長株潭地區(qū)可持續(xù)發(fā)展的生態(tài)足跡分析研究

唐 勇，向平安

（1.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院，湖南 長沙 410128；2.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝園林學(xué)院，湖南 長沙 410128）

從2007年12月起，長株潭城市群成為國家“兩型社會(huì)”建設(shè)綜合改革配套試驗(yàn)區(qū)，于是研究長株潭地區(qū)“可持續(xù)發(fā)展”便成為了這場(chǎng)改革創(chuàng)新的落腳點(diǎn)。研究可持續(xù)發(fā)展的方式有多種，但是生態(tài)足跡模型是非常有效且應(yīng)用廣泛，并被普遍認(rèn)可的方法。1992年，加拿大生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)家William Rees等正式提出了生態(tài)足跡的概念[1-2]，在Wackernagel等的協(xié)助下生態(tài)足跡得到了完善和發(fā)展。生態(tài)足跡1999年被引入我國，在理論、方法和計(jì)算模型方面都進(jìn)行了很大的改進(jìn)。根據(jù)長株潭地區(qū)的實(shí)際情況，研究修正其均衡因子和產(chǎn)量因子，選取2000年至2008年共計(jì)9 a的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，進(jìn)行連續(xù)的生態(tài)足跡計(jì)算和生態(tài)承載能力的計(jì)算，獲得了生態(tài)赤字的連續(xù)年份的結(jié)果，旨在為長株潭地區(qū)的可持續(xù)發(fā)展提供參考。

1 材料與方法

1.1 長株潭區(qū)域概況

長株潭地區(qū)位于湖南省東北部，包括長沙、株洲、湘潭3市。3個(gè)城市呈品字狀相鄰分布于湘江下游，現(xiàn)在長沙、株洲、湘潭三市的實(shí)際距離隨著城市規(guī)模的擴(kuò)大已進(jìn)一步縮小。長株潭地區(qū)面積2.81萬km2。人均水資源擁有量2069 m3，森林覆蓋率達(dá)54.7%，具備較強(qiáng)的環(huán)境承載能力[3-4]。

1.2 生態(tài)足跡計(jì)算

根椐文獻(xiàn)方法，計(jì)算生態(tài)足跡[5-6]。第一步，計(jì)算各消費(fèi)項(xiàng)目的人均生態(tài)足跡。計(jì)算公式為：

式中：i為消費(fèi)項(xiàng)目的種類；Yi為生產(chǎn)性土地生產(chǎn)第i種消費(fèi)項(xiàng)目的年平均產(chǎn)量（kg/hm2）；Ci為i種消費(fèi)項(xiàng)目的人均消費(fèi)量；Ai為第i種消費(fèi)項(xiàng)目折算的人均生態(tài)足跡份量（hm2/人）；Pi為第i種消費(fèi)項(xiàng)目的年生產(chǎn)量；Ii為第i種消費(fèi)項(xiàng)目年進(jìn)口量；Ei為第i種消費(fèi)項(xiàng)目的年出口量；N為人口數(shù)。

第二步，計(jì)算生態(tài)足跡。公式為：

式中，ef為人均生態(tài)足跡（hm2/人）；rj為均衡因子。區(qū)域總?cè)丝诘纳鷳B(tài)足跡為：EF=N×ef。式中EF為總?cè)丝诘纳鷳B(tài)足跡（hm2）；N為人口數(shù)。

1.3 生態(tài)承載力計(jì)算

同類生物生產(chǎn)性土地的面積在不同國家或地區(qū)是不能直接進(jìn)行對(duì)比的，而需要對(duì)不同類型的面積進(jìn)行調(diào)整。不同國家或地區(qū)的某類生物生產(chǎn)性面積所代表的區(qū)域產(chǎn)量與世界平均產(chǎn)量的這類差異可以用“產(chǎn)量因子”（yield factor）來校正。產(chǎn)量因子是指：某地區(qū)某類土地的平均生產(chǎn)力與世界同類平均生產(chǎn)力的比率，它是將各地區(qū)同類生物生產(chǎn)性土地轉(zhuǎn)換成可比面積的參數(shù)。

在生態(tài)承載力計(jì)算時(shí)，還應(yīng)扣除12%的生物多樣性保護(hù)面積。因此，人均生態(tài)承載力的計(jì)算公式為：ec＝aj×rj×yi（j=1,2，…，6）式中：ec為人均生態(tài)承載力（hm2/人）；aj為人均生物生產(chǎn)面積；rj為均衡因子；yj為產(chǎn)量因子。區(qū)域生態(tài)承載力：EC＝N×ec。式中：EC為區(qū)域總?cè)丝诘纳锍休d力（hm2）；N為人口數(shù)。

