武漢天興洲生態(tài)旅游環(huán)境承載力研究

生態(tài)旅游（ecotourism）是由國際自然保護聯(lián)盟（IUCN）特別顧問謝貝洛斯·拉斯喀瑞（Ceballas-　Lascurain）于1983年首次提出，強調以自然生態(tài)環(huán)境為基礎，注重生態(tài)環(huán)境保護，是一種主張開發(fā)與保護相結合的旅游業(yè)發(fā)展形式。近年來，生態(tài)旅游迅速成為世界各國旅游者的一種時尚和旅游業(yè)的一個熱點，并且在國內也蓬勃興起。

武漢市創(chuàng)新性地提出城市“兩軸兩環(huán)、六楔多廊”的生態(tài)框架體系，天興洲位于該生態(tài)框架體系中長江生態(tài)軸與三環(huán)線生態(tài)綠環(huán)、武湖生態(tài)綠楔交匯處，屬于城市重要的生態(tài)節(jié)點。2011年7月，武漢市國土資源和規(guī)劃局審查通過武漢市天興洲（主城區(qū)A2001編制單元）控制性詳細規(guī)劃，根據該規(guī)劃，天興洲將發(fā)展建設為以生態(tài)旅游為主題的生態(tài)博覽園、生態(tài)創(chuàng)意園、體育運動園三大休閑園區(qū)。本研究將以生態(tài)旅游這一發(fā)展方向為基礎，探討天興洲的生態(tài)承載力及生態(tài)容量，并核算在改容量下所能承載的最大人口數量，最終得出生態(tài)旅游環(huán)境承載力，為天興洲后續(xù)的生態(tài)旅游發(fā)展規(guī)模提供依據。

1　生態(tài)旅游環(huán)境承載力理論與計算方法

1.1　理論概述

生態(tài)旅游環(huán)境承載力概念的提出經歷了三個階段：旅游容量、旅游環(huán)境容量→旅游環(huán)境承載力生態(tài)旅游環(huán)境承載力。對于生態(tài)旅游環(huán)境承載力，許多學者都提出過自己的看法，其中有代表性的有：孫道瑋[1]、李豐生[2]、董巍[3]、曲小溪[4]等。孫道瑋認為，生態(tài)旅游環(huán)境承載力是指“某一旅游地域單元開展生態(tài)旅游活動（包括游覽、休閑、認知、探索等），在滿足游客游覽要求同時對自然生態(tài)環(huán)境影響最低，甚至保護、改善旅游區(qū)生態(tài)環(huán)境質量并使當地居民從旅游業(yè)中充分受益時旅游區(qū)所能容納的游客數量”；李豐生將其描述為“在一定自然地域，以不干擾自然地域、保護生態(tài)環(huán)境為前提，一是能夠給當地帶來益處；二是當地的生態(tài)和人口得到持續(xù)發(fā)展為條件，開展有責任的旅行行為時，這一自然地域所能容納的旅游人數”。眾多學者對生態(tài)旅游環(huán)境承載力都有各自的定義，但其基本內容是相同的，筆者將其歸納為特定地理區(qū)域與生活其中的有機體數量間的函數，即以不干擾自然地域、保護生態(tài)環(huán)境為前提，在滿足游客游覽要求同時對自然生態(tài)環(huán)境影響最低，這一地域所能容納游客的最大數量。

生態(tài)旅游環(huán)境承載力分析關注區(qū)域旅游業(yè)的生態(tài)支撐能力[5]，即維持城市人群進行生態(tài)旅游活動所需要的生態(tài)用地、可用水資源量，其著眼點在于宏觀土地、水等生態(tài)資源[6]。本研究中主要針對土地資源、水資源兩個方向計算生態(tài)旅游環(huán)境承載力。

1.2　計算方法

1.2.1　生態(tài)用地環(huán)境承載力

生態(tài)用地主要是各類天然和人工植被，以及各類水體和濕地，是城市內部和城市外圍整體生態(tài)環(huán)境最主要的組成部分和最重要的生態(tài)實體，起著城市居民生活、生產支撐系統(tǒng)的作用，它們不斷同外界進行物質和能量交換，從而影響和改造區(qū)域生態(tài)環(huán)境，在區(qū)域尺度上有極為重要的生態(tài)服務功能[7]。據有關研究，土地生態(tài)功能多達15種以上，其中碳氧平衡法研究的對象較為穩(wěn)定，也普遍運用于各種生態(tài)用地[8]。

