長沙市可持續發展的生態足跡分析研究

何利

（湖南農業大學資源環境學院，湖南 長沙 410128）

可持續發展作為一種新的發展理念和模式，是由布倫特蘭夫人1987在世界環境與發展委員會上發表的《我們共同的未來》專題報告中提出的。報告將可持續發展定義為:既滿足當代人的需要，又不損害后代人滿足需要的能力。有效地對世界各國的可持續發展程度進行客觀的度量，是全球性可持續發展合作的重要基礎[1]。目前世界各國普遍接受并廣泛應用的量化測定可持續發展程度的是生態足跡分析方法[2]。生態足跡是由加拿大生態經濟學家William和其博士生Wackernagel于1992年提出并完善的，是目前研究區域生態承載力的有效工具之一[3-7]。其計算模型能夠比較直觀地反映出區域經濟社會的發展對自然資源的消耗程度，測定人類的消費需求是否處于生態承載范圍之內。生態城市是應用生態學的原理和方法來指導建設理想中的21世紀城市的發展模式[3]。國內外對生態城市的模式，規劃建設的理論和方法進行了廣泛的研究[4]。近年來我國也開展了生態城市建設規劃的探索性研究[5-6]，約有20多座城市如廣州、上海、寧波、昆明、成都、貴陽、長沙、揚州、威海、深圳、廈門、銅川、十堰等都先后提出建設生態城市的奮斗目標[7]。

本文以長沙市1999～2008年的統計數據為基礎，分析了長沙市1999～2008年的生態足跡和生態承載力的變化，并在此基礎上評估了長沙市的可持續發展情況，預測了長沙市2009～2013年的生態足跡變化趨勢；尋求長沙市城市生態可持續發展的對策和模式，進而提出該市可持續發展戰略的對策和建議。

1 研究區域概況

長沙位于中國東南部，湖南省東部偏北，湘江下游和長瀏盆地西緣。地域范圍為東經111°53′～114°15′，北緯27°51′～28°41′。現設有芙蓉、天心、開福、岳麓、雨花5個市轄區，長沙縣、瀏陽市、望城縣、寧鄉縣4個市轄縣。東西長約230 km，南北寬約88 km。到2008年，全市土地面積11819.5 km2，其中市區面積556.3 km2，建成區面積181.23 km2。地下礦藏種類多，以非金屬礦具特色。到2008年，長沙市生產總值首次突破3000億元大關。據核算，全年實現地區生產總值（GDP）3000.98億元，比上年增長15.1%，人均GDP達45765元。同時，經濟質量得到明顯提高；農業生產穩步增長，產業化步伐加快；工業經濟結構在調整中進一步得到優化。

2 研究方法

2.1 生態足跡模型

任何已知社區的人口（某個個人、一個城市或一個國家）的生態足跡是生產該社區人口消費的資源和吸納這些人口產生的廢棄物所需要的生物生產地域總面積（包括陸地和水域），其計算公式如下[8]:

式中:EF為總的生態足跡（hm2）；rj為均衡因子，j為生物生產性土地類型；aai為第i種交易商品折算的生物生產地域面積（hm2），i為消費品和投入的類型；ci為第i種消費品的消費量；pi為第i種消費品的平均生產能力。

本文采用2006年世界自然基金會（WWF）提出的土地均衡因子，森林和化石能源地為1.34，可耕地和建設用地為2.21，牧草地為0.49，水域為0.36。

2.2 生態承載力模型

特定人口或區域所擁有的具有生態生產性土地總面積稱為生態承載面積。將耕地、草地、林地、建筑用地、海洋的面積乘以相應的均衡因子和當地的產量因子，就可以得到生態承載力（EC）:

