三峽庫區沿江城鎮生態承載力動態評價★

陳 超 李桂媛，2

(1.三峽大學土木與建筑學院，湖北 宜昌 443000; 2.三峽大學鄂西山地城鎮建設與發展三峽大學協同創新中心，湖北 宜昌 443000)

0 引言

自然生態環境的承載能力是指人類的生存和自然生態系統在最大限度地利用生態產品的前提下，為一個地區提供消納廢棄物的最大能力。隨著自然環境與人類發展的矛盾日益加劇，環境資源承載能力的研究成為一個熱點話題。20世紀90年代以來，國內外許多學者相繼提出了眾多評價的模型和方法，如加拿大生態學教授Willian E.Rees提出來傳統的生態足跡理論與模型以及William提出的生態足跡法等[6]。目前國內大多學者分別從方法、理論、數學模型和研究過程等方面進行研究與介紹，主要集中在：

1)對生態承載力的研究與評價；

2)對我國城鎮生態承載力的研究；

3)對某一領域生態承載力的分析例如林地、草地、耕地等生態承載力的分析；

4)對某一行業生態承載力的分析例如旅游生態承載力的分析。雖然當前做了大量關于生態承載力的研究，但對于三峽庫區山地城鎮的生態承載力評價的研究相對不多。

三峽庫區自然生態系統敏感性強，自我修復能力較差，城鎮發展建設用地也非常緊張。三峽水利樞紐工程的建設，長江水位的大幅提升，對周邊的自然生態環境產生較大影響。大規模移民搬遷、移民新城的重建，既給該區域城鎮化發展注入活力，推動當地人居環境質量的提升，社會與經濟的發展，產業結構的優化，對外交流的加強。同時，也對該地區自然生態環境產生巨大擾動。本文運用生態足跡模型定量計算并分析三峽庫區沿江主要山地城鎮2006年—2016年的生態足跡和生態承載力的縱向變化特征，以期為三峽庫區山地城鎮的后續發展提供合理的科學指導依據。

1 三峽庫區區域概況

三峽庫區(北緯28°28′～31°44′，東經105°49′～110°12′)位于湖北省西部和重慶市中部，東南、東北與鄂西交界，西南與川黔接壤，西北與川陜相鄰。全區面積 5.8萬km2，總人口2 067萬人，其中城鎮人口680萬人，平均人口密度356.37人/km2。庫區以山地、丘陵地形為主，地表參差不齊，地形零碎殘缺。它屬于濕潤的亞熱帶季風氣候，受峽谷地形因素的影響十分明顯，具有冬暖夏涼、雨量充沛、高濕、多霧等特點。

2 生態承載力理論研究

2.1 研究內容

隨著科學技術的不斷發展，學科之間的交叉融合，生態承載力的研究領域隨之變得多樣化，應用范圍更加廣泛。在承載力的研究中，越來越多的理論、前沿成果被運用到承載力的理論和研究中，生態承載力必將從單學科、單因子研究趨向多學科合作，開展人口、資源、環境、發展多因素、多層次的交叉綜合研究。隨著可持續發展理念的引入，承載力理論的研究對城市發展和區域發展具有現實的指導意義。目前，國內學者做了大量相關研究，王中根和夏軍對西北干旱區河流進行了生態承載力評價分析和預測，構建了兩個子系統，包括社會經濟和生態環境的指標體系，從資源支撐能力和環境承載力兩個方面進行了論證[4]；董帆、吳鋒利用生態足跡模型,研究了湖南省長沙縣和陜西省旬陽縣的生態盈虧狀況,提出了縣域可持續發展的策略；褚崗、常斌運用生態足跡法,分別分析了平頂山市2003年、銀川市2001年—2005年的生態承載力情況,提出了各自城市可持續發展的策略[1]。

2.2 研究方法

目前研究生態承載力的方法主要有：

1)資源供需平衡法；

2)指標體系法；

3)系統模型法；

4)生態足跡模型等[5]。

資源供需平衡法思路清晰，操作簡單，但只能對某一區域瞬時的承載力進行評價，不能評價多年的承載力情況；指標體系法能夠準確確定某一區域某一時段的承載力，但定量計算相對困難，建立承載面更為困難，需要更多的信息和數據；系統模型法有較好的發展前景，不過目前處于起始階段，以數值關系為基礎的統計學模型是對函數關系進行模擬，對于系統內部的過程邏輯關系還不能表達，模擬精度也不夠高;基于因果關系的系統動力學模型，可以清晰地表達系統的作用機制，但更復雜、龐大的系統仿真依然有許多不確定因子，在實現精確仿真方面仍存在一些困難。

