戴成棟，歐陽碩龍，侯燕南，牛艷東

(1．湖南省林業(yè)廳， 湖南 長沙 410007； 2．湖南省林業(yè)科學院， 湖南 長沙 410004)

環(huán)洞庭湖防護林體系建設區(qū)生態(tài)足跡分析
——以岳陽縣為例

戴成棟1，歐陽碩龍2，侯燕南1，牛艷東2

(1．湖南省林業(yè)廳， 湖南 長沙 410007； 2．湖南省林業(yè)科學院， 湖南 長沙 410004)

生態(tài)足跡分析法是一種基于區(qū)域消費及土地面積的定量研究以衡量研究區(qū)域可持續(xù)發(fā)展程度的新參考方法。本研究以環(huán)洞庭湖防護林建設區(qū)重點縣——岳陽縣為研究對象，在闡述生態(tài)足跡分析法的基本原理、理論體系的基礎上，計算并分析了該縣2007年以及防護林體系建設前后的生態(tài)足跡。結果表明，岳陽縣的生產(chǎn)生活強度已經(jīng)超過了當?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)的承載能力，區(qū)域發(fā)展基本處于不可持續(xù)狀態(tài)，但是防護林體系建成后，林業(yè)生態(tài)承載力在總的生態(tài)承載力中比重增加，說明防護林項目對維護岳陽縣的生態(tài)安全，促進區(qū)域資源可持續(xù)發(fā)展起到了重要作用。

生態(tài)足跡；可持續(xù)發(fā)展；岳陽縣

1 引言

可持續(xù)發(fā)展是建立在社會、經(jīng)濟、人口、資源、環(huán)境相互協(xié)調(diào)和共同發(fā)展的基礎上的一種發(fā)展，其宗旨是既能相對滿足當代人的需求，又不對后代人的發(fā)展構成危害的一種發(fā)展模式。可持續(xù)發(fā)展定量評價方法研究是當前可持續(xù)發(fā)展研究的前沿和熱點[1]，各國學者先后提出了一些富有價值的評價方法和指標體系[2-5]，這些指標使人類了解自身的生存和發(fā)展對自然的脅迫狀況，以促進和實現(xiàn)人類減少對自然的負面影響。但是評價區(qū)域可持續(xù)發(fā)展所采用的指標體系都存在不足之處，為了改進評價可持續(xù)發(fā)展的模式，由William Rees于1992年提出了生態(tài)足跡(Ecological footprint，EF)的概念，Wackemage于1997年進一步完善，并應用生態(tài)足跡指標對世界上52個國家和地區(qū)1997年的生態(tài)足跡進行了實證計算研究[6-8]。該方法從需求面計算生態(tài)足跡的大小，從供給面計算生態(tài)承載力的大小，通過對這二者的比較，評價研究對象的可持續(xù)發(fā)展狀況。自1999年引入我國以來不少學者從不同角度對生態(tài)足跡的理論、方法和應用進行了探討和研究[9-14]。

環(huán)洞庭湖區(qū)防護林體系建設啟動于1998年，項目執(zhí)行期限為10年，是國際林業(yè)建設的先進理念在中國林業(yè)建設中的實際應用與實踐，帶有試驗與示范的性質(zhì)。該項目不僅僅是純粹的林業(yè)專業(yè)項目，而且是以林業(yè)建設為載體的國際發(fā)展項目，在造林的同時，還注重農(nóng)村社區(qū)經(jīng)濟、社會、政治、文化和生態(tài)各方面的可持續(xù)發(fā)展，重視技術因素和社會經(jīng)濟因素的有機結合。

岳陽縣位于湖南省東北部洞庭湖之濱，屬中亞熱帶向北亞熱帶季風濕潤氣候過渡區(qū)，雨水充沛，日照充足，四季分明，是防護林體系建設項目重點實施縣，其中,建設防護林3512.9hm2，防浪林1323.0hm2，補植封山872.2hm2，封山育林3030.7hm2，經(jīng)濟林400hm2，庭院林50hm2，瞭望塔1 個及項目監(jiān)測點4個。

本研究從生態(tài)足跡現(xiàn)狀和生態(tài)環(huán)境可持續(xù)性角度計算與評價了岳陽縣2007年生態(tài)發(fā)展狀況以及防護林體系建設前后對生態(tài)狀況的影響。

