武汉市旅游生态足迹时空演化特征分析

鄢慧丽,王 强,熊 浩,余 军

(海南大学 a.旅游学院;b.经济与管理学院,海口 570228)

生态足迹模型主要用于测度生态承载力和可持续发展状况。2002年,生态足迹模型被Hunter[1]引入旅游研究领域,经过旅游领域专家的修正,提出了旅游生态足迹模型。在此基础上,国外学者进一步从国家、区域、城市等研究尺度对旅游生态足迹模型进行了广泛实证研究及修正：Gössling等以旅游目的地为研究对象,修正了旅游生态足迹模型,并进行了实证分析[2]；Wackernagel等对全球52个国家的旅游要素生态足迹和可持续发展状况进行了研究[3]；Cole等选取印度乡村马纳里为研究对象,对其乡村旅游生态足迹进行探讨[4]；Rees研究了英国多种交通方式的生态足迹,为旅游交通生态足迹的研究提供了参考[5]；文献[6]在分析了旅游发展带来的双重影响之后,采用定量与定性相结合的方法,利用旅游生态足迹模型评估了费尔南多-迪诺尼亚开展体育旅游对环境造成的影响。

国内学者对于旅游生态足迹的研究较晚,直到2004年才有学者将生态足迹模型引入旅游研究领域。目前研究成果集中于两方面:其一,对旅游生态足迹模型修正与完善的理论研究;其二,旅游生态足迹空间尺度、时间尺度和研究对象细化等方面的实证研究。席建超等最先将生态足迹引入到旅游领域,分析了旅游消费生态占用的构成,并对北京海外旅游者的消费足迹进行了研究[7]。章锦河等从“吃、住、行、游、购、娱”等方面构建旅游生态足迹模型,并对黄山市进行了实证分析[8]。甄翌等[9]、褚英敏等[10]改进了旅游生态足迹模型,分别对张家界、河北省可持续发展进行了实证分析。徐秀美等运用旅游生态足迹分析法,对拉萨次角林的旅游生态承载力和旅游生态补偿进行了分析[11]。王平等运用旅游生态足迹模型,评估了贵阳市旅游可持续发展状况[12]。刘建峰等探讨旅游垃圾的概念及主要特征,并以梅里雪山风景区为研究对象,对旅游垃圾生态足迹进行了计算[13]。 张颖等基于成分法理论, 分析了北京鹫峰国家森林公园旅游生态足迹, 结果表明鹫峰国家森林公园旅游处于生态盈余和生态安全的状态[14]。 张志宏等基于生态足迹理论, 提出“旅游生态足迹指数”测量旅游可持续发展水平, 并以广西沿海地区为例,进行了实证分析[15]。

综合看来, 国内外现有研究对象主要集中于滨海旅游城市、 优秀旅游城市以及生态平衡脆弱的海岛城市或景区等, 对旅游发展迅速的城市, 特别是对副省级城市旅游生态足迹的研究成果较少。 在时间尺度方面, 大多数城市尺度旅游生态足迹的研究为静态分析, 对一段时期内旅游生态足迹动态演化的研究相对较少。 在空间尺度方面, 运用ArcGIS软件, 研究区域内部旅游生态足迹的动态变化及空间差异的成果较匮乏。 武汉市是湖北省的省会城市, 旅游业对武汉市经济发展贡献显著， 对武汉市GDP的贡献率从2009年的11.15%增长到2016年的21.03%。 旅游业飞速发展的同时也带来了环境破坏等一系列生态问题。基于此,本文以生态足迹理论为指导,选取中部地区唯一的副省级城市——武汉市为研究对象,运用修正的旅游生态足迹模型及ArcGIS 10.0,对2009—2016年武汉市旅游生态足迹进行测度,并分析旅游生态足迹演化特征,评估武汉市旅游业可持续状态,以期为武汉市旅游业可持续发展提供参考。

