基于生态足迹的株洲市可持续发展研究

郭荣中　申海建

摘要：为定量评价株洲市可持续发展状态，应用生态足迹模型对株洲市2001～2013年的生态足迹和生态承载力进行实证分析，并利用灰色GM（1，1）模型对其发展趋势进行了预测。结果表明，株洲市人均生态足迹由2001年的1.394 6 hm2逐渐增加到2013年的2.487 5 hm2；同期人均可利用生态承载力由0.528 4 hm2逐渐下降到0.509 9 hm2，人均生态赤字由0.866 1 hm2逐渐增加到1.977 5 hm2。同时根据预测出的研究区域2016～2025年的人均生态足迹和人均可利用生态承载力，2025年研究区域人均生态赤字将增加到2.569 9 hm2，表明当前株洲市的生态环境处于中等不可持续状态，并呈现向强不可持续发展趋势。

关键词：生态足迹；生态承载力；可持续发展；株洲市

中图分类号：X171.1 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2017）20-3955-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2017.20.040

Abstract： The ecological footprint is an important framework to analysis the regional sustainable development.In the present study， the ecological footprint and ecological capacity of Zhuzhou City is calculated and analyzed from 2001 to 2013 by means of the ecological footprint model，as well as the developed trend of this city is predicted by the grey model. The results show that in 2001～2013，the ecological footprint of Zhuzhou per capita increased from 1.394 6 hm2 to 2.487 5 hm2， the ecological carrying capacity per capita gradually decreased from 0.528 4 hm2 to 0.509 9 hm2，while the ecological deficit per capita increased from 0.866 1 hm2 in 2001 to 1.977 5 hm2 in 2013. Likewise，according to the predicted ecological footprint and ecological carrying capacity per capita of the study area from 2016 to 2025，the ecological deficit of the study area in 2025 will increase up to 2.569 9 hm2. These results conclude that the ecological environment in Zhuzhou City is located in the medium state with the unsustainable developed trend. Urgently calls on the local government to actively take measures to improve the ecological environment， in order to achieve sustainable economic and social development.

Key words： ecological footprint； ecological capacity； sustainable development； Zhuzhou City

可持续发展是既满足当代人的需求，又不对后代人满足其需求的能力构成危害的发展。可持续发展要求正确处理人口、资源、环境之间的关系，实现人与自然和谐相处，其强调的是环境承载的能力和资源的永续利用。20世纪90年代提出的生态足迹模型为环境可持续性的定量分析和研究开拓了新途径，生态足迹（Ecological footprint，EF）的概念首先由加拿大生态经济学家Rees[1-3]和Wackernagel[4，5]提出、完善和发展。1999年引入中国，国内学者分别从国家[6-8]、省域[9-13]、城市[14-16]等不同尺度进行了积极探讨。研究表明，通过研究区域生态足迹的计算与分析，可以确定其资源与环境的承载力水平，定量反映出区域的资源供给能力和消耗强度，从而对研究区域可持续发展状况进行评价。

株洲市是长株潭城市群的三大核心城市之一，是中国老工业基地。本研究应用生态足迹模型，以株洲市为研究对象，在计算研究区域2001～2013年的人均生态足迹与人均可利用生态承载力的基础之上，结合国内生产总值（GDP）對株洲市近13年的可持续发展情况进行了分析与评价，运用灰色GM（1，1）模型预测2016～2025年株洲市人均生态足迹、人均可利用生态承载力、万元GDP生态足迹的状况，反映了在经济发展的背景下区域资源的供需变化情况，揭示了经济发展与资源供给之间的矛盾，以期为政府制定可持续发展公共政策提供科学依据。研究基础数据主要来源于历年《株洲统计年鉴》、《湖南农村统计年鉴》。