2 生態(tài)足跡方法概述

生態(tài)足跡是指在一定技術條件下，要維持某一消費水平下人口持續(xù)生存所必須的生態(tài)生產(chǎn)性土地面積[6]。它主要用來計算在一定的人口和經(jīng)濟規(guī)模條件下，維持資源消費和吸納廢棄物所必需的生物生產(chǎn)面積。將其同國家或區(qū)域所能提供的生物生產(chǎn)面積(即生態(tài)空間)進行比較，就能為判斷一個國家或區(qū)域的生產(chǎn)消費活動是否處于當?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)承載范圍內(nèi)提供定量的依據(jù)[6]。

2.1生態(tài)足跡(Ecologicalfootprint,EF)

生態(tài)足跡(EF)的計算主要基于以下兩個事實：(1)人類可以確定自身消費的絕大多數(shù)資源及其所產(chǎn)生的廢棄物的數(shù)量；(2)這些資源和廢棄物能轉換成相應的生態(tài)生產(chǎn)性土地面積。在生態(tài)足跡計算中, 把地球上具有生態(tài)生產(chǎn)能力的全部面積劃分為農(nóng)用地、牧草地、林地、建筑用地、化石能源地和水域6個部分。由于這6類生物生產(chǎn)面積的生態(tài)生產(chǎn)力不同，因此，不同國家和地區(qū)同類生物生產(chǎn)面積類型的實際面積是不能進行直接比較的，需要對不同類型的面積進行標準化，即計算得到的各類生物生產(chǎn)面積應乘以一個均衡因子。以上6類生物生產(chǎn)性土地的均衡因子分別為[15]：化石能源地1.1，耕地2.8，牧草地0.5，林地1.1，建筑用地2.8，水域0.2。

生態(tài)足跡的計算公式如下：

EF=N×ef=N×rj×∑(aai)=N×rj×∑(ci/pi)

2.2生態(tài)承載力(Ecologicalcapacity，EC)

生態(tài)承載力(EC)是指一個國家或地區(qū)所能提供給人類的生物生產(chǎn)性土地面積，代表了生態(tài)系統(tǒng)能夠提供的生態(tài)基礎。生態(tài)承載力是指生態(tài)系統(tǒng)實際能夠提供的標準生產(chǎn)型土地面積，其計算公式表示為：

EC=N×(ec)=N×(aj×rj×yj)

(j=1，2，3，…，6)

出于可持續(xù)發(fā)展的需要，在計算生態(tài)承載力時，應在計算值的基礎上扣除其12%作為生物多樣性保護面積。

2.3生態(tài)赤字或盈余(Ecologicaldeficitorreserve，ED/ER)

將一個地區(qū)或國家的資源、能源消費同自己所擁有的生態(tài)能力進行比較時，若EC>EF，出現(xiàn)生態(tài)盈余，表明生態(tài)系統(tǒng)正常提供的生態(tài)基礎能滿足當前經(jīng)濟活動的生態(tài)需求；如果EC

2.4生態(tài)可持續(xù)指數(shù)(Ecologicalsustainabilityindex,ESI)

生態(tài)可持續(xù)指數(shù)(ESI)是指一定區(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。用下式表示：

式中：ESI介于0和1 之間，當ESI等于0.5時，則BC和EF二者相等，說明生態(tài)承載力(BC)和生態(tài)足跡(EF)的值相等，是可持續(xù)發(fā)展與不可持續(xù)發(fā)展的臨界點。

3 生態(tài)足跡計算結果與分析

3.1生態(tài)足跡計算

岳陽縣各種生物資源的產(chǎn)量及消費以及人口數(shù)據(jù)來自《岳陽縣統(tǒng)計年鑒》、《湖南省統(tǒng)計年鑒》(2008年)。由于統(tǒng)計數(shù)據(jù)中的進出口貿(mào)易數(shù)據(jù)比較籠統(tǒng)，缺乏縣區(qū)內(nèi)外貿(mào)易調(diào)整資料，故貿(mào)易調(diào)整部分沒有包含在內(nèi)。生物資源生產(chǎn)面積折算的具體計算中采用聯(lián)合國糧農(nóng)組織1993年計算的有關生物資源的世界平均產(chǎn)量資料[10]，岳陽縣2007年的生態(tài)足跡包括生物資源足跡和能源足跡賬戶，見表1、表2。

