陳 濤，趙麗婭，程 暢，張?chǎng)┠龋?(湖北大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，湖北武漢430062)

“可持續(xù)發(fā)展”一詞首次出現(xiàn)在國(guó)際自然與保護(hù)聯(lián)盟(IUCN)1980年發(fā)布的《世界自然保護(hù)大綱》中。關(guān)于“可持續(xù)發(fā)展”的定義，直到1987年才被系統(tǒng)地闡述，在世界環(huán)境與發(fā)展委員會(huì)(WCED)發(fā)表的研究報(bào)告《我們共同的未來(lái)》中，可持續(xù)發(fā)展被定義為“既滿足當(dāng)代人的需要，又不對(duì)后代人滿足其需要的能力構(gòu)成危害的發(fā)展”，并指出了滿足人類的需要和愿望是發(fā)展的主要目標(biāo)［1－2］。隨著可持續(xù)發(fā)展在世界范圍內(nèi)越來(lái)越被認(rèn)可和重視，現(xiàn)今可持續(xù)發(fā)展已由最初定性描述的單一概念發(fā)展成為一套可以定量測(cè)定與評(píng)估環(huán)境可持續(xù)狀態(tài)的指標(biāo)體系［3］。生態(tài)承載力指自然生態(tài)系統(tǒng)所提供的資源和環(huán)境對(duì)人類社會(huì)系統(tǒng)良性發(fā)展的一種支持能力，客觀反映了自然體系的調(diào)節(jié)能力［4－6］。生態(tài)承載力與可持續(xù)發(fā)展的研究目標(biāo)大體一致，都是以解決人口、資源、環(huán)境及發(fā)展問(wèn)題為核心，兩者之間相輔相成，不可分割。實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，實(shí)質(zhì)就是要求人類必須生存于生態(tài)承載力閾值之內(nèi)。因此生態(tài)承載力作為可持續(xù)發(fā)展的基石，其研究分析已成為定量判斷可持續(xù)發(fā)展程度的核心指標(biāo)之一，得到了大量學(xué)者的肯定，并在神農(nóng)架這類資源型地區(qū)有著較多的應(yīng)用［2，5，7－9］。

神農(nóng)架位于湖北省西部邊陲，大巴山東段的渝、鄂交界處，是我國(guó)南北植物區(qū)系的過(guò)渡地帶和東西植物區(qū)系的交匯點(diǎn)，生物多樣性極為豐富，生態(tài)價(jià)值巨大，素有原始森林之稱，森林覆蓋率達(dá)90.4%。神農(nóng)架作為聞名中外的稀有動(dòng)植物資源寶庫(kù)，一直備受專家學(xué)者的關(guān)注。關(guān)于神農(nóng)架生態(tài)資源的研究也很多，主要集中在神農(nóng)架旅游、土地、河流及動(dòng)植物資源方面［10－14］。馬勇、李林立等先后運(yùn)用生態(tài)補(bǔ)償法探討了神農(nóng)架林區(qū)的可持續(xù)發(fā)展?fàn)顩r［15－16］，但這些研究大多是定性地分析了整個(gè)神農(nóng)架林區(qū)的可持續(xù)程度，不能全面衡量和判定神農(nóng)架林區(qū)的可持續(xù)發(fā)展現(xiàn)狀。生態(tài)足跡作為目前最常用度量生態(tài)承載力的方法，于20世紀(jì)90年代由加拿大生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)家William教授和Wackernagel博士提出，是基于土地面積的指標(biāo)，包括生態(tài)足跡和生態(tài)承載力兩部分［17－18］。何偉等運(yùn)用生態(tài)足跡法對(duì)1998～2008年神農(nóng)架林區(qū)的生態(tài)足跡做了計(jì)算，通過(guò)神農(nóng)架的生態(tài)盈余量評(píng)價(jià)了自然資源的可持續(xù)發(fā)展程度［19］。但對(duì)于神農(nóng)架這塊生態(tài)資源價(jià)值極大的綠色資源寶地，2008年之后尚沒(méi)有學(xué)者運(yùn)用生態(tài)足跡來(lái)定量評(píng)價(jià)神農(nóng)架林區(qū)的可持續(xù)發(fā)展?fàn)顩r。