植物生態(tài)系統(tǒng)是固碳重要的“匯”，也是釋氧唯一的“源”，區(qū)域生態(tài)用地通過光合作用和呼吸作用與大氣交換CO2和O2，從而對維持大氣中CO2和O2的動態(tài)平衡發(fā)揮關鍵作用[9]。從釋碳耗氧角度而言，在人類活動中的化石燃料燃燒、不合理的土地利用、生物生化作用和人類自身的呼吸作用均會釋放CO2，消耗O2。根據碳氧平衡和生物量法測算固碳釋氧能力，分別有：

式中　CE、OE—化石燃料燃燒一年釋碳、耗氧量（噸/年）；CC、OC—生物生化作用一年釋碳、耗氧量（噸/年）；CP、OP—人類自身呼吸一年釋碳、耗氧量（噸/年）；MC—釋碳量等效森林面積（公頃）；MO—耗氧量等效森林面積（公頃）；m—單位等效森林面積釋氧系數，取值50千克/（公頃·天）；n—單位等效森林面積固碳系數，取值68千克/（公頃·天）；SC—生態(tài)用地一年固碳量（噸/年）；SO—生態(tài)用地一年釋氧量（噸/年）；NC—生態(tài)固碳量等效森林面積（公頃）；NO—生態(tài)釋氧量等效森林面積（公頃）。

當碳氧平衡時，N/M=Q0　，其中，Q0—大氣碳氧平衡貢獻率，固定值為60%。

由此可得：CP＝SC/Q0-CE-CC OP＝SO/Q0-OE-OC

1.2.2　水環(huán)境承載力

水環(huán)境容量是指在不影響水正常用途的情況下，水體所能容納的污染物的量或自身調節(jié)凈化并保持生態(tài)平衡的能力。本研究通過計算天興洲的水環(huán)境容量，進一步測算現(xiàn)有水環(huán)境容量能承載的人口規(guī)模。水環(huán)境構成污染的主要污染物為COD、BOD5、氨氮。本研究主要計算天興洲的水環(huán)境的COD、BOD5、氨氮容量。

天興洲上由天然降雨匯集而成的兩條東西走向的水渠，因此采用地表徑流量來計算天興洲上的河流水量，由于天興洲污染源主要分布于堤內，堤外地表徑流對污染源的自凈作用無貢獻，因此僅需計算堤內的水環(huán)境容量，即：W=C·ψ·A·106

式中：W—水環(huán)境可承載某污染物的量（噸/年）；C—某種污染物的水質標準值（毫克/升）；ψ—徑流系數；A—降水總量（立方米/年）。

2　天興洲生態(tài)旅游環(huán)境承載力分析

2.1　研究區(qū)域概況

天興洲位于武漢市中心區(qū)的東北方向，處于中心區(qū)與新城組群的交接地帶。洲身長約8.5公里，平均寬2.1公里，天興洲地面高程在22.80～24.10米之間，堤頂高程28.50米，堤防保護面積9.77平方公里。天興洲一切都保持著生態(tài)原樣，沒有受城市工業(yè)污染影響，天興洲垸外是一片純天然濕地，沒有任何人工雕琢，生長的植物主要是耐水性強的意楊和柳樹，自成一片，洲上鳥類資源較為豐富，整體生態(tài)環(huán)境良好。

本研究利用2009年的中巴O2B衛(wèi)星影像，在Erdas8.7、ArcGIS9.0等3S軟件的支持下，衛(wèi)星影像數據經過合成、校正等前處理，結合現(xiàn)場調查確定的地面類型資料進行解譯，確定了水域、農田、道路和村莊、灘涂等4個分類系統(tǒng)（土地利用類型）。

2.2　計算結果與討論

2.2.1生態(tài)用地環(huán)境承載力

（1）參數取值

SC、SO——本研究通過天興洲地區(qū)植被凈生產力來推算出光合作用與呼吸作用下植被固碳釋氧的能力。結合遙感解譯和土地利用現(xiàn)狀圖綜合分析，天興洲上灘涂濕地總面積達到14.02平方公里，耕地面積5.28平方公里。長江蘆葦帶灘涂濕地固碳能力參數1.11～2.41千克/（平方米？天），計算天興洲地區(qū)的灘地固碳能力，取均值為48.2千克/（公頃·天）；以1公頃耕地每日固定CO218.8　千克計算。