1 研究方案设计

1.1 研究区概况

武汉市是中部地区唯一的副省级城市, 也是我国历史文化名城和中国优秀旅游城市。 长江、 汉江把武汉市分割为3个相对独立且相互联系的部分, 串联起武汉市的7个主城区和6个远城区(图1)。 武汉市作为湖北省最大的旅游目的地, 2016年旅游总收入为2 505.72亿元, 占湖北省旅游总收入的51.35%。 在2016中国旅游城市旅游收入排行榜中, 武汉市旅游收入处于第7位, 居副省级城市第3位。 2016年武汉市接待23 321.04万游客,居副省级城市首位。 由此可见, 对武汉市旅游生态足迹及其空间演化格局的研究非常必要。

1.2 数据来源

本文分析过程中涉及的数据包括基础数据、实地调查数据和标准化数据。

(1)基础数据。武汉市2009—2016年旅游接待人数、旅游收入、居民生活消费食品类型及数量、星级酒店数量等,来自《武汉市统计年鉴》(2010—2017)及各辖区国民经济与社会发展公报(2009—2016)等官方数据,旅游景区面积来自景区官网数据及实测数据。

图1 武汉市区划图Fig.1 Administrative division map of Wuhan

(2)调查数据。游客的部分信息来自武汉市旅游局开展的旅游市场调研,如游客平均停留天数、旅游目的地乘坐交通工具的类型、购物偏好、各类旅游设施使用率、平均旅行距离等数据。调查对象包括武汉市游客及从事旅游相关的工作人员,调查地点主要是武汉市各辖区旅游景点、旅游局、旅行社。调研获得的数据运用Excel和SPSS 20.0软件进行处理。

(3)标准化数据。标准数据包括生物生产性土地的产量因子、均衡因子及年均生产力等数据,主要来自相关文献资料的整理[16-18](表1～3)。

表1 旅游生态足迹账户

表2 每张床位占地面积和能源消耗

表3 各种交通工具消耗能源的人均单位生态足迹

1.3 研究方法

(1) 旅游生态足迹(TEF)模型。 TEF指某地区支持游客旅游活动所需要的生物生产性土地面积[13]。关于旅游生态足迹模型,本文借鉴章锦河等[8]的研究成果,在此基础上引入了旅游用水和固体废弃物旅游生态足迹的测算,而且每一部分旅游生态足迹的测算都引入均衡因子,使测算结果更客观。利用改进的旅游生态足迹模型,从8方面进行量化分析，详见表4。

(2)旅游生态承载力(TEC)模型。 TEC指某个地区对国民生产总值提供支持的生态生产性土地中,能被游客活动占用的土地面积[19],其计算公式为

表4 旅游生态足迹公式

注:① 游客每日餐饮消耗量及能源消耗量武汉市没有专门统计数据,考虑到游客的餐饮消费不因空间位置的移动而发生较大变化,本文旅游餐饮生态足迹中游客餐饮消耗量及能源消耗量参照湖北省的数据。 根据武汉市旅游市场调研, 2009、 2012、 2016年武汉市游客平均停留时间分别为2.65、2.93和3.03 d。② 武汉市很多停车设施位于酒店、景区内部,为避免与旅游住宿生态足迹测算重复,此部分忽略不计。③ 人文景观, 以景区面积代替旅游景区内公路等建设用地面积; 在自然景观中, 根据景区的地图估算景区内公路、 游步道、 观景空间和停车场的面积。 另外, 对于缺乏建成地面积官方数据的景点, 采用百度地图、 Google Earth等测绘工具计算面积。 ④ 武汉市旅游购物点多分布于景区内,且大型购物街区等已在旅游观光生态足迹进行了测算,不再计算。武汉市旅游局的旅游市场调研统计得知,最受游客青睐的美食是鸭脖,所以本研究假设武汉市游客购物消费全部用于购买鸭脖。通过对武汉市出售鸭脖的商店调查可知,鸭脖的零售价为115元/kg。其他主要购买的旅游商品:武昌鱼为116.32元/kg、旅游纪念品的平均消费为150元。⑤ 统计武汉市代表性主题公园、大型娱乐场所等实际建成地面积为旅游娱乐建成地面积:2009年建成地面积为390.53 hm2,2012年558.13 hm2,2016年617.86 hm2。⑥ 武汉市没有专门的游客每日用水量统计数据,参照武汉市人均日用水量(数据来源于各年份《武汉市统计年鉴》)。其中,2009年人均日用水量为1.789E-01 m3、2012年1.738E-01 m3、2016年1.743E-01 m3。⑦ 每日产生的垃圾量取自武汉市居民每日生活垃圾量(数据来源于《武汉市统计年鉴》),其中,2009年每个居民每日生活垃圾量为6.546E-04 t、2012年为6.091E-04 t、2016年为7.713E-04 t。

