基于生态足迹模型的湖北省农业资源开发评估*

郝丹璞

(汉江师范学院汉水文化研究基地，湖北十堰 442000)

0 引言

农业资源是人类生存和发展的基础，农业资源的供给能力受到极限的制约，一旦超出了限制将严重威胁到生态系统的正常运转[1]。因此，评估农业资源的开发利用，对社会经济的可持续发展具有重要意义。近年来，越来越多的专家开展了对农业资源的开发评估，但大都集中在对开发效率的评价。刘军[2]构建了湖南省农业资源评价体系，对可持续发展状况进行了评估，并对今后的发展提出了可行性建议。李湘阁和闵庆文[3]从社会、经济、生态效益评估了南京市农业资源开发效益。郑海霞等[4]对甘肃省境内的81个县域单元的农业资源利用效率进行综合评价，并对结果进行了分级。

生态足迹是指由自然生态系统所提供的，人类按照某种生活方式所消费的各种商品和服务功能，以及在此过程当中所产生的废弃物需要自然生态系统所吸纳，最终以生物生产性土地类型的面积来表示的一种定量方法[5]。该方法可从时间和空间尺度度量资源环境的可持续发展程度，被广泛用来评估不同地区资源环境承载能力[6]。我国幅员辽阔，资源丰富，但由于人口数量的增长，人均资源占有量不足[7]。近年来，随着对资源环境的过度消耗，人均生态足迹呈上升趋势，生态容量却在降低。2000—2010年，我国生态足迹年均增长6.3%，从2000年的17.69亿gha增加到2010年的32.59亿gha，人均生态足迹由1.4gha增加到2.43gha[8]。虽然我国人均生态足迹较低，但人均生态容量远低于全球平均水平，出现严重的生态赤字，资源利用现状令人堪忧[9]。随着生活水平的提高，人类对消费品的需求不断升级，对农业资源的开发对环境已造成巨大压力。湖北省位于中纬度地区，属亚热带季风气候，土壤肥厚，农业自然资源丰厚，是我国重要的农业区。该省是我国“中部崛起”战略的支点，目前由于工业化进程的加快，对资源和环境构成较大压力，因此，研究该省农业资源开发现状，对于政府制定生态环境政策，实现农业的可持续发展具有战略意义。而以往对湖北省农业资源的开发研究距离现在较远，本研究在前人的研究基础上，基于生态足迹模型，在测算生态足迹和生态容量的基础上，系统分析2009—2015年湖北省资源消耗与生态系统供给之间的差距，评估该省农业资源开发现状，以期对今后资源的综合利用和资源环境与经济的协调发展提供理论依据。

1 研究区概况和数据来源

湖北省(E108°21′42″～E116°07′50″，N29°01′53″～N33°6′47″)位于我国中部，长江中游，洞庭湖以北。大部分地区属亚热带季风性湿润气候，降水充沛，年平均降水为800～1 600mm，年平均气温为15～17℃。截止2015年年末，湖北省常住总人口为5 852万人，其中乡村人口2 525万人，占总人口的43.15%，随着城镇化进程的加快，乡村人口占总人口的比重逐年递减。全年实现地区生产总值2.955万亿元，其中第一产业增加值为3 310亿元，第二产业增加值为1.350 4万亿元，第三产业增加值为1.273 7万亿元。农林牧渔业增加值3 417.3亿元，占总产值的11.56%。

湖北省国土资源厅2015年的统计数据显示，全省总面积1 859万hm2，其中耕地525.5万hm2，园地48.29hm2，林地860.15万hm2，草地28.17万hm2，水域及水利设施205.51万hm2，建设用地160.39万hm2，其他用地31.38万hm2。全年实现粮食总产量2 703.28万t，水产品产量455.89万t，分别比2014年增长4.6%和5.21%。肉类产量433.32万t，水果产量966.26万t，分别比2014年降低了1.62%和0.63%。林产品中，油茶籽的增长比率最快， 2015年的产量达到了14.19万t。

