湖北省“兩圈”生物資源生態足跡動態分析*

摘要：本文對1998-2008年湖北省武漢城市圈和鄂西生態文化旅游圈的生物資源生態足跡及其組成、人均生物資源生態足跡、生物資源生態承載量和生物資源生態赤字（盈余）進行了動態分析。研究表明，武漢城市圈生物資源生態足跡組成以耕地為主，其他生態生產性用地的足跡比例較小，各市州生物資源生態足跡整體呈現逐年增加的趨勢，人均生物資源生態足跡小于省均值，生物資源生態承載量先升高后降低，各市州生物資源生態承載量由大到小排序為：黃岡、孝感、武漢、咸寧、天門、黃石、仙桃、鄂州、潛江，生態赤字呈增大趨勢；鄂西生態圈除神農架外其他各市州的生物資源生態足跡均較大，林地足跡占主要地位，其總量對全省的貢獻較大；人均生物資源生態足跡大于省均值，生物資源生態承載量呈增高趨勢，各市州由大到小排序為：宜昌、十堰、襄樊、荊州、恩施、隨州、荊門、神農架，該圈一直保持很高的生物資源生態盈余，但盈余值有減小的趨勢。

關鍵詞 武漢城市圈；鄂西生態文化旅游圈；生物資源；生態足跡；生態承載量

中圖分類號 F062.4 文獻標識碼 A 文章編號 1002-2104(2011)02-0167-08

生態足跡自20世紀90年代初由加拿大生態經濟學家Rees［1］首次提出，Wackernagel［2］對模型進行改進以來，其應用范圍從國家尺度發展到縣域尺度［3］，逐步延伸到旅游［4］、溫室氣體排放［5］、交通運輸［6］等領域。WWF 2000年起每兩年發布一次《Living Planet Report》，對各國生態足跡進行報道，是國際評價各國發展可持續性現狀的權威報告［7］。傳統生態足跡基于消費，供給和貿易，但貿易在計算中往往因缺少數據而難以涉及，因此，熊德國等［8］提出生產性生態足跡的概念，它指一個區域每年從生態系統中實際取得的生物產量所需要的生態生產性面積，真正反映了人類活動對當地生態系統的壓力。2007年，湖北省“武漢城市圈”的總體規劃得到國務院批準［9］，為了平衡省內發展，落實科學發展觀，促進區域經濟又好又快發展，鄂西生態圈構建也于2008年提上日程［10］。兩型社會和生態圈的構建，其根本在于解決人口、資源與環境三者之間的矛盾，堅持走可持續發展的道路。本文用生物資源（生產性）生態足跡對湖北省17市州1998-2008年的生物資源生態足跡及其組成進行了計算，以期為湖北省“兩圈”建設制定切實可行的可持續發展規劃提供參考。

1 研究區域概況

武漢城市圈，是以武漢為中心，100 km左右為半徑，呈放射狀分布的城市群，包括武漢、黃石、鄂州、孝感、黃岡、咸寧、仙桃、天門、潛江九城市。圈內的人口占全省的50.4%，面積占全省的33%，經濟總量則占全省的60%，工商業主要指標占全省的57%-60% （2004年）。鄂西生態圈，指由襄樊、荊州、宜昌、十堰、荊門、隨州、恩施、神農架8個市（州、林區）構成的圈域；該圈是全國重要的生態功能區、最大的水電基地，是湖北省重要的農產品基地和制造業基地；該圈生態資源豐富，歷史文化積淀深厚，具有依托富集生態資源發展可持續經濟的后發優勢。

2 數據來源與研究方法

本文研究使用的數據包括1998-2008年的湖北省17市州農、林、牧、漁業生物資源生產量［11-12］，耕地變動數據［11］，土地利用數據［13］，人口變動數據［11］，國土面積數據［11］，湖北省部分生物資源單位面積生產量數據［11］，中國相關生物資源單位面積生產量數據［14］，世界相關生物資源單位面積生產量數據［15］和湖北省縣級以上自然保護區保護區分布及面積［16］。

采用Microsoft Excel 2003進行數據分析及圖表制作，采用MapInfov8.5進行專題圖繪制。

何偉等：湖北省“兩圈”生物資源生態足跡動態分析中國人口#8226;資源與環境 2011年 第2期2.1 生物資源生態足跡模型

2.1.1 基本模式

生態足跡是將資源消耗量按照區域的生態生產能力分別折算成具有生態生產力的化石能源地、可耕地、牧草地、林地、建設用地和水域六類生態生產性土地的面積Aj，計算方法如式(1)：

Aj=eFj∑ni=1CiEPi=eFj∑ni=1（Pi+Ii-Ei）EPi(1)

