基于生态足迹的湖南省可持续性测度与评价

刘珍

[摘要]绿色发展理念下，提升生态可持续发展能力已成为中国政府的一项重要政策目标。基于三维生态足迹模型，分析了湖南省2005～2015年间的生态足迹、生态承载力和生态可持续发展能力。结果表明，2005～2015年间湖南省的生态足迹总量始终在增加，其中林地生态足迹占比最大。生态足迹深度始终大于1，表明湖南一直处于生态赤字状态；湖南的生态压力呈现出“周边高而中心低”的空间分布格局。生态足迹多样性指数的结果表明，湖南各地市生态系统的稳定性较好，但生态经济发展能力水平较低。

[关键词]生态足迹；生态承载力；生态可持续发展能力；湖南省

[中图分类号]F127 [文献标识码]A

1 引言

工业革命以来，环境破坏、全球气候变暖等问题引起高度关注，可持续发展已经成为人类社会的共识。近年来，中国政府大力推进生态文明建设。2017年12月，中国政府首次发布各地区绿色发展指数被认为是中国政府强化生态文明建设、突出可持续发展目标考核的重大举措。如何量化人类对自然资本的需求以及自然资本的供给能力，是可持续发展研究领域的优先课题。Wackernagel和Rees提出的生态足迹方法广泛应用到可持续发展度量中生态足迹与经济发展水平密切相关，可以有效衡量一个国家的经济发展水平。传统生态足迹模型并没有区分存量资本和流量资本，不能显现存量资本保持不变对维持生态系统的平衡的重要作用。因此，Niccolucci等在传统生态足迹模型基础上增加了足迹深度和足迹广度两个尺度，在国家和全球层面上分别解释自然资源的存量耗竭和流量使用的问题，从而将生态足迹模型由二维发展为三维。方恺认为三维模型从时空两方面表征了人类对资本存量的消耗（足迹深度）和对流量的占用（足迹广度），增强了生态足迹在不同区域、不同时期间的可比性，并在一定程度上克服了经典模型的评估缺陷。本研究基于三维生态足迹模型，综合运用生态可持续发展指标，对湖南省2005～2015年的生态足迹、生态承载力、生态可持续发展能力进行评价。

2 研究区域

研究对象湖南省位于我国中部地区（东经108°47′～114°15′，北纬24°38′～30°08′），下辖14个地级市（州）。省境绝大部分位于洞庭湖以南，省内最大河流湘江贯穿省境南北。境内土地资源丰富多样，水系发达，动植物、矿产、旅游等各类资源丰富，为全省社会经济的发展及生态建设提供了重要的物质基础。全省土地面积2118.36万hm2，占全国土地总面积的2.2%；常住人口约为6822万人。2015年全省实现地区生产总值29047.2亿元，人均地区生产总值达42968元，分别位居全国第9位和第16位。

湖南一直走在全国生态文明建设领域前列。2007年12月，湖南长株潭城市群获批全国两型社会建设综合配套改革试验区。同时，湖南绿色发展指数居全国第八位；其中“环境质量指数”“生态保护指数”“增长质量指数”三项内容均位列全国前十位。

3 方法和材料

3.1 方法

不同类型的土地有不同的产量因子。本文根据《国家生态足迹账户》计算出耕地、林地、草地、水域、化石能源用地和建设用地的产量因子分别为1.66、0.91、0.19、1、0和1.66。此外，式（2）中的88%（=1～12%）是源于不同把所有的土地都用于为人类提供资源或吸收CO2，还必须保留一定数量的土地用于生物多样性保护。根据世界环境与发展委员会， 这一比率设定为12%，即只有88%的土地用于为人类提供资源。

文献中常采用（2）式和（1）式之差衡量区域的生态安全性。如果差值大于0，则意味着生态盈余，表明该区域的生态容量可以支持其人类负荷，该地区的生态容量有望扩大，消费模式具有相对可持续性；反之，则为生态赤字，表明该区域的人类负荷超过其生态容量，两种情况都说明地区发展模式处于相对不可持续状态。