该研究所采用的数据来自《湖北省统计年鉴2006—2015年》和国家统计局数据库。

2 研究方法

2.1 人均生态足迹的计算

根据我国一级地划分标准，将湖北省生物生产性土地类型划分为耕地、林地、草地、水域、建筑用地和能源用地。依据下列公式[10]计算人均生态足迹：

(1)

其中，F表示人均生态足迹(hm2/人)，Mi表示某种生物生产性土地类型的均衡因子，Pj表示j种资源的生产量(kg)，Li表示j种资源的全球年平均生产能力，N表示人口规模，i表示生物生产性土地的类型。

湖北省的农产品主要包括小麦、玉米、稻谷、大豆、薯类、棉花、花生、油菜籽、芝麻、糖料、麻类、烟叶、蔬菜、茶叶、苹果、柑橘、梨、葡萄、瓜类等。牧产品主要包括猪肉、羊肉、牛肉、牛奶、山羊毛和禽蛋。渔业产品包括水产品1项。林产品主要包括木材、油桐籽和油茶籽。能源资源主要包括焦炭、汽油、柴油、燃料油、天然气和电力。这些生物资源及能源全球年平均生产能力如表1。

表1 生物资源及能源全球年平均生产能力

均衡因子是在一定技术水平下，某种生物生产性土地的平均生态生产力与全球所有各类生物生产面积类型的平均生态生产力的比值[11]。该文采用国际统一标准，如表2。

2.2 人均生态容量的计算

根据下列公式[12]计算人均生态容量：

(2)

式(2)中，R表示人均生态容量(hm2/人)，Mi表示某种生物生产性土地类型的均衡因子，hi表示产量因子，Wi表示人均占有的第i类生物生产性土地的面积(hm2/人)。该文采用的产量因子如表3。

表2 生态足迹均衡因子

表3 中国各土地类型产量因子

2.3 生态盈余/赤字的计算

如果一个地区的生态承载力大于生态足迹时，出现生态盈余； 如果一个地区的生态足迹大于生态承载力，则出现生态赤字，生态赤字表明该地区的人类负荷超过了其生态容量。生态盈余或生态赤字的计算公式如下：

En=F-R，Em=R-F

(3)

式(3)中，En表示生态赤字(hm2/人)，Em表示生态盈余(hm2/人)。

3 结果与分析

3.1 人均生态足迹和人均生态容量变化分析

图1 2009—2015年湖北省人均生态足迹和人均生态容量变化趋势

图2 2009—2015年湖北省人均生态足迹组成与变化

计算湖北省人均生态足迹，得出如图1所示结果。可以看出， 2009—2013年，人均生态足迹逐年递增，由2009年的2.00hm2/人，增加到2013年的3.53hm2/人，增长了75.76%。2014年和2015年相比2013年明显降低，但人均生态足迹依然较高。黄宝荣等人[8]对2000—2010年我国人均生态足迹的测算结果为1.40～2.43hm2/人，相比较，湖北省的人均生态足迹高于全国平均水平。

2009—2015年，湖北省加大了土地资源的规划和管理，努力实现土地的集约化利用，人均生态容量一直维持在0.70hm2/人左右，但人均生态容量远低于人均生态足迹，一直处于生态赤字状态。2009—2013年，生态赤字呈上升趋势，变化趋势与人均生态足迹一致。2009年人均生态容量为0.708hm2/人，比人均生态足迹低了64.76%。到2013年，人均生态容量为0.704hm2/人，比人均生态足迹低了80%。这表明湖北省对农业资源的开发利用远高于农业生态系统本身的供给能力，严重威胁到社会经济的可持续发展。

3.2 人均生态足迹结构分析

生物生产性土地类型包括耕地、林地、草地、水域、建筑用地和能源用地。该研究按照这5种土地类型汇总了我国人均生态足迹，计算结果如图2。可以看出，建筑用地、能源用地和草地构成了湖北省人均生态足迹的主体， 2009年，三者共占总人均生态足迹的84.56%，各占比例分别为44.86%， 20.80%和18.90%。2009—2015年，建筑用地、水域和草地占有的人均生态足迹呈现明显的上升趋势，耕地和林地占有的人均生态足迹波动较小。2015年相比2009年草地占有的人均生态足迹增长了1倍多，水域和建筑用地分别增加了33.46%和25.86%。2009—2013年能源用地占有的生态足迹不断增加， 2014年明显降低， 2015年又开始上升。可见，由于能源用地占总人均生态足迹的比重较大，导致人均生态足迹变化趋势与其一致。