CE、OE——天興洲是個純農業(yè)生態(tài)洲，洲上沒有第二、第三產業(yè)發(fā)展，故在分析天興洲的耗氧量時，可弱化燃燒的部分，只需考慮人呼吸與生物生化量，即CE＝0，OE＝0。

CC、OC——生化作用主要指有機物降解釋放CO2，不同類型生態(tài)用地二氧化碳通量值不同，釋放二氧化碳的強度不同。根據長時間測定研究，可得不同類型生態(tài)用地生化作用CO2排放量，見表3。

根據調查，武漢市的生化耗氧量為127.75萬噸/年，其生態(tài)用地面積為2295平方公里，天興洲的生態(tài)面積為19.30平方公里，由此可得天興洲的生化作用氧氣消耗量（OC）為10　743.25噸/年。

（2）固碳釋氧總量計算結果

根據（1）與（2）的計算方法和參數，由此可計算得天興洲生態(tài)用地一年可容納的人類自身呼吸釋碳、耗氧量為：

CP＝SC/Q0-CE-CC＝33291.52（噸/年） OP＝SO/Q0-OE-OC＝23724.35（噸/年）

（3）生態(tài)用地人口承載力

根據天興洲生態(tài)用地一年可容納的人類自身呼吸釋碳、耗氧量，可進一步測算天興洲生態(tài)用地承載的極限人口規(guī)模。考慮到天興洲上不適宜建設大型酒店等住房配套設施，故在此假設游客登島旅游當天往返。由碳氧平衡法計算生態(tài)旅游發(fā)展模式下的生態(tài)用地容量的人口承載力：

XC·a·kC·10-3=CP XO·a·kO·10-3=OP

式中：CP—人類自身呼吸一年釋碳量（噸/年）；OP—人類自身呼吸一年耗氧量（噸/年）；a—游客停留系數（人次/天），取值為1；XC—天興洲生態(tài)用地碳平衡可承載的極限游客數（人次/年）；XO—天興洲生態(tài)用地氧平衡可承載的極限游客數（人次/年）；kC—人均釋碳量（千克/人·天），取值1.0千克/（人·天）；kO—人均耗氧量（千克/人·天），取值0.75千克/（人·天）。

根據以上計算方法，結合之前計算的CP、OP值，可得到天興洲生態(tài)用地的人口承載力XC=3329.25萬人次/年，XO=3163.24萬人次/年，故用碳氧平衡法計算的天興洲生態(tài)用地的人口承載力為3163.24萬人次/年。

2.2.2　水環(huán)境承載力

（1）參數確定

W=C·ψ·A·106

水質標準值（C）——根據《武漢市地表水環(huán)境功能區(qū)類別》，長江武漢市7FoUT+z9JfvnIDfboqROeSVDOMfa0PcnUJ63cauBfE0=境內段功能為集中式生活飲用水水源地二級保護區(qū)，執(zhí)行的環(huán)境質量標準類別為Ⅲ類。

徑流系數（ψ）——根據《環(huán)境影響評價技術導則—地面水環(huán)境》，地表類型為草地、沙質土壤，中等坡度（2%～7%）的區(qū)域，徑流系數為0.10～0.15，本研究按0.12計算。

降水總量（A）——由堤內面積（9.77平方公里）乘以洪山區(qū)年降雨量（1.163米）得到。

（2）水環(huán)境容量計算

根據對天興洲的初步規(guī)劃及定位，可知天興洲開發(fā)建設后污水類別主要為上島旅游人群的生活污水，屆時島上將設有污水處理設施，出水水質執(zhí)行《地表水環(huán)境質量標準　GB3838-2002》Ⅲ類標準。假設天興洲發(fā)展生態(tài)旅游后生活污水收集率為90%，達到發(fā)達國家水平。

對于收集處理后實現(xiàn)達標排放的尾水，滿足長江武漢市境內段功能要求，因此，現(xiàn)有的水環(huán)境容量只需滿足未收集部分污水即可。污水系數取0.85，則有：

