长株潭地区人均生态足迹测算及其动态变化分析

邓楚雄 黄辉 李迎春 刘利科

摘要 选取1993、1998、2003、2008、2013年数据，以5年为单位，利用生态足迹模型计算了1993～2013年长株潭地区人均生态足迹，研究其动态变化。结果表明：2013年长株潭地区人均生态足迹为2.037 2 hm2，人均生态承载力为0.798 8 hm2，人均生态赤字为1.238 4 hm2；1993～2013年长株潭地区人均生态足迹年平均增长率为3.05%，人均生态赤字呈现出先较快后缓慢增长的态势；长株潭地区正处于一种不可持续发展状态。基于此，提出控制人口数量、改变资源利用模式、提高单位面积自然资源的生物产量，提升建设用地利用效率，加强政策宏观调控等可持续发展的对策。

关键词 可持续发展；生态足迹；生态赤字；长株潭

中图分类号 S-9 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2015）19-320-04

随着城镇化进程的加快，自然生态系统将逐渐被人工环境所取代，经济发展与资源环境的矛盾也日益突出。因此，生态环境可持续发展是人类必须重视的问题。生态足迹是由加拿大William Rees教授于1992年提出的一种测度生态可持续发展的定量分析方法，是度量人类活动对生态系统影响的一条新途径[1]。生态足迹提出后受到了学术界的广泛关注，国内学者也以此为主题做了大量研究[2-5]。生态足迹方法成为了可持续发展定量评价研究的热点问题。

长株潭地区是湖南省城镇化发展水平最高的区域。1993～2013年长沙、株州、湘潭3市城市建成区总面积和总人口分别增加了153.47%、17.99%，由此带来了人均耕地面积减少，能源消耗增加，以及环境恶化等生态问题。而长株潭地区作为资源节约型和环境友好型社会建设综合配套改革试验区，应当重视对本区域生态可持续发展的研究。基于此，笔者选取1993、1998、2003、2008、2013年相关数据资料，以5年为单位对长株潭地区人均生态足迹进行测算，从而摸清长株潭地区近20年人均生态足迹和生态赤字的变化态势。

1 研究区概况、数据来源与研究方法

1.1 研究区概况 长株潭地区位于湖南省中东部，包括长沙、株洲、湘潭3市，国土总面积约2.81万km2。2007年，经国务院批准，长株潭地区获批为“全国资源节约型和环境友好型社会建设综合配套改革试验区”。截至2013年底，长株潭3市常住总人口1 395.55万；地区GDP10 539.23亿元，实现农业总产值443.29亿元，林业总产值47.80亿元，牧业总产值335.16亿元，渔业总产值33.50亿元。1993～2013年长株潭地区总人口及建成区总面积变化趋势见图1。

1.2 数据来源 社会经济数据来源于各年的《中国城市统计年鉴》、《湖南统计年鉴》、《长沙统计年鉴》、《株洲统计年鉴》和《湘潭统计年鉴》，土地资源数据来源于相关年份湖南省土地利用变更调查成果。

1.3 生态足迹计算方法 生态足迹的概念是由加拿大William Rees教授提出，随后他和学生Wackernagel博士研制出具体的计算方法[6]。生态足迹可以理解为支持一定地区的人口所需的生产性土地面积，以及这些人口所产生的废弃物所需要的土地面积之总和。该方法通过估算维持人类的自然资源消费量和同化人类产生的废弃物所需要的生态生产性空间面积大小，并与给定人口区域的生态承载力进行比较，可以来衡量区域的可持续发展状况[7]。生态足迹的计算是基于以下2个基本事实：一是人类可以确定自身消费的绝大多数资源及其所产生的废弃物的数量；二是这些资源和废弃物能够转换成相应的生物生产面积。根据生产力大小的差异，地球表面的生物生产土地可分为6个大类，分别是：化石燃料土地、耕地、牧草地、林地、建筑用地和水域[2]。生态足迹计算公式如下：

EF=6j=1Aj×EQj=6j=1EQ1×6j=1CiEPi×YFi，j=1，2，…，6（1）

式中，EF为人均生态足迹（hm2/人）；Aj为生态生产性土地面积；EPi为生态生产能力；EQj为均衡因子；Ci为资源消费量；YFi为产量因子[8]。

生态承载力计算公式为：

EC=6j=1ECj×EQj=6j=1AAj×YFj×EQj，j=1，2，…，6 （2）

式中，AAj为各土地类型的地区实际生态生产性面积；ECj为各土地类型的生态容量；EC为地区总生态容量[8]。

生态赤字（盈余）计算公式为：

ED=EC-EF （3）

当生态足迹大于生物承载力时为生态赤字；生态足迹小于生物承载力时为生态盈余。

2 结果与分析

2.1 长株潭地区2013年生态足迹计算

2.1.1 生物资源足迹。长株潭地区生物资源的消费分为4大类，分别是农产品、畜产品、水产品、木材。其中农产品生产面积类型为耕地，木材归为林地，畜产品归为牧草地，水产品归为水域。生物资源消费生态足迹计算公式为[9]：

式中，EFi为i种生物资源消费品的生态足迹；Pi为i种生物资源的总生产量；Yaverage为i种生物资源的全球平均产量。为使计算结果可以进行地区之间的比较，在计算中使用1993年世界生物生产面积的平均水平作为标准[9]。通过计算可得出长株潭地区总生态足迹，根据2013年长株潭地区总人口1 395.55万，进而计算得出2013年长株潭地区人均生态足迹（表1）。