1 研究区概况

株洲市位于湖南省东部偏北，湘江下游。地处东经112°57′30″-114°07′15″，北纬26°03′05″-28°01′07″。下辖4个市辖区（天元区、芦淞区、荷塘区、石峰区），5个县、市（株洲县、茶陵县、炎陵县、攸县和醴陵市）。2013年末，全市土地总面积11 247.55 km2；总人口393.45万人，其中城镇人口236.54万人，农村人口156.91万人，城市化水平60.12%；地区生产总值1 949.43亿元，其中第一产业156.10亿元，第二产业1 170.31亿元，第三产业623.02亿元，第一二三产业结构比例为8.01∶60.03∶31.96，农民人均纯收入12 908元。先后被授予国家绿化城市、国家园林城市、中国优秀旅游城市等荣誉称号。endprint

2 研究方法

2.1 生态足迹

2.4 万元GDP生态足迹

万元GDP生态足迹是指人均生态足迹与人均万元GDP的比值，该比值越大，说明单位面积生物生产性土地的产出率越低；反之，则单位面积生物生产性土地的产出率越高。

2.5 区域可持续发展评价

3 结果与分析

3.1 株洲市2013年生态足迹

本研究对生物资源生产面积进行折算时，采用联合国粮农组织1993年的世界平均产量数据。能源消费则包括原煤等16种，其中建筑用地取居民点及工矿用地、交通用地的面积之和，并将原煤、天然气等一次能源消费统一归一化处理为化石燃料用地面积；电力和热力等二次能源则将其生态足迹转化为吸收用煤发电过程中排放CO2的化石燃料用地（株洲统计年鉴中未提供详细贸易数据，该部分未作统计分析）。由式（1）和式（2）分别计算出2013年株洲市生物资源生态足迹（表1）和2013年株洲市能源生态足迹（表2）。

3.2 株洲市2013年生态承载力

由式（4）～式（6），根据株洲市2013年实际能够提供的人均生物生产面积，计算了2013年株洲市生态承载力与生态赤字（表3）。

由表3可知，2013年株洲市的人均生态足迹为2.487 5 hm2，而实际生态承载力为0.579 5 hm2，扣除要预留12%的生物多样性保护用地后，人均可利用生态承载力为0.509 9 hm2，则人均生态赤字为 -1.977 5 hm2。除了人均建筑用地生态足迹为盈余外，其他的人均耕地等5类用地生态足迹都为赤字，株洲市的社会经济活动已经对资源环境造成了较大压力，株洲市的人类活动和消费负荷已经超过了其生态容量，正处于不可持续发展状态。这就要求研究区域要积极加快产业结构调整，实施循环经济，使株洲市真正建成资源节约型和环境友好型社会建设综合配套改革试验区，以促进社会经济可持续发展。

3.3 株洲市2001～2013年生态承载力和万元GDP生态足迹变化趋势

采用上述生态足迹计算方法，分别计算株洲市2001～2013年人均生态足迹及人均生态承载力情况，以此来分析株洲市人均生态足迹变化趋势（表4）。

由表4可知，株洲市人均生态足迹由2001年的1.394 6 hm2逐年增加到2013年2.487 5 hm2；同期人均可利用生态承载力由0.528 4 hm2逐年持续下降到0.509 9 hm2。株洲市人均生态足迹和人均可利用生态承载力呈反向发展，造成人均生态赤字呈增长趋势，由2001年的0.866 1 hm2逐年增加到2013年的1.977 5 hm2。这主要是由于株洲既是全国的老工业基地，又是新兴的工业城市，高耗能产业的发展造成了对能源的大量消耗，株洲市对自然资源和能源的消费逐年增大已经超出了研究区域内部生态系统的容量。

同时，万元GDP生态足迹可以间接反映研究区域的资源利用效率[17]，从表4可以看出，2001～2013株洲市的万元GDP生态足迹呈现逐渐下降的趋势，由2001年的1.608 2 hm2/万元减少到2013年的0.502 0 hm2/万元，株洲市虽然对自然资源总量需求在不断增加，但已消耗资源存量为代价的经济增长方式已朝着良性的方向发展，研究区域的资源利用效率在逐步提高，产业结构得到了一定程度的优化。

