“两型社会”城市生态足迹时间维变化及驱动研究——以武汉市为例※

郭玲霞，黄朝禧

（华中农业大学经济管理与土地管理学院，湖北武汉430070）

生态环境的可持续发展是区域可持续发展的前提和保障。由于生态足迹不仅体现了人类活动对生态环境的压力，而且也体现了人类所依赖的生态环境的承载力，所以广泛应用于区域可持续发展的定量评价领域[1]。

生态足迹概念于1992年由WilliamRees提出，之后Wackernagel协助完善了其内涵和方法[2,3]，Wackernagel等应用生态足迹指数理论对世界上52个国家和地区1997年的生态足迹进行了实证研究[4,5]。目前生态足迹模型在国外广泛用于区域可持续发展度量和生态经济中的多个领域[1]。生态足迹概念1999年引入我国，国内很多学者对生态足迹的理论、方法和计算模型进行了介绍和研究。

近年来，生态足迹模型在国内外得到了进一步研究和讨论。生态足迹模型已广泛应用于不同空间尺度的很多领域，主要有：全球范围内棉花消费的水资源足迹[6]、以色列谷物供给[7]、中国木材进口[8]、西班牙旅游相关活动的道路交通[9]、意大利旅游环境管理[10]、城市淡水供应研究[11]、产品生命周期评估[12]等领域。

对于生态足迹的时序分析，国外文献多是基于国家层面且多是对生态足迹模型改进的分析，较少研究其驱动因素[13]。国内典型分析是运用STIRPAT模型和PLS方法分析生态足迹的驱动[14]，还有部分是基于主成分分析[3]。但由于定量分析往往会犯重模型构建而轻分析的误区，本文以定性为主辅以定量的方法，以“两型城市”（资源节约型和环境友好型）武汉市为例进行生态足迹时序的探讨，并从三大驱动因素为落脚点进行分析，其间运用了经济结构、技术进步、库兹涅兹曲线等多种理论进行辅助论述，文章结论不仅能为武汉市相关部门的政策制定提供依据，也可为其他省市分析生态问题提供参考和借鉴。

1 研究区概况

武汉是湖北省省会，中国15个副省级城市之一，也是中部六省唯一的副省级城市，华中地区最大都市和中心城市（中国六大区域中心城市之一），中国重要的工业基地、科教基地和综合交通枢纽。截止2009年，全市常住人口910万，其中城镇人口537万。

武汉全境面积8494 km2，为湖北省面积的4.6%。武汉地形以平原为主，中部散列东西向残丘，属北亚热带季风性湿润气候，雨量充沛、日照充足、四季分明、夏季酷热、冬季较冷的气候特点。一般年均气温15.8℃-17.5℃。武汉拥有长江和汉江、东荆河、滠水河、界河、府河、朱家河、沙河、倒水河和举水河等长江支流。武汉有“百湖之城”的美誉，现有大小湖泊170个。

2 研究方法

2.1 数据来源

土地数据来源于相应年份的《武汉市房地产年鉴》、《武汉市规划国土年鉴》，其他数据来源于历年《武汉市统计年鉴》。

2.2 计算方法

生态足迹模型的计算可分为生态足迹计算和生态承载力计算两部分。

生态足迹的计算：

式中：EF为总的生态足迹；ef为人均生态足迹；N为人口数；ɑɑi为人均第i种消费商品折算的生物生产面积；Ci为i种商品的人均年消费量；Pi为i种消费商品的年（全球）平均土地生产力；i为消费商品和投入的类型；rj为对应于各土地利用类型的均衡因子；j为生物生产性土地类型。

由于单位面积耕地、林地、草地、水域、化石燃料用地等的生物生产能力差异很大，为使计算结果能够比较，需在每种生物生产面积前乘一个均衡因子。均衡因子的选取采用Wackernagel[4]的研究成果，耕地、林地、草地、化石燃料用地、水域及建筑用地的均衡因子分别为2.80、1.10、0.50、1.10、0.20、2.80[2]。

计算生物资源账户生态足迹时，要根据各种生物消费量（产量）计算人均生态足迹，故要用到各地类的平均产量，此处采用FAO于1993年公布的有关生物资源的世界平均产量计算。计算能源资源账户生态足迹时，采用世界上单位化石燃料生产土地面积的平均发热量为标准，将武汉市能源消费所消耗的热量折算成一定的化石燃料土地面积[2]。