筆者運(yùn)用改進(jìn)的生態(tài)足跡計(jì)算模型，在生態(tài)足跡和生態(tài)承載力兩大指標(biāo)系統(tǒng)下，根據(jù)神農(nóng)架2008～2012年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，對(duì)神農(nóng)架各土地利用類型的生態(tài)承載力各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行了定量計(jì)算，并用神農(nóng)架5年生態(tài)承載力的動(dòng)態(tài)變化分析評(píng)估神農(nóng)架的可持續(xù)發(fā)展程度，以期為今后林區(qū)經(jīng)濟(jì)與環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展提供依據(jù)和指導(dǎo)，并為其他類似地區(qū)提供參考。

1 研究方法

1.1 指標(biāo)體系 生態(tài)足跡的計(jì)算包括生態(tài)足跡和生態(tài)承載力兩部分，從生態(tài)需求上計(jì)算生態(tài)足跡，從生態(tài)供給上計(jì)算生態(tài)承載力，通過(guò)兩者的比較來(lái)判斷神農(nóng)架發(fā)展的可持續(xù)性。生態(tài)足跡小于生態(tài)承載力為生態(tài)盈余，表現(xiàn)為可持續(xù)，反之為生態(tài)赤字，表現(xiàn)為不可持續(xù)。在生態(tài)足跡指標(biāo)計(jì)算中，針對(duì)神農(nóng)架面積小、人口少的特點(diǎn)，筆者引進(jìn)了改進(jìn)型的生態(tài)足跡計(jì)算模型［20］。根據(jù)神農(nóng)架林區(qū)的實(shí)際消費(fèi)情況，各種資源和能源消費(fèi)項(xiàng)目被折算為耕地、林地、牧草地、建筑用地、化石能源用地和水域6種生物生產(chǎn)面積類型。計(jì)算賬戶包括生物資源賬戶、能源賬戶、建筑用地賬戶和水資源賬戶。各指標(biāo)體系具體見(jiàn)圖1。

1.2 生態(tài)足跡計(jì)算模型

1.2.1 生態(tài)足跡計(jì)算方法。生態(tài)足跡主要是用來(lái)計(jì)算一定的人口和規(guī)模條件下維持資源消費(fèi)和廢棄物所必需的生物生產(chǎn)空間。其計(jì)算公式:EF=N×ef=N×rj×∑(aai)=N×rj×∑(cipi)。式中，EF為總的生態(tài)足跡;N為人口總數(shù);ef為人均生態(tài)足跡;aai為人均i種交易商品折算的生物生產(chǎn)面積，i為消費(fèi)商品和投入的類型;rj為均衡因子;j為生物生產(chǎn)性土地類型;ci為i種商品的人均消費(fèi)量;pi為i種消費(fèi)商品的平均生產(chǎn)能力［17］。

筆者引進(jìn)“市公頃”的概念［20］來(lái)計(jì)算神農(nóng)架林區(qū)的均衡因子，即某類型土地的均衡因子等于神農(nóng)架該類型土地的平均生態(tài)生產(chǎn)力除以神農(nóng)架所有各類生物生產(chǎn)性土地的平均生態(tài)生產(chǎn)力。其計(jì)算公式式中，qi指第i類土地的均衡因子;pi指第i類土地的平均生產(chǎn)力;P指神農(nóng)架所有土地的平均生產(chǎn)力;Qi指第i類土地的總生物產(chǎn)量;Si指第i類土地的生物生產(chǎn)面積;∑Q指神農(nóng)架所有土地的總生物量;∑S指神農(nóng)架所有土地的生物生產(chǎn)面積。計(jì)算過(guò)程中，化石能源用地和林地的均衡因子相同，建設(shè)用地和耕地的均衡因子相同。