式中:EC為生態承載力（hm2），j為生物生產性土地類型，aj為j種土地類型的實際面積（hm2），rj為均衡因子，yj為產量因子。

生態足跡減去生態承載力得到生態赤字。生態赤字＞0時，表明研究區域生態超載，處于不可持續發展狀態；生態赤字＜0時，表明研究區域生態盈余，處于可持續發展狀態。

3 結果與分析

3.1 長沙市人均生態足跡動態分析

長沙市1999～2008年人均生態足跡計算如表1所示。1999～2008年間，長沙市人均生態足跡呈上升趨勢，從0.846 hm2/人上升到1.245 hm2/人，10 a內增長率為47%。這可以看出，6類用地的生態足跡變化的總體趨勢是增加趨勢。其中增長最快的是化石燃料用地，從1999年的0.149 hm2/人上升到2008年的0.472 hm2/人，增長率為68%；其次是牧草地，從1999年的0.093 hm2/人上升到2008年的0.108 hm2/人，增長率為16%，這是由于長沙市市民對于牛肉、羊肉以及奶制品的需求日益增多引起的。可耕地占總生態足跡的比例較大，近10 a呈現出緩慢上升的趨勢。水域及森林在長沙市生態足跡中所占比例較小，變化不是特別的明顯，但總體上也是呈整體上升的趨勢，這是因為市民對于水產品以及林產品的消費呈現上升的趨勢所致。由于受到政府的嚴格控制，建筑用地呈現出緩慢下降的趨勢，從1999年的0.099 hm2/人，下降到2008年的0.088 hm2/人。

表1 1999～2008年長沙市人均生態足跡（hm2/人）

3.2 長沙市人均生態承載力計算

長沙市人均生態承載力計算結果見表2。長沙沒有牧草地以及可供占用的建筑用地，這兩項均為0。在計算中，扣除了12%的生物多樣性面積。如表中所示，長沙市1999～2008年人均可利用生態承載力呈現出上升的趨勢，從1999年的0.561 hm2/人上升到2008年的0.599 hm2/人，增長了6%。其中可以看出，可耕地的人均生態承載力對總體人均生態承載力的貢獻率最大，所占比例高達80%以上，呈現穩步上升的趨勢，說明長沙市的市民居住條件在這10 a中得到了一定程度的改善。其中以森林的人均生態承載力變化的幅度最大，從1999年的0.002 hm2/人上升到2008年的0.006 hm2/人，增長了2倍，這是由近年來人們對于林產品的需求不斷增加引起的。但水域和森林人均承載力占總體人均生態承載力的比率很小。化石能源地的人均生態承載力呈現出緩慢下降的趨勢，從1999年的0.194 hm2/人下降到2008年的0.177 hm2/人，這是因為用于吸收CO2的森林面積改變較小，而人口卻在不斷增加。

表2 長沙市1999～2008年人均生態承載力（hm2/人）

3.3 生態赤字

為了更加直觀地了解長沙市近10 a生態發展的變化趨勢，對長沙市1999～2008年的各類土地人均生態赤字以及總的人均生態赤字進行了計算，結果見表3。

表3 長沙市1999～2008年人均生態赤字（hm2/人）

從表3中可以看出，長沙市耕地從1999年到2008年都是處于生態盈余的狀態，其中有幾年生態盈余減少，但總體上長沙市的耕地目前處于可持續發展狀態。這表明市民食品消費結構發生改變，耕地生產力水平提高，能促進耕地生態發展，這樣的發展趨勢將有利于長沙市食品安全。

長沙市的牧草地近10 a一直為生態赤字，這是因為長沙市沒有牧草地，而隨著生活水平的提高，人們對畜牧產品的需求卻在上升，所以生態赤字處于上升狀態。

長沙市的森林也是一直處于生態赤字狀態，說明近年來市民對于水果、果用瓜以及木材的消費增加了，因此，長沙市應該采取增加森林面積和提高單位林產品產量的方式來維持森林的可持續發展的狀態。

長沙市的水域從1999～2008年一直處于生態赤字狀態，并穩定緩慢上升，但變化不大。

長沙市建筑用地10 a來也一直為生態赤字，這是因為長沙市沒有提供建筑用地。但由于近年來政府的有效控制，基本上建筑用地還是控制在一定的范圍內，生態赤字有減少的趨勢。

