基于生態(tài)足跡模型的湖北省農(nóng)業(yè)資源開發(fā)評估*

郝丹璞

(漢江師范學(xué)院漢水文化研究基地，湖北十堰 442000)

0 引言

農(nóng)業(yè)資源是人類生存和發(fā)展的基礎(chǔ)，農(nóng)業(yè)資源的供給能力受到極限的制約，一旦超出了限制將嚴(yán)重威脅到生態(tài)系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)[1]。因此，評估農(nóng)業(yè)資源的開發(fā)利用，對社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。近年來，越來越多的專家開展了對農(nóng)業(yè)資源的開發(fā)評估，但大都集中在對開發(fā)效率的評價。劉軍[2]構(gòu)建了湖南省農(nóng)業(yè)資源評價體系，對可持續(xù)發(fā)展?fàn)顩r進行了評估，并對今后的發(fā)展提出了可行性建議。李湘閣和閔慶文[3]從社會、經(jīng)濟、生態(tài)效益評估了南京市農(nóng)業(yè)資源開發(fā)效益。鄭海霞等[4]對甘肅省境內(nèi)的81個縣域單元的農(nóng)業(yè)資源利用效率進行綜合評價，并對結(jié)果進行了分級。

生態(tài)足跡是指由自然生態(tài)系統(tǒng)所提供的，人類按照某種生活方式所消費的各種商品和服務(wù)功能，以及在此過程當(dāng)中所產(chǎn)生的廢棄物需要自然生態(tài)系統(tǒng)所吸納，最終以生物生產(chǎn)性土地類型的面積來表示的一種定量方法[5]。該方法可從時間和空間尺度度量資源環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展程度，被廣泛用來評估不同地區(qū)資源環(huán)境承載能力[6]。我國幅員遼闊，資源豐富，但由于人口數(shù)量的增長，人均資源占有量不足[7]。近年來，隨著對資源環(huán)境的過度消耗，人均生態(tài)足跡呈上升趨勢，生態(tài)容量卻在降低。2000—2010年，我國生態(tài)足跡年均增長6.3%，從2000年的17.69億gha增加到2010年的32.59億gha，人均生態(tài)足跡由1.4gha增加到2.43gha[8]。雖然我國人均生態(tài)足跡較低，但人均生態(tài)容量遠(yuǎn)低于全球平均水平，出現(xiàn)嚴(yán)重的生態(tài)赤字，資源利用現(xiàn)狀令人堪憂[9]。隨著生活水平的提高，人類對消費品的需求不斷升級，對農(nóng)業(yè)資源的開發(fā)對環(huán)境已造成巨大壓力。湖北省位于中緯度地區(qū)，屬亞熱帶季風(fēng)氣候，土壤肥厚，農(nóng)業(yè)自然資源豐厚，是我國重要的農(nóng)業(yè)區(qū)。該省是我國“中部崛起”戰(zhàn)略的支點，目前由于工業(yè)化進程的加快，對資源和環(huán)境構(gòu)成較大壓力，因此，研究該省農(nóng)業(yè)資源開發(fā)現(xiàn)狀，對于政府制定生態(tài)環(huán)境政策，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有戰(zhàn)略意義。而以往對湖北省農(nóng)業(yè)資源的開發(fā)研究距離現(xiàn)在較遠(yuǎn)，本研究在前人的研究基礎(chǔ)上，基于生態(tài)足跡模型，在測算生態(tài)足跡和生態(tài)容量的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)分析2009—2015年湖北省資源消耗與生態(tài)系統(tǒng)供給之間的差距，評估該省農(nóng)業(yè)資源開發(fā)現(xiàn)狀，以期對今后資源的綜合利用和資源環(huán)境與經(jīng)濟的協(xié)調(diào)發(fā)展提供理論依據(jù)。