1.2.2 生態(tài)承載力計(jì)算方法。生態(tài)承載力的計(jì)算具體表示為一個(gè)區(qū)域所能提供給人類生活的生物生產(chǎn)性面積。生態(tài)承載力的計(jì)算公式:EC=N×ec=N×∑aj×rj×yj(j=1，2，…，6)。式中，EC為區(qū)域總生態(tài)承載力;N為人口數(shù);ec為人均生態(tài)承載力;aj為人均生物生產(chǎn)面積;rj為均衡因子;yj為產(chǎn)量因子［17］。

該研究中產(chǎn)量因子的計(jì)算是神農(nóng)架某類型土地平均生產(chǎn)力與湖北省同類土地平均生產(chǎn)力的比率。具體計(jì)算公式:yi指神農(nóng)架第i類土地的產(chǎn)量因子;pi指神農(nóng)架第i類土地的平均生產(chǎn)力;Pi指湖北省第i類土地的平均生產(chǎn)力;qi指神農(nóng)架第i類土地的總產(chǎn)出;si指神農(nóng)架第i類土地的總面積;Qi指湖北省第i類土地總產(chǎn)出;Si指湖北省第i類土地的總面積;pki指神農(nóng)架第i類土地的第k種產(chǎn)品的年產(chǎn)量;Pki指湖北省第i類土地的第k種產(chǎn)品的年產(chǎn)量。計(jì)算過(guò)程中建設(shè)用地和耕地的產(chǎn)量因子相同。

1.3 數(shù)據(jù)來(lái)源 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來(lái)源于《神農(nóng)架林區(qū)統(tǒng)計(jì)年鑒》(2008－2012年)和神農(nóng)架有關(guān)部門的相關(guān)資料，全國(guó)平均產(chǎn)量計(jì)算數(shù)據(jù)取自《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒》(2008－2012年)，年用水量數(shù)據(jù)取自湖北省和《中國(guó)水資源公報(bào)》(2008－2012年)。該研究采用的產(chǎn)量因子和均衡因子的值是2008～2012年5年的平均值，計(jì)算時(shí)個(gè)別農(nóng)作物數(shù)據(jù)采用近似生物產(chǎn)品或同類產(chǎn)品的平均熱值代替。

2 神農(nóng)架生態(tài)足跡計(jì)算

2.1 生態(tài)足跡

2.1.1 生物資源賬戶。神農(nóng)架的生物資源賬戶分為農(nóng)產(chǎn)品、動(dòng)物產(chǎn)品、水產(chǎn)品和林產(chǎn)品四大類，各大類再具體劃分細(xì)類，以便盡可能取得更加準(zhǔn)確，更加切近實(shí)際的結(jié)果。由于神農(nóng)架的豬和家禽主要以飼料養(yǎng)殖，屬于間接農(nóng)產(chǎn)品，故在計(jì)算的過(guò)程中，將豬肉、禽肉、禽蛋等歸于耕地類型。在該研究中所用的生產(chǎn)面積折算是2008～2012年相關(guān)生物資源的全國(guó)平均產(chǎn)量。神農(nóng)架2008～2012年的生物資源賬戶生態(tài)足跡計(jì)算詳見(jiàn)表1。

2.1.2 能源賬戶。神農(nóng)架能源賬戶生態(tài)足跡計(jì)算是將神農(nóng)架的能源消費(fèi)轉(zhuǎn)化為化石燃料生產(chǎn)土地面積，采用的是將當(dāng)?shù)啬茉聪牧空鬯愠蓸?biāo)準(zhǔn)煤進(jìn)行計(jì)算，1 t標(biāo)準(zhǔn)煤所需森林面積為 0.123 4 hm2［17］。具體計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表 2。

2.1.3 建設(shè)用地賬戶。神農(nóng)架建設(shè)用地賬戶的計(jì)算主要包括居民點(diǎn)、工礦用地、交通用地和水利設(shè)施用地等。使用實(shí)際占用法計(jì)算，結(jié)果見(jiàn)表3。

2.1.4 水資源賬戶。神農(nóng)架水資源賬戶的計(jì)算主要包括生產(chǎn)用水、生活用水和生態(tài)用水三大方面，數(shù)據(jù)選取的是新口徑用水量，全國(guó)平均產(chǎn)水量 2 209.831 3 m3/hm2［17］，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表4。