生态承载力的计算：

式中：EC为总的生态承载力；N为人口数；ec为人均生态承载力；ɑj为人均生物生产性面积；rj为均衡因子；yj为产量因子；j为生物生产性土地类型。产量因子是一个国家或地区某类生物生产土地的平均生产力与同类土地的世界平均生产力的比率。

根据人均生态足迹和人均生态承载力可以得到人均生态赤字(盈余)，即：ed=ef-ec，其中 ed为生态赤字(盈余)。若 ef＞ec，出现生态赤字，表明人类活动超过区域的生态承载力范围，区域生态环境处于不可持续发展的状态；若ef＜ec，出现生态盈余，表明人类活动处于区域的生态承载力范围之内，区域生态环境处于可持续发展的状态；若ef=ec，表明区域处于生态平衡状态。

3 结果与分析

3.1 武汉市2000-2008年生态足迹变化情况

生态足迹计算主要由三部分组成：即生物资源足迹、能源资源足迹以及贸易调整部分。由于缺乏武汉市贸易资料，且考虑到进出口部分在一定程度上可以相互抵消，故只考虑生物资源足迹和能源资源足迹。

生物资源消费分为农产品、动物产品、水产品、水果、林产品等几类，能源资源有煤炭、焦炭、原油、燃料油、汽油、柴油、煤油等几种。生物资源产品由农用地，具体为耕地、草地、林地、水域等四类用地产出，而能源资源是由化石燃料用地和建筑用地产出。

计算得到武汉市历年生态足迹，详见表1。武汉市在2000-2008年9年间，人均生态足迹呈不断上升趋势，由2000年的2.5054hm2/人增至2008年的3.2090 hm2/人，增长28.08%。说明武汉市加大了对自然资源的利用和消耗。而从各地类的人均生态足迹看，林地增加最多，由2000年的0.6107hm2/人增至2008年的1.0511hm2/人，增加0.4404hm2/人；其次是化石燃料用地，再次是水域，分别增加0.3702 hm2/人和0.2109 hm2/人，耕地、草地、建筑用地等变化相对较缓。表明随着经济的发展，人们增大了对林产品的需求，使林地成为影响生态足迹变化的主要因素。从历年各地类所占人均生态足迹的比例看，建筑用地所占比例最大，其次是化石燃料用地，然后是林地，草地和耕地所占比例最小。说明武汉市处于城市化和工业化进程中，对能源的需求很大，从而使建筑用地、化石燃料用地成为影响生态足迹总量的重要因素。

表1 武汉市历年生态足迹需求 （单位：hm2/人）

3.2 武汉市2000-2008年生态承载力变化情况

根据武汉市历年的土地面积及产量因子，产量因子取全国平均值[15]，计算得出武汉市历年人均生态承载力数据，见表2。武汉市人均生态承载力不断减少，由2000年的0.3251hm2/人减少为2008年的0.2749hm2/人，耕地、草地、建筑用地等地类的人均生态承载力有不同程度的减少，而林地和水域用地有所增大，这是由于武汉市得天独厚的气候条件和充足的水资源所致，而林地承载力提高是因为近年武汉市加大林地保护，林地数量和质量得到保障，使林产品产出提高。

土地利用结构的变化是导致武汉市生态承载力逐年下降的重要因素，各生产性地类面积的减少是其直接原因，尤其是耕地面积的减少影响最为明显，耕地面积由2000年的39.6513万hm2减少为2008年的33.6107万hm2，耕地作为粮食作物的唯一供给地类，耕地的大面积减少无疑给生态承载力的供给能力带来巨大影响，虽然林地面积小幅增加，但其生产力不足以弥补减少的耕地所造成的生态承载力的下降。当然，除去面积本身的因素，各地类，尤其是农地质量下降也是影响生态承载力的重要因素。

表2 武汉市2000-2008年人均生态承载力变化情况 （单位：hm2/人）

3.3 武汉市2000-2008年生态盈亏分析

根据武汉市生态足迹和生态承载力计算结果可计算出生态盈亏情况，结果表明：9年来武汉市一直处于生态赤字状态，并且赤字程度逐渐增大（图1）。说明随着社会经济的发展，武汉市的环境压力逐渐增大。

