長株潭地區人均生態足跡測算及其動態變化分析

鄧楚雄 黃輝 李迎春 劉利科

摘要 選取1993、1998、2003、2008、2013年數據，以5年為單位，利用生態足跡模型計算了1993～2013年長株潭地區人均生態足跡，研究其動態變化。結果表明：2013年長株潭地區人均生態足跡為2.037 2 hm2，人均生態承載力為0.798 8 hm2，人均生態赤字為1.238 4 hm2；1993～2013年長株潭地區人均生態足跡年平均增長率為3.05%，人均生態赤字呈現出先較快后緩慢增長的態勢；長株潭地區正處于一種不可持續發展狀態。基于此，提出控制人口數量、改變資源利用模式、提高單位面積自然資源的生物產量，提升建設用地利用效率，加強政策宏觀調控等可持續發展的對策。

關鍵詞 可持續發展；生態足跡；生態赤字；長株潭

中圖分類號 S-9 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2015）19-320-04

隨著城鎮化進程的加快，自然生態系統將逐漸被人工環境所取代，經濟發展與資源環境的矛盾也日益突出。因此，生態環境可持續發展是人類必須重視的問題。生態足跡是由加拿大William Rees教授于1992年提出的一種測度生態可持續發展的定量分析方法，是度量人類活動對生態系統影響的一條新途徑[1]。生態足跡提出后受到了學術界的廣泛關注，國內學者也以此為主題做了大量研究[2-5]。生態足跡方法成為了可持續發展定量評價研究的熱點問題。

長株潭地區是湖南省城鎮化發展水平最高的區域。1993～2013年長沙、株州、湘潭3市城市建成區總面積和總人口分別增加了153.47%、17.99%，由此帶來了人均耕地面積減少，能源消耗增加，以及環境惡化等生態問題。而長株潭地區作為資源節約型和環境友好型社會建設綜合配套改革試驗區，應當重視對本區域生態可持續發展的研究。基于此，筆者選取1993、1998、2003、2008、2013年相關數據資料，以5年為單位對長株潭地區人均生態足跡進行測算，從而摸清長株潭地區近20年人均生態足跡和生態赤字的變化態勢。

1 研究區概況、數據來源與研究方法

1.1 研究區概況 長株潭地區位于湖南省中東部，包括長沙、株洲、湘潭3市，國土總面積約2.81萬km2。2007年，經國務院批準，長株潭地區獲批為“全國資源節約型和環境友好型社會建設綜合配套改革試驗區”。截至2013年底，長株潭3市常住總人口1 395.55萬；地區GDP10 539.23億元，實現農業總產值443.29億元，林業總產值47.80億元，牧業總產值335.16億元，漁業總產值33.50億元。1993～2013年長株潭地區總人口及建成區總面積變化趨勢見圖1。

1.2 數據來源 社會經濟數據來源于各年的《中國城市統計年鑒》、《湖南統計年鑒》、《長沙統計年鑒》、《株洲統計年鑒》和《湘潭統計年鑒》，土地資源數據來源于相關年份湖南省土地利用變更調查成果。

1.3 生態足跡計算方法 生態足跡的概念是由加拿大William Rees教授提出，隨后他和學生Wackernagel博士研制出具體的計算方法[6]。生態足跡可以理解為支持一定地區的人口所需的生產性土地面積，以及這些人口所產生的廢棄物所需要的土地面積之總和。該方法通過估算維持人類的自然資源消費量和同化人類產生的廢棄物所需要的生態生產性空間面積大小，并與給定人口區域的生態承載力進行比較，可以來衡量區域的可持續發展狀況[7]。生態足跡的計算是基于以下2個基本事實：一是人類可以確定自身消費的絕大多數資源及其所產生的廢棄物的數量；二是這些資源和廢棄物能夠轉換成相應的生物生產面積。根據生產力大小的差異，地球表面的生物生產土地可分為6個大類，分別是：化石燃料土地、耕地、牧草地、林地、建筑用地和水域[2]。生態足跡計算公式如下：

EF=6j=1Aj×EQj=6j=1EQ1×6j=1CiEPi×YFi，j=1，2，…，6（1）

式中，EF為人均生態足跡（hm2/人）；Aj為生態生產性土地面積；EPi為生態生產能力；EQj為均衡因子；Ci為資源消費量；YFi為產量因子[8]。

生態承載力計算公式為：

EC=6j=1ECj×EQj=6j=1AAj×YFj×EQj，j=1，2，…，6 （2）

式中，AAj為各土地類型的地區實際生態生產性面積；ECj為各土地類型的生態容量；EC為地區總生態容量[8]。

生態赤字（盈余）計算公式為：

ED=EC-EF （3）

當生態足跡大于生物承載力時為生態赤字；生態足跡小于生物承載力時為生態盈余。

2 結果與分析

2.1 長株潭地區2013年生態足跡計算

2.1.1 生物資源足跡。長株潭地區生物資源的消費分為4大類，分別是農產品、畜產品、水產品、木材。其中農產品生產面積類型為耕地，木材歸為林地，畜產品歸為牧草地，水產品歸為水域。生物資源消費生態足跡計算公式為[9]：