3.4 株洲市2001～2013年可持续发展评价

为科学合理反映株洲市可持续发展状况，本研究通过征询专家意见，根据生态可持续指数（ESI）的大小，将可持续发展程度分为6个等级[15]（表5）。从表5可以看出，2001～2012年研究区域处于中等不可持续状态，2013年已经下降为强不可持续，说明株洲市在城市化和工业化的过程中，造成了资源和能源的大量消耗，城市可持续性发展面临着较大挑战。

由式（7）计算出2001～2013株洲市的生态可持续发展指数（表6），株洲市的生态可持续指数呈现持续下降趋势，2001年的ESI指数为0.301 0，到2013年ESI指数下降到0.188 9。株洲市属于长株潭城市群，是长株潭两型社会建设综合配套改革试验区的重要组成部分，面对严峻的生态形势，应该积极采取措施加强资源的合理开发，加大生态环境保护力度，走可持续发展的新型工业化道路。

3.5 株洲市2016～2025年生态足迹的预测分析

以2001～2013年株洲市人均生态足迹、人均可利用生态承载力为基础，利用灰色GM（1，1）模型即式（8）和式（9），预测研究区域2016～2025年生态赤字状况，预测模型见表7。

通过计算相对误差来检验预测模型的精度，当相对误差绝对值<3%时，说明模型精度符合建模要求[18]，相对误差越小，表示精度越高。由表7可知，人均生态足迹、人均生态承载力、万元GDP生态足迹的相对误差值分别为1.50%、0.12%、2.83%，均小于3%，这表明预测模型可信度高。

根据表7中的预测模型，预测2016～2025年株洲市的人均生态足迹、人均可利用生态承载力、万元GDP生态足迹，预测结果见表8，到2025年人均生态足迹和人均可利用生态承载力分别达到3.127 4和0.557 5 hm2，生态赤字由2016年的2.039 7 hm2持续上升到2025年的2.569 9 hm2，万元GDP生态足迹由2016年的0.326 7 hm2持续下降到2025年的0.096 8 hm2。由此可见，必须采取有效的措施，提高土地生产力，减少能源消耗，发展清洁能源，改变现有的经济发展模式、加大科技创新力度。

4 结论

1）株洲市2013年的人均生态足迹为2.487 5 hm2，而人均可利用生态承载力为0.509 9 hm2，出现了1.977 5 hm2的生态赤字。在2001～2013年，株洲市人均生态足迹由1.394 6 hm2增加到2.487 5 hm2；同期人均可利用生态承载力由0.528 4 hm2逐年下降到0.509 9 hm2，人均生态赤字呈增长趋势，由2001年的0.866 1 hm2增加到2013年的1.977 5 hm2，研究期间生态足迹一直存在生态赤字，处于中等不可持续状态向强不可持续发展的趋势，反映了该研究区域生态系统为人类提供各种服务能力在持续下降，需要通过从外地不斷地输入生态足迹，才能维持现有的生活水平和消费水平。本研究未将工业型城市株洲市的贸易数据（难于获取）计算在生态足迹模型中，导致生态赤字数据有所偏大，应加强此方面的研究。endprint

2）利用灰色GM（1，1）模型，预测研究区域2016～2025年人均生态足迹、人均生态承载力以及生态赤字状况。该区域到2025年人均生态赤字将上升到2.569 9 hm2，对于这种不容乐观的生态前景，当地政府必须引起高度重视并进行有效控制。

3）根据研究区域的具体情况，建议采取的措施主要有：①加快发展循环经济。积极开展循环经济示范试点，研究建立区域循环经济发展模式，开发和推广应用先进适用技术。抓好重化工业集聚区或工业园区建设和改造，加强环保产业的发展，实现能源资源循环利用。②多方面寻找出路，提高资源的使用效率。株洲市地处亚热带季风气候区，水力、风力资源丰富，在“十三五”期间，应积极开发清洁、可再生的水力、风力能源等绿色能源，替代传统化石能源。③在经济建设与土地开发利用过程中，积极调整土地利用类型结构，改善农业生产条件，发展高效生态农业，提高土地产出率。

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