表1 岳陽縣2007年生物資源足跡賬戶Tab.1 EcologicalfootprintledgerofbioticresourcesofYueyangCountyin2007生產(chǎn)面積類型分類項目全球平均產(chǎn)量(kg·hm-2)岳陽縣生物量(t)總的足跡(hm2)人均足跡(hm2·人-1)耕地稻谷2744.00454384.0000658.57340.2400豆類1856.0011329.000016.42000.0088薯類12607.0023863.000034.58650.0027油料1856.0023080.000033.45160.0180棉花1000.001433.00002.07700.0021麻類1500.0020.00000.02900.0000煙葉1548.0045.00000.06520.0000草地豬肉74.00106865.0000154.88762.0931牛肉33.004056.00005.87870.1781羊肉33.00606.00000.87830.0266禽蛋400.0012200.0017.68240.0442水域水產(chǎn)品量29.0039388.000057.08801.9686林地油桐子1600.0021.00000.03040.0000油茶子3000.00155.00000.22470.0001茶葉566.001400.00002.02910.0036水果3500.00103332.0000149.76690.0428木材1.99*3.0300**0.04390.0221 注:*單位為m3·hm-2,**單位為m3。

表2 岳陽縣2007年能源足跡賬戶Tab.2 EcologicalfootprintledgerofenergyconsumptioninYueyangCountyin2007生產(chǎn)面積類型分類項目全球平均產(chǎn)量(GJ·hm-2)折算系數(shù)(GJ·t-1)消費量(t)人均足跡(hm2·人-1)化石能源地煤炭55.0028.7400688615.46010.9981原油93.0020.9340568221.77950.8236汽油93.0041.86801693.98780.0025煤油93.0043.124029.94440.0000柴油93.0042.70501792.07290.0026天然氣93.0050.20004877.37150.0071燃料油71.0050.20003081.30030.0045建筑用地電力1000.000.0862*59481000.0000**86.2103 注:*單位為GJ/kW·h;**單位為kW·h,電力千瓦時與熱量折算系數(shù)是根據(jù)每千瓦時耗煤397g,再根據(jù)每克發(fā)熱量換算而得。

在上述生態(tài)足跡計算的基礎上，結合岳陽縣2007年生物生產(chǎn)性土地的面積，得出岳陽縣2007年的生態(tài)足跡結果，見表3～表5；環(huán)洞庭湖防護林體系建設啟動于1998年，所以我們將實施前后的生態(tài)足跡變化做了一下比較，分別計算了岳陽縣1997、2002年的生態(tài)足跡，同時比較了生態(tài)赤字/盈余，以及生態(tài)可持續(xù)性指數(shù)，見表3～表5。

3.2生態(tài)足跡分析

從表3～表5中可以看出，岳陽縣在2007年的生態(tài)足跡賬戶為3.0900hm2/人，而土地的實際生態(tài)承載力為0.423hm2/人，生態(tài)赤字2.6674hm2/人，生態(tài)可持續(xù)性指數(shù)0.1203，生態(tài)赤字嚴重，生態(tài)可持續(xù)性指數(shù)偏低，縣區(qū)的發(fā)展處于不可持續(xù)的狀態(tài)。這說明區(qū)域的發(fā)展嚴重超出了其生態(tài)承載力的閾值，供需矛盾十分尖銳。從生態(tài)赤字的分布看耕地和草地的生態(tài)赤字最大，分別為0.4785hm2/人、1.045hm2/人，從人均生態(tài)足跡的各組分情況來看，岳陽縣2007年耕地和草地的人均需求最高，約在總需求的60%以上，說明該地消費結構單一，并且存在著過度開墾、過度放牧的現(xiàn)象，給耕地、草地的生態(tài)環(huán)境造成了一定的壓力，而在2007年總的生態(tài)赤字為2.6674hm2/人，可見耕地和草地的不合理利用是造成岳陽縣生態(tài)環(huán)境壓力的主要因素，也是引起生態(tài)環(huán)境惡化的主要因素。

表3 生態(tài)足跡賬戶Tab.3 EcologicalfootprintinventoryinYueyangCounty土地類型人均面積(hm2·人-1)均衡因子均衡面積(hm2·人-1)199720022007199720022007耕地0.21660.20140.27182.800.60630.56390.7609草地0.89351.67892.09000.500.44680.83951.0450林地0.01540.02510.06841.100.01690.02760.0753化石能源地0.11710.30100.52151.100.12880.33110.5737建筑用地0.04180.05100.08622.800.11710.14280.2414水域1.58951.70521.96860.200.31790.34100.3937生態(tài)足跡1.63382.24593.0900

