基于生態足跡的湖南省可持續性測度與評價

劉珍

[摘要]綠色發展理念下，提升生態可持續發展能力已成為中國政府的一項重要政策目標。基于三維生態足跡模型，分析了湖南省2005～2015年間的生態足跡、生態承載力和生態可持續發展能力。結果表明，2005～2015年間湖南省的生態足跡總量始終在增加，其中林地生態足跡占比最大。生態足跡深度始終大于1，表明湖南一直處于生態赤字狀態；湖南的生態壓力呈現出“周邊高而中心低”的空間分布格局。生態足跡多樣性指數的結果表明，湖南各地市生態系統的穩定性較好，但生態經濟發展能力水平較低。

[關鍵詞]生態足跡；生態承載力；生態可持續發展能力；湖南省

[中圖分類號]F127 [文獻標識碼]A

1 引言

工業革命以來，環境破壞、全球氣候變暖等問題引起高度關注，可持續發展已經成為人類社會的共識。近年來，中國政府大力推進生態文明建設。2017年12月，中國政府首次發布各地區綠色發展指數被認為是中國政府強化生態文明建設、突出可持續發展目標考核的重大舉措。如何量化人類對自然資本的需求以及自然資本的供給能力，是可持續發展研究領域的優先課題。Wackernagel和Rees提出的生態足跡方法廣泛應用到可持續發展度量中生態足跡與經濟發展水平密切相關，可以有效衡量一個國家的經濟發展水平。傳統生態足跡模型并沒有區分存量資本和流量資本，不能顯現存量資本保持不變對維持生態系統的平衡的重要作用。因此，Niccolucci等在傳統生態足跡模型基礎上增加了足跡深度和足跡廣度兩個尺度，在國家和全球層面上分別解釋自然資源的存量耗竭和流量使用的問題，從而將生態足跡模型由二維發展為三維。方愷認為三維模型從時空兩方面表征了人類對資本存量的消耗（足跡深度）和對流量的占用（足跡廣度），增強了生態足跡在不同區域、不同時期間的可比性，并在一定程度上克服了經典模型的評估缺陷。本研究基于三維生態足跡模型，綜合運用生態可持續發展指標，對湖南省2005～2015年的生態足跡、生態承載力、生態可持續發展能力進行評價。

2 研究區域

研究對象湖南省位于我國中部地區（東經108°47′～114°15′，北緯24°38′～30°08′），下轄14個地級市（州）。省境絕大部分位于洞庭湖以南，省內最大河流湘江貫穿省境南北。境內土地資源豐富多樣，水系發達，動植物、礦產、旅游等各類資源豐富，為全省社會經濟的發展及生態建設提供了重要的物質基礎。全省土地面積2118.36萬hm2，占全國土地總面積的2.2%；常住人口約為6822萬人。2015年全省實現地區生產總值29047.2億元，人均地區生產總值達42968元，分別位居全國第9位和第16位。

湖南一直走在全國生態文明建設領域前列。2007年12月，湖南長株潭城市群獲批全國兩型社會建設綜合配套改革試驗區。同時，湖南綠色發展指數居全國第八位；其中“環境質量指數”“生態保護指數”“增長質量指數”三項內容均位列全國前十位。

3 方法和材料

3.1 方法

不同類型的土地有不同的產量因子。本文根據《國家生態足跡賬戶》計算出耕地、林地、草地、水域、化石能源用地和建設用地的產量因子分別為1.66、0.91、0.19、1、0和1.66。此外，式（2）中的88%（=1～12%）是源于不同把所有的土地都用于為人類提供資源或吸收CO2，還必須保留一定數量的土地用于生物多樣性保護。根據世界環境與發展委員會， 這一比率設定為12%，即只有88%的土地用于為人類提供資源。

文獻中常采用（2）式和（1）式之差衡量區域的生態安全性。如果差值大于0，則意味著生態盈余，表明該區域的生態容量可以支持其人類負荷，該地區的生態容量有望擴大，消費模式具有相對可持續性；反之，則為生態赤字，表明該區域的人類負荷超過其生態容量，兩種情況都說明地區發展模式處于相對不可持續狀態。