2.1.5 生態(tài)足跡匯總。根據(jù)“市公頃”計(jì)算方法，計(jì)算得到神農(nóng)架耕地、林地、水域、草地、水資源的均衡因子分別為4.925、0.314、0.447、0.038、1.69，匯總神農(nóng)架 2008 ～ 2012 年各土地類型的人均生態(tài)足跡計(jì)算結(jié)果(表5)。

表1 神農(nóng)架2008～2012年生物資源消費(fèi)賬戶生態(tài)足跡計(jì)算

表2 神農(nóng)架2008～2012年能源賬戶生態(tài)足跡計(jì)算

表3 神農(nóng)架2008～2012年建設(shè)用地賬戶生態(tài)足跡計(jì)算 hm2

表4 神農(nóng)架2008～2012年水資源消費(fèi)賬戶生態(tài)足跡計(jì)算

2.2 生態(tài)承載力 根據(jù)上述產(chǎn)量因子計(jì)算公式，計(jì)算得到神農(nóng)架各類土地的產(chǎn)量因子，其中建設(shè)用地和耕地的產(chǎn)量因子為1.656 6、林地和化石能源產(chǎn)地的產(chǎn)量因子為0.088、淡水水域的產(chǎn)量因子為0.014、水資源的產(chǎn)量因子為1.68。在計(jì)算生態(tài)承載力時(shí)，因?yàn)槟壳皼](méi)有專門的用地來(lái)吸收能源消費(fèi)過(guò)程中排放CO2，一般把能源用地的數(shù)量看作0，因此化石能源用地為0。在計(jì)算生態(tài)承載力的時(shí)候，按照國(guó)際慣例，還要減去12%維持生物多樣性要保護(hù)的土地［9］，生態(tài)承載力的計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表6。

3 結(jié)論與討論

3.1 生態(tài)盈余/赤字總體變化 由神農(nóng)架生態(tài)足跡和生態(tài)承載力的計(jì)算結(jié)果，計(jì)算得出神農(nóng)架生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)盈余和赤字(表7和圖2)，其中正值表示生態(tài)盈余，負(fù)值表示生態(tài)赤字。2012年神農(nóng)架的生態(tài)需求量?jī)H為生態(tài)承載力的1/6，這首先得益于神農(nóng)架極度豐富的自然資源，其次也與林區(qū)注重保護(hù)自然資源以及合理開(kāi)發(fā)利用資源息息相關(guān)。表7總體結(jié)果表明，神農(nóng)架生態(tài)供給遠(yuǎn)大于需求，林區(qū)對(duì)自然資源的消費(fèi)量小于林區(qū)自然生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)承載力范圍，整體上處于健康的可持續(xù)發(fā)展?fàn)顟B(tài)。

圖2可知人均生態(tài)足跡、人均生態(tài)承載力、人均生態(tài)盈余的連續(xù)變化情況，人均生態(tài)足跡5年內(nèi)波動(dòng)不大，基本保持平衡，人均生態(tài)承載力的變化十分明顯，波動(dòng)顯著，這成為影響人均生態(tài)盈余的關(guān)鍵因素。神農(nóng)架人均生態(tài)盈余從2008 年的7.834 9 hm2下降到 2012 年的 6.011 1 hm2，2011年神農(nóng)架生態(tài)盈余量最高，達(dá)到了8.473 5 hm2，這得益于2011年林區(qū)雨水充足，全區(qū)水資源量更是達(dá)到了5年內(nèi)的最高值。

