湖北省耕地生態(tài)環(huán)境時(shí)空分異

淡永利　王宏志　杜蘭　周勇

摘要：基于生態(tài)足跡模型分析了湖北省1991-2011年耕地生態(tài)足跡、生態(tài)承載力及生態(tài)赤字，并且使用ArcGIS軟件分析了2011年湖北省17個(gè)市（州）耕地生態(tài)足跡的空間分異規(guī)律，在此基礎(chǔ)上，基于生態(tài)可持續(xù)指數(shù)（ESI）對(duì)湖北省耕地利用狀況進(jìn)行了評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，湖北省耕地生態(tài)足跡不斷增加，而生態(tài)承載力逐年下降，耕地的生態(tài)赤字呈波動(dòng)增大趨勢(shì)，全省耕地屬于弱不可持續(xù)類型；湖北省耕地生態(tài)足跡可持續(xù)狀況的空間分異表現(xiàn)在東西兩端好于中部，神農(nóng)架林區(qū)和恩施自治州生態(tài)盈余分別為0.289 0 hm2/人和0.096 0 hm2/人，耕地屬于強(qiáng)可持續(xù)和弱可持續(xù)類型；西部的宜昌和十堰，東部的黃石和咸寧都較好；中部地區(qū)的荊門、天門、仙桃生態(tài)赤字最大，分別為0.652 0 hm2/人、0.492 hm2/人和0.486 hm2/人，而荊門和仙桃屬于強(qiáng)不可持續(xù)類型。因此，運(yùn)用生態(tài)足跡模型分析與評(píng)價(jià)耕地的利用狀況具有廣闊的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：耕地生態(tài)足跡；時(shí)空分異；湖北省

中圖分類號(hào)：F323.211 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2014）05-1017-04

生態(tài)足跡（Ecological footprint，EF）是20世紀(jì)90年代加拿大生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)家Rees和他的博士生Wackernagel[1]提出的一種定量測(cè)度可持續(xù)發(fā)展程度的方法。由于該方法具有直觀綜合、操作簡(jiǎn)單、指標(biāo)明確、可比性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，很快在世界各國(guó)得到了廣泛應(yīng)用與深入研究[2-4]。1999年徐中民等[4，5]將該理論引入我國(guó)后，有學(xué)者使用該方法對(duì)各自所關(guān)注的省市生態(tài)可持續(xù)狀況進(jìn)行了評(píng)價(jià)[6]，之后又有學(xué)者將生態(tài)足跡模型運(yùn)用于旅游、城市、能源、區(qū)域貿(mào)易、校園生態(tài)足跡、水生態(tài)足跡及交通等方面[7]，拓寬了其研究的領(lǐng)域。由于生態(tài)足跡的面積通常根據(jù)消費(fèi)品的數(shù)量進(jìn)行推算，因此生態(tài)足跡可以反映消費(fèi)結(jié)構(gòu)與土地需求之間的關(guān)系，成為分析土地利用結(jié)構(gòu)和糧食安全的有效工具[8]。作者通過計(jì)算1991-2011年湖北省耕地生態(tài)足跡及2011年該省17個(gè)市（州）的耕地生態(tài)足跡，對(duì)湖北省耕地可持續(xù)利用進(jìn)行時(shí)空分析與影響評(píng)價(jià)研究。

1 研究區(qū)概況

湖北省地處長(zhǎng)江中游，洞庭湖以北，承接?xùn)|西貫通南北，素有“九省通衢”之稱。面積約18.59萬km2，占全國(guó)總面積的1.94%。地勢(shì)西高東低，呈東西北三面環(huán)山、中間低平、向南敞開的不完整盆地，有山地、丘陵、臺(tái)地、平原多種地貌形態(tài)，山地占52%，丘陵占13%，臺(tái)地和平原分別占14%和21%，分為鄂西山地、江漢平原、鄂東北低山丘陵和鄂東南低山丘陵[9]。湖北省的平原海拔多在50 m以下，地勢(shì)平坦、土壤肥沃，其農(nóng)業(yè)發(fā)展歷史悠久，是我國(guó)重要的商品糧基地，也是中部地區(qū)的農(nóng)業(yè)大省， 有“湖廣熟，天下足”之美譽(yù)。湖北省重要的農(nóng)業(yè)地位需要更好地協(xié)調(diào)耕地資源保護(hù)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)系，然而目前耕地保護(hù)的形勢(shì)較為嚴(yán)峻。湖北省耕地面積從1991年的3 458 460 hm2減少到2011年的3 361 860 hm2，21年間耕地共減少了96 600 hm2，從圖1看出，耕地面積1991-2003年在逐年減少，在2003年后又有所回升，變化趨勢(shì)特征呈“V”形。城鎮(zhèn)化建設(shè)用地的占用成為耕地流失的最主要原因，漁糧爭(zhēng)地現(xiàn)象、農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整、生態(tài)退耕還林和災(zāi)害毀田也是重要因素[9]。