3.2 材料

3.2.1 生物資源來源。計算生態足跡需要詳細的生物資源消費和能源消費量。其中，生物資源消費量由六類生態生產性土地面積的農作物產量來表示。湖南耕地主要用于種植糧食作物和花生、油菜等經濟作物。考慮豬肉和禽肉主要靠糧食或者農作物加工品，故將豬肉、禽肉的生物性生產土地劃歸為耕地。除豬肉和禽肉外的其他肉類及其相關消費歸為草地需求用地。林地主要提供水果、木材等經濟作物。水域用地及其產量情況以淡水捕撈與養殖的生產情況來統計。化石能源用地是用來核算為吸收人類活動所排放的溫室氣體所需要的土地面積。因此本文中化石能源賬戶的生態足跡計算是基于化石能源消費的碳排放數據，而非生產數據來計算對應的生態足跡（也稱碳足跡）。水電常被用來計算建設用地的生態足跡。由于大多數建設用地占用的是耕地，所以，建設用地的產量因子和均衡因子與耕地相同。

3.2.2 數據來源。本文研究數據主要來源于2005～2015年的湖南省土地利用現狀統計數據和中國國土資源公報（2005～2015年），2006～2016年的《中國能源統計年鑒》、《湖南農村統計年鑒》、《中國農村統計年鑒》、《湖南統計年鑒》和《中國統計年鑒》。

4 結果和討論

4.1 湖南生態足跡的時空變化

2005～2015年，湖南省生態足跡總量波動上升，其絕對量由2005年的6559.637萬國家公頃（即6559.637×104 NHA）增長至2014年的7187.976×104 NHA；2015年則下降至6770.053×104 NHA。相應地，2005～2015年間，湖南省的人均生態足跡由2005年的0.952NHA波動上升至2014年的最大值（1.058NHA），而后下降至2015年的0.988NHA。就生態足跡的構成而言，林地生態足跡占總生態足跡的57.1%，是湖南生態足跡的主要貢獻源，但其變化趨勢是逐年下降；尤其在2014～2015年間，林地的生態足跡由3786.92×104 NHA下降至3164.86×104 NHA，降幅達16.4%。此外，另外兩個主要來源是耕地和建設用地。耕地生態足跡占總生態足跡的20%左右，且其絕對量的變動幅度較小，2012年以來基本維持在1400×104 NHA左右。建設用地的生態足跡顯著增長，由2005年的263.47×104 NHA快速增長至2015年的1511.73×104 NHA，占比也由2005年4.0%上升至22.3%。化石能源用地生態足跡占比較小且呈緩慢下降趨勢，近幾年在503×104 NHA附近波動，源于湖南省的二氧化碳排放量僅占中國排放總量的3%左右，且湖南積極推進低碳發展。此外，草地和水域生態足跡相對較小。

由于湖南省人口分布不均，我們基于人均生態足跡討論湖南省生態足跡的空間分布特征。圖1顯示湖南省人均生態足跡呈現出“四周高，中部低”的空間分布格局。高值區主要分布在湘西和湘北地區，低值區則主要是湘中地區的湘潭和婁底。其中，懷化最高，年均值達1.61NHA；湘潭最低，年均值僅為0.42NHA。懷化是湘潭的3.83倍。

4.2 湖南省生態可持續性評價

4.2.1 湖南生態承載力的時空變化。湖南生態承載力在樣本期間保持基本穩定。其中耕地的生態承載力最高，總量維持在1859.6×104 NHA，占總生態承載力的49.3%；其次是林地和建設用地，林地的生態承載力總量基本穩定在1183.8×104 NHA，占比約為31.4%；建設用地的生態承載力由693.37×104 NHA上升至2015年的759.96×104 NHA；草地和水域的生態承載力很小，僅占0.1%左右。樣本期間，湖南省的人均生態承載力由2005年的0.585NHA波動上升至2010年的最大值（0.611NHA），而后下降至2015年的0.598NHA，并呈現出“四周高，中部低”的分布格局。最高值是張家界，年均值為0.9NHA；最低值是長沙（0.38 NHA）。

樣本期間，湖南省人均生態足跡始終大于人均生態承載力，意味著湖南省處于生態赤字的狀態，自然資本流量不足以支撐日益膨脹的消費需求，需要消耗生態資本存量來維持自身發展。生態赤字越大，生態壓力越大，發展模式越不可持續，湖南省需要完善經濟發展方式來緩解對生態環境的壓力。