3.2 材料

3.2.1 生物资源来源。计算生态足迹需要详细的生物资源消费和能源消费量。其中，生物资源消费量由六类生态生产性土地面积的农作物产量来表示。湖南耕地主要用于种植粮食作物和花生、油菜等经济作物。考虑猪肉和禽肉主要靠粮食或者农作物加工品，故将猪肉、禽肉的生物性生产土地划归为耕地。除猪肉和禽肉外的其他肉类及其相关消费归为草地需求用地。林地主要提供水果、木材等经济作物。水域用地及其产量情况以淡水捕捞与养殖的生产情况来统计。化石能源用地是用来核算为吸收人类活动所排放的温室气体所需要的土地面积。因此本文中化石能源账户的生态足迹计算是基于化石能源消费的碳排放数据，而非生产数据来计算对应的生态足迹（也称碳足迹）。水电常被用来计算建设用地的生态足迹。由于大多数建设用地占用的是耕地，所以，建设用地的产量因子和均衡因子与耕地相同。

3.2.2 数据来源。本文研究数据主要来源于2005～2015年的湖南省土地利用现状统计数据和中国国土资源公报（2005～2015年），2006～2016年的《中国能源统计年鉴》、《湖南农村统计年鉴》、《中国农村统计年鉴》、《湖南统计年鉴》和《中国统计年鉴》。

4 结果和讨论

4.1 湖南生态足迹的时空变化

2005～2015年，湖南省生态足迹总量波动上升，其绝对量由2005年的6559.637万国家公顷（即6559.637×104 NHA）增长至2014年的7187.976×104 NHA；2015年则下降至6770.053×104 NHA。相应地，2005～2015年间，湖南省的人均生态足迹由2005年的0.952NHA波动上升至2014年的最大值（1.058NHA），而后下降至2015年的0.988NHA。就生态足迹的构成而言，林地生态足迹占总生态足迹的57.1%，是湖南生态足迹的主要贡献源，但其变化趋势是逐年下降；尤其在2014～2015年间，林地的生态足迹由3786.92×104 NHA下降至3164.86×104 NHA，降幅达16.4%。此外，另外两个主要来源是耕地和建设用地。耕地生态足迹占总生态足迹的20%左右，且其绝对量的变动幅度较小，2012年以来基本维持在1400×104 NHA左右。建设用地的生态足迹显著增长，由2005年的263.47×104 NHA快速增长至2015年的1511.73×104 NHA，占比也由2005年4.0%上升至22.3%。化石能源用地生態足迹占比较小且呈缓慢下降趋势，近几年在503×104 NHA附近波动，源于湖南省的二氧化碳排放量仅占中国排放总量的3%左右，且湖南积极推进低碳发展。此外，草地和水域生态足迹相对较小。

由于湖南省人口分布不均，我们基于人均生态足迹讨论湖南省生态足迹的空间分布特征。图1显示湖南省人均生态足迹呈现出“四周高，中部低”的空间分布格局。高值区主要分布在湘西和湘北地区，低值区则主要是湘中地区的湘潭和娄底。其中，怀化最高，年均值达1.61NHA；湘潭最低，年均值仅为0.42NHA。怀化是湘潭的3.83倍。

4.2 湖南省生态可持续性评价

4.2.1 湖南生态承载力的时空变化。湖南生态承载力在样本期间保持基本稳定。其中耕地的生态承载力最高，总量维持在1859.6×104 NHA，占总生态承载力的49.3%；其次是林地和建设用地，林地的生态承载力总量基本稳定在1183.8×104 NHA，占比约为31.4%；建设用地的生态承载力由693.37×104 NHA上升至2015年的759.96×104 NHA；草地和水域的生态承载力很小，仅占0.1%左右。样本期间，湖南省的人均生态承载力由2005年的0.585NHA波动上升至2010年的最大值（0.611NHA），而后下降至2015年的0.598NHA，并呈现出“四周高，中部低”的分布格局。最高值是张家界，年均值为0.9NHA；最低值是长沙（0.38 NHA）。

样本期间，湖南省人均生态足迹始终大于人均生态承载力，意味着湖南省处于生态赤字的状态，自然资本流量不足以支撑日益膨胀的消费需求，需要消耗生态资本存量来维持自身发展。生态赤字越大，生态压力越大，发展模式越不可持续，湖南省需要完善经济发展方式来缓解对生态环境的压力。