（P×a×B×0.85）×（1-90%）×D×10-9=W

式中：P—水環(huán)境游客承載力（人次/年）；a—游客停留系數（人次/天），取值為1；B—游客日用水量（升/人次·天），在生態(tài)旅游發(fā)展模式下，參考《風景名勝區(qū)設計規(guī)范》，本研究景區(qū)游客用水量取50升/人次·日；D—污水中某污染物的排放濃度（毫克/升），根據城鎮(zhèn)旅游污水污染物排放濃度參考值，COD　250　mg/L，BOD5　150　mg/L，氨氮25　mg/L；W—水環(huán)境可承載某污染物的量（噸/年）。

根據上述計算方法及參數計算出不同發(fā)展模式下天興洲水環(huán)境承載力，結果如下：

通過對天興洲水環(huán)境容量分析，天興洲水環(huán)境人口承載力取各種水環(huán)境污染因子環(huán)境容量中最小的人口承載力，即BOD5環(huán)境容量人口承載力，天興洲上水環(huán)境人口承載力為855.4萬人次/年。

3　小結

綜上所述，天興洲地區(qū)發(fā)展生態(tài)旅游的生態(tài)用地環(huán)境承載力為3163.24萬人次/年，水環(huán)境承載力為855.4萬人次/年，根據短板原則，天興洲生態(tài)旅游環(huán)境承載力為855.4萬人次/年。然而，以上分析均基于天興洲現(xiàn)狀水系計算而得，其結果是現(xiàn)狀條件下最大水環(huán)境容量所能承載的極限人口。若改變洲上的生態(tài)用地分布、水系、集水面積及功能區(qū)劃，則水環(huán)境容量隨之增減，所能承載的極限人口數也隨之改變。

天興洲，作為漫漫長江武漢段中最大的天然綠洲，一直保留著其原始自然姿態(tài)，卻又面對著經濟發(fā)展嚴重滯后于江兩岸武漢中心城區(qū)的尷尬。本次的控制性詳細規(guī)劃為天興洲未來的發(fā)展指明了道路，以“生態(tài)、運動、旅游”為核心，在環(huán)境承載力限值范圍內發(fā)展生態(tài)旅游，及彌補了武漢市中心城區(qū)生態(tài)休閑景點匱乏的缺陷，又能兼顧天興洲環(huán)境與經濟的平衡，可謂一舉多得。

參考文獻：

[1] 孫道瑋，俞穆清，陳田，等.生態(tài)旅游環(huán)境承載力研究——以凈月潭國家森林公園為例[J].東北師大學報：自然科學版，2002，34（1）：　61-71

[2] 李豐生，趙贊，聶卉，等.河流風景區(qū)生態(tài)旅游環(huán)境承載力研究[J].桂林旅游高等專科學校學報，2003，14（3）：13-18.

[3] 董巍，劉昕，孫銘，等.生態(tài)旅游承載力評價與功能分區(qū)研究——以金華市為例[J].復旦學報：自然科學版，2004，43（6）：1025-1029.

[4] 曲小溪，肖貴蓉，王樂.生態(tài)旅游環(huán)境承載力的一種新測量[J].北京第二外國語學院學報（旅游版），2006，139（9）：　63-66.

[5] 保繼剛.旅游地理學[M].北京：高等教育出版社，1993：68-70.

[6] 胡炳清.旅游環(huán)境容量計算方法[J].環(huán)境科學研究，1995，8（3）：20-24.

[7] 楊琪.生態(tài)旅游區(qū)的環(huán)境承載量分析與調控[J].林業(yè)調查規(guī)劃，2003，28（2）：73-76.

[8] 孫道瑋.生態(tài)旅游環(huán)境承載力的研究[J].東北師大學報：自然科學版，2002，47（1）：66-71.

[9] 張穎，王群，李邊疆，王萬茂．應用碳氧平衡法測算生態(tài)用地需求量實證研究[J].中國土地科學，2007，12．

作者簡介：胡曉婉（1987-），女，廣東深圳人，助理工程師，從事環(huán)境規(guī)劃與管理研究；賴梅東（1979-），女，廣東深圳人，中級工程師，從事生態(tài)評價研究；褚艷玲（1980-），女，廣東深圳人，工程師，碩士，從事環(huán)境科學研究。

（深圳市深港產學研環(huán)保工程技術股份有限公司；重慶市環(huán)境保護工程設計研究院有限公司）

（責任編輯：劉嬌嬌）