基于三維生態(tài)足跡模型的長(zhǎng)江中游城市群平衡性分析與生態(tài)補(bǔ)償研究

楊一旸,盧宏瑋,梁東哲,陳義忠,田沛佩,夏 軍

1 華北電力大學(xué)水利與水電工程學(xué)院, 北京 102200 2 中國(guó)科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所陸地水循環(huán)及地表過程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 北京 100101 3 河北工業(yè)大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院, 天津 300401 4 武漢大學(xué)水資源與水電工程科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 武漢 430072

生態(tài)系統(tǒng)為人類活動(dòng)提供了必要的空間載體和基本保障,充沛的自然資源和良好的生態(tài)環(huán)境是維持經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的根本。隨著工業(yè)化和城鎮(zhèn)化的急劇發(fā)展,人們的生產(chǎn)生活和消費(fèi)水平極大提高,生態(tài)資源超負(fù)荷問題也逐漸顯露出來。生態(tài)足跡法是評(píng)價(jià)資源消耗強(qiáng)度與生態(tài)承載能力協(xié)調(diào)與否的有效手段,最初由加拿大生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)家Rees[1]于1992年提出,Wackernagel和Rees[2]進(jìn)一步完善,并在國(guó)內(nèi)外廣泛應(yīng)用[3-4]。近幾年來,生態(tài)足跡模型在研究中得到了不斷地改進(jìn)和發(fā)展,國(guó)外學(xué)者Niccolucci等[5-6]在已有研究基礎(chǔ)上,引入足跡深度和足跡廣度兩項(xiàng)指標(biāo),提出三維生態(tài)足跡的概念;方愷等[7-8]首次將該模型引入國(guó)內(nèi)并加以優(yōu)化,以中國(guó)為例進(jìn)行了實(shí)證分析;靳相木和柳乾坤[9]運(yùn)用擴(kuò)展后的三維生態(tài)足跡模型計(jì)算了2000—2012年間溫州市的生態(tài)足跡和生態(tài)赤字(盈余)情況。然而,自然資源在時(shí)空分布上具有不平衡性,不同的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、技術(shù)水平也影響著自然資源消耗與生態(tài)環(huán)境的變化,因此急需提出一種判斷區(qū)域生態(tài)足跡與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)是否協(xié)調(diào)的方法[10]。基尼系數(shù)能夠較好的評(píng)價(jià)區(qū)域資源配置及平衡性問題[11-12]。曾永明和張利國(guó)[13]應(yīng)用基尼系數(shù)對(duì)中國(guó)縣域尺度人口分布格局進(jìn)行非均衡性測(cè)度研究;程超等[14]以滇中城市群為例,應(yīng)用基尼系數(shù)對(duì)水資源生態(tài)承載力的供需平衡、時(shí)空平衡以及平衡性的偏離程度進(jìn)行分析。由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)資源利用在不同區(qū)域存在差異,導(dǎo)致區(qū)域發(fā)展的不平衡,眾多學(xué)者開始從生態(tài)補(bǔ)償主體與補(bǔ)償機(jī)制[15]、生態(tài)價(jià)值當(dāng)量[16]以及生態(tài)補(bǔ)償額度[17]等方面展開了大量研究,對(duì)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的不斷改善與區(qū)域之間的協(xié)同發(fā)展具有重要意義。