2 耕地生態(tài)足跡模型的建立

生態(tài)足跡是指不斷地生產(chǎn)人們消費(fèi)所需要的資源和不斷地吸納產(chǎn)生的廢棄物所需要的生物生產(chǎn)性土地總面積，是一種基于土地空間面積占用來度量可持續(xù)發(fā)展程度的自然資產(chǎn)綜合核算工具。生物生產(chǎn)性土地分為化石能源地、耕地、草地、林地、建設(shè)用地和水域六大類。耕地生態(tài)足跡核算只涉及耕地生物資源，因此在計(jì)算湖北省耕地生態(tài)足跡時(shí)，只需選取耕地生物資源項(xiàng)目。 生態(tài)足跡的計(jì)量基于一個(gè)假設(shè)和兩個(gè)事實(shí)。一個(gè)假設(shè)：假設(shè)各類土地的使用屬性在空間上是互相排斥的；兩個(gè)事實(shí)：①人類能夠估計(jì)自身消費(fèi)的大多數(shù)資源、能源及其所產(chǎn)生的廢棄物數(shù)量。②這些資源和廢棄物能折算成生產(chǎn)這些資源和吸納這些廢棄物的生物生產(chǎn)性土地面積[5]。對(duì)區(qū)域生態(tài)足跡和生態(tài)承載力（Ecological capacity，EC）進(jìn)行比較，如果EF大于EC，稱為生態(tài)赤字（Ecological deficit，ED）；反之為生態(tài)盈余（Ecological reserve，ER）。相關(guān)計(jì)算公式如下：

EF=N×EFP=N■（ai×r）=N■（■×r）

i=1，2，…，n（1）

EC=N×ECP=N×S×r×y（2）

式中，EF為區(qū)域耕地生態(tài)足跡（hm2），N為總?cè)丝?；EFP為人均耕地生態(tài)足跡（hm2），ai為第i種生物產(chǎn)品人均占用的面積（hm2），r為耕地的均衡因子，ci為第i種生物產(chǎn)品人均消費(fèi)量（kg），pi第i種生物產(chǎn)品的平均生產(chǎn)能力（kg/ hm2）；

EC為區(qū)域耕地生態(tài)承載力（hm2），ECP為人均耕地生態(tài)承載力（hm2），S為可提供的人均耕地面積（hm2）；y為耕地的產(chǎn)量因子。

3 湖北省耕地生態(tài)足跡時(shí)空動(dòng)態(tài)分析

3.1 湖北省人均耕地生態(tài)足跡時(shí)間動(dòng)態(tài)分析

研究數(shù)據(jù)出自研究時(shí)段的《湖北省統(tǒng)計(jì)年鑒》、《中國(guó)農(nóng)村統(tǒng)計(jì)年鑒》、《湖北省農(nóng)村統(tǒng)計(jì)年鑒》及湖北各市（州）統(tǒng)計(jì)年鑒，所涉及耕地的生物產(chǎn)品主要有稻谷、小麥、玉米、薯類、大豆、棉花、花生、油菜、芝麻、麻類、甜菜、煙葉、水果、蔬菜等。利用前述公式計(jì)算出湖北省1991-2011年人均耕地生態(tài)足跡（EFP）、人均耕地生態(tài)承載力（ECP）及耕地的人均生態(tài)赤字或人均生態(tài)盈余（EDP或EDR）。此次研究耕地均衡因子、產(chǎn)量因子分別為2.80、1.66。

