基于生態足跡模型的新晃縣可持續發展能力評價

秦偉明 祝安娜 陳 慧 張佳仕 曾小嬌 葛大兵

(1.湖南農業大學生物科學技術學院/生態科學與工程研究所/洞庭湖區農村生態系統健康湖南省重點實驗室，湖南 長沙410128;2.湖南省懷化市環境保護局，湖南 懷化 418000;3.湖南省懷化市新晃侗族自治縣環境保護局，湖南 懷化 418000)

可持續發展定量評價方法研究是當前可持續發展研究的前沿和熱點。William 、Rees 和Wackernagel 等于20世紀90年代提出了簡便明了的生態足跡分析方法(Ecological Footprint)［1－6］，通過計算區域內人類對自然生態服務的需求與自然所能提供的生態服務之間的差距(生態盈余或生態赤字)，比較自然資本的承載量與人類對自然的消費量，以土地面積為衡量指標，來定量評價地區發展的可持續狀況。本文運用生態足跡法對新晃縣進行可持續發展能力評價，為地方政府發展決策提供參考依據。

1 研究區概況

新晃侗族自治縣位于湖南省最西部，居湖南“人頭形”版圖的“鼻尖”上。地理位置介于東經108°47＇13″─109°27＇05″ ，北緯27°00＇05″─27°27＇35″，處于云貴高原苗嶺余脈延伸末端，既有高原地相，又展山區特色，海撥在500～1100m，年平均氣溫為16.5℃。年平均降水量1137.4mm，全年無霜期297.4 天。全縣國土總面積1508 平方公里，總人口27 萬余人，全縣人口密度為179.8 人/km3，山 地 84.22%，丘 陵 7.86%，平 地6.41%，水面1.51%，屬名符其實的山地縣。新晃土地利用以農用地為主，占全縣土地總面積的93.84 %，其中耕地11.29%，土地利用結構單一，供求矛盾突出，土地后備資源缺乏，且布局分散，開發整理難度大。2012年，全縣GDP 為378208 萬元，增幅13.1%，人均GDP 為15432 元，一、二、三產業比例14.48:52.50:33.02。

2 研究方法

2.1 生態足跡理論模型

生態足跡是一種定量研究人類對自然利用程度的新的測度方法，是指在一定的技術條件下，要維持研究區域某一消費水平下人口生存所必需的生態生產性土地的面積。采用William Rees 和Wackernagel 的生態足跡理論和方法對新晃社會經濟可持續性進行分析。該生態足跡模型為:

式中:EF 為總生態足跡，EPi為生態生產力，Ci為資源消費量，i 為生態生產性土地類型，分為六大類，EQi為等量化因子，其中化石能源地1.1、可耕地2.8、牧草地0.5、森林1.1、建設用地2.8、水域0.2，ef 為平均生態足跡，N 為總人口數。新晃縣生物資源和能源的消費量等數據均來自新晃縣統計年鑒，由于人類對資源消耗是變化的，因而生態足跡是一個動態變化的指標。

2.2 生態承載力模型

用生態足跡來衡量生態承載力，定義為在不損害有關生態系統的生產力和功能完整的前提下，一個地區能夠擁有的生態生產性土地的總面積，其計算模型為:

式中，EC 為生態承載力，Ai為不同類型生態生產性土地面積，EQi為等量化因子，Yi為不同類型生態生產性土地產量調整系數，用區域單位面積生物生產力與全球平均生物生產力比值表示，如果Yi＞1，表明區域單位面積生物生產力高于全球平均生物生產力，反之亦然。ec 為人均生態承載力，N 為總人口數。

2.3 生態承載度模型

生態承載度

式中:D 為生態承載發展度，KEC 為可用生態承載力。如果生態足跡大于生態承載力，出現生態赤字，則表現生態是不可持續發展的;如果生態足跡小于生態承載力，則形成生態盈余，則表現為可持續性發展。

2.4 生態經濟多樣性指數和發展能力指數

生態經濟多樣性指數可用shanon－Leave 公式計算:

式中:H 為多樣性指數，Pi為i 種土地類型在系統中的比例，它意味著生態經濟系統中生態空間占用的比例，分配的越接近平等，對給定系統組分的生態經濟系統來說，多樣性指數越高，生態經濟系統的穩定性就越高。

生態經濟系統的發展能力以生態足跡的多樣性指數乘以生態足跡得到，依據Ulanowicz 的公式:

