姚凱彬

（湖北大學 資源環(huán)境學院，湖北 武漢430000）

1 引言

經(jīng)濟的飛速發(fā)展、人口迅猛增長，生態(tài)環(huán)境遭受的破壞的加劇，自然資源消耗不斷增加，因此人地協(xié)調(diào)發(fā)展逐漸成為學術(shù)界的熱點課題。隨著研究的深入，生態(tài)足跡逐漸體現(xiàn)出其在衡量人地協(xié)調(diào)度及生態(tài)可持續(xù)性評估方面的有效性，國內(nèi)外眾多學者紛紛開始關(guān)注和研究生態(tài)足跡模型。William Rees［1］于1992年提出生態(tài)足跡的概念，他的學生 Mathis Wackernagel［2］隨后加以完善。根據(jù) Mathis Wackernagel［2］的理論，人類對資源的需求及自然資源對人類的供給之間的比較可作為人地關(guān)系協(xié)調(diào)度的評估。因此，生態(tài)足跡模型以其操作便捷、科學合理的特質(zhì)，使得越來越多的學者利用其來定量分析區(qū)域的人地關(guān)系演變規(guī)律。

湖北地區(qū)是中國中部偏南地區(qū)，隨著人口規(guī)模的擴大和經(jīng)濟的增長，湖北日益受到資源和環(huán)境的雙重約束。為構(gòu)建兩型社會，湖北需要在進行區(qū)域經(jīng)濟建設(shè)的同時需要進行考慮到人地關(guān)系的協(xié)調(diào)度。為了進一步研究人地關(guān)系的動態(tài)變化規(guī)律及其影響因素，本文引入生態(tài)足跡模型，定量分析湖北1991～2010年人地關(guān)系演變狀況。

2 研究模型：生態(tài)足跡模型

2.1 生態(tài)足跡

生態(tài)足跡主要將人類對自然環(huán)境的需求轉(zhuǎn)換為面積需求來計算生物生產(chǎn)面積，主要考慮耕地、林地、草地、建筑用地、水域和化石燃料用地6類土地類型。其計算公式如下：

公式中：i為消費商品和投入的類型，n為消費商品數(shù)量；Pi為i種消費商品的平均生產(chǎn)能力；Ci為i種商品的人均消費量；ai為人均i種交易商品占用的生物生產(chǎn)土地面積；N為人口數(shù)；ef為人均生態(tài)足跡；EF為總的生態(tài)足跡。

考慮到這6類土地之間的生物生產(chǎn)能力差異較大，在計算中需要對各類土地賦予不同的均衡因子進行等量化處理。目前國際上普遍采用的均衡因子為：耕地和建筑用地為2.8，林地與化石燃料用地為1.1，草地為0.5，水域為0.2。其計算公式為：

公式中：ef為均衡后的人均生態(tài)足跡，rj為均衡因子，aj為人均各類生物生產(chǎn)土地面積，j為不同的生物生產(chǎn)土地類型。

2.2 生態(tài)承載力計算

區(qū)域生態(tài)總承載力就是指區(qū)域內(nèi)部所有的生物生產(chǎn)性土地。各種土地類型也必須進行均衡化處理，轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢赃M行累加的世界性平均生產(chǎn)土地。計算公式如下：

公式中：yj為產(chǎn)量因子；rj為均衡因子；aj為實際人均占有的第j類生物生產(chǎn)土地面積；N為人口數(shù)；ec為人均生態(tài)承載力；EC為總的生態(tài)承載力。產(chǎn)量因子分別采用傳統(tǒng)取值：耕地、建筑用地為1.66，林地為0.91，草地為0.19，水域為1.00，化石原料用地為0。

2.3 人地協(xié)調(diào)度及生態(tài)可持續(xù)性評估

將生態(tài)足跡和生態(tài)承載力進行比較。若生態(tài)足跡大于生態(tài)承載力，則生態(tài)赤字；反之則生態(tài)盈余。其計算公式為：ED（ES）＝EF－EC。

公式中，ED（ES）表示人均生態(tài)赤字（生態(tài)盈余），它反映資源供需平衡的不協(xié)調(diào)性，可以作為直接依據(jù)判斷人地關(guān)系是否協(xié)調(diào)，生態(tài)發(fā)展是否可持續(xù)。