根據(jù)計(jì)算結(jié)果值繪制趨勢(shì)變化曲線圖（圖2）。由圖2可知，1991-2011年湖北省人均耕地生態(tài)足跡呈波動(dòng)增加趨勢(shì)，從1991年的0.484 1 hm2增加到2011年的0.581 9 hm2，增加了0.097 8 hm2，2004年以后增長(zhǎng)速度有所減慢，反映了2004年后湖北省土地利用方式有所轉(zhuǎn)型；人均耕地生態(tài)承載力始終低于人均生態(tài)足跡且總體下降，21年間減少了0.038 1 hm2；耕地人均生態(tài)赤字1991-1997年增長(zhǎng)速度較快，其后速度減緩，2010年后又有所回升。人均耕地生態(tài)足跡的擴(kuò)大，人均耕地生態(tài)承載力減小是人均生態(tài)赤字?jǐn)U大的直接原因，人均耕地生態(tài)赤字從1991年的0.192 5 hm2增加至2011年0.328 4 hm2。人均耕地生態(tài)足跡不斷增大， 人均生態(tài)承載力的減少，也說明了湖北省耕地生態(tài)系統(tǒng)的不穩(wěn)定性在不斷增加；人均耕地生態(tài)足跡的增加說明對(duì)耕地資源利用強(qiáng)度在不斷加大；人均耕地生態(tài)承載力的減少，主要由于湖北省經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度的加快和人口規(guī)模的擴(kuò)大引起土地利用結(jié)構(gòu)的變化和消費(fèi)方式的改變。由以上分析得出，湖北省耕地整體處于不可持續(xù)狀態(tài)，耕地超載現(xiàn)象嚴(yán)重。

3.2 湖北省耕地生態(tài)足跡區(qū)域空間差異分析

基于ArcGIS空間統(tǒng)計(jì)分析功能分析2011年湖北省各市（州）的數(shù)據(jù)，得出湖北省 17個(gè)市（州）2011年人均耕地生態(tài)足跡、人均耕地生態(tài)承載力及人均耕地生態(tài)赤字的空間分布情況（圖3、圖4、圖5）。

由圖3可知，湖北省人均耕地生態(tài)足跡中部最大，從西部、東北、東南向中部增加，而中部處于江漢平原，人口稠密、耕地廣闊，是重要的農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)基地，故人均耕地生態(tài)足跡較大；湖北省西部地區(qū)的十堰、神農(nóng)架林區(qū)及恩施自治州人均耕地生態(tài)足跡較小，分別為0.242 2、0.084 3、0.267 1 hm2，該區(qū)域主要為山地，人口相對(duì)較少、耕地面積較少且農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量小，故人均耕地生態(tài)足跡較小；武漢市、黃石市人均耕地生態(tài)足跡也較小，分別為0.247 9和0.283 1 hm2，該區(qū)域經(jīng)濟(jì)相對(duì)發(fā)達(dá)，居民飲食消費(fèi)結(jié)構(gòu)變化迅速，對(duì)農(nóng)產(chǎn)品的依賴性降低且農(nóng)產(chǎn)品主要依靠其他區(qū)域的供給，故人均耕地生態(tài)足跡較小。

由圖4可知，在湖北省人均耕地生態(tài)承載力的空間分布上，西部地區(qū)總體要大于鄂東地區(qū)，東部地區(qū)人口密集、耕地流失現(xiàn)象最為嚴(yán)重，故人均耕地生態(tài)承載力較低。具體分布上，武漢市、鄂州市及黃石市人均耕地生態(tài)承載力較低，分別為0.095 0、0.179 3、0.171 9 hm2，該區(qū)域人口密度大，耕地面積有限且耕地面積不斷減少，因而降低了人均耕地生態(tài)承載力；天門市的人均耕地生態(tài)承載力最大，為0.536 6 hm2，表明該區(qū)域生態(tài)狀況良好；恩施自治州（人均耕地生態(tài)承載力0.363 4 hm2）及神農(nóng)架林區(qū)（人均耕地生態(tài)承載力0.372 2 hm2）仍有較大的人均生態(tài)承載力，主要為該區(qū)域經(jīng)濟(jì)落后、人口密度不大、城鎮(zhèn)水平低所導(dǎo)致的耕地資源變化緩慢。