3.3 湖北省资源开发利用状况

对2009—2015年湖北省各农业资源和能源的人均占有量转化为生产性土地的面积得出表4的结果。虽然耕地所占有的人均生态足迹没有发生太大变化，但玉米、小麦、稻谷和蔬菜的人均占有面积逐年提高，其中蔬菜的增长比率最高，为26.36%，由0.029 38hm2/人增加到了0.037 12hm2/人，小麦、玉米和稻谷的增长率分别为33.29%、24.05%和11.18%。在林地上种植的作物，茶叶的人均占有面积年均增长率为13.7%，柑橘的人均占有面积年均增长率为8.6%，其他作物变化不大。畜产品和水产品的人均占有面积总体上呈上升趋势， 2015年和2009年相比，山羊毛的增幅最大，增长了1.42倍，牛奶的增幅最小为1%。林产品中，油茶籽的人均占有面积增长了1.1倍，油桐籽增加了72.86%，木材增长了1.31%。各类能源资源的人均占有面积变化趋势不同，表现为焦炭、燃料油和电力上涨，汽油下降，柴油和天然气2013年后显著降低。

表4 2009—2015年湖北省农业资源人均占有面积 hm2

4 结论与建议

4.1 结论

该文采用生态足迹模型，系统统计了2009—2015年湖北省农业生物资源和能源资源的生产量，并将其转化为耕地、林地、草地、水域、建筑用地和水域等5种生物生产性面积，从而计算人均生态足迹。根据不同年份湖北省各生物生产性土地的面积计算了人均生态容量，对农业资源的开发进行了整体评估，得出以下结论。

(1)2009—2013年湖北省人均生态足迹逐年递增，且增幅较大，这几年该省对农业资源的开发强度加大，不可避免增大了环境的压力。虽然2014和2015年明显降低，但湖北省的人均生态足迹远高于人均生态容量，人类对资源的开发已超过生态系统的供给能力，严重威胁到生态系统的稳态。

(2)建筑用地、能源用地和草地构成了湖北省人均生态足迹的主体，该省对这部分土地的开发利用强度较大，且对建筑用地和草地的开发呈上升趋势，土地资源的承载力面临较大压力。

(3)随着社会经济的发展，人们的生活质量不断提高，湖北省居民消费需求逐步升级，对农产品的需求也不仅限于原产品，越来越倾向于加工产品的消耗，需求量的增加必然带来开发强度的加大，如玉米、小麦、稻谷、蔬菜以及各类畜产品和水产品，部分能源资源的开发强度均呈上升趋势。2015年相比2009年，湖北省总人口增加了132万。随着人口的增长，资源的消耗增大，必然威胁到湖北省自然生态系统的稳定。

4.2 建议

根据该文的研究结果及目前湖北省的农业资源开发现状，湖北省在今后发展过程中应从降低人均生态足迹，维持生态容量出发，实现农业资源的最优化利用。

(1)提高居民的节约意识，倡导良好的消费理念，提高乡村游客绿色出行意识，改变人们的消费及生产方式，减小不必要的资源消耗，努力建设资源节约型和环境友好型社会，降低人均生态足迹。

(2)该省对能源用地、建筑用地和草地开发强度较大，今后应合理布局土地利用规划，实现土地的高效利用。同时优化土地结构，开发目前尚未利用的土地。据我国自然资源部统计，湖北省未被利用的土地达20.906 67万hm2，加大对这部分土地的开发利用，建立适合当地发展的土地集约化利用模式，从而提高生态容量，促进社会经济和资源环境的可持续发展。

(3)大力发展现代化高效生态农业，可在一定程度上减轻环境的压力，保证生态系统的稳态。通过现代高新技术和规模化管理手段，加强农业基础设施建设，实现机械化普及，提高土地的生产能力，努力向低投入高产出方向发展，提高农业资源的开发效率，增加生态容量。