式中： Aj—第j類生態生產性土地的面積，hm2，其中j=0，1，2，3，4，5分別代表以上六種土地類型；EPi—第i類產品的單位面積產量，t/hm2；Ci—第i類產品的資源消費量，t；Pi—第i類產品的資源生產量，t；Ei—第i類產品的資源出口量，t；Ii—第i類產品的資源進口量，t；eFj—第j類土地類型的均衡因子；n—該土地類型所涉及的產品數目。

2.1.2 應用模式

生態足跡所涉及到的“全球公頃”往往不適于較小區域生態足跡的計算，因此，研究者提出了“國家公頃”［17］，“省公頃”［18］。本文研究尺度為市州級別，采用“省公頃”更符合實際（見表1）。生態足跡包括生物資源生態足跡，能源生態足跡及貿易所產生的生態足跡，本文僅就生物資源生態足跡（ecological footprint of biological resource，EFBR）進行計算，如下：

EFtotal=∑4j=1Aj=∑4j=1∑ni=1eFj×PiEP1(2)

式中：Aj—同上，分別是可耕地、牧草地、林地和水域。

2.2 生物資源生態承載量模型

本文的生物資源生態承載量（ecological capacity of biological resource，ECBR）舍去化石能源地和建設用地，包括其他4種類型，其中生物多樣性用地與各地區國土面積相關。計算公式如下：

ECtotal=(1-bd)∑4j=1ECj=(1-ARAL)∑4j=1aj×yFj×eFj(3)

式中：aj—第j類生態生產性土地的實際面積，hm2，分別是可耕地、牧草地、林地和水域；yFj—第j類土地類型的產量因子，這里取由“省公頃”計算得到的1998-2008年各市州土地產量調節因子；eFj—均衡因子，同前；ECj—第j種土地類型的總生態足跡，hm2；ECtotal—4種土地類型的總生態足跡，hm2；bd—保護生物多樣性而排除的生態用地面積比例，%；AR—該地區自然保護區所占國土面積，該值既可是實際值，也可是預估值，hm2；AL—該地區國土面積，hm2。

2.3 人均生態足跡

將總生態足跡除以其總人口數，即為人均生態足跡（EFBR per capita，EFBRC），如此可得人均生態承載量（ECBR per capita，ECBRC），如式（4）和（5）。

EF=EFtotal/N(4)

EC=ECtotal/N(5)

式中：EF—人均生態足跡，hm2/cap；EC—人均生態承載量，hm2/cap；N—人口數量，cap。

3 結果與分析

3.1 武漢城市圈生物資源生態足跡（EFBR）及其組成

圈內各市州耕地足跡所占比例均最大，牧草地足跡比例最小；武漢城市圈水域足跡占全省的比例達到55.1%（11年均值）。各市州11年來的EFBR整體呈現逐年增加的趨勢，除孝感和黃岡外，其他市州變化不大（見表2），其中黃岡市EFBR變化最大，極差為4.89×105 hm2；鄂州最小，極差為9.87×104 hm2。9市州中，黃岡的EFBR最大，它的耕地足跡大于其他圈內市州，水域足跡和林地足跡也較大。孝感EFBR排名第二，其耕地生態足跡也位列第二。武漢市作為湖北省省會，同時也是武漢城市圈的核心，EFBR排名第三，其水域生態足跡在圈內最大，占全圈比例達21%（11年均值）。咸寧的EFBR次于武漢，其林地足跡（1.42×105 hm2，11年均值）大于黃岡林地足跡（1.24×105 hm2，11年均值），對其林地足跡貢獻較大的是木材采伐，該市林地面積占陸地面積的61.98%，在全圈中木材采伐量最大。黃石、仙桃、天門、潛江的足跡值相當，鄂州最小（見表2）。綜上所述，武漢城市圈EFBR組成以耕地為主，其他生態生產性用地足跡比例較小，足跡值呈現逐年增加的趨勢。

3.2 武漢城市圈人均生物資源生態足跡（ECBRC）

生態足跡為地區人類社會經濟活動對生態環境作用總體程度的評估，往往受到當地生態環境及當地居民生產和生活方式的限制。ECBRC可以反映當地的生態生產性用地的生態效率，即一個人需要多少地才能維持生存與發展。1998-2004年，武漢、鄂州、黃岡、黃石、孝感、天門ECBRC值較均小于省均值，2005年以后，只有武漢和黃石ECBRC值仍小于省均值（見表3），一直維持在0.05-0.15 hm2#8226;cap-1之間；2005年前，黃岡、天門、鄂州和孝感的ECBRC值保持在0.10-0.15 hm2#8226;cap-1之間，2005年后，在0.15-0.20 hm2#8226;cap-1之間；咸寧ECBRC值2000年前保持在0.10-0.15 hm2#8226;cap-1之間，2001年起在0.15-0.25 hm2#8226;cap-1之間；仙桃1998-2003年的ECBRC值保持在0.15-0.20 hm2#8226;cap-1之間，2004年下降到0.10-0.15 hm2#8226;cap-1之間，但2005-2007年在0.20-0.25 hm2#8226;cap-1之間，2008年在0.25-0.30 hm2#8226;cap-1之間；潛江11年的EFBRC值均大于省均值，2005年后甚至大于0.25 hm2#8226;cap-1。武漢城市圈整體的ECBRC值小于省均值，人均對土地面積的占用最小，但近幾年的ECBRC呈增加趨勢。