3 方法選擇與數據來源

相比其他研究方法而言，生態足跡模型方法成熟，體系完整，主要基于四個方面：

1)人類可計量自身消費的絕大多數自然資源以及所產生的廢棄物。

2)人類所消耗的資源與所產生的廢物能夠折算成相應的生物生態性土地的面積。

3)為便于國際間比較，各種生物生產性土地(耕地、草地、林地、水域、建筑用地、化石能源地)[7]可以按全球公頃進行折算。

4)各類土地在空間上互斥。通過計算分析判斷該地區生態承載力的基本情況。

3.1 計算方法

由瓦克納格爾(Wackernagel)博士提出的生態足跡[7]計算方法為：

1)基于統計資料，確定滿足人類需求的各種消費及產生的各種廢棄物的數據。

2)所得數據換算成對應的6種生物生產性土地面積。

3)運用均衡因子換算得到生態足跡。

生態足跡的計算表達式為：

(1)

(2)

其中,EF為區域總生態足跡；N為區域總人口數；ef為人均生態足跡，hm2/per；i為交換商品和投入的類型；ci為第i種消費項目的年人均消費量；gpi為i種消費項目的全球年平均產量[2]。

生態承載力計算則為首先利用統計資料，獲取國家或地區可提供的生物生產性土地面積，其次運用均衡因子與產量因子進行折算(見表1)。

生態承載力計算表達式為：

(3)

(4)

其中,BC為區域總生態承載力；N為區域總人口數；bc為人均生態承載力，hm2/per；J為生產性空間類型；rj為第j類土地的均衡因子；nyi為i種消費項目的區域年總產量；gpi為i種消費項目的全球年平均產量[2]。

當生態足跡小于生態承載力(EFBC)時，生態資源出現赤字，表明該區域發展超過自然生態所能承受的范圍，經濟社會發展與自然環境處于失衡狀態[1]，即生態系統遭受破壞，發展不可持續。

表1 三峽庫區均衡因子、產量因子取值

3.2 數據來源

對三峽庫區15市縣生態足跡的測算數據來源，其時間范圍以“移民新城”落成即2002年—2012年。所采用的各項消費數據來源于歷年的統計資料，2005年—2015《重慶市統計年鑒》《恩施州統計年鑒》《宜昌市統計年鑒》以及《三峽庫區移民統計資料匯編(1992—2009年)》等。

4 結果與分析

4.1 生態足跡動態結果與分析

三峽庫區主要山地城鎮，人均生態足跡于2005年—2015年動態變化，由表2可知，數據分析得出，三峽庫區山地城鎮生態足跡呈現增長趨勢，究其原因，一方面，隨著三峽移民新城的搬遷，庫區經濟的快速發展對于生物生產性資料的需求加大；另一方面，隨著三峽庫區人居生活水平的提高，人們在日常生活中對于生產資料的需求亦在逐漸增加。因此，三峽庫區生態足跡逐漸增加的現象可以反映出移民新城搬遷后，庫區社會經濟快速發展的現狀。