1.4 生態(tài)赤字或生態(tài)盈余計(jì)算

總生態(tài)赤字（盈余）：ED=EC-EF。人均生態(tài)赤字（盈余）：ed=ec-ef。生態(tài)足跡大于生物承載力，就叫生態(tài)赤字；反之則為生態(tài)盈余。

1.5 均衡因子和產(chǎn)量因子的選取與修正

為了避免因?yàn)榫庖蜃拥倪x取而導(dǎo)致的計(jì)算誤差，對(duì)國際上普遍使用的幾組均衡因子取平均值，計(jì)算結(jié)果如下：建設(shè)用地為2.55；水域?yàn)?.24；耕地為2.55；草地為0.46；林地為1.39；化石燃料用地為1.39。

長株潭耕地的產(chǎn)量因子是長株潭耕地平均產(chǎn)量和世界耕地平均產(chǎn)量的比率。我們選取占據(jù)長株潭大部分耕地面積的谷物、豆類、薯類、油料、棉、麻類、甘蔗、煙葉、茶葉、蔬菜、水果這11類主要農(nóng)產(chǎn)品，作為計(jì)算長株潭地區(qū)耕地產(chǎn)量因子的指標(biāo)。通過計(jì)算得出，長株潭耕地歷年產(chǎn)量因子如下：2000年為 1.78；2001 年為 1.76；2002 年為 1.77；2003 年為 1.74；2004 年為 1.72；2005 年為 1.63；2006 年為1.67；2007年為 1.67；2008年為1.63。草地的產(chǎn)量因子，是通過單位面積草地產(chǎn)出的禽肉、禽蛋、豬肉、牛肉、羊肉和奶類的加權(quán)總量計(jì)算得到的。林地的產(chǎn)量因子是以當(dāng)年木材單位面積產(chǎn)量計(jì)算的。水產(chǎn)品（水域）的產(chǎn)量因子是用單位面積水域中產(chǎn)出的水產(chǎn)品重量來計(jì)算的。從長株潭3個(gè)地區(qū)不同年份的統(tǒng)計(jì)年鑒中可以查到2000～2008年3個(gè)地區(qū)的水產(chǎn)品總產(chǎn)量，將之除以長株潭地區(qū)水域總面積，就得到單位面積水域平均產(chǎn)量。然后再用長株潭地區(qū)單位面積水域平均產(chǎn)量除以單位水域世界平均產(chǎn)量，就可以得到長株潭地區(qū)水產(chǎn)品的產(chǎn)量因子。建筑用地的產(chǎn)量因子是根據(jù)各城市年鑒統(tǒng)計(jì)計(jì)算得到。而化石燃料用地，都會(huì)使用很多不可再生的能源（如煤炭的形成要幾十萬年），所以我們是在直接消費(fèi)自然資源，所以就令化石燃料用地的產(chǎn)量因子為0。

2 結(jié)果與分析

2.1 長株潭地區(qū)生態(tài)赤字（盈余）時(shí)間序列計(jì)算

以2008年長株潭地區(qū)的生物資源和能源消費(fèi)生態(tài)足跡計(jì)算為例，依據(jù)生態(tài)足跡的基本計(jì)算方法，采用本研究使用的均衡因子及產(chǎn)量因子，計(jì)算結(jié)果如表1和表2所示。從表1可以看出，2008年長株潭地區(qū)實(shí)際人均生態(tài)足跡1.4219 hm2，實(shí)際總生態(tài)足跡18963931 hm2。實(shí)際總生態(tài)足跡分類上，耕地5213765 hm2，林地46245 hm2，草地11820608 hm2，水產(chǎn)品1883312 hm2。從表2可以看出，2008年長株潭地區(qū)生物能源實(shí)際人均生態(tài)足跡1.0731 hm2，實(shí)際總生態(tài)足跡14311557 hm2，在實(shí)際總生態(tài)分類上，化石燃料用地12972359 hm2，建筑用地1339199 hm2。

由表1及表2計(jì)算出2008年長株潭地區(qū)實(shí)際人均生態(tài)足跡為2.495 hm2；實(shí)際總生態(tài)足跡為33275488 hm2。

以2008年的生態(tài)足跡計(jì)算方式，同樣可以計(jì)算出2000～2007年各年份的生態(tài)足跡。將2000～2008年總平均生態(tài)足跡與總生態(tài)足跡計(jì)算結(jié)果見表3。

長株潭2000～2008年生態(tài)承載力計(jì)算中，各類生態(tài)生產(chǎn)性土地的人均生態(tài)承載力計(jì)算，是根據(jù)各種生態(tài)生產(chǎn)性土地的人均占有量，通過均衡因子和產(chǎn)量因子的調(diào)整得到的。均衡因子采用的是修正后的均衡因子；產(chǎn)量因子前文已有說明，是根據(jù)歷年具有代表性的各種生物資源的當(dāng)年產(chǎn)量與全國同類型生物資源的平均產(chǎn)量的比值得到的。長株潭2000～2008年生態(tài)赤字（盈余）計(jì)算，結(jié)果如表4。