1 研究區(qū)概況和數(shù)據(jù)來源

湖北省(E108°21′42″～E116°07′50″，N29°01′53″～N33°6′47″)位于我國中部，長江中游，洞庭湖以北。大部分地區(qū)屬亞熱帶季風(fēng)性濕潤氣候，降水充沛，年平均降水為800～1 600mm，年平均氣溫為15～17℃。截止2015年年末，湖北省常住總?cè)丝跒? 852萬人，其中鄉(xiāng)村人口2 525萬人，占總?cè)丝诘?3.15%，隨著城鎮(zhèn)化進程的加快，鄉(xiāng)村人口占總?cè)丝诘谋戎刂鹉赀f減。全年實現(xiàn)地區(qū)生產(chǎn)總值2.955萬億元，其中第一產(chǎn)業(yè)增加值為3 310億元，第二產(chǎn)業(yè)增加值為1.350 4萬億元，第三產(chǎn)業(yè)增加值為1.273 7萬億元。農(nóng)林牧漁業(yè)增加值3 417.3億元，占總產(chǎn)值的11.56%。

湖北省國土資源廳2015年的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，全省總面積1 859萬hm2，其中耕地525.5萬hm2，園地48.29hm2，林地860.15萬hm2，草地28.17萬hm2，水域及水利設(shè)施205.51萬hm2，建設(shè)用地160.39萬hm2，其他用地31.38萬hm2。全年實現(xiàn)糧食總產(chǎn)量2 703.28萬t，水產(chǎn)品產(chǎn)量455.89萬t，分別比2014年增長4.6%和5.21%。肉類產(chǎn)量433.32萬t，水果產(chǎn)量966.26萬t，分別比2014年降低了1.62%和0.63%。林產(chǎn)品中，油茶籽的增長比率最快， 2015年的產(chǎn)量達到了14.19萬t。

該研究所采用的數(shù)據(jù)來自《湖北省統(tǒng)計年鑒2006—2015年》和國家統(tǒng)計局?jǐn)?shù)據(jù)庫。

2 研究方法

2.1 人均生態(tài)足跡的計算

根據(jù)我國一級地劃分標(biāo)準(zhǔn)，將湖北省生物生產(chǎn)性土地類型劃分為耕地、林地、草地、水域、建筑用地和能源用地。依據(jù)下列公式[10]計算人均生態(tài)足跡：

(1)

其中，F(xiàn)表示人均生態(tài)足跡(hm2/人)，Mi表示某種生物生產(chǎn)性土地類型的均衡因子，Pj表示j種資源的生產(chǎn)量(kg)，Li表示j種資源的全球年平均生產(chǎn)能力，N表示人口規(guī)模，i表示生物生產(chǎn)性土地的類型。

湖北省的農(nóng)產(chǎn)品主要包括小麥、玉米、稻谷、大豆、薯類、棉花、花生、油菜籽、芝麻、糖料、麻類、煙葉、蔬菜、茶葉、蘋果、柑橘、梨、葡萄、瓜類等。牧產(chǎn)品主要包括豬肉、羊肉、牛肉、牛奶、山羊毛和禽蛋。漁業(yè)產(chǎn)品包括水產(chǎn)品1項。林產(chǎn)品主要包括木材、油桐籽和油茶籽。能源資源主要包括焦炭、汽油、柴油、燃料油、天然氣和電力。這些生物資源及能源全球年平均生產(chǎn)能力如表1。

表1 生物資源及能源全球年平均生產(chǎn)能力

均衡因子是在一定技術(shù)水平下，某種生物生產(chǎn)性土地的平均生態(tài)生產(chǎn)力與全球所有各類生物生產(chǎn)面積類型的平均生態(tài)生產(chǎn)力的比值[11]。該文采用國際統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，如表2。

2.2 人均生態(tài)容量的計算

根據(jù)下列公式[12]計算人均生態(tài)容量：

(2)

式(2)中，R表示人均生態(tài)容量(hm2/人)，Mi表示某種生物生產(chǎn)性土地類型的均衡因子，hi表示產(chǎn)量因子，Wi表示人均占有的第i類生物生產(chǎn)性土地的面積(hm2/人)。該文采用的產(chǎn)量因子如表3。

表2 生態(tài)足跡均衡因子

表3 中國各土地類型產(chǎn)量因子

2.3 生態(tài)盈余/赤字的計算

如果一個地區(qū)的生態(tài)承載力大于生態(tài)足跡時，出現(xiàn)生態(tài)盈余； 如果一個地區(qū)的生態(tài)足跡大于生態(tài)承載力，則出現(xiàn)生態(tài)赤字，生態(tài)赤字表明該地區(qū)的人類負(fù)荷超過了其生態(tài)容量。生態(tài)盈余或生態(tài)赤字的計算公式如下：