表5 2008～2012年神農(nóng)架人均生態(tài)足跡計(jì)算匯總hm2

表6 2008～2012年神農(nóng)架生態(tài)承載力計(jì)算匯總 hm2

表7 2008～2012年神農(nóng)架生態(tài)盈余計(jì)算hm2

3.2 不同土地利用類型生態(tài)盈余/赤字變化分析 表8對(duì)神農(nóng)架2008～2012年生態(tài)系統(tǒng)各類土地利用類型的人均生態(tài)盈余/赤字進(jìn)行了計(jì)算。不難發(fā)現(xiàn)，水資源、林地、建筑用地2008～2012年一直保持生態(tài)盈余，水資源的生態(tài)盈余優(yōu)勢(shì)最為明顯，林地、建筑用地次之。一方面表明了神農(nóng)架這類資源型城市水資源、林地的巨大優(yōu)勢(shì)，另一方面說(shuō)明神農(nóng)架注重林地的保護(hù)、建筑用地的合理利用和水資源的合理開(kāi)發(fā)。其中水資源量5年內(nèi)總體呈現(xiàn)波動(dòng)變化，2009年林區(qū)降雨為5年內(nèi)最少，這也導(dǎo)致2009年水資源的生態(tài)盈余為最小值，2011年正好相反，雨水最為充沛，生態(tài)盈余最大;建筑用地的生態(tài)盈余呈現(xiàn)逐年增加，由2008年的0.103 374 hm2增加到2012年的0.131 39 hm2，主要原因是神農(nóng)架林區(qū)人口密度小，林區(qū)政府合理規(guī)劃建筑用地，在加快林區(qū)城鎮(zhèn)化建設(shè)的同時(shí)也必然導(dǎo)致了建筑用地的增加;林地的人均生態(tài)盈余呈現(xiàn)波動(dòng)增長(zhǎng)的總體趨勢(shì)，由2008年的0.037 8 hm2增長(zhǎng)到2012年的0.048 9 hm2，2010年林地的盈余量達(dá)到最高，這與林區(qū)注重林地保護(hù)，實(shí)施退耕還林等一系列保護(hù)措施緊密相關(guān)。耕地2010年出現(xiàn)生態(tài)赤字，其他年份均為生態(tài)盈余，2012年生態(tài)盈余達(dá)到了0.117 8 hm2，這得益于林區(qū)合理規(guī)劃耕地，土地整改取得良效?；茉从玫睾退蚧境尸F(xiàn)生態(tài)赤字，其中水域2008年為生態(tài)盈余，盈余額為2.57×10－5hm2，往后一直為生態(tài)赤字，數(shù)額逐年增加，但增加數(shù)值較小，2012年水域生態(tài)赤字為1.1×10－4hm2，基本可以需求與供給相當(dāng);化石能源用地的赤字額呈現(xiàn)逐年增加，從2008年的0.046 hm2到2012年的0.067 hm2，表明隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和城鎮(zhèn)化的加快，全區(qū)對(duì)能源的依賴程度越來(lái)越高，消耗量越來(lái)越大，能源形勢(shì)日益嚴(yán)峻，造成了生態(tài)赤字逐年擴(kuò)大。

3.3 與其他地區(qū)比較 在湖北省范圍內(nèi)來(lái)看，湖北省2010年的人均生態(tài)足跡為2.583 4 hm2，人均生態(tài)承載力為0.505 2 hm2，人均生態(tài)赤字為 2.078 2 hm2［21］;2010 年神農(nóng)架林區(qū)的人均生態(tài)足跡為1.219 3 hm2，僅為湖北省的47%，人均生態(tài)承載力為7.771 8 hm2，是湖北省的15倍之多，人均生態(tài)盈余量為6.552 5 hm2，也是生態(tài)環(huán)境較好的恩施的 14 倍［22］。

在世界和全國(guó)范圍內(nèi)來(lái)比較，2012年世界自然基金會(huì)的《Living Planet Report》研究結(jié)果顯示，2008年世界人均生態(tài)足跡為2.7 hm2，人均生態(tài)承載力為1.78 hm2;我國(guó)人均生態(tài)足跡為2.13 hm2，人均生態(tài)承載力為0.87 hm2。2008年神農(nóng)架林區(qū)的人均生態(tài)足跡為1.076 hm2，人均生態(tài)承載力為8.910 9 hm2。對(duì)比發(fā)現(xiàn)，神農(nóng)架經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)資源的索取相對(duì)較小，資源供給量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于全國(guó)和世界平均水平，表明神農(nóng)架環(huán)境保護(hù)與持續(xù)發(fā)展并重。

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