而从各地类生态赤字情况看，除建筑用地略有盈余外，其他地类均不同程度的出现生态赤字，并且居高不下（图2）。水域用地赤字最多，说明武汉市对水产品消耗增多，其次是化石燃料用地，林地，草地。说明这些地类呈现不可持续发展状态，其生态承载力处于危险状态。

图1 2000-2008年武汉市人均生态足迹和生态承载力对比

图2 历年各地类生态赤字变化图（负值为生态盈余）

4 生态足迹变化驱动因素分析

自2000年以来，武汉市生态足迹呈持续增高态势，至2008年人均生态足迹已达3.2090hm2/人，不仅给武汉市可持续发展造成很大影响，而且也对武汉城市圈的有序发展带来巨大挑战。分析武汉市生态足迹变化的驱动因素可以把握其背后的原因，对扭转武汉市近年来不可持续发展的局面有重大现实意义，而且能为武汉城市圈的合理发展提供积极的指引。

结合武汉市自然、社会及经济发展等实际情况，对影响武汉市人均生态足迹的几个重要驱动因素进行分析。

4.1 武汉市经济增长是促使人均生态足迹提高的原动力

（1）经济增长导致人们有足够的消费能力（可支配收入的提高）。2000年，武汉市GDP为1206.84亿元，而2008年为3960.08亿元，增长2.28倍。而同时，2000年，武汉市城市居民人均消费支出为6071.44元，占同年城镇居民人均可支配收入6074.76元的99.94%，消费潜力很小，而2008年城市居民人均消费支出则高达11432.98元，占同年城镇居民人均可支配收入16712.44元的68.41%，尽管消费水平已经很高，但消费仍有很大潜力。

（2）消费能力的提升，又导致消费结构的升级，也即导致消费品质量的提高和数量的逐渐增多，从而最终导致人均生态足迹的扩大。经济社会的发展，使人们消费结构开始由传统的注重“衣食”转变为注重“住行”。武汉市城市居民家庭消费支出中，食品、衣着等生存需求资料消费的比重继续下降。2000年，武汉市城市居民每人每月消费支出中，食品和衣着消费占总消费支出的67.29%降至2008年的53.52%，而同期居住、交通通讯、医疗保健、教育文化娱乐等发展和享受型消费方面的消费支出不断提高。家庭“装备”变得越来越时尚，以住房、汽车为主的新的消费热潮扑面而来。消费结构的这种变化趋势表明，武汉市城市居民已从生存型消费转向享受型消费。这一大的消费导向的变化改变了人们传统的生活习惯，也促进了旅游业、房地产业等行业的迅速发展和壮大。这些产业的发展扩大了人类的“脚印”，增大了生态足迹。

（3）微观消费结构的变化影响着生态足迹，而与人类紧密相关的食物消费结构的变化更是对生态足迹产生了巨大影响，食物消费结构，由以植物性食物为主，逐步提高动物性食物的比重；在以谷物为主的情况下，逐步提高豆类等食品的比重；在肉食中，在以猪肉为主的情况下，逐步提高牛羊肉以及兔肉的比重；在食品工业不断发达的情况下，逐步提高加工食品的比重。除此以外的穿着消费、用品消费、交通消费等均发生很大变化，而每一项消费结构的改变都体现了人们对高质量生活的追求，对奢侈品的拥有欲望，这种欲望无疑给社会生产造成压力，当前人们的人均消费品数量可能是以往的几倍甚至是几十倍，这无疑给有限的资源和环境施加了巨大的压力，人均生态足迹也会不断提高。

4.2 人口的变化是促使人均生态足迹提高的主要因素

人口数量的增长，人口的城乡分布变化（城市化率的提高）均会导致总消费量的增多。

人口数量的增长会直接导致消费品总量的增多，进而导致总生态足迹的扩大。2000年武汉市人口为749.19万人，而2008年则增至833.24万人，增长11.21%。同期武汉市总的生态足迹由2000年的1877.0248万hm2，增至2008年的2673.8931万hm2，增长42.45%。人口规模的增长速度低于总生态足迹的增长速度，所以尽管武汉市人口数量在增大，但是人均生态足迹也在增大，并且武汉市人口规模的扩大与人均生态足迹还呈显著的正相关关系，Pearson相关系数达0.958（P值为0.000）。这也正好印证了前述分析的消费结构的升级导致了人均生态足迹提高的结论。