(1)

式中:N为游客总数;tec为人均旅游生态承载力;aj、rj和yj为j种土地类型人均生物生产性土地面积、均衡因子和产量因子。

(3)旅游生态赤字(或盈余)(TED)模型。 TED旅游生态承载力减去旅游生态足迹的差值[20]。旅游生态赤字的出现,表明旅游业呈现不可持续发展的趋势。

TED=TEC-TEF。

(2)

2 结果与分析

2.1 旅游生态足迹动态分析

2.1.1 基于消费结构的动态分析 通过对武汉市旅游生态足迹8方面的计算,汇总求和,得到2009—2016年武汉市旅游生态足迹总量,进而求出旅游生态足迹人均量(表5)。研究结果显示:武汉市2009—2016年由于经济的快速发展,旅游生态足迹总量逐年增加,从2009年的1.45E+06 hm2增长到2016年的4.77E+06 hm2,增幅228.84%,平均每年增加32.69%。旅游生态足迹的增加意味着对资源利用程度加大和对生态环境压力加剧,伴随未来武汉市交通可达性的提升、自驾游的兴起、新型城镇化进程的推进以及游客的增多,武汉市旅游生态足迹仍将进一步增加,可持续发展仍然面临严峻的资源环境压力。

由表5可知,整体而言,武汉市各要素旅游生态足迹占比逐年变化较小。将研究时段内武汉市旅游生态足迹占比进行平均化处理,得出各要素的平均占比(图2)。可知,旅游娱乐、旅游用水、旅游观光所占旅游生态足迹比例很小,三者

之和为0.71%,且三者每年的变动均较小。旅游交通生态足迹占比最大,69.73%,其次是旅游餐饮生态足迹,占比18.01%,两者共计占比为87.74%,说明旅游餐饮和旅游交通对生态环境影响较大。在整个研究时段内,旅游购物生态足迹、旅游固体废弃物生态足迹和旅游住宿生态足迹平均占比分别为7.15%、1.51%和2.90%。在武汉市旅游生态足迹构成中,旅游交通生态足迹占绝对优势(此处旅游交通生态足迹只限于考虑区内情况)。因此,降低旅游交通生态足迹对改善武汉市旅游生态足迹起着决定性作用。可从限制游客规模和引导使用绿色交通工具着手。

2.1.2 基于土地类型的动态分析 对武汉市旅游生态足迹的生态生产性土地面积进行汇总(表6)。 可知, 6种土地类型的旅游生态足迹逐年增加。 2009—2016年耕地增幅258.44%, 林地增幅295.24%、 草地增幅260.57%、 水域增幅267.79%、 建成地增幅121.08%、 化石能源增幅218.19%。 人均生态生产性土地旅游生态足迹仅有水域、 化石能源存在小幅度减少, 其余类型小幅增加或保持不变。

上述分析可知,各类型生态生产性土地占比变化幅度较小,故将2009—2016年武汉市旅游生态生产性土地占比平均化(图3)。各类生态生产性土地旅游生态足迹差异较大,历年来武汉市化石能源地足迹占总旅游生态足迹的比例最大,其次是草地足迹和耕地足迹,历年的三者足迹之和平均占比超过90%,由此可知武汉市旅游生态足迹的主要类型是化石能源地足迹、草地足迹和耕地足迹。其中,化石能源地足迹占比呈现小幅度下降趋势,主要原因:其一,近些年越来越多游客的出游倾向于选择放松身心、亲近自然、“乡土性”浓厚的低能源消耗休闲乡村或旅游景点,这与国家提倡的绿色出行、低碳出行的理念相契合;其二,武汉市能源利用效率有所提升,可能是产业结构调整的结果。草地足迹所占比例呈相对平缓增长趋势,从2009年的14.76%上升至2016年的16.13%。建成地足迹、耕地足迹和水域足迹比例变化平缓。整体看来,短时期内武汉市旅游生态足迹变化趋势主要取决于草地足迹、化石能源用地足迹和耕地足迹的波动态势。