En=F-R，Em=R-F

(3)

式(3)中，En表示生態(tài)赤字(hm2/人)，Em表示生態(tài)盈余(hm2/人)。

3 結(jié)果與分析

3.1 人均生態(tài)足跡和人均生態(tài)容量變化分析

圖1 2009—2015年湖北省人均生態(tài)足跡和人均生態(tài)容量變化趨勢

圖2 2009—2015年湖北省人均生態(tài)足跡組成與變化

計算湖北省人均生態(tài)足跡，得出如圖1所示結(jié)果?？梢钥闯?， 2009—2013年，人均生態(tài)足跡逐年遞增，由2009年的2.00hm2/人，增加到2013年的3.53hm2/人，增長了75.76%。2014年和2015年相比2013年明顯降低，但人均生態(tài)足跡依然較高。黃寶榮等人[8]對2000—2010年我國人均生態(tài)足跡的測算結(jié)果為1.40～2.43hm2/人，相比較，湖北省的人均生態(tài)足跡高于全國平均水平。

2009—2015年，湖北省加大了土地資源的規(guī)劃和管理，努力實現(xiàn)土地的集約化利用，人均生態(tài)容量一直維持在0.70hm2/人左右，但人均生態(tài)容量遠(yuǎn)低于人均生態(tài)足跡，一直處于生態(tài)赤字狀態(tài)。2009—2013年，生態(tài)赤字呈上升趨勢，變化趨勢與人均生態(tài)足跡一致。2009年人均生態(tài)容量為0.708hm2/人，比人均生態(tài)足跡低了64.76%。到2013年，人均生態(tài)容量為0.704hm2/人，比人均生態(tài)足跡低了80%。這表明湖北省對農(nóng)業(yè)資源的開發(fā)利用遠(yuǎn)高于農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)本身的供給能力，嚴(yán)重威脅到社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。

3.2 人均生態(tài)足跡結(jié)構(gòu)分析

生物生產(chǎn)性土地類型包括耕地、林地、草地、水域、建筑用地和能源用地。該研究按照這5種土地類型匯總了我國人均生態(tài)足跡，計算結(jié)果如圖2?？梢钥闯?，建筑用地、能源用地和草地構(gòu)成了湖北省人均生態(tài)足跡的主體， 2009年，三者共占總?cè)司鷳B(tài)足跡的84.56%，各占比例分別為44.86%， 20.80%和18.90%。2009—2015年，建筑用地、水域和草地占有的人均生態(tài)足跡呈現(xiàn)明顯的上升趨勢，耕地和林地占有的人均生態(tài)足跡波動較小。2015年相比2009年草地占有的人均生態(tài)足跡增長了1倍多，水域和建筑用地分別增加了33.46%和25.86%。2009—2013年能源用地占有的生態(tài)足跡不斷增加， 2014年明顯降低， 2015年又開始上升?？梢?，由于能源用地占總?cè)司鷳B(tài)足跡的比重較大，導(dǎo)致人均生態(tài)足跡變化趨勢與其一致。

3.3 湖北省資源開發(fā)利用狀況

對2009—2015年湖北省各農(nóng)業(yè)資源和能源的人均占有量轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)性土地的面積得出表4的結(jié)果。雖然耕地所占有的人均生態(tài)足跡沒有發(fā)生太大變化，但玉米、小麥、稻谷和蔬菜的人均占有面積逐年提高，其中蔬菜的增長比率最高，為26.36%，由0.029 38hm2/人增加到了0.037 12hm2/人，小麥、玉米和稻谷的增長率分別為33.29%、24.05%和11.18%。在林地上種植的作物，茶葉的人均占有面積年均增長率為13.7%，柑橘的人均占有面積年均增長率為8.6%，其他作物變化不大。畜產(chǎn)品和水產(chǎn)品的人均占有面積總體上呈上升趨勢， 2015年和2009年相比，山羊毛的增幅最大，增長了1.42倍，牛奶的增幅最小為1%。林產(chǎn)品中，油茶籽的人均占有面積增長了1.1倍，油桐籽增加了72.86%，木材增長了1.31%。各類能源資源的人均占有面積變化趨勢不同，表現(xiàn)為焦炭、燃料油和電力上漲，汽油下降，柴油和天然氣2013年后顯著降低。

