度（毫克/升），根據城鎮旅游污水污染物排放濃度參考值，COD　250　mg/L，BOD5　150　mg/L，氨氮25　mg/L；W—水環境可承載某污染物的量（噸/年）。

根據上述計算方法及參數計算出不同發展模式下天興洲水環境承載力，結果如下：

通過對天興洲水環境容量分析，天興洲水環境人口承載力取各種水環境污染因子環境容量中最小的人口承載力，即BOD5環境容量人口承載力，天興洲上水環境人口承載力為855.4萬人次/年。

3　小結

綜上所述，天興洲地區發展生態旅游的生態用地環境承載力為3163.24萬人次/年，水環境承載力為855.4萬人次/年，根據短板原則，天興洲生態旅游環境承載力為855.4萬人次/年。然而，以上分析均基于天興洲現狀水系計算而得，其結果是現狀條件下最大水環境容量所能承載的極限人口。若改變洲上的生態用地分布、水系、集水面積及功能區劃，則水環境容量隨之增減，所能承載的極限人口數也隨之改變。

天興洲，作為漫漫長江武漢段中最大的天然綠洲，一直保留著其原始自然姿態，卻又面對著經濟發展嚴重滯后于江兩岸武漢中心城區的尷尬。本次的控制性詳細規劃為天興洲未來的發展指明了道路，以“生態、運動、旅游”為核心，在環境承載力限值范圍內發展生態旅游，及彌補了武漢市中心城區生態休閑景點匱乏的缺陷，又能兼顧天興洲環境與經濟的平衡，可謂一舉多得。

參考文獻：

[1] 孫道瑋，俞穆清，陳田，等.生態旅游環境承載力研究——以凈月潭國家森林公園為例[J].東北師大學報：自然科學版，2002，34（1）：　61-71

[2] 李豐生，趙贊，聶卉，等.河流風景區生態旅游環境承載力研究[J].桂林旅游高等專科學校學報，2003，14（3）：13-18.

[3] 董巍，劉昕，孫銘，等.生態旅游承載力評價與功能分區研究——以金華市為例[J].復旦學報：自然科學版，2004，43（6）：1025-1029.

[4] 曲小溪，肖貴蓉，王樂.生態旅游環境承載力的一種新測量[J].北京第二外國語學院學報（旅游版），2006，139（9）：　63-66.

[5] 保繼剛.旅游地理學[M].北京：高等教育出版社，1993：68-70.

[6] 胡炳清.旅游環境容量計算方法[J].環境科學研究，1995，8（3）：20-24.

[7] 楊琪.生態旅游區的環境承載量分析與調控[J].林業調查規劃，2003，28（2）：73-76.

[8] 孫道瑋.生態旅游環境承載力的研究[J].東北師大學報：自然科學版，2002，47（1）：66-71.

[9] 張穎，王群，李邊疆，王萬茂．應用碳氧平衡法測算生態用地需求量實證研究[J].中國土地科學，2007，12．

作者簡介：胡曉婉（1987-），女，廣東深圳人，助理工程師，從事環境規劃與管理研究；賴梅東（1979-），女，廣東深圳人，中級工程師，從事生態評價研究；褚艷玲（1980-），女，廣東深圳人，工程師，碩士，從事環境科學研究。

（深圳市深港產學研環保工程技術股份有限公司；重慶市環境保護工程設計研究院有限公司）

（責任編輯：劉嬌嬌）