2.1.2 能源足迹。

根据统计数据，对以下几种能源数据进行了处理：煤炭、原油、焦碳、汽油、柴油、燃料油、液化石油气、煤油、电力、热力。其中前8种生产面积类型为化石燃料用地，后两种类型为建筑用地。计算能源足迹时需要考虑各种能源的单位化石能源土地生产面积的平均发热量和热量折算系数 [8]。依据长株潭3市能源消费量可计算出2013年3市总能源生态足迹和人均生态足迹（表2）。

2.1.3 生态赤字分析。

将生物资源足迹和能源足迹累加可得到长株潭3市总需求足迹。根据长株潭土地利用变更数据，可以计算出区域内的生态承载力。由于生产性土地类型在不同地区产量有差异，因此需要对不同类型的面积进行调整。不同地区的某类生物生产性面积所代表的区域产量与世界平均产量的这类差异可以用产量因子来校正。该研究产量因子参考周国华对长株潭城市群生态足迹测算[8]。在生态承载力计算时，还应扣除12%的生物多样性保护面积。从而得到2013年长株潭地区生态足迹总供给和总需求的对比（表3）。

根据计算结果，2013年长株潭地区的人均生态足迹为2.037 2 hm2，生态承载力为0.798 8 hm2，人均生态赤字为1.238 4 hm2。表明长株潭地区人类对自然的需求远超过了生态承载能力，特别是对耕地需求上赤字严重。

2.2 长株潭地区人均生态足迹动态变化 同样以上述方法，分别求得1993、1998、2003、2008、2013年长株潭地区人均生态足迹和人均生态承载力（表4～5），从而可以把握1993～2013年长株潭地区人均生态足迹和生态赤字的变化态势（图2）。

从表4、5及图2可以看出，1993～2013年长株潭地区人均生态足迹总体呈增长趋势，年平均增长率为3.05%。长株潭地区人均生态赤字在1993～2003年呈快增长趋势，从0.617 0 hm2增加到2003年1.092 5 hm2，年均增长率为7.71%；2003～2013年增长趋势变慢，从1.092 5 hm2增长到1.238 4 hm2，年均增长率为1.24%。生态承载力总体呈增长趋势，数值波动较小，2003～2013年年均增长率为1.17%。总体而言，近年来长株潭地区生态赤字增长率正逐步减小，生态足迹与生态赤字正逐步趋于平稳。

3 结论与讨论

（1）该研究运用生态足迹方法对长株潭地区人均生态足迹进行测算，结果表明：2013年长株潭地区人均生态足迹为2.037 2 hm2，人均生态赤字为1.238 4 hm2。1993～2013年长株潭地区生态赤字增长率由快增长变为慢增长，生态足迹与生态赤字正逐步趋于平稳。但是生态赤字较高表明长株潭地区的发展处于一种不可持续的状态。

（2）生态足迹分为生物生产面积的供给和需求。从供给上看，应该提高单位面积自然资源的生产量，切实保护耕地，保持耕地总量动态平衡，并且结合土地整理和土地开发，提升土壤肥力；切实保护森林和草场资源，增加对湿地的保护力度，从而提高地区承载力而增加地区生态足迹的供给。从需求上看，应该控制人口数量，改变粗放的资源利用方式，推动新型工业化、新型城镇化，提高建设用地利用效率。另外，

长株潭地区作为国家“两型”社会试验区，应当加大政策调控

力度，创新区域协调机制，完善奖惩制度，实行严格的自然环

境保护制度，真正做到资源节约型和环境友好型社会的先行者。

（3）在计算生物资源和能源消费时，需要考虑生物资源和能源消费额中的贸易部分[9]。该研究由于数据资料制约，未进行这部分的测算，所以长株潭地区生态足迹动态变化测算会存在一定偏差。未来研究中应克服这方面的制约，更加科学地测算地区生态足迹变化。

参考文献

[1] WILLIAM E R.Ecological footprints and appropriated carrying capacity：What urban economics leaves out[J].Environ Urban，1992（4）：121-130.

[2] 徐中民，张志强，程国栋.甘肃省1998年生态足迹计算与分析[J].地理学报，2000，55（5）： 607-615.

[3] 杨开忠.生态足迹分析理论与方法[J].地球科学进展，2000，15（6）：630-636.

[4] 张志强，徐中民，程国栋.生态足迹的概念及计算模型[J].生态经济，2000（10）：8-10.

[5] 郭秀锐，杨居荣，毛显强. 城市生态足迹计算与分析——以广州为例[J].地理研究，2003，22（5）：654-662.

[6] WACKENAGEL M，WILLIAM E R.Our ecological footprint：Reducing human iumpact on the earth[M].Gabriola Island， New Society Publishers， 1996.

[7] 王书华，毛汉英，王忠静. 生态足迹研究的国内外近期进展[J].自然资源学报，2002，17（6）：776-781.

[8] 周国华，彭佳捷.长株潭城市群生态足迹测算[J].湖南师范大学自然科学学报，2009，32（3）：95-100.

[9] 徐中民，程国栋，张志强.生态足迹分析方法：可持续定量研究的新方法——以张掖地区1995年的生态足迹计算为例[J].生态学报， 2001，21（9）：1484-1493.