城市化率则是通过影响消费者群体结构进而改变消费结构从而影响生态足迹的。2000年，武汉市城市化率为58.88%，2008年为64.48%，城市人口由441.14万人增至537.24万人，增加96.10万人。城市化率与人均生态足迹呈显著的正相关关系，Pearson相关系数达0.968（P值为0.000）。武汉市城市化率的上升会直接导致更多武汉人消费结构发生质的转变，增加消费量基数，而这又会增大武汉市总的生态足迹。

4.3 生产力的提高是促使人均生态足迹提高的决定性因素

由美国环境经济学家Grossman-Krueger和Shafik Bandylpadhyay提出的环境库兹涅兹倒U型曲线表明：一个国家或地区在经济发展的初期阶段，污染水平会随着收入的增长而上升，当经济发展到一定水平，收入达到某一特定值后，污染水平会随着收入的进一步增长而下降。也就是说在没有进入倒U型转折点之前，环境污染是与经济增长呈正相关的。

根据常用的环境库兹涅兹曲线计量模型：二次函数模型（Yt=β0+β1Xt+β2Xt2+εt）和三次函数模型（Yt=β0+β1Xt+β2Xt2+β3Xt3+εt）对人均生态足迹和人均GDP进行回归模拟，并进行R2、调整的R2、F值和t值检验，得出最终通过检验的指标，见表3和图3，模型检验表明方程均通过显著性检验。从图3看出，在武汉市居民人均收入35000-40000元/人之间，人均生态足迹出现了拐点，对应年份是2007和2008，而生态赤字也有所减少。

图3表明，2008年以前，武汉市技术进步对经济增长以及环境的作用有二，一方面增强了人类利用自然和改造自然的能力，使人类生活面貌焕然一新，另一方面加快了人类利用资源和改造环境的速度，资源的更新速度加快，产品的替代周期缩短，加剧了自然资源的消耗速度，使生态环境恶化，这些都使相同时间内人类生态足迹“迈得”更大更远，加剧了社会的不可持续性。生态足迹的变化也表明了经济与生态的这种关系。

2008年以后，技术进步对改善生态环境发挥了一定作用，使生态环境趋于好转。但是，影响仍然微弱，说明技术进步对改善环境的作用仍有待加强。按照世界银行（1992）以及rossman-Krueger（1995）的估计，一般污染物排放的转折点大约在发达国家一般是人均GDP达1万美元左右时进入倒U型转折点的[16]，而2008年武汉市人均GDP为47526元/人，相关研究也表明武汉市尚未进入倒U型转折点[17]。所以，武汉市整体经济的发展尚未进入真正的无污染或低碳阶段。

表3 模型汇总和参数估计值

图3 人均GDP与人均生态足迹拟合曲线图

从产业结构讲，武汉市三次产业结构由2000年的6.74∶44.19∶49.07升级为 2008年的 3.65∶46.15∶50.19，“三二一”现象更加明显。但是要真正实现经济结构的升级，各产业内部也要实现相应的优化组合，必须加大技术水平高的产业在国民经济中所占的比重，以提高整个国民经济的结构水平，促进经济的“双高”发展（高质量和高速度）。要坚决限制或禁止外商投资高耗能、高污染、低附加值项目。鼓励和引导外商投资资源节约型、环境友好型、高科技转移型项目，重点支持跨国公司在汉设立地区总部和研发中心。具体来说就要：一是对高能耗、高污染的企业坚决关停。二是化工企业转移地必须是通过环境评价、获国家批准的化工产业园区；三是必须以优化产业结构为目标实现污染小、低能耗、高利税产业的转移。重点发展光电子信息、生物、新能源、节能环保及新材料等五大重点产业。

“两型社会”的本质是经济社会发展与资源环境消耗的脱钩，武汉城市圈确定为两型社会，这对圈内各城市的发展都带来了巨大的机遇，圈内各城市应通力合作，达到经济稳步发展、社会繁荣昌盛、生态环境清洁友好等共赢的局面。武汉市作为圈内的核心城市，其经济发展局面会对其他城市的发展带来显著影响，武汉市除应全力调动和争取圈内各城市的配合外，还应转变自身经济增长方式，使经济增长方式以集约型、内涵式发展为主，实现低碳环保绿色增长，最终以质量取胜。