表22005年—2015年三峽庫區15區縣歷年人均生態足跡變化hm2/人

年份城鎮秭歸興山巴東巫山巫溪奉節云陽開縣萬州忠縣石柱豐都涪陵武隆長壽2005年2006年2007年2008年2009年2010年2011年2012年2013年2014年2015年0.287 570.304 150.291 420.372 140.398 160.424 020.436 280.472 150.493 710.546 90.572 340.403 660.436 470.434 70.577 960.566 250.594 380.660 730.719 550.769 980.811 850.863 88數據缺失0.355 860.235 380.406 60.438 890.501 060.560 320.622 650.588 590.604 10.240 080.240 210.261 270.273 620.272 890.277 380.269 310.299 250.303 150.321 060.327 030.240 080.240 470.237 770.248 050.255 730.268 980.286 90.313 560.325 420.346 720.340 420.198 860.230 970.244 560.246 40.243 230.263 630.258 30.271 470.284 120.295 30.284 360.194 390.198 690.211 430.217 810.227 850.233 040.222 320.236 590.253 450.264 410.264 970.200 60.206 280.215 10.225 210.220 120.244 180.231 380.242 350.255 20.266 190.265 420.187 630.191 170.209 250.218 010.209 140.224 590.229 060.247 020.261 090.272 90.273 530.206 530.214 540.229 70.236 590.222 510.248 340.245 160.258 280.277 340.287 320.287 450.219 820.234 690.244 430.253 670.258 630.275 40.285 850.314 980.337 850.3470.346 220.214 120.218 980.231 510.238 310.240 150.255 80.255 950.277 120.292 90.309 110.315 390.206 40.212 330.225 830.235 280.225 780.250 270.272 030.366 370.389 830.407 310.419 880.263 260.282 670.311 970.338 310.323 190.474 740.345 440.380 930.416 610.434 360.468 720.244 540.243 220.258 010.260 470.242 860.266 920.251 380.2620.277 510.287 610.288 17數據來源:依據重慶市2005年—2015年《統計年鑒》《三峽庫區移民統計資料匯編》基礎數據,經作者計算整理

4.2 生態承載力動態結果與分析

三峽庫區主要山地城鎮，人均生態承載力于2005年—2015年動態變化，由表3可知，數據分析得出，三峽庫區山地城鎮生態承載力呈現整體增長趨勢，2002年—2004年，庫區移民新城搬遷之初，其人均生態承載力水平保持平緩上升趨勢；2005年—2006年，出現快速上升發展；2007年—2015年，其生態承載力基本保持為同一水平。究其原因，移民新城搬遷之初，三峽庫區各區縣大力提倡開墾荒地，使得2006年前后，庫區耕地面積大幅度增加，從而提升了庫區人均生態承載力。與此同時，對耕種技術的改進也推動了庫區人均生態承載力的提升。

4.3 生態盈虧量結果與分析

三峽庫區主要山地城鎮，人均生態盈虧量于2005年—2015年動態變化，由4表可知，三峽庫區山地城鎮2005年—2007年呈下降趨勢；2007年—2008年呈急速上升；2008年—2013年呈波動性快速下降趨勢；2013年以后，下降趨勢變緩。究其原因，移民新城搬遷之初，庫區大部分良田被淹，現有耕地面積有限，且庫區移民搬遷后的生產與生活需要時間調整和安定。其人均生態承載力呈下降趨勢，而經濟在發展以及人居生活水平在提升，對于生物生態性資料的消耗在增加，因此生態盈余在減少；2008年前后，庫區各區縣鼓勵移民墾荒促使耕地大幅度增加，生態承載力亦大幅度提升，導致生態盈余的加大；隨著庫區經濟的發展和人居生活條件的日益改善，庫區人均消耗的生物生態性資源高于生態環境的承受能力，其生態盈余呈現波動下降。2013年以來，在三峽庫區—生態涵養功能區發展戰略的指導下，庫區各區縣政府與居民的生態安全與環境保護意識逐漸加強，庫區經濟發展方式逐漸由粗放式發展轉向集約化，因而對于生物生態性資源的消耗在逐步減少。