由圖5人均耕地生態(tài)赤字的空間分布可知，只有神農(nóng)架林區(qū)和恩施自治州耕地處于可持續(xù)狀態(tài)，人均耕地生態(tài)盈余分別為0.287 9和0.096 3 hm2，其余地區(qū)都為生態(tài)赤字，耕地生態(tài)狀況不容樂觀。武漢市、咸寧市、黃石市、十堰市、宜昌市人均耕地生態(tài)赤字較小，均在0.152 9 hm2以內(nèi)，荊門市人均耕地生態(tài)赤字最大，為0.652 0 hm2，但荊門市耕地面積總量減少不明顯，該區(qū)域后備耕地資源較豐富，開墾、復(fù)墾、整理等新增加的耕地較多，較大的人均耕地生態(tài)赤字歸因于該區(qū)域農(nóng)耕地面積廣、農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量大、人口密度不大，而此次研究未考慮農(nóng)產(chǎn)品的區(qū)域進(jìn)出口貿(mào)易部分，所以導(dǎo)致人均耕地生態(tài)足跡計(jì)算結(jié)果偏大。

3.3 湖北省耕地可持續(xù)利用評(píng)價(jià)

劉欽普等[10 ]提出的生態(tài)可持續(xù)指數(shù)（ESI）表示一定區(qū)域的生態(tài)可持續(xù)供給（生態(tài)承載力）滿足人類生態(tài)需求（生態(tài)足跡）的程度，可以較好地反映區(qū)域生態(tài)超載的嚴(yán)重程度。根據(jù)生態(tài)可持續(xù)指數(shù)遠(yuǎn)離0.5的程度，把耕地可持續(xù)利用程度從強(qiáng)可持續(xù)到強(qiáng)不可持續(xù)分為4個(gè)等級(jí)（表1）。生態(tài)可持續(xù)指數(shù)計(jì)算公式為：

ESI=■（3）

根據(jù)生態(tài)可持續(xù)指數(shù)，只有神農(nóng)架林區(qū)屬于強(qiáng)可持續(xù)類型；恩施和十堰為弱可持續(xù)類型；武漢市耕地生態(tài)足跡雖不大，較小的耕地生態(tài)承載力影響生態(tài)可持續(xù)指數(shù)偏小，耕地利用屬于強(qiáng)不可持續(xù)類型；荊門、隨州和仙桃較大的生態(tài)赤字和較小的生態(tài)可持續(xù)指數(shù)，耕地利用也屬于強(qiáng)不可持續(xù)類型。全省生態(tài)可持續(xù)指數(shù)從1991年的0.38下降至2011年的0.30，耕地利用屬于弱不可持續(xù)類型。

4 小結(jié)與討論

湖北省人均耕地生態(tài)足跡的不斷增加，人均耕地生態(tài)承載力又總體下降，人均耕地生態(tài)赤字呈現(xiàn)波動(dòng)增加的趨勢(shì)，全省耕地利用屬于弱不可持續(xù)類型；各市（州）中，只有神農(nóng)架林區(qū)耕地利用屬?gòu)?qiáng)可持續(xù)類型，恩施和十堰為弱可持續(xù)類型，耕地可持續(xù)狀況的區(qū)域差異為東西兩端好于中部，西部的宜昌和十堰，東部的黃石和咸寧都較好；處于中部的荊門、天門、仙桃較差，人均耕地生態(tài)赤字分別為0.652 0、0.492 0、0.486 0 hm2，天門較大的耕地生態(tài)承載力平衡了生態(tài)可持續(xù)指數(shù)，耕地利用屬于弱不可持續(xù)類型。

湖北省耕地生態(tài)足跡較大，提高耕地單位面積產(chǎn)量，減少人口以及減少人均消費(fèi)，改變居民的飲食消費(fèi)結(jié)構(gòu)，加大對(duì)外農(nóng)產(chǎn)品的進(jìn)口都能起到減小區(qū)域耕地生態(tài)足跡的計(jì)算結(jié)果。提高耕地生態(tài)承載力，則需要制定切實(shí)保護(hù)耕地的措施，嚴(yán)格實(shí)施土地用途管理制度，提高耕地質(zhì)量及利用效率，還可以應(yīng)用現(xiàn)代信息技術(shù)如3S技術(shù)，建立耕地資源動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)，加強(qiáng)對(duì)耕地資源生態(tài)演變動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，促進(jìn)耕地資源可持續(xù)利用。

耕地生態(tài)足跡可以反映食物消費(fèi)結(jié)構(gòu)與土地需求之間的關(guān)系，成為分析土地利用結(jié)構(gòu)和生態(tài)安全及糧食安全的有效工具，能準(zhǔn)確反映耕地利用變化與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)系，為判斷耕地的可持續(xù)性狀況提供依據(jù)，同時(shí)也為區(qū)域的土地利用規(guī)劃提供決策支持。但如能將區(qū)域內(nèi)貿(mào)易調(diào)整部分引入，則更能客觀反映區(qū)域耕地生態(tài)狀況，今后需要進(jìn)行更為細(xì)致和深入的研究。