3 計算與結果分析

3.1 生態足跡需求計算和分析

采用2008－2013年新晃縣統計年鑒和世界自然基金會(WWF)的相關數據，對新晃縣6a(2007－2012年)來人均生態足跡和人均生態承載力進行實證計算和分析［10］。根據模型要求和人口消費設計3 個參數帳戶支持系統:生物資源消費帳戶、能源消費帳戶、污染物賬戶。

3.1.1 生態足跡計算

(1)生物資源消費帳戶:計算生態足跡生物資源消費，將生物資源生產項目分為4 個大類19 個細分類。世界平均產量采用聯合國糧農組織1993年計算的有關生物資源的世界平均產量數據。在此，以2012年新晃縣生態足跡(表1)的計算過程為例，其余年份均參照該方法，其結果見表2。

表1 新晃縣2012年生態足跡計算中的生物資源帳戶

表2 新晃縣2007－2012年生態足跡計算中的生物資源帳戶匯總(hm2·cap－1)

(2)能源消費帳戶:能源消耗包括原煤、焦炭、汽油、柴油、電力以及復合肥、化肥。能源消費部分采用世界上單位化石能源土地面積的平均發熱量為標準，計算出2012年不同能源生態足跡，見表3。按照相同方法，計算新晃縣2007－2012年的能源消費消耗的熱量所需要的化石能源土地面積，結果見表4。

(3)污染物生態足跡:在工業化、城市化發展的過程中，污染物的產生和處理過程占用的生態足跡不容忽視，在生態足跡計算中考慮污染物的排放，將排放的污染物分為廢水、廢氣、固體廢物。計算新晃縣水污染消納生態足跡、大氣污染消納生態足跡、固體廢物消納生態足跡。新晃縣2007年－2012年污染物生態足跡見表5。

表3 新晃縣2012年生態足跡計算中的能源資源帳戶

表4 新晃縣2007－2012年生態足跡計算中的能源資源帳戶匯總(hm2·cap－1)

表5 新晃縣2012年生態足跡計算中的污染物帳戶(hm2·cap－1)

3.1.2 結果匯總與分析

由表7 知，新晃縣2007－2012年生態足跡逐年遞增，2012年達1.683295hm2·cap－1。其中，生物資源生態足跡占比最大，先減后增;能源資源生態足跡占比次之，呈遞減趨勢;污染物生態足跡，先增后減。

(1)生物資源消費帳戶:由表2 知，草地生態足跡所占比例最大，接近全縣生態足跡的60%;其次為耕地，接近全縣生態足跡的30%;林地和水域生態足跡比重最小，占全縣生態足跡的10% 左右。2007年－2012年新晃縣的生物資源生產占用生態足跡整體呈逐步上升趨勢，其中林地、水域的生態足跡上升趨勢明顯，分別增長了61.53%、26.29%;耕地生態足跡整體呈下降趨勢，2007年－2012年下降了8.18%。出現以上結果的原因:新晃縣是林業大縣，過度的林業經濟追逐導致人均林業生態足跡上升;草地的生態足跡在各類生產性土地中所占的比重最大，這與新晃縣大力發展畜牧養殖業密切相關;水域生態足跡的上升說明水產類食物的需求量增加，生活食物消費結構有所改變;耕地生態足跡和占用比均呈現下降趨勢，主要在于城鎮化進程加快，勞動力結構發生了改變，農業生產中對耕地的需求減少。同時，在城鎮化過程中，耕地轉化為其他農用地或建筑用地，土地利用類型的改變對生物資源的生產造成一定的影響，導致了生物生產的減產。

(2)能源消費帳戶:由表4 知，新晃縣人均能源消費帳戶生態足跡逐年上升，2007年－2012年增長2.79%。從各個年份來看，原煤和焦炭的生態足跡所占比重最大。以2012年為例，原煤、焦炭生態足跡分別占全縣總能源消費生態足跡的58.6%、33.8%;而電力等清潔能源消耗占用的生態足跡較小，新晃縣必須加快調整能源消費結構，不斷提高清潔能源所占比例。在能源消費生態足跡中，復合肥人均生態足跡位列第三位，2007－2012年增長19.2%，成為能源消費生態足跡不可忽視的一部分。復合肥生態足跡說明新晃縣農業高產出的同時伴隨著復合肥料的高投入。今后的農業生產中，如何改善這種狀況成為降低能源生態足跡的重要手段。