表32005年—2015年三峽庫區15區縣歷年人均生態承載力變化hm2/人

年份城鎮秭歸興山巴東巫山巫溪奉節云陽開縣萬州忠縣石柱豐都涪陵武隆長壽2005年2006年2007年2008年2009年2010年2011年2012年2013年2014年2015年0.435 420.451 930.467 830.488 80.430 790.505 420.524 790.558 610.569 840.603 190.604 411.029 731.011 30.945 310.962 410.996 491.002 471.015 861.014 761.054 291.062 481.069 78數據缺失0.795 530.606 270.589 740.644 20.677 050.678 780.535 490.537 170.530 160.497 240.495 230.478 010.523 240.515 560.508 610.503 620.498 930.497 510.494 480.493 310.487 440.512 190.504 450.468 560.570 790.567 490.562 060.567 260.574 30.574 170.572 730.348 420.349 150.357 080.431 750.423 190.418 250.416 510.413 780.412 730.412 10.384 180.241 810.238 070.249 820.295 350.289 850.286 850.278 550.278 080.275 250.283 690.285 190.274 090.272 840.271 330.326 070.321 920.316 980.306 650.303 170.296 750.294 310.292 560.247 180.248 950.248 930.323 590.3180.315 790.316 70.316 830.310 380.308 030.306 960.297 750.294 980.312 680.414 160.411 910.408 690.405 090.401 420.399 230.402 450.364 110.455 510.455 220.451 030.591 90.586 450.581 720.578 710.575 390.576 710.573 610.573 080.297 110.294 010.303 30.497 430.490 860.471 390.472 190.472 960.509 270.545 120.585 970.310 240.312 480.318 270.487 720.484 240.480 580.480 090.478 540.472 780.470 740.471 640.516 100.518 130.516 530.860 050.852 260.845 40.842 570.843 120.837 520.839 540.839 110.285 120.272 320.266 910.351 760.349 70.346 690.345 930.345 190.347 930.348 380.341 21數據來源:依據重慶市2005年—2015年《統計年鑒》《三峽庫區移民統計資料匯編》基礎數據,經作者計算整理

表42005年—2015年三峽庫區15區縣歷年人均生態盈余/赤字hm2/人

年份城鎮秭歸興山巴東巫山巫溪奉節云陽開縣萬州忠縣石柱豐都涪陵武隆長壽2005年2006年2007年2008年2009年2010年2011年2012年2013年2014年2015年0.147 850.147 780.176 410.116 660.032 630.081 40.088 510.086 460.076 130.056 290.032 070.626 070.574 830.510 610.384 450.430 240.408 090.355 130.295 210.284 310.250 630.205 9數據缺失0.439 670.370 890.183 140.205 310.175 990.118 46-0.087 16-0.051 42-0.073 940.257 160.255 020.216 740.249 620.242 670.231 230.234 310.199 680.194 360.173 420.166 280.247 360.271 720.266 680.220 510.315 060.298 510.275 160.253 70.248 880.227 450.232 310.149 560.118 180.112 520.185 350.179 960.154 620.158 210.142 310.128 610.116 80.099 820.047 420.039 380.038 390.077 540.0620.053 810.056 230.041 490.021 80.019 280.020 220.073 490.066 560.056 230.100 860.101 80.072 80.075 270.060 820.041 550.028 120.027 140.059 550.057 780.039 680.105 580.108 860.091 20.087 640.069 810.049 290.035 130.033 430.091 220.080 440.082 980.177 570.189 40.160 350.159 930.143 140.121 890.115 130.076 660.235 690.220 530.206 60.338 230.327 820.306 320.292 860.260 50.238 860.226 610.226 860.082 990.075 030.071 790.259 120.250 710.215 590.216 240.195 840.216 370.236 010.270 580.103 840.100 150.092 440.252 440.258 460.230 310.208 060.112 170.083 40.063 430.051 760.252 750.235 460.204 560.521 740.529 070.370 660.497 130.462 190.420 910.405 180.370 390.040 580.029 10.008 90.091 290.106 840.079 770.094 550.083 190.070 420.060 770.053 04數據來源:依據重慶市2005年—2015年《統計年鑒》《三峽庫區移民統計資料匯編》基礎數據,經作者計算整理

5 結語

基于生態足跡理論與方法，對三峽庫區主要山地城鎮近十年自然資源容量、經濟生產與居民生活的消耗進行了測算，通過對庫區山地城鎮的人均生態足跡、人均生態承載力、人均生態盈余/赤字的動態分析可得，隨著逐步推進庫區移民安置工作，三峽庫區生態承載力趨于穩定態勢；隨著庫區經濟的發展，城鎮建設的加快，以及人居生活水平的提高，三峽庫區生態足跡逐年增長，庫區生態盈余呈快速下降趨勢。通過對三峽庫區城鎮發展和資源承載情況的分析，總結如下：三峽庫區急需優化發展方式，提高資源環境利用效率，提升庫區城鎮生態盈余，增強庫區生態環境保護與生態涵養積蓄的建設力度，從而實現三峽庫區經濟、社會、自然環境朝著健康的、可持續的方向發展。