图2 武汉市旅游生态足迹构成Fig.2 Proportion of Wuhan tourism ecological footprint

表5 2009—2016年武汉市旅游生态足迹

Table 5 Tourism ecological footprint of Wuhan from 2009 to 2016 hm2

表6 2009—2016武汉市旅游生态足迹生产性土地变化情况

2.2 旅游生态足迹空间演变特征

利用ArcGIS 10.0, 对武汉市2009、 2012、 2016年3个时间节点旅游生态足迹进行空间分析, 总结出武汉市旅游生态足迹空间演变特征。 考虑到数据的可获取性和计算的可行性, 采用3个时间节点的武汉市旅游总收入、 旅游生态足迹总量和当年武汉市各辖区旅游收入进行计算, 得到2009—2016年武汉市各辖区旅游生态足迹, 并运用ArcGIS中的自然断裂法, 将其分为五级。

图3 武汉市旅游生态足迹生产性土地构成图Fig.3 Proportion of productive landuse in Wuhan tourism ecological footprint

由图4可知,3个时间节点的旅游生态足迹保持相似的空间布局：2009年旅游生态足迹最高的辖区为武昌区,其次为江岸区和江汉区,新洲区、汉南区等地区最低；2012年各辖区旅游生态足迹显著增长,旅游生态足迹最高的辖区是武昌区和江岸区,尤其是江夏区的旅游生态足迹增长了3.65倍,江汉区、江岸区的旅游生态足迹也分别增长了184.96%、177.58%,相比而言,洪山区的增长幅度最小；2016年各辖区旅游生态足迹增长幅度与2012年相比变缓,旅游生态足迹最高的辖区依旧是武昌区和江岸区,最低的辖区仍是新洲区、蔡甸区等。整体看来,武昌区、江岸区等经济发展较好的主城区以及旅游资源禀赋较好的黄陂区的旅游得到进一步发展,吸引众多游客前来观光,使得武汉市2009—2016年旅游生态足迹持续增长。同时, 旅游生态足迹逐年增加, 也表明随着生活质量的提升,人们开始重视精神层面的享受,对旅游的需求在不断增加。

2.3 旅游生态承载力空间演变特征

通过查阅《武汉市统计年鉴》和国民经济与社会发展统计公报, 汇总出武汉市13个区2009、 2012、 2016年3个时间节点的土地面积, 并结合各辖区旅游人数, 计算出各区旅游生态承载力。 利用ArcGIS 10.0, 将3个时间节点各辖区的旅游生态承载力进行可视化处理(图5)。2009—2016年武汉市各辖区旅游生态承载力空间分布比较相似,呈现出主城区偏高,远城区偏低的格局。2009年旅游生态承载力最高的辖区为武昌区,其次是江汉区和江岸区,汉南区、新洲区等辖区最低。2012年,虽然依旧是武昌区、江汉区的旅游生态承载力最高(居于第一梯度),但与2009年相比,部分辖区旅游生态承载力降低了。其中,江岸区旅游生态承载力增长比例最大为27.95%,居于第一梯度;武昌区旅游生态承载力虽居于第一梯度与2009年相比没有变化,但其旅游生态承载力下降比例最大为23.04%。2016年旅游生态承载力与2012年相比增幅较小,其中旅游生态承载力下降的辖区有武昌区、蔡甸区和江夏区。其中,武昌区旅游生态承载力下降比例最大,为15.22%,可能是随着城市经济的发展,建成地的面积逐渐增大,耕地、林草地等的面积减小,导致武昌区旅游生态承载力降低。整体而言,武汉市旅游生态承载力在逐年增加,这是武汉市创建宜居城市和中国优秀旅游城市,加大生态环境保护力度的结果。

图4 2009—2016年武汉市各区旅游生态足迹的空间分布图Fig.4 Spatial distribution of Wuhan tourism ecological footprint of each district from 2009 to 2016