表4 2009—2015年湖北省農(nóng)業(yè)資源人均占有面積 hm2

4 結(jié)論與建議

4.1 結(jié)論

該文采用生態(tài)足跡模型，系統(tǒng)統(tǒng)計了2009—2015年湖北省農(nóng)業(yè)生物資源和能源資源的生產(chǎn)量，并將其轉(zhuǎn)化為耕地、林地、草地、水域、建筑用地和水域等5種生物生產(chǎn)性面積，從而計算人均生態(tài)足跡。根據(jù)不同年份湖北省各生物生產(chǎn)性土地的面積計算了人均生態(tài)容量，對農(nóng)業(yè)資源的開發(fā)進行了整體評估，得出以下結(jié)論。

(1)2009—2013年湖北省人均生態(tài)足跡逐年遞增，且增幅較大，這幾年該省對農(nóng)業(yè)資源的開發(fā)強度加大，不可避免增大了環(huán)境的壓力。雖然2014和2015年明顯降低，但湖北省的人均生態(tài)足跡遠(yuǎn)高于人均生態(tài)容量，人類對資源的開發(fā)已超過生態(tài)系統(tǒng)的供給能力，嚴(yán)重威脅到生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)。

(2)建筑用地、能源用地和草地構(gòu)成了湖北省人均生態(tài)足跡的主體，該省對這部分土地的開發(fā)利用強度較大，且對建筑用地和草地的開發(fā)呈上升趨勢，土地資源的承載力面臨較大壓力。

(3)隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，人們的生活質(zhì)量不斷提高，湖北省居民消費需求逐步升級，對農(nóng)產(chǎn)品的需求也不僅限于原產(chǎn)品，越來越傾向于加工產(chǎn)品的消耗，需求量的增加必然帶來開發(fā)強度的加大，如玉米、小麥、稻谷、蔬菜以及各類畜產(chǎn)品和水產(chǎn)品，部分能源資源的開發(fā)強度均呈上升趨勢。2015年相比2009年，湖北省總?cè)丝谠黾恿?32萬。隨著人口的增長，資源的消耗增大，必然威脅到湖北省自然生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定。

4.2 建議

根據(jù)該文的研究結(jié)果及目前湖北省的農(nóng)業(yè)資源開發(fā)現(xiàn)狀，湖北省在今后發(fā)展過程中應(yīng)從降低人均生態(tài)足跡，維持生態(tài)容量出發(fā)，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)資源的最優(yōu)化利用。

(1)提高居民的節(jié)約意識，倡導(dǎo)良好的消費理念，提高鄉(xiāng)村游客綠色出行意識，改變?nèi)藗兊南M及生產(chǎn)方式，減小不必要的資源消耗，努力建設(shè)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會，降低人均生態(tài)足跡。

(2)該省對能源用地、建筑用地和草地開發(fā)強度較大，今后應(yīng)合理布局土地利用規(guī)劃，實現(xiàn)土地的高效利用。同時優(yōu)化土地結(jié)構(gòu)，開發(fā)目前尚未利用的土地。據(jù)我國自然資源部統(tǒng)計，湖北省未被利用的土地達20.906 67萬hm2，加大對這部分土地的開發(fā)利用，建立適合當(dāng)?shù)匕l(fā)展的土地集約化利用模式，從而提高生態(tài)容量，促進社會經(jīng)濟和資源環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。

(3)大力發(fā)展現(xiàn)代化高效生態(tài)農(nóng)業(yè)，可在一定程度上減輕環(huán)境的壓力，保證生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)。通過現(xiàn)代高新技術(shù)和規(guī)?；芾硎侄危訌娹r(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，實現(xiàn)機械化普及，提高土地的生產(chǎn)能力，努力向低投入高產(chǎn)出方向發(fā)展，提高農(nóng)業(yè)資源的開發(fā)效率，增加生態(tài)容量。