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3.2 湖北省耕地生態(tài)足跡區(qū)域空間差異分析

基于ArcGIS空間統(tǒng)計(jì)分析功能分析2011年湖北省各市（州）的數(shù)據(jù)，得出湖北省 17個(gè)市（州）2011年人均耕地生態(tài)足跡、人均耕地生態(tài)承載力及人均耕地生態(tài)赤字的空間分布情況（圖3、圖4、圖5）。

由圖3可知，湖北省人均耕地生態(tài)足跡中部最大，從西部、東北、東南向中部增加，而中部處于江漢平原，人口稠密、耕地廣闊，是重要的農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)基地，故人均耕地生態(tài)足跡較大；湖北省西部地區(qū)的十堰、神農(nóng)架林區(qū)及恩施自治州人均耕地生態(tài)足跡較小，分別為0.242 2、0.084 3、0.267 1 hm2，該區(qū)域主要為山地，人口相對(duì)較少、耕地面積較少且農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量小，故人均耕地生態(tài)足跡較??；武漢市、黃石市人均耕地生態(tài)足跡也較小，分別為0.247 9和0.283 1 hm2，該區(qū)域經(jīng)濟(jì)相對(duì)發(fā)達(dá)，居民飲食消費(fèi)結(jié)構(gòu)變化迅速，對(duì)農(nóng)產(chǎn)品的依賴性降低且農(nóng)產(chǎn)品主要依靠其他區(qū)域的供給，故人均耕地生態(tài)足跡較小。

由圖4可知，在湖北省人均耕地生態(tài)承載力的空間分布上，西部地區(qū)總體要大于鄂東地區(qū)，東部地區(qū)人口密集、耕地流失現(xiàn)象最為嚴(yán)重，故人均耕地生態(tài)承載力較低。具體分布上，武漢市、鄂州市及黃石市人均耕地生態(tài)承載力較低，分別為0.095 0、0.179 3、0.171 9 hm2，該區(qū)域人口密度大，耕地面積有限且耕地面積不斷減少，因而降低了人均耕地生態(tài)承載力；天門市的人均耕地生態(tài)承載力最大，為0.536 6 hm2，表明該區(qū)域生態(tài)狀況良好；恩施自治州（人均耕地生態(tài)承載力0.363 4 hm2）及神農(nóng)架林區(qū)（人均耕地生態(tài)承載力0.372 2 hm2）仍有較大的人均生態(tài)承載力，主要為該區(qū)域經(jīng)濟(jì)落后、人口密度不大、城鎮(zhèn)水平低所導(dǎo)致的耕地資源變化緩慢。

由圖5人均耕地生態(tài)赤字的空間分布可知，只有神農(nóng)架林區(qū)和恩施自治州耕地處于可持續(xù)狀態(tài)，人均耕地生態(tài)盈余分別為0.287 9和0.096 3 hm2，其余地區(qū)都為生態(tài)赤字，耕地生態(tài)狀況不容樂觀。武漢市、咸寧市、黃石市、十堰市、宜昌市人均耕地生態(tài)赤字較小，均在0.152 9 hm2以內(nèi)，荊門市人均耕地生態(tài)赤字最大，為0.652 0 hm2，但荊門市耕地面積總量減少不明顯，該區(qū)域后備耕地資源較豐富，開墾、復(fù)墾、整理等新增加的耕地較多，較大的人均耕地生態(tài)赤字歸因于該區(qū)域農(nóng)耕地面積廣、農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量大、人口密度不大，而此次研究未考慮農(nóng)產(chǎn)品的區(qū)域進(jìn)出口貿(mào)易部分，所以導(dǎo)致人均耕地生態(tài)足跡計(jì)算結(jié)果偏大。

3.3 湖北省耕地可持續(xù)利用評(píng)價(jià)

劉欽普等[10 ]提出的生態(tài)可持續(xù)指數(shù)（ESI）表示一定區(qū)域的生態(tài)可持續(xù)供給（生態(tài)承載力）滿足人類生態(tài)需求（生態(tài)足跡）的程度，可以較好地反映區(qū)域生態(tài)超載的嚴(yán)重程度。根據(jù)生態(tài)可持續(xù)指數(shù)遠(yuǎn)離0.5的程度，把耕地可持續(xù)利用程度從強(qiáng)可持續(xù)到強(qiáng)不可持續(xù)分為4個(gè)等級(jí)（表1）。生態(tài)可持續(xù)指數(shù)計(jì)算公式為：