图5 2009—2016年武汉市各区旅游生态承载力空间分布图Fig.5 Spatial distribution of Wuhan tourism ecological carrying capacity of each district from 2009 to 2016

2.4 旅游生态赤字空间演变特征

通过上述分析可知,2009—2016年武汉市部分辖区旅游生态承载力有所增加,但增加幅度小于旅游生态足迹增加幅度,将3个时间节点各辖区旅游生态承载力与旅游生态足迹叠加,这使得武汉市各辖区出现不同程度的旅游生态赤字(图6),可能是武汉市推动旅游发展的过程中,环境资源保护措施与其发展速度不相匹配。2009年武昌区旅游生态赤字最高,新洲区、汉南区等辖区的旅游生态赤字最低。2012年各辖区的旅游生态赤字均有明显增加,主要原因是近年“两圈两带”及“一主两副”等战略的推进,促进武汉市经济快速发展,吸引了大量游客,而当地的旅游基础设施及资源保护措施未能同步提升,导致旅游生态赤字加剧。与2009年相比,2012年旅游生态赤字增长比例最高的辖区是黄陂区,增长比例最低的辖区是汉南区和新洲区。2016年各辖区旅游生态赤字增长比率与2012年相比加快,旅游生态赤字最高的依旧是武昌区和江岸区。而拥有“武汉后花园”之称的黄陂区,旅游业起步较早, 发展较好, 由于在旅游业开发过程中没有将可持续发展的理念融入其中,导致黄陂区旅游业赤化加剧。蔡甸区、江夏区、青山区、汉阳区和硚口区的旅游生态赤字与2012年相比都有所增长。

图6 2009—2016年武汉市各区旅游生态赤字的空间分布图Fig.6 Spatial distribution of Wuhan tourism ecological deficit of each district from 2009 to 2016

3 结果与讨论

通过从时间和空间维度对武汉市旅游生态足迹时空特征的分析,得出以下结论:(1)在武汉市旅游生态足迹消费构成中,2009—2016年武汉市旅游生态足迹呈快速增长态势,人均旅游生态足迹呈相对平稳增长态势,且旅游交通生态足迹平均占比最大,约为69.73%,其次是旅游餐饮生态足迹,平均占比18.01%,两者合计为87.74%,说明旅游交通和餐饮的消耗对生态环境影响较大。(2)各类生态生产性土地旅游生态足迹差异较大,历年来武汉市化石能源地足迹占总旅游生态足迹的比重最大,其次是草地足迹和耕地足迹,历年的三者足迹之和平均占比超过90%。整体看来,短时期内武汉市旅游生态足迹变化趋势主要取决于草地足迹、化石能源用地足迹和耕地足迹的波动态势。(3)武汉市生态环境破坏程度空间差异明显,但空间格局极为相似,2009、2012、2016年3个时间节点中旅游生态赤字最为严重的辖区都是位于主城区的武昌区、江汉区和江岸区。由于武汉市主城区的生态环境保护意识与游客增速不相匹配,导致主城区旅游生态赤字持续恶化,武汉市旅游发展处于不可持续状态。

运用旅游生态足迹模型评估旅游可持续发展状况时,多数学者从旅游餐饮、购物、交通等六要素进行评估,忽略了对旅游用水和旅游固体废弃物的评估,同时也没有对各要素旅游生态足迹计算公式引入均衡因子,因此本文在前人研究的基础上,构建了较为全面客观的旅游生态足迹模型,能更真实地反映研究案例地旅游可持续状况,具有一定的创新性。此外,从地理空间角度对旅游生态足迹空间演化过程进行分析，有助于促进旅游学与地理学的交叉融合。但本文运用旅游生态足迹模型过程中存在仍需改进的方面:(1)数据搜集方面:考虑到部分统计数据存在交叉重叠,因此忽略了旅游活动中占用、消耗的部分变量,一定程度上会影响计算结果的准确性；(2)模型构建方面:采用各类用地的资源消耗量来反映各类旅游生态足迹占比,但因各类旅游生态足迹来源较多,未从各类资源的源头估测,可能造成测量值偏小。以后需加强旅游生态足迹计算方法的优化,为地区旅游可持续发展提供可靠借鉴。