表4 生態(tài)承載力(Ⅰ)Tab.4 EcologicalcapacityinYueyangCounty(Ⅰ)土地類型面積(hm2)人均面積(hm2·人-1)199720022007199720022007耕地5185748774419250.07520.06500.0608林地9489592880827390.13750.12380.1199草地7280800.00010.00010.0001水域11367694766000.01650.00870.0096CO2吸收000000建筑用地1346012420112480.01950.01660.0163土地類型產(chǎn)量因子均衡因子均衡面積(hm2·人-1)199720022007耕地1.662.800.34930.30220.2824林地0.911.100.13770.12390.1200草地0.190.500.00000.00000.0000水域1.000.200.00330.00170.0019CO2吸收00000建筑用地1.662.800.09070.07690.0758

表5 生態(tài)承載力(Ⅱ)Tab.5 EcologicalcapacityinYueyangCounty(Ⅱ)年份總供給面積(hm2·人-1)生物多樣性保護(12%)生態(tài)承載力(hm2·人-1)生態(tài)赤字/盈余(hm2·人-1)生態(tài)可持續(xù)性指數(shù)19970.5810.0700.511-1.12260.238320020.5050.0610.444-1.80170.165120070.4800.0580.423-2.66740.1203

從圖1、圖2、圖3來看在防護林體系建設項目實施前后十年岳陽縣生態(tài)足跡的變化情況，從2002—2007年，岳陽縣生物生產(chǎn)性土地的面積在減少，生態(tài)承載力在持續(xù)降低，同時，人均的生態(tài)需求卻在不斷增加，生態(tài)赤字持續(xù)擴大；從生態(tài)足跡的各組分來看，各組分的需求都在增加，其中耕地和草地的人均需求占大部分，對耕地的需求的增加速度較小，而對草地、林地的需求增加很快，說明在這十年當中，岳陽縣經(jīng)濟發(fā)展迅速，人民的生活水平得到了很大程度的提高，但是依然存在過分依賴種植業(yè)和畜牧業(yè)，使得該地區(qū)抵御自然災害風險的能力不高，給周圍的生態(tài)安全造成了一定的壓力；從圖3、圖4中可以看出，雖然岳陽縣在防護林體系建設前后，生態(tài)承載力有所下降，但是在各組分所占的百分比中林地的人均生態(tài)承載力卻在持續(xù)提高，說明防護林項目對維護岳陽縣的生態(tài)安全，促進區(qū)域資源可持續(xù)發(fā)展起了重要的作用。

從1997、2002、2007年岳陽縣的生態(tài)足跡來看，生態(tài)赤字客觀存在并且有加大的趨勢，因此認為岳陽縣的發(fā)展處于不可持續(xù)狀態(tài)，但1998年實施防護林體系建設以來，林業(yè)生態(tài)承載力在總的生態(tài)承載力比重增加，對改善岳陽縣人民生活的消費結構的多樣化方面也起了很重要的作用，對生態(tài)環(huán)境的改善方面也起了重要作用。

圖1 人均生態(tài)足跡各組分變化情況 (單位: hm2·人-1)Fig.1 Ecological footprint of each part(per capita)in Yueyang County

圖2 土地利用結構變化 (單位： 萬畝)Fig.2 Land use structure in Yueyang County

圖3 生態(tài)足跡和生態(tài)承載力變化趨勢 (單位： hm2·人-1)Fig.3 The changes of EF and EC

圖4 人均生態(tài)承載力各組分百分比變化Fig.4 Ecological capacity (per capita) percentage change of each part

4 結論

通過對岳陽縣2007年以及環(huán)洞庭湖防護林體系建設前后的生態(tài)足跡的現(xiàn)狀分析，可以得出以下結論：

(1)用生態(tài)足跡法測量了岳陽縣的可持續(xù)發(fā)展程度，結果表明，岳陽縣存在生態(tài)赤字，并且有擴大的趨勢，發(fā)展處于不可持續(xù)狀態(tài)，這是由于當?shù)氐霓r(nóng)業(yè)結構單一，對草地、耕地的不合理利用以及人口過多等因素造成的。

(2)從生態(tài)承載力來看，除生物多樣性保護占用生態(tài)空間外，耕地和草地占用的生態(tài)承載力最大，其他類型的生態(tài)承載力都較小。防護林體系建設前后比較來看，林業(yè)生態(tài)承載力在總的生態(tài)承載力中所占的比重在逐步增加，表明防護林體系發(fā)揮了重要的生態(tài)效益。