我國(guó)十九大明確提出要加快生態(tài)文明體制改革,要以“共抓大保護(hù)、不搞大開發(fā)”為導(dǎo)向推動(dòng)長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶發(fā)展。由此可見,著力解決資源環(huán)境問題,推動(dòng)長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶綠色可持續(xù)發(fā)展刻不容緩。長(zhǎng)江中游城市群是長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶的重要組成部分,隨著國(guó)家深入實(shí)施區(qū)域發(fā)展總體戰(zhàn)略和新型城鎮(zhèn)化戰(zhàn)略,全面深化改革開放,大力推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè),長(zhǎng)江中游城市群開發(fā)開放水平、整體實(shí)力和競(jìng)爭(zhēng)力得以顯著提升,但中心城市輻射帶動(dòng)能力不強(qiáng),產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和空間布局不盡合理,環(huán)境污染問題較多,城鄉(xiāng)區(qū)域發(fā)展不夠平衡,總體上生態(tài)承載壓力較大,生態(tài)安全問題較為突出,一體化發(fā)展機(jī)制還有待完善。城市群已成為推進(jìn)國(guó)家新型城鎮(zhèn)化的空間主體,是中國(guó)城鎮(zhèn)化發(fā)展的戰(zhàn)略依托,理清長(zhǎng)江中游城市群之間的生態(tài)狀況和發(fā)展程度的差異,制定合理的生態(tài)發(fā)展策略,對(duì)區(qū)域一體化發(fā)展具有重要意義。

因此,采用三維生態(tài)足跡模型,定量分析長(zhǎng)江中游城市群2000—2015年各區(qū)域生態(tài)足跡、生態(tài)承載力時(shí)空變化特征,同時(shí)引入基尼系數(shù)對(duì)生態(tài)足跡的空間平衡性進(jìn)行分析,探究其生態(tài)可持續(xù)發(fā)展趨勢(shì),并基于此對(duì)長(zhǎng)江中游城市群各市生態(tài)補(bǔ)償進(jìn)行測(cè)算,以期為城市群生態(tài)建設(shè)和管理提供決策依據(jù)。

1 研究方法與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)域概況

長(zhǎng)江中游城市群(108°21′—118°28′E,20°09′—33°20′N)是以武漢城市圈、環(huán)長(zhǎng)株潭城市群、環(huán)鄱陽(yáng)湖城市群為主體形成的特大型國(guó)家級(jí)城市群(圖1),地處我國(guó)長(zhǎng)江流域中段,承東啟西、連南接北,范圍包括湖北、湖南和江西省共31個(gè)地級(jí)市和部分縣(區(qū)),總面積約32.61×104km2,是長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶的重要組成部分。區(qū)域地形地貌繁雜,平原、山地、丘陵交錯(cuò)分布,河流水系縱橫,耕地、林地、水體一直處于土地利用的主體地位,同時(shí)擁有4個(gè)生物多樣性保護(hù)生態(tài)功能區(qū),承擔(dān)著重要的生態(tài)服務(wù)功能[18-19]。受經(jīng)濟(jì)發(fā)展的影響,近些年來長(zhǎng)江中游城市群耕地、林地面積呈現(xiàn)波動(dòng)下降趨勢(shì),建筑用地面積顯著上升[20],城市化發(fā)展持續(xù)加快。

圖1 長(zhǎng)江中游城市群位置示意圖Fig.1 The location of the middle reaches of the Yangtze River

1.2 研究方法

1.2.1三維生態(tài)足跡模型

傳統(tǒng)生態(tài)足跡模型重點(diǎn)在于對(duì)流量資本的測(cè)度,忽略了存量資本對(duì)地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)平衡所起的關(guān)鍵作用。三維生態(tài)足跡模型在此基礎(chǔ)上,引入足跡深度和足跡廣度兩個(gè)指標(biāo),以分別表征人類消耗自然資本存量和占用自然資本流量的程度。其計(jì)算公式如下：

EF3D=EFdepth×EFsize

(1)

式中：EF3D表示三維生態(tài)足跡;EFdepth表示生態(tài)足跡深度;EFsize表示生態(tài)足跡廣度。足跡深度指維持區(qū)域現(xiàn)有資源消費(fèi)水平理論上所需土地面積倍數(shù),反映了超出生態(tài)承載力部分的自然資本存量消耗;足跡廣度指在區(qū)域承載能力范圍內(nèi),實(shí)際占用生物生產(chǎn)性土地的面積,反映了人類占用自然資本流量的水平。其計(jì)算公式如下：