3 計算結(jié)果與分析

3.1 生態(tài)足跡與生態(tài)承載力計算

生態(tài)足跡的計算主要包括以下兩部分：生物資源的消費。湖北省生物資源消費有農(nóng)、林、牧、漁四大類生物產(chǎn)品的項目，折算成耕地土地產(chǎn)品、林地土地產(chǎn)品、草地土地產(chǎn)品、水域土地類型的產(chǎn)品。數(shù)據(jù)來源于《湖北統(tǒng)計年鑒（1992～2012）》、《湖北農(nóng)村統(tǒng)計年鑒》。能源的消費，能源資源包括柴油、電力、煤炭、汽油。該部分主要以世界上單位化石燃料生產(chǎn)土地面積的平均發(fā)熱量為標準，利用總能源消費（折標煤）和熱力電力等主要數(shù)據(jù)，把能源消費消耗的熱量換算成化石燃料用地面積和建設(shè)用地面積。同時出于謹慎性考慮，需要扣除12%的生物多樣性保護面積。計算得到表1和圖1。

表1 湖北1991～2010年生態(tài)足跡、生態(tài)承載力、生態(tài)赤字

3.2 計算結(jié)果分析

3.2.1 資源供需整體變化分析

從資源供需數(shù)量看，1991～2010年，湖北生態(tài)足跡和生態(tài)承載力均呈上升趨勢，生態(tài)足跡總量上升速度較快，年增速約為4.79%，人均生態(tài)足跡增長了2.32倍，總生態(tài)承載力年增速為0.29%，人均生態(tài)承載力僅增長1.15倍，生態(tài)承載力增速遠小于生態(tài)足跡?？梢姾鄙鷳B(tài)足跡的增長明顯快于生態(tài)承載力的增長，表明湖北地區(qū)自然資源供給十分緊張，生態(tài)環(huán)境不斷惡化。

從資源供需結(jié)構(gòu)看，1991～2010年湖北生態(tài)足跡的構(gòu)成發(fā)生了較大的變化。在人均生態(tài)足跡中，建筑用地增長速度最快，增長幅度為1991年的9.25倍，這與近些年來湖北省大力開發(fā)水力資源、不斷擴大城市化規(guī)模有關(guān)。水域、草地、化石能源地、耕地、林地的增幅分別為3.47倍、3.52倍、2.3倍、1.96倍、1.18倍。在生態(tài)足跡的構(gòu)成中，化石能源地、耕地、草地及水域所占比重最大，隨著經(jīng)濟規(guī)模的不斷擴大，尤其是第二、第三產(chǎn)業(yè)在經(jīng)濟結(jié)構(gòu)逐漸占據(jù)更大的比重，湖北地區(qū)對化石能源消費的依賴不斷增強，因此從圖1中可以發(fā)現(xiàn)，從2003年以后化石能源地的比重超過耕地，成為湖北省生態(tài)足跡構(gòu)成的最大影響因素；其次，居民生活水平的不斷提高也使得人們的飲食需求結(jié)構(gòu)不斷變化，從而影響了草地和水域的生態(tài)足跡的改變，湖北素有“千湖之省”之稱，人們對提高生活質(zhì)量的水產(chǎn)品需求加大使得水域的生態(tài)足跡增加。耕地的生態(tài)足跡的增幅減緩則是由于人們在生物產(chǎn)品方面的消費比例逐漸減少，不過在生態(tài)足跡構(gòu)成中的耕地仍然是重要的影響因素。

在人均承載力的構(gòu)成中，耕地和林地對于生態(tài)承載力的影響最大，所占比重分別達到61.2%和21.6%，同時也是對生態(tài)環(huán)境改善作用最大的兩種土地類型。在1991年湖北省耕地面積為345.846萬hm2，2010年湖北省耕地面積為337.215萬hm2，相比于1991年減少了8.631萬hm2。耕地減少的主要原因是城鎮(zhèn)化建設(shè)用地的占用，同時由于農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、退耕還林、自然災害等也對耕地造成巨大影響。耕地和林地面積的減少是生態(tài)承載力不高的決定因素。

圖1 1991～2010年湖北不同土地類型的人均生態(tài)足跡

3.2.2 人地協(xié)調(diào)度分析及生態(tài)可持續(xù)性評估

由人口、資源、環(huán)境、經(jīng)濟等組成要素的動態(tài)平衡才能維持生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。湖北地區(qū)的生態(tài)足跡由于人口增長和消費上升迅速增加，近年來雖然技術(shù)的提高使得生態(tài)承載力略有上升，但由于人為因素和自然因素的影響，湖北地區(qū)依然出現(xiàn)了生態(tài)赤字，經(jīng)濟發(fā)展和生態(tài)環(huán)境沒有保持均衡。