式中，EFi為i種生物資源消費品的生態足跡；Pi為i種生物資源的總生產量；Yaverage為i種生物資源的全球平均產量。為使計算結果可以進行地區之間的比較，在計算中使用1993年世界生物生產面積的平均水平作為標準[9]。通過計算可得出長株潭地區總生態足跡，根據2013年長株潭地區總人口1 395.55萬，進而計算得出2013年長株潭地區人均生態足跡（表1）。

2.1.2 能源足跡。

根據統計數據，對以下幾種能源數據進行了處理：煤炭、原油、焦碳、汽油、柴油、燃料油、液化石油氣、煤油、電力、熱力。其中前8種生產面積類型為化石燃料用地，后兩種類型為建筑用地。計算能源足跡時需要考慮各種能源的單位化石能源土地生產面積的平均發熱量和熱量折算系數 [8]。依據長株潭3市能源消費量可計算出2013年3市總能源生態足跡和人均生態足跡（表2）。

2.1.3 生態赤字分析。

將生物資源足跡和能源足跡累加可得到長株潭3市總需求足跡。根據長株潭土地利用變更數據，可以計算出區域內的生態承載力。由于生產性土地類型在不同地區產量有差異，因此需要對不同類型的面積進行調整。不同地區的某類生物生產性面積所代表的區域產量與世界平均產量的這類差異可以用產量因子來校正。該研究產量因子參考周國華對長株潭城市群生態足跡測算[8]。在生態承載力計算時，還應扣除12%的生物多樣性保護面積。從而得到2013年長株潭地區生態足跡總供給和總需求的對比（表3）。

根據計算結果，2013年長株潭地區的人均生態足跡為2.037 2 hm2，生態承載力為0.798 8 hm2，人均生態赤字為1.238 4 hm2。表明長株潭地區人類對自然的需求遠超過了生態承載能力，特別是對耕地需求上赤字嚴重。

2.2 長株潭地區人均生態足跡動態變化 同樣以上述方法，分別求得1993、1998、2003、2008、2013年長株潭地區人均生態足跡和人均生態承載力（表4～5），從而可以把握1993～2013年長株潭地區人均生態足跡和生態赤字的變化態勢（圖2）。

從表4、5及圖2可以看出，1993～2013年長株潭地區人均生態足跡總體呈增長趨勢，年平均增長率為3.05%。長株潭地區人均生態赤字在1993～2003年呈快增長趨勢，從0.617 0 hm2增加到2003年1.092 5 hm2，年均增長率為7.71%；2003～2013年增長趨勢變慢，從1.092 5 hm2增長到1.238 4 hm2，年均增長率為1.24%。生態承載力總體呈增長趨勢，數值波動較小，2003～2013年年均增長率為1.17%。總體而言，近年來長株潭地區生態赤字增長率正逐步減小，生態足跡與生態赤字正逐步趨于平穩。

3 結論與討論

（1）該研究運用生態足跡方法對長株潭地區人均生態足跡進行測算，結果表明：2013年長株潭地區人均生態足跡為2.037 2 hm2，人均生態赤字為1.238 4 hm2。1993～2013年長株潭地區生態赤字增長率由快增長變為慢增長，生態足跡與生態赤字正逐步趨于平穩。但是生態赤字較高表明長株潭地區的發展處于一種不可持續的狀態。

（2）生態足跡分為生物生產面積的供給和需求。從供給上看，應該提高單位面積自然資源的生產量，切實保護耕地，保持耕地總量動態平衡，并且結合土地整理和土地開發，提升土壤肥力；切實保護森林和草場資源，增加對濕地的保護力度，從而提高地區承載力而增加地區生態足跡的供給。從需求上看，應該控制人口數量，改變粗放的資源利用方式，推動新型工業化、新型城鎮化，提高建設用地利用效率。另外，

長株潭地區作為國家“兩型”社會試驗區，應當加大政策調控

力度，創新區域協調機制，完善獎懲制度，實行嚴格的自然環

境保護制度，真正做到資源節約型和環境友好型社會的先行者。

（3）在計算生物資源和能源消費時，需要考慮生物資源和能源消費額中的貿易部分[9]。該研究由于數據資料制約，未進行這部分的測算，所以長株潭地區生態足跡動態變化測算會存在一定偏差。未來研究中應克服這方面的制約，更加科學地測算地區生態足跡變化。

參考文獻

[1] WILLIAM E R.Ecological footprints and appropriated carrying capacity：What urban economics leaves out[J].Environ Urban，1992（4）：121-130.

[2] 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）： 607-615.

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

[4] 張志強，徐中民，程國棟.生態足跡的概念及計算模型[J].生態經濟，2000（10）：8-10.

[5] 郭秀銳，楊居榮，毛顯強. 城市生態足跡計算與分析——以廣州為例[J].地理研究，2003，22（5）：654-662.

[6] WACKENAGEL M，WILLIAM E R.Our ecological footprint：Reducing human iumpact on the earth[M].Gabriola Island， New Society Publishers， 1996.

[7] 王書華，毛漢英，王忠靜. 生態足跡研究的國內外近期進展[J].自然資源學報，2002，17（6）：776-781.

[8] 周國華，彭佳捷.長株潭城市群生態足跡測算[J].湖南師范大學自然科學學報，2009，32（3）：95-100.

[9] 徐中民，程國棟，張志強.生態足跡分析方法：可持續定量研究的新方法——以張掖地區1995年的生態足跡計算為例[J].生態學報， 2001，21（9）：1484-1493.