ESI=■（3）

根據(jù)生態(tài)可持續(xù)指數(shù)，只有神農(nóng)架林區(qū)屬于強(qiáng)可持續(xù)類型；恩施和十堰為弱可持續(xù)類型；武漢市耕地生態(tài)足跡雖不大，較小的耕地生態(tài)承載力影響生態(tài)可持續(xù)指數(shù)偏小，耕地利用屬于強(qiáng)不可持續(xù)類型；荊門、隨州和仙桃較大的生態(tài)赤字和較小的生態(tài)可持續(xù)指數(shù)，耕地利用也屬于強(qiáng)不可持續(xù)類型。全省生態(tài)可持續(xù)指數(shù)從1991年的0.38下降至2011年的0.30，耕地利用屬于弱不可持續(xù)類型。

4 小結(jié)與討論

湖北省人均耕地生態(tài)足跡的不斷增加，人均耕地生態(tài)承載力又總體下降，人均耕地生態(tài)赤字呈現(xiàn)波動(dòng)增加的趨勢(shì)，全省耕地利用屬于弱不可持續(xù)類型；各市（州）中，只有神農(nóng)架林區(qū)耕地利用屬?gòu)?qiáng)可持續(xù)類型，恩施和十堰為弱可持續(xù)類型，耕地可持續(xù)狀況的區(qū)域差異為東西兩端好于中部，西部的宜昌和十堰，東部的黃石和咸寧都較好；處于中部的荊門、天門、仙桃較差，人均耕地生態(tài)赤字分別為0.652 0、0.492 0、0.486 0 hm2，天門較大的耕地生態(tài)承載力平衡了生態(tài)可持續(xù)指數(shù)，耕地利用屬于弱不可持續(xù)類型。

湖北省耕地生態(tài)足跡較大，提高耕地單位面積產(chǎn)量，減少人口以及減少人均消費(fèi)，改變居民的飲食消費(fèi)結(jié)構(gòu)，加大對(duì)外農(nóng)產(chǎn)品的進(jìn)口都能起到減小區(qū)域耕地生態(tài)足跡的計(jì)算結(jié)果。提高耕地生態(tài)承載力，則需要制定切實(shí)保護(hù)耕地的措施，嚴(yán)格實(shí)施土地用途管理制度，提高耕地質(zhì)量及利用效率，還可以應(yīng)用現(xiàn)代信息技術(shù)如3S技術(shù)，建立耕地資源動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)，加強(qiáng)對(duì)耕地資源生態(tài)演變動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，促進(jìn)耕地資源可持續(xù)利用。

耕地生態(tài)足跡可以反映食物消費(fèi)結(jié)構(gòu)與土地需求之間的關(guān)系，成為分析土地利用結(jié)構(gòu)和生態(tài)安全及糧食安全的有效工具，能準(zhǔn)確反映耕地利用變化與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)系，為判斷耕地的可持續(xù)性狀況提供依據(jù)，同時(shí)也為區(qū)域的土地利用規(guī)劃提供決策支持。但如能將區(qū)域內(nèi)貿(mào)易調(diào)整部分引入，則更能客觀反映區(qū)域耕地生態(tài)狀況，今后需要進(jìn)行更為細(xì)致和深入的研究。

參考文獻(xiàn)：

[1] WACKERNAGEL M， REES W E. Our Ecological Footprint： Reducing Human Impact on the Earth[M]. Philadelphia，PA： New Society Publishers，1996.35-50.

[2] WACKERNAGEL M， ONISTO L， BELLO P. National natural capital accounting with the ecological footprint concept[J].Ecological Economics，1999，29：375-390.

[3] REES W E. Ecological footprint and appropriated carrying capacity： what urban economics leaves out[J]. Environment and Urbanization，1992，4（2）：121-130.

[4] 徐中民，張志強(qiáng)，程國(guó)棟.甘肅省1998年生態(tài)足跡計(jì)算與分析[J].地理學(xué)報(bào)，2000，55（5）：607-616.

[5] 徐中民，程國(guó)棟，張志強(qiáng).生態(tài)足跡方法的理論解析[J].中國(guó)人口·資源與環(huán)境，2006，16（6）：69-76.