5 结论与讨论

本文对“两型城市”武汉市近十年来的生态足迹进行了时序分析，研究表明：武汉市生态足迹超过生态承载力，整体处于生态赤字水平，说明武汉市发展呈不可持续性。采取关键的三个因素对生态足迹进行驱动力分析后，得出经济增长是促使人均生态足迹提高的原动力，人口结构的变化是促使人均生态足迹提高的主要因素，生产力的提高是促使人均生态足迹提高的决定性因素。

基于此，笔者认为武汉市应尽快调整经济增长方式、优化产业结构，尽快实施低碳经济和循环经济的发展模式；控制人口规模，加大教育力度，使人们崇尚节俭，爱护环境，珍惜资源；从管理层面处理好城乡二元结构的发展，使城市扩张采取集约节约方式，摒弃粗放型增长模式。

总之，中央赋予武汉市“两型社会”综合配套改革的权限，是武汉市破除城乡二元结构，合理配置城乡资源，提高城市综合承载能力，进一步提升中心城市的功能，有效带动城市圈的协调发展，走出一条新型城市化道路的重大战略机遇。

[1] 蒋依依,王仰麟,卜心国,等.国内外生态足迹模型应用的回顾与展望[J].地理科学进展,2005,24(2):14-23.

[2] 徐中民,张志强,程国栋.生态经济学理论方法与应用[M].郑州:黄河水利出版社,2003:64.

[3] 张勃,郭玲霞.张掖市生态足迹的社会经济驱动力分析[J].干旱区资源与环境,2008,22(2):43-47.

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

[5] Wackernagel M,Onisto L,Bello P,et al.Ecological footprint of nations[M].Commissioned by the Earth Council for the Rio+5 Forum.International Council for Local Environmental Initiatives,Toronto.1997：4-12.

[6]Chapagain AK,HoekstraAY,SavenijeHHG,etal.Thewater footprint of cotton consumption:an assessment of the impact of worldwide consumption of cotton products on thewater resources in the cotton producing countries[J].EcologicalEconomics,2006,60(1):186-203.

[7] Kissinger M,Gottlieb D.Place oriented ecological footprint analysis--The case of Israel'sgrain supply[J].Ecological Economics,2010,69(8):1639-1645.

[8] Ying Nie,Chunyi Ji,Hongqiang Yang.The forestecological footprint distribution of Chinese log imports[J].Forest Policy and Economics,2010,12(3):231-235.

[9]Roberto Rendeiro Martín-Cejas,Pedro Pablo Ramírez Sánchez.Ecologicalfootprintanalysisofroad transportrelated to tourism activity:The case for Lanzarote Island[J].Tourism Management,2010,31(1):98-103．

[10]Patterson TM,NiccolucciV,MarchettiniN.Adaptiveenvironmental management of tourism in the Province of Siena,Italy using the ecological footprint[J].Journal of EnvironmentalManagement,2008,86(2):407-418.

[11] Jenerette G D,Marussich W A,Newell J P.Linking ecological footprints with ecosystem valuation in the provisioning of urban freshwater[J].EcologicalEconomics,2006,59(1):38-47.

[12] Huijbregts M A J,Hellweg S,Frischknecht R,et al.Ecological footprint accounting in the life cycle assessment of products[J].EcologicalEconomics,2008,64(4):798-807.

[13]WackernagelM,Monfreda C,Erb KH,etal.Ecological footprint time series of Austria,the Philippines,and South Korea for 1961-1999:comparing the conventional approach to an Aactual land area’approach[J].Land Use Policy,2004,21(3):261-269.

[14] Jia J,Zhao J,Deng H,et al.Ecological footprint simulation and prediction by ARIMA model--A case study in Henan Province of China[J].Ecological Indicators,2010,10(2):538-544.

[15]符国基.海南生态省生态可持续发展定量研究—生态足迹方法的应用[J].农业现代化研究,2006,27(1):11-16.

[16] 白露,白永秀,薛耀文,等.循环经济“拐点”:理论与实证研究[J].经济评论,2007(5):59-64.

[17]吴诗荣.武汉市经济增长与环境污染水平关系研究[EB/OL].http://jyw.znufe.edu.cn/rkzyhj/xsyd/xszp/t20060601_6384.htm.2006,6.