4.2.2 生态足迹深度与广度分析。生态足迹深度在2005～2014年间波动上升，2015年由于2014～2015年间生态赤字的显著降低则快速下降至约1.66。对应地，2005～2009年间，人均生态足迹广度在0.58 NHA左右小幅震荡；2010年迅速增加到最高值（0.609NHA），此时对自然资本流量的实际占有量最大；2010～2015年，人均生态足迹广度逐渐下降至约0.60 NHA。样本期间，湖南省的生态足迹深度一直大于1，佐证了前文分析的湖南一直处于生态赤字的结论。

各市（州）人均生态足迹深度的空间分布有所差异（图2a）。高值区主要分布在益阳、永州和衡阳，年均值分别为2.44、2.04和2.02。此外，湘潭、张家界和娄底的人均足迹深度值接近于1。人均生态足迹广度呈现“四周较高，中部较低”的分布格局（图2b）。高值区主要在湘西地区，其中，张家界年均值最高（0.89NHA）。低值区主要在湘中地区。

4.2.3 生态足迹多样性指数与发展能力指数分析。2005～2015年，除湘西州、怀化外，其余各市的生态足迹多样性指数均大于1，说明湖南各地市生态系统的稳定性较好。其中，长沙和娄底的年均值最高（1.27）且始终大于1，表明长沙和娄底生态足迹分布更均匀、生态系统的稳定性更好。湘西州、怀化的年均值分别是0.76、0.88，原因在于其生态足迹的组成成分不平衡，怀化水电生态足迹比重过大，占比超过54%，湘西州林地生态足迹比重过大，占比超过70%。此外，大多数城市的多样性指数有所上升，说明经济发展和生态环境的协调性逐渐改善。但怀化多样性指数有较为明显的下降，表明其经济发展对生态环境造成了一定的破坏，需要在保护好生态环境的前提下发展经济。湘西州水平较低且稳定，与它是生态脆弱区和重点生态功能区，林地发达而其他生态生产性土地发展受限有紧密联系。

湖南各市（州）的生态经济发展能力水平较低。永州最高，其平均发展能力指数为1.50NHA；湘潭最低（0.49NHA），可能与湘潭是老工业基地，体制改革薄弱有关。2005～2015年间大多数城市的发展能力指数都呈现上升趋势，说明区域的生态经济发展状况在逐步改善。

5 结论

（1）2005～2015年，湖南省生态足迹总量波动上升，林地生态足迹占总生态足迹的57.1%；耕地和建设用地也是湖南生态足迹的重要贡献源。碳足迹占比小且缓慢下降，主要源于湖南省的二氧化碳排放量较小，且积极推进低碳工业发展。2005～2015年，湖南的生态承载力保持基本稳定，人均生态足迹广度和深度先上升、后下降，且生态足迹深度一直大于1。因此，湖南一直处于生态赤字的状态，自然资本流量不足以满足消费需求，需要消耗生态资本存量。

（2）湖南大多数地级市的生态足迹多样性指数呈上升趋势且大于1，说明湖南经济发展和生态环境的协调性逐渐改善，生态系统的稳定性较好。然而，湘西州、怀化由于生态足迹的组成成分不平衡，林地和水电占比过高导致生态足迹多样性指数值低于1。发展能力指数结果表明，各地级市的生态经济发展能力水平较低但呈改善趋势。

（3）湖南省人均生态足迹呈现出“四周高，中部低”的空间分布格局，高值区主要在湘西和湘北地区，低值区则在湘中地区的湘潭和娄底。人均生态承载力和人均生态足迹的分布格局大体相似，与湖南林地、耕地的分布很稳定有关。

[参考文献]

[1] Wackemagel，M.，Rees，W.E.Perceptual and structural barriers to investing in natural capital：Economics from an ecological footprint perspective[J].Ecological Economics，1997，20（1）：3-4.

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[5] Ulanowicz，R.E.Growth and Development：Ecosystems Phenomenology[M]. Springer：New York，1986.