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[7] 桑 秋，蘇 菲，張平宇.遼寧省耕地生態(tài)足跡動(dòng)態(tài)分析[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2008，36（3）：1142-1143，1173.

[8] 高 練，周 勇，李 清.基于生態(tài)足跡理論的湖北省耕地可持續(xù)利用分析[J].國(guó)土與自然資源研究，2008（4）：45-46.

[9] 鄧 帆，李仁東，王海芳.2000～2007年湖北省耕地變化的遙感調(diào)查與分析[J].長(zhǎng)江流域資源與環(huán)境，2010，19（10）：1171-1176.

[10] 劉欽普，林振山，馮年華.生態(tài)足跡改進(jìn)模型及在江蘇省耕地利用評(píng)價(jià)中的應(yīng)用[J].生態(tài)學(xué)雜志，2007，26（10）：1685-1689.

3.2 湖北省耕地生態(tài)足跡區(qū)域空間差異分析

基于ArcGIS空間統(tǒng)計(jì)分析功能分析2011年湖北省各市（州）的數(shù)據(jù)，得出湖北省 17個(gè)市（州）2011年人均耕地生態(tài)足跡、人均耕地生態(tài)承載力及人均耕地生態(tài)赤字的空間分布情況（圖3、圖4、圖5）。

由圖3可知，湖北省人均耕地生態(tài)足跡中部最大，從西部、東北、東南向中部增加，而中部處于江漢平原，人口稠密、耕地廣闊，是重要的農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)基地，故人均耕地生態(tài)足跡較大；湖北省西部地區(qū)的十堰、神農(nóng)架林區(qū)及恩施自治州人均耕地生態(tài)足跡較小，分別為0.242 2、0.084 3、0.267 1 hm2，該區(qū)域主要為山地，人口相對(duì)較少、耕地面積較少且農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量小，故人均耕地生態(tài)足跡較??；武漢市、黃石市人均耕地生態(tài)足跡也較小，分別為0.247 9和0.283 1 hm2，該區(qū)域經(jīng)濟(jì)相對(duì)發(fā)達(dá)，居民飲食消費(fèi)結(jié)構(gòu)變化迅速，對(duì)農(nóng)產(chǎn)品的依賴性降低且農(nóng)產(chǎn)品主要依靠其他區(qū)域的供給，故人均耕地生態(tài)足跡較小。

由圖4可知，在湖北省人均耕地生態(tài)承載力的空間分布上，西部地區(qū)總體要大于鄂東地區(qū)，東部地區(qū)人口密集、耕地流失現(xiàn)象最為嚴(yán)重，故人均耕地生態(tài)承載力較低。具體分布上，武漢市、鄂州市及黃石市人均耕地生態(tài)承載力較低，分別為0.095 0、0.179 3、0.171 9 hm2，該區(qū)域人口密度大，耕地面積有限且耕地面積不斷減少，因而降低了人均耕地生態(tài)承載力；天門市的人均耕地生態(tài)承載力最大，為0.536 6 hm2，表明該區(qū)域生態(tài)狀況良好；恩施自治州（人均耕地生態(tài)承載力0.363 4 hm2）及神農(nóng)架林區(qū)（人均耕地生態(tài)承載力0.372 2 hm2）仍有較大的人均生態(tài)承載力，主要為該區(qū)域經(jīng)濟(jì)落后、人口密度不大、城鎮(zhèn)水平低所導(dǎo)致的耕地資源變化緩慢。

由圖5人均耕地生態(tài)赤字的空間分布可知，只有神農(nóng)架林區(qū)和恩施自治州耕地處于可持續(xù)狀態(tài)，人均耕地生態(tài)盈余分別為0.287 9和0.096 3 hm2，其余地區(qū)都為生態(tài)赤字，耕地生態(tài)狀況不容樂觀。武漢市、咸寧市、黃石市、十堰市、宜昌市人均耕地生態(tài)赤字較小，均在0.152 9 hm2以內(nèi)，荊門市人均耕地生態(tài)赤字最大，為0.652 0 hm2，但荊門市耕地面積總量減少不明顯，該區(qū)域后備耕地資源較豐富，開墾、復(fù)墾、整理等新增加的耕地較多，較大的人均耕地生態(tài)赤字歸因于該區(qū)域農(nóng)耕地面積廣、農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量大、人口密度不大，而此次研究未考慮農(nóng)產(chǎn)品的區(qū)域進(jìn)出口貿(mào)易部分，所以導(dǎo)致人均耕地生態(tài)足跡計(jì)算結(jié)果偏大。