(3)污染物生態足跡:由表6 知，人均污染消納生態足跡的變化呈先升后降的趨勢。一方面，新晃縣經濟持續快速增長，工業企業規模和產值不斷增加，工業“三廢”排放增加，導致污染物生態足跡上升;另一方面，環保力度的加大，使得污染物生態足跡下降。

表6 新晃縣2007－2012年生態足跡計算中的污染物帳戶匯總(hm2·cap－1)

表7 新晃縣2007－2012年生態足跡匯總分析(hm2·cap－1)

3.2 生態承載力(生態足跡供給)計算和分析

新晃縣生態承載力計算中產量調整因子的選取參考全球平均生產水平:耕地1.4、草地0.6、林地1.5、水域2.8、建筑用地1.2。計算生態承載力時為慎重起見，扣除12 ﹪的生物多樣性面積。新晃縣生態承載力計算方法見表8。新晃縣2007年－2012年的人均生態承載力結果見表9。

表8 新晃縣2012年生態承載力分析(hm2·cap－1)

表9 新晃縣2007年－2012年生態承載力匯總(hm2·cap－1)

2007－2012年新晃縣的生態承載力總體變化不大，但林地、耕地生態承載力整體呈現下降趨勢。原因主要為:新晃縣是林業大縣，經濟發展，資源需要量擴大，使得對林木的需求激增，導致林地面積減少，使生態承載力出現下降。耕地生態承載力的下降，其根本的驅動因素是改革開放以來人口的增加，城鄉經濟的快速發展和城鎮化水平的提高。

3.3 新晃縣生態足跡動態及可持續發展分析

根據新晃縣2007－2012年國民生產總值、生態足跡、生態承載力等指標計算新晃縣生態赤字、萬元GDP生態足跡、生態經濟多樣性指數、生態經濟發展能力，計算結果見表10。

表10 新晃縣2007年生態足跡與發展能力分析匯總表

新晃縣2007－2012年生態足跡表現為生態赤字，且生態赤字逐年上升，表明其發展處于不可持續狀態。表明新晃縣區域生態足跡已經超過了其所能提供的生態承載力，生態安全受到一定程度的威脅，只有通過輸入其它地區的自然資源或是對該區域后續資源進行掠奪式開采來平衡對自然生態資源的需求。另一方面，生態經濟多樣性指數、生態經濟發展能力逐年提高，萬元GDP生態足跡逐年下降，說明新晃近幾年在“生態立縣”思想的指導下，經濟發展對自然資源的利用率在逐步提高，生態經濟系統的穩定性增強，系統的發展能力有所提高。

4 結論與討論

(1)新晃縣自然資源優勢和環境優勢明顯，卻在低水平發展狀態伴隨著生態赤字的不斷增長，發展處于不可持續狀態。一方面由于新晃工業經濟發展規模逐年擴大，另一方面與新晃能源整體利用率不高有關。此外，生態足跡指標作為可持續發展評估的一種綜合而直觀指標，采用生態足跡方法衡量一個地區可持續發展狀態需要基于當地生產力水平，當涉及時空尺度轉換時，選用全球平均生產力數據及其他不確定性因素的存在，均會影響結果的準確性。

(2)采用Ulanowicz 發展能力公式，以生態足跡指標測算新晃縣2007－2012年的發展能力，結果顯示發展能力與GDP 呈正相關，與萬元生態足跡呈負相關，證明本文采用的發展能力測算方法適應于區域發展狀況評價。實現可持續性發展兩條途徑:一是減少生態足跡或提高生態承載力，二是提高生態足跡的多樣性。由于新晃縣長期處于生態赤字，主要途徑應該是提高生態足跡的多樣性。

(3)由于新晃縣仍屬于欠發達地區，城鎮化水平不高，人均GDP 水平低，發展潛力大，要依靠科技進步和技術創新，走一條高效、節約、可持續的發展道路，是今后新晃縣各類生產性土地資源利用的主導方向。同時，新晃縣以生態立縣，其可持續發展必須以與周邊地區協同，應當重視與獲得周邊地區的配合與支持，得到相應的生態補償具有一定必要性。

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［10］新晃縣縣統計局．新晃縣統計年鑒［M］．湖南新晃縣統計局，2008－2013．