2.2 時(shí)間序列動(dòng)態(tài)分析

從圖1以及數(shù)據(jù)計(jì)算結(jié)果可以清楚的看出，2000～2008年的時(shí)間段內(nèi)，長株潭地區(qū)的生態(tài)處于嚴(yán)重的不平衡狀態(tài)，其生態(tài)需求遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了生態(tài)供給，出現(xiàn)生態(tài)赤字現(xiàn)象，其生態(tài)承載力保持一定，生態(tài)足跡越來越大，生態(tài)赤字量也即隨著生態(tài)需求的

增長出現(xiàn)幾乎同步增長的狀態(tài)。長株潭地區(qū)2000年的生態(tài)赤字總量為1529.39萬hm2，而2008年便增加到了2797.07萬hm2，平均生態(tài)赤字由2000年的1.2384增加到2008年的2.0961。近10年來，到2008年底，該地生態(tài)足跡達(dá)到3327.55萬hm2，生態(tài)赤字達(dá)2797.07萬hm2，其生態(tài)赤字超出生態(tài)承載力4.3倍。也就是意味著，長株潭地區(qū)的生產(chǎn)生活需求，不能完全依靠自身的生態(tài)環(huán)境，還必須從外界獲取一定的資源來進(jìn)行彌補(bǔ)，這樣的生態(tài)壓力矛盾突出，區(qū)域基本處于不可持續(xù)發(fā)展?fàn)顟B(tài)。

表1 2008年長株潭地區(qū)生物資源生態(tài)足跡一覽表

表2 2008年長株潭地區(qū)生物能源生態(tài)足跡

表3 長株潭地區(qū)2000～2008年生態(tài)足跡表

表4 長株潭地區(qū)2000～2008年度平均生態(tài)赤字（hm2/人）

圖1 長株潭地區(qū)2000～2008年平均生態(tài)足跡、生態(tài)承載力、生態(tài)赤字變化

3 長株潭地區(qū)可持續(xù)發(fā)展優(yōu)化方案

（1）土地生態(tài)復(fù)合系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展。以耕地資源可持續(xù)利用為目標(biāo)，保持耕地總量動(dòng)態(tài)平衡，結(jié)合土地整理和修筑梯田、改良土壤。營造CO2吸收用地，護(hù)森林和草地資源，加強(qiáng)生態(tài)公益林力度。保護(hù)生態(tài)環(huán)境，以求提高地區(qū)承載力從而增加地區(qū)生態(tài)足跡的供給。限制高能耗、高污染行業(yè)用地，合理安排建設(shè)用地，促進(jìn)城市土地的集約利用，達(dá)到土地生態(tài)復(fù)合系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。

（2）嚴(yán)格控制人口增長速度。人口增長的速度在一定程度上將壓力積聚于土地，若土地的生產(chǎn)能力增長速度沒有超過人口增長速度則會(huì)使得社會(huì)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展成果無法體現(xiàn)，并且會(huì)給整個(gè)土地生態(tài)系統(tǒng)帶來巨大生態(tài)赤字。因此，控制生態(tài)赤字的重要途徑就是要控制人口的增長速率，降低人口基數(shù)。

（3）大力建設(shè)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會(huì)。推進(jìn)調(diào)整經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)變發(fā)展方式的“四化兩型”戰(zhàn)略，即推進(jìn)新型工業(yè)化、農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化、新型城鎮(zhèn)化、信息化，建設(shè)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會(huì)。

（4）改變資源利用模式，實(shí)行集約經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式。集約型資源利用模式是少投入、低消耗、高質(zhì)量、多產(chǎn)出、效益好、污染小的經(jīng)濟(jì)增長模式，它主要利用生產(chǎn)要素的優(yōu)化組合和使用效率的提高以實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的增長。這是一種在當(dāng)前大環(huán)境下可以實(shí)現(xiàn)的可持續(xù)發(fā)展的經(jīng)濟(jì)模式，長株潭地區(qū)應(yīng)該采用。

（5）加強(qiáng)政策調(diào)控，制定相關(guān)法律法規(guī)，完善獎(jiǎng)懲制度，達(dá)到由政府部門主導(dǎo)，企業(yè)執(zhí)行，全民參與監(jiān)督的長效機(jī)制。長株潭成為綜改試驗(yàn)區(qū)，就必須確立一種新穎的區(qū)域協(xié)調(diào)機(jī)制，這種機(jī)制必須基于市場(chǎng)化邏輯運(yùn)作，三個(gè)城市在利益機(jī)制的激勵(lì)下，自發(fā)地進(jìn)行區(qū)域合作。

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