4.2.2 生態足跡深度與廣度分析。生態足跡深度在2005～2014年間波動上升，2015年由于2014～2015年間生態赤字的顯著降低則快速下降至約1.66。對應地，2005～2009年間，人均生態足跡廣度在0.58 NHA左右小幅震蕩；2010年迅速增加到最高值（0.609NHA），此時對自然資本流量的實際占有量最大；2010～2015年，人均生態足跡廣度逐漸下降至約0.60 NHA。樣本期間，湖南省的生態足跡深度一直大于1，佐證了前文分析的湖南一直處于生態赤字的結論。

各市（州）人均生態足跡深度的空間分布有所差異（圖2a）。高值區主要分布在益陽、永州和衡陽，年均值分別為2.44、2.04和2.02。此外，湘潭、張家界和婁底的人均足跡深度值接近于1。人均生態足跡廣度呈現“四周較高，中部較低”的分布格局（圖2b）。高值區主要在湘西地區，其中，張家界年均值最高（0.89NHA）。低值區主要在湘中地區。

4.2.3 生態足跡多樣性指數與發展能力指數分析。2005～2015年，除湘西州、懷化外，其余各市的生態足跡多樣性指數均大于1，說明湖南各地市生態系統的穩定性較好。其中，長沙和婁底的年均值最高（1.27）且始終大于1，表明長沙和婁底生態足跡分布更均勻、生態系統的穩定性更好。湘西州、懷化的年均值分別是0.76、0.88，原因在于其生態足跡的組成成分不平衡，懷化水電生態足跡比重過大，占比超過54%，湘西州林地生態足跡比重過大，占比超過70%。此外，大多數城市的多樣性指數有所上升，說明經濟發展和生態環境的協調性逐漸改善。但懷化多樣性指數有較為明顯的下降，表明其經濟發展對生態環境造成了一定的破壞，需要在保護好生態環境的前提下發展經濟。湘西州水平較低且穩定，與它是生態脆弱區和重點生態功能區，林地發達而其他生態生產性土地發展受限有緊密聯系。

湖南各市（州）的生態經濟發展能力水平較低。永州最高，其平均發展能力指數為1.50NHA；湘潭最低（0.49NHA），可能與湘潭是老工業基地，體制改革薄弱有關。2005～2015年間大多數城市的發展能力指數都呈現上升趨勢，說明區域的生態經濟發展狀況在逐步改善。

5 結論

（1）2005～2015年，湖南省生態足跡總量波動上升，林地生態足跡占總生態足跡的57.1%；耕地和建設用地也是湖南生態足跡的重要貢獻源。碳足跡占比小且緩慢下降，主要源于湖南省的二氧化碳排放量較小，且積極推進低碳工業發展。2005～2015年，湖南的生態承載力保持基本穩定，人均生態足跡廣度和深度先上升、后下降，且生態足跡深度一直大于1。因此，湖南一直處于生態赤字的狀態，自然資本流量不足以滿足消費需求，需要消耗生態資本存量。

（2）湖南大多數地級市的生態足跡多樣性指數呈上升趨勢且大于1，說明湖南經濟發展和生態環境的協調性逐漸改善，生態系統的穩定性較好。然而，湘西州、懷化由于生態足跡的組成成分不平衡，林地和水電占比過高導致生態足跡多樣性指數值低于1。發展能力指數結果表明，各地級市的生態經濟發展能力水平較低但呈改善趨勢。

（3）湖南省人均生態足跡呈現出“四周高，中部低”的空間分布格局，高值區主要在湘西和湘北地區，低值區則在湘中地區的湘潭和婁底。人均生態承載力和人均生態足跡的分布格局大體相似，與湖南林地、耕地的分布很穩定有關。

[參考文獻]

[1] Wackemagel，M.，Rees，W.E.Perceptual and structural barriers to investing in natural capital：Economics from an ecological footprint perspective[J].Ecological Economics，1997，20（1）：3-4.

[2] Niccolucci，V.，Galli，A.，Reed，A.，et al. Towards a 3D National Ecological Footprint Geography[J]. Ecological Modelling，2011，222（16）：2939-944.

[3] 方愷.生態足跡深度和廣度：構建三維模型的新指標[J].生態學報，2013，33（1）：0267-274.

[4] Wackernagel，M.，Onisto，L.，Bello，P.，et al.National natural capital accounting with the ecological footprint concept[J]. Ecological Economics，1999（29）：375-90.

[5] Ulanowicz，R.E.Growth and Development：Ecosystems Phenomenology[M]. Springer：New York，1986.