3.3 武漢城市圈生物資源生態承載量（ECBR）

黃岡武漢城市圈ECBR呈現先升高后降低的趨勢（見表3），2004年達到最大值，為4.58×106 hm2，根據各市州11年的平均ECBR大小對市州排序為：黃岡（1.05×106 hm2）、孝感（8.08×105 hm2）、武漢（7.13×105 hm2）、咸寧（5.60×105 hm2）、天門（2.42×105 hm2）、黃石（1.76×105 hm2）、仙桃（1.55×105 hm2）鄂州（1.49×105 hm2）、潛江（1.28×105 hm2）。按式（3）計算保護生物多樣性用地比例，我省保護生物多樣性用地比例為5.45%，武漢城市圈該比例為3.12%，武漢城市圈達到省比例的市州有鄂州和仙桃，鄂州的該比例達到了23.81%，其他市州低于該值，咸寧、天門、潛江的該值為0（2006年底）。在保護性用地比例目標一定的情況下，各市州才能得到真實的ECBR，因此，各市州應該從保護本地生態環境的角度出發制定適合本市的保護生物多樣性用地比例。

3.4 武漢城市圈生物資源生態赤字（盈余）

生態赤字（盈余）是衡量發展可持續的標準之一，當生態足跡-生態承載量>0時，出現赤字，反之出現盈余，武漢城市圈1998年出現生態盈余，并逐年增大，2005年出現生態赤字，并呈增加趨勢。近年來，仍有生態盈余的市州是武漢、孝感、咸寧，出現生態赤字的市州是鄂州、黃岡、天門；一直維持較高赤字的市州是黃石、仙桃和潛江（見表4）。

3.5 鄂西生態圈生物資源生態足跡（EFBR）及其組成

鄂西生態圈除神農架外其他各市州的EFBR均較大（見表5），水域足跡和林地足跡在該圈均占到很大比例，且總量對全省的貢獻很大，11年平均值顯示，該圈水域足跡和林地足跡分別占全省水域足跡和林地足跡的45.6%、86.9%，牧草地足跡僅為0.8%。各市州EFBR整體上呈現逐年增加的趨勢。各市州近11年來的EFBR均有較大變化，其中，荊門的EFBR變化最大，極差為8.64×105 hm2；神農架的變化最小，極差為6.25×104 hm2。襄樊的EFBR最大，其耕地足跡變化不大，林地足跡大于圈內其他市州，且逐年增加，水域足跡較大，但占總足跡的比例較小（3.9-8.2%）；荊門排第二，林地足跡逐年增加，并接近耕地足跡所占比例；荊州的EFBR總量排第三，足跡貢獻主要來自于水稻、油料、水產品、板栗；十堰、隨州列于四、五位，十堰林地覆蓋率達51.6%，其核桃、油桐籽等產量居于全圈之首，隨州水域足跡占全圈水域足跡的三分之一，為全圈最大，占全省水域足跡的六分之一，為全省最大；宜昌的非耕地足跡占其總足跡的70%以上，這與該市境內有山區、平原、丘陵的格局有關，恩施自治州地貌與宜昌類似，不適合水稻等作物生長，但該市薯類產量居于圈內首位；神農架為圈內乃至省內開發最小，人類足跡值最小的區域。鄂西圈生物資源豐富，土地廣大，其EFBR占全省比例為59.1%（2008年）。

3.6 鄂西生態圈人均生物資源生態足跡（ECBRC）

2000年以來神農架和十堰EFBRC值小于省均值，而其他六市州大于省均值。神農架的ECBRC為省內最大，ECBRC值一直大于0.3 hm2#8226;cap-1之間；十堰除1998和1999年小于0.15 hm2#8226;cap-1，2000-2007年一直在0.15-0.20 hm2#8226;cap-1，2008年在0.20-0.25 hm2#8226;cap-1之間；荊州11年以來均小于0.15 hm2#8226;cap-1，2001年起在0.10-0.15 hm2#8226;cap-1之間；隨州一直大于0.20 hm2#8226;cap-1，2006年起人均值大于0.30 hm2#8226;cap-1；恩施于2001年，2003年人均值大于0.15 hm2#8226;cap-1外，其他年份均小于該值；宜昌的ECBRC除2004年外一直在0.05-0.15 hm2#8226;cap-1之間；襄樊ECBRC逐年增加，一直大于0.15 hm2#8226;cap-1；荊門ECBRC一直維持在較高數值，一直大于0.25 hm2#8226;cap-1。鄂西生態圈整體的EFBRC值大于省均值，人均對土地的占用較大。