生態(tài)赤字的存在只能說明湖北地區(qū)人地關(guān)系不協(xié)調(diào)，卻無法揭示出湖北地區(qū)人地關(guān)系演變的不可持續(xù)程度。本文在此引進生態(tài)足跡指數(shù)作為評估可持續(xù)發(fā)展的指標，用以定量研究湖北的可持續(xù)發(fā)展程度。生態(tài)足跡指數(shù)是生態(tài)承載力與生態(tài)足跡之差占生態(tài)承載力的百分比。數(shù)值在0到100%之間說明具備可持續(xù)性；數(shù)值小于0表明其不可持續(xù)性；數(shù)值等于0則為邊際可持續(xù)性。其計算公式為：

式中：EFI為生態(tài)足跡指數(shù)；EF為生態(tài)足跡；EC為生態(tài)承載力。

根據(jù)公式計算出的湖北1991～2010年生態(tài)足跡指數(shù)（表2）。

表2 湖北1991～2010年生態(tài)足跡指數(shù)

由表2可知，從1991年到2010年的生態(tài)足跡的指數(shù)都小于0，生態(tài)足跡指數(shù)絕對值雖然在1998年、2000年和2007年有所下降，但總體上隨著年份的增加依然是不斷加大的，而且數(shù)值增加的速度逐漸加快，這說明湖北地區(qū)的不可持續(xù)狀態(tài)比較嚴重，其不可持續(xù)的程度也呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢。

4 結(jié)語與討論

通過運用生態(tài)足跡模型計算和分析1991～2010年湖北生態(tài)足跡，對湖北地區(qū)的人地協(xié)調(diào)度演變狀態(tài)及生態(tài)可持續(xù)性評估進行了定量研究，主要結(jié)論如下。

（1）從1991～2010年，湖北的生態(tài)足跡和生態(tài)承載力均呈現(xiàn)總體上升趨勢，并且生態(tài)足跡的增長明顯快于生態(tài)承載力，表明湖北地區(qū)自然環(huán)境對人類的供給作用正在不斷減弱?；剂嫌玫厣鷳B(tài)足跡占生態(tài)足跡總增長的71.52%，是生態(tài)足跡增加的主要影響因素。同時生態(tài)足跡和生態(tài)承載力構(gòu)成的變化也反映了資源利用方式和供需結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變，也即是湖北地區(qū)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)以及居民消費需求結(jié)構(gòu)的變化。

（2）湖北地區(qū)人地關(guān)系不協(xié)調(diào)程度在加劇。湖北地區(qū)生態(tài)承載力遠遠無法抵消生態(tài)足跡的增長，生態(tài)赤字不斷擴大，生態(tài)環(huán)境處于巨大壓力之下。對化石能源地需求的增加以及建筑用地的擴張是生態(tài)赤字的決定性因素，同時耕地和林地面積下降也影響生態(tài)赤字，城市化進程加快、經(jīng)濟結(jié)構(gòu)不合理、資源利用效率低下及人口的快速增長等是生態(tài)赤字潛在的驅(qū)動因子。

（3）從人地協(xié)調(diào)度、生態(tài)足跡指數(shù)的變化可以看出湖北地區(qū)的可持續(xù)發(fā)展能力受到了嚴重的制約，必須適當轉(zhuǎn)變經(jīng)濟發(fā)展方式、調(diào)整經(jīng)濟增長模式、調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)變發(fā)展觀念，從根本上解決湖北地區(qū)未來長遠的發(fā)展問題。

本文對湖北1991～2010年人地協(xié)調(diào)度的研究結(jié)果已經(jīng)表明，湖北目前的人地關(guān)系極不協(xié)調(diào)，人類需求與自然環(huán)境供給之間存在著巨大矛盾，而如果要實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，經(jīng)濟發(fā)展必須要與生態(tài)環(huán)境保持平衡協(xié)調(diào)的關(guān)系。因此，要在經(jīng)濟發(fā)展的同時兼顧生態(tài)環(huán)境，走可持續(xù)發(fā)展道路，就需要貫徹計劃生育政策，控制人口的過快增長，提高人口素質(zhì)，控制人口數(shù)量，保護基本農(nóng)田，控制城鎮(zhèn)的盲目擴張，加快開發(fā)清潔能源，優(yōu)化生產(chǎn)生活方式，促進產(chǎn)業(yè)多元化，消費多元化，提高資源利用率，促進一種真正的科學發(fā)展觀的形成，實現(xiàn)全面協(xié)調(diào)持續(xù)的發(fā)展。

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