因此,建議合理利用土地，提高地區(qū)生態(tài)承載力，引進推廣新的農(nóng)業(yè)技術，繼續(xù)推進防護林體系建設項目的成果。

[1] 張志強，孫成權，程國棟，等.可持續(xù)發(fā)展研究：進展與趨向[J].地球科學進展，1999，14(6)：589-595．

[2] Hardi P, Barg S, Hodge T, et a1. Measuring Sustainable Development: Review of Currentpraetiee[R]. Occasional Paper Number 17, 1997(IISD), (1-2): 49-51.

[3] Meadows D, Randers J.Limils to Growth [M]. New York: Universe Books, 1972．

[4] Holdren J, Ehrlich P. Human population and the global environment[J]. Am Science, 1974, 62(3): 282-292.

[5] Lieth H, Whittaker R H. The Primary Productivity of the Biosphere [M]. New York: Springer,1975．

[6] Wackernagel M, Rees W E. Our Ecological Footprint：Reducing Human Impact on the Earth[M]. Gabriola Island: New Society Publishers, 1996.

[7] Wackernagel M, Onisto L, Bello P, et a1. Ecological Footprints of Nations: How Much Nature do They Use? How Much Nature do They Have?[R].Commissioned by the Earth Council for the Rio +5 Forum. International Council for Local Environmental Initiatives, Toronto. 1997, 10-21．

[8] Wackernagel M, Onisto L, Bello P, et a1. National natural capital accounting with the ecological fotprint concept [J]. Ecological Economics.1999, 29(3):375-390．

[9] 郭秀銳, 楊居榮, 毛顯強. 城市生態(tài)足跡計算與分析——以廣州為例[J]. 地理研究, 2003，22(5): 654-663．

[10] 徐中民, 張志強, 程國棟. 甘肅省l998年生態(tài)足跡計算與分析[J]. 地理學報, 2000，55(5): 607-6l6．

[11] 張水龍, 李德生, 孫旭紅, 等. 天津市1998年生態(tài)足跡分析[J].天津理工學院學報, 2004，20(1):60-63．

[12] 熊鷹. 基于生態(tài)足跡的湖南省生態(tài)消費水平可持續(xù)性評價[J].經(jīng)濟地理,2008,28(2):304-307.

[13] 盧遠, 華璀. 廣西1990—2002年生態(tài)足跡動態(tài)分析[J]. 中國人口、資源與環(huán)境, 2004(3): 49-53.

[14] 岳東霞, 李白珍, 惠蒼. 甘肅省生態(tài)足跡和生態(tài)承載力發(fā)展趨勢研究[J]. 西北植物學報, 2004，24(3):454-463.

[15] 張志強, 徐中民, 程國棟, 等. 中國西部12省(區(qū)市)的生態(tài)足跡[J]. 地理學報, 2001, 56(5): 599-610.

(責任編輯：譚著明)

EcologicalfootprintofprotectionforestsystemaroundDongtingLake——TakeYueyangCountyasanexample

DAI Chengdong1，OUYANG Shuolong2，HOU Yannan1，NIU Yandong2

(1.Forestry Department of Hunan Province, Changsha 410007, China; 2.Hnuan Forestry Academy, Changsha 410004, China)

Ecological footprint analysis is a new developing method in the world to evaluate regional sustainable development based on the calculation of the consumption and quantificational research of land area. In this paper, the basic principle and theory system of ecological footprint was elaborated and also the ecological footprint of Yueyang County before and after construction of protection forest system was practiced and analyzed. The results showed that the developed intensity of production and living in this county went beyond the bearing capacity of the local ecological system, and the regional development was in an unsustainable status. After the construction of protection forest system, the proportion of forestry ecological capacity to the total ecological capacity increased, which meant the protection forest system play an important role in enhancing ecological safety and promoting regional sustainable development in Yueyang County.

ecological footprint; sustainable development; Yueyang County

2010 — 10 — 14

2010 — 10 — 18

湖南省林業(yè)廳重點項目“環(huán)洞庭湖防護林體系建設技術”，國家林業(yè)局推廣項目“長江中游洞庭湖水系防護林營建技術示范”。

S 727.2

A

1003 — 5710(2010)05 — 0015 — 05

10. 3969/j. issn. 1003 — 5710. 2010. 05. 004