3.7 鄂西生態圈生物資源生態承載量（ECBR）

宜昌鄂西生態圈ECBR整體呈增高趨勢（見表4），根據各市州11年的平均ECBR大小對市州排序為：宜昌（4.11×106 hm2）、十堰（2.16×106 hm2）、襄樊（1.64×106 hm2）、荊州（1.26×106 hm2）、恩施（1.16×106 hm2）、隨州（6.69×105 hm2）、荊門（6.02×105 hm2）、神農架（3.38×105 hm2）。鄂西生態圈保護生物多樣性用地比例為6.64%，圈內達到省比例的有十堰（14.48%）、襄樊（6.38%）和恩施（6.24%），其他市州低于該值，荊門為0，鄂西圈獨特的地理環境為其生物資源創造了良好的棲息環境，是湖北省、華中地區乃至整個中國巨大的基因庫，但本圈仍應進一步提高生物多樣性保護用地比例，為開發生態文化旅游等第三產業創造物質基礎。

3.8 鄂西生態圈生物資源生態赤字（盈余）

鄂西生態圈1999年以來保持很高的生物資源生態盈余，并且在2003年達到最大值，2004年盈余值逐漸減小，以后均小于2003年水平。保持生態盈余的市州是十堰、荊州、宜昌、恩施和神農架；出現過生態赤字的市州是襄樊、隨州；一直保持生態赤字的市州是是荊門（見表4）。

4 結 論

武漢城市圈生物資源生態足跡組成以耕地為主，各市州生物資源生態足跡整體呈現逐年增加的趨勢，人均生物資源生態足跡小于省均值，生物資源生態承載量先升高后降低，各市州生物資源生態承載量由大到小排序為：黃岡、孝感、武漢、咸寧、天門、黃石、仙桃、鄂州、潛江，生態赤字呈增大趨勢；鄂西生態圈林地足跡占主要地位，其總量對全省的貢獻較大；人均生物資源生態足跡大于省均值，生物資源生態承載量呈增高趨勢，各市州由大到小排序為：宜昌、十堰、襄樊、荊州、恩施、隨州、荊門、神農架，一直保持很高的生物資源生態盈余，但盈余值有減小的趨勢。

（編輯：李 琪）

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Dynamic Analysis of Ecological Footprint of Biological Resource:

a Case Study of the “Two Circles” in Hubei Province

HE Wei1，2 HU Hongxing2 SHEN Hong1 WANG Yu2 XU Fuliu1

(1. College of Urban and Environmental Sciences， Peking University， Beijing 100871， China;

2. School of Resource and Environmental Science， Wuhan University， Wuhan Hubei 430079， China)

Abstract Based on the ecological footprint model system， the ecological footprint of biological resource (EFBR) and its composition， EFBR per capita， ecological capacity of biological resource (ECBR)， and ecological deficit (remainder) from 1998 to 2008 in the “two circles” areas， namely， wuhan urban circle (WUC) and western Hubei ecoculture tourism circle (WEC) were calculated. According to the dynamic analysis， the results showed that the cropland footprint was the main part of the EFBR in WUC area， and other types of ecologically productive land accounted for a very small part. In a whole， the EFBR of every city in WUC showed an increasing tendency year by year， and EFBR per capita were lower than provincial average. ECBR in WUC increased at first and decreased subsequently， and the ECBR of every city in WUC was ranked as: Huanggang (HG)， Xiaogan (XG)， Wuhan (WH)， Xianning (XN)， Tianmen (TM)， Huangshi (HS)， Xiantao (XT)， Ezhou (EZ)， Qianjiang (QJ). WUC’s ecological deficit was increased year by year. The results of WEC were different compared to WUC. The EFBR of Shennongjia (SNJ) was lower than that of any other city in WEC area， and forestland footprint was the main part of the EFBR， contributing a lot to the provincial average level. EFBR per capita in WEC were higher than provincial average， and ECBR in WUC increased subsequently. The ECBR of every city in WEC was ranked as: Yichang (YC)， Shiyan (SY)， Xiangfan (XF)， Jingzhou (JZ)， Enshi (ES)， Suizhou (SZ)， Jingmen (JM)， Shennongjia (SNJ). WEC kept a high ecological remainder， but the remainder was decreased year by year.

Key words Wuhan urban circle (WUC); western Hubei ecoculture tourism circle (WEC); biological resource; ecological footprint; ecological capacity