3.3 湖北省耕地可持續(xù)利用評(píng)價(jià)

劉欽普等[10 ]提出的生態(tài)可持續(xù)指數(shù)（ESI）表示一定區(qū)域的生態(tài)可持續(xù)供給（生態(tài)承載力）滿足人類生態(tài)需求（生態(tài)足跡）的程度，可以較好地反映區(qū)域生態(tài)超載的嚴(yán)重程度。根據(jù)生態(tài)可持續(xù)指數(shù)遠(yuǎn)離0.5的程度，把耕地可持續(xù)利用程度從強(qiáng)可持續(xù)到強(qiáng)不可持續(xù)分為4個(gè)等級(jí)（表1）。生態(tài)可持續(xù)指數(shù)計(jì)算公式為：

ESI=■（3）

根據(jù)生態(tài)可持續(xù)指數(shù)，只有神農(nóng)架林區(qū)屬于強(qiáng)可持續(xù)類型；恩施和十堰為弱可持續(xù)類型；武漢市耕地生態(tài)足跡雖不大，較小的耕地生態(tài)承載力影響生態(tài)可持續(xù)指數(shù)偏小，耕地利用屬于強(qiáng)不可持續(xù)類型；荊門、隨州和仙桃較大的生態(tài)赤字和較小的生態(tài)可持續(xù)指數(shù)，耕地利用也屬于強(qiáng)不可持續(xù)類型。全省生態(tài)可持續(xù)指數(shù)從1991年的0.38下降至2011年的0.30，耕地利用屬于弱不可持續(xù)類型。

4 小結(jié)與討論

湖北省人均耕地生態(tài)足跡的不斷增加，人均耕地生態(tài)承載力又總體下降，人均耕地生態(tài)赤字呈現(xiàn)波動(dòng)增加的趨勢(shì)，全省耕地利用屬于弱不可持續(xù)類型；各市（州）中，只有神農(nóng)架林區(qū)耕地利用屬?gòu)?qiáng)可持續(xù)類型，恩施和十堰為弱可持續(xù)類型，耕地可持續(xù)狀況的區(qū)域差異為東西兩端好于中部，西部的宜昌和十堰，東部的黃石和咸寧都較好；處于中部的荊門、天門、仙桃較差，人均耕地生態(tài)赤字分別為0.652 0、0.492 0、0.486 0 hm2，天門較大的耕地生態(tài)承載力平衡了生態(tài)可持續(xù)指數(shù)，耕地利用屬于弱不可持續(xù)類型。

湖北省耕地生態(tài)足跡較大，提高耕地單位面積產(chǎn)量，減少人口以及減少人均消費(fèi)，改變居民的飲食消費(fèi)結(jié)構(gòu)，加大對(duì)外農(nóng)產(chǎn)品的進(jìn)口都能起到減小區(qū)域耕地生態(tài)足跡的計(jì)算結(jié)果。提高耕地生態(tài)承載力，則需要制定切實(shí)保護(hù)耕地的措施，嚴(yán)格實(shí)施土地用途管理制度，提高耕地質(zhì)量及利用效率，還可以應(yīng)用現(xiàn)代信息技術(shù)如3S技術(shù)，建立耕地資源動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)，加強(qiáng)對(duì)耕地資源生態(tài)演變動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，促進(jìn)耕地資源可持續(xù)利用。

耕地生態(tài)足跡可以反映食物消費(fèi)結(jié)構(gòu)與土地需求之間的關(guān)系，成為分析土地利用結(jié)構(gòu)和生態(tài)安全及糧食安全的有效工具，能準(zhǔn)確反映耕地利用變化與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)系，為判斷耕地的可持續(xù)性狀況提供依據(jù)，同時(shí)也為區(qū)域的土地利用規(guī)劃提供決策支持。但如能將區(qū)域內(nèi)貿(mào)易調(diào)整部分引入，則更能客觀反映區(qū)域耕地生態(tài)狀況，今后需要進(jìn)行更為細(xì)致和深入的研究。

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[10] 劉欽普，林振山，馮年華.生態(tài)足跡改進(jìn)模型及在江蘇省耕地利用評(píng)價(jià)中的應(yīng)用[J].生態(tài)學(xué)雜志，2007，26（10）：1685-1689.