化石燃料用地從1999年到2002年處于生態盈余的狀態，但是在2002年以后化石燃料用地增長迅速，在2003變為生態赤字，并且上升速度很快，到2008年化石燃料用地的生態赤字已達0.295 hm2/人。化石燃料主要來源于能源物質的燃燒，化石燃料燃燒排放的CO2越多，化石燃料用地的需求量也就越大。而長沙市用來吸收CO2的森林面積變化較小，所以化石燃料用地的生態赤字越來越大，反映了其發展的不可持續性。能源的消耗量與日俱增是經濟發展的必然要求，化石燃料用地的短缺必然制約長沙市未來的經濟發展。

由以上分析可知，長沙市1999～2008年人均生態赤字在逐步的擴大，呈現出穩步上升的趨勢，說明該地區自然資源的需求已經超出其承載力范圍，生態承載力已經不能支持生態足跡的需求，該地區已處于不可持續的發展狀態。

3.4 長沙市未來5年生態足跡趨勢預測

假設長沙市未來5 a內的人口增長率、消費模式、土地資源等客觀的狀況保持1999～2008年的發展態勢。根據前面得出的生態赤字的結論，可以利用線性回歸模型預測長沙市2009年到2013年的人均生態足跡以及人均生態赤字的情況（圖1）。如圖所示，2009～2013年長沙市人均生態足跡、人均生態赤字呈現穩步增長的趨勢。人均生態足跡的增長較為快速，導致了人均生態赤字增長較快。到2013年，人均生態足跡可能超過1.4 hm2/人，人均生態赤字約達0.8 hm2/人。

圖1 長沙市2009～2013年人均生態足跡/人均生態赤字發展趨勢

4 實施可持續發展的戰略建議與對策

長沙市作為中國中部經濟發展較快的地區之一，生態赤字日益加重，因此探討長沙市如何走出自己的可持續發展道路具有極為重要的現實意義和示范作用。根據生態承載力和生態足跡分析結果以及當前的發展趨勢，提出以下建議:

（1）增強科技綜合實力，提高土地生產力。為減少全球資源消耗，走可持續發展道路，長沙市必須盡可能減少其自身占有的生態足跡面積，提高資源利用效率，才能減少其對自身資源的消耗，緩解長沙市的生態壓力，只有依靠科技進步才有助于提高各類土地的生產力。

（2）調整能源結構，提高能源利用效率。能源是人類賴以生存和發展的不可缺少的物質基礎，很大程度地制約著人類社會的發展。長沙市能源消費一直處于高位水平，而長沙市又是一個能源非常缺乏的城市，能源消費長期以來依靠省外調入和國外進口。從長遠來看，長沙市應提高水資源的利用效率，加快潔凈煤技術的開發利用，提高煤炭在發電中的效率；大力開發生物質能、地熱能、太陽能、風能、核能、天然氣等清潔能源、新能源和可再生能源。

（3）提高保護環境意識，積極保護生態環境。長沙市要實現建成生態城市的發展戰略目標，除了要具備社會經濟各項特征外，同時大家也應具備環保節能的生態意識；另外，還應大力提高公眾的環境保護意識，倡導可持續消費模式，減少環境污染，使公眾逐步認識到環境對人類的重要性，積極參與保護環境，這樣才能創造良好的生態環境，走可持續發展的道路。

[1]趙麗芳，江勇.可持續發展戰略學[M].北京:高等教育出版社，2001.

[2]謝鴻宇，王羚酈，陳賢生.生態足跡評價模型的改進與應用[M].北京:化學工業出版社，2008.

[3]徐中民，張志強，程國棟.生態經濟學理論方法與應用[M].鄭州:黃河水利出版社，2003.19-22.

[4]黃光宇.中國生態城市規劃與建設進展[J].城市環境與城市生態，2001，14（3）:6-8.

[5]楊志峰，何孟常，毛顯強，等.城市生態可持續發展規劃[M].北京:科學出版社，2005.

[6]王煒，朱京海，劉偉玲，等.區域可持續發展中生態足跡分析[J].湖南農業科學，2009，（9）:59-61.

[7]楊軍.生態城市建設的幾點規劃思考[J].工程建設與檔案，2005，19（5）:358-360，419.

[8]Wackernagel M,Rees W.Our Ecological Footprint-Reducing Human Impact on the Earth[M].British Columbia:New Society Publishers,1996.