(2)

(3)

式中：ED為生態(tài)赤字;BC表示生態(tài)承載力。當(dāng)EFdepth=1時(shí),表示流量資本剛好能夠滿足資源消費(fèi)需求;當(dāng)EFdepth>1時(shí),表示此時(shí)流量資本已經(jīng)無法滿足消費(fèi)需求,必須消耗存量資本。

1.2.2生態(tài)承載力

生態(tài)承載力是指一個(gè)區(qū)域能夠提供給人類生存和發(fā)展所需自然資源的生物生產(chǎn)性土地面積的總和。在計(jì)算生態(tài)承載力時(shí),應(yīng)扣除12%的生物多樣性保護(hù)面積。其計(jì)算公式如下：

(4)

式中：BC表示該地區(qū)總的生態(tài)承載力;N表示區(qū)域人口總數(shù);bc表示該地區(qū)人均生態(tài)承載力;rk表示人均實(shí)際占有第k類生物生產(chǎn)性土地面積;ek表示均衡因子;yk表示產(chǎn)量因子。

1.2.3生態(tài)足跡空間平衡性評(píng)價(jià)指標(biāo)

基尼系數(shù)是指國(guó)際上通用的、用以衡量一個(gè)國(guó)家或地區(qū)居民收入差距的常用指標(biāo)。系數(shù)介于[0,1]之間,越接近0表明分配越趨近公平。按照國(guó)際慣例,通常取0.4作為基尼系數(shù)的“警戒線”[21]。基尼系數(shù)的變化反映了人口分布、經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及水資源量等要素區(qū)域集聚程度的變化,由于人口、GDP、水資源量對(duì)用生態(tài)資源的分配影響可視為同等重要,3個(gè)影響因子可作為生態(tài)足跡的評(píng)價(jià)指標(biāo),賦予權(quán)重,計(jì)算出綜合基尼系數(shù),來綜合分析長(zhǎng)江中游城市群生態(tài)足跡的空間平衡性。計(jì)算公式為：

(5)

Gt=(G1+G2+G3)/3

(6)

式中：Gi為基尼系數(shù);Xi為人口、GDP、水資源量等影響因素指標(biāo)的累計(jì)百分比;Yi為人均生態(tài)足跡的累計(jì)百分比,其值根據(jù)三維生態(tài)足跡模型得到;i為區(qū)域位置序號(hào),且當(dāng)i=1時(shí),(Xi-1,Yi-1)視為(0,0);Gt為綜合基尼系數(shù)。一般地,基尼系數(shù)在0.2以下表示“絕對(duì)平均”;[0.2,0.3)表示“相對(duì)平均”;[0.3,0.4)表示“相對(duì)合理”;[0.4,0.5)表示“集聚程度較大”;在0.5及以上表明所考察的要素在區(qū)域內(nèi)高度偏集[22]。

1.2.4基于生態(tài)足跡的生態(tài)補(bǔ)償模型

在環(huán)境系統(tǒng)整體性和環(huán)境利益公平分配原則的指導(dǎo)下,依據(jù)三維生態(tài)足跡模型與研究區(qū)域?qū)嶋H情況,通過生態(tài)資源轉(zhuǎn)化效率和支付意愿指標(biāo),確定各區(qū)域?qū)嶋H應(yīng)得的生態(tài)補(bǔ)償金額。

(1)生態(tài)資源轉(zhuǎn)化效率

(7)

式中：UR為R市萬元GDP生態(tài)足跡;efR為R市人均生態(tài)足跡,其值根據(jù)三維生態(tài)足跡模型得到;pR為R市人均GDP。

(2)支付意愿指標(biāo)

(8)

(9)

(10)

(3)生態(tài)服務(wù)供給系數(shù)

(11)

VR=M×βR

(12)

式中：βR為R市生態(tài)服務(wù)供給系數(shù);BCR為R市生態(tài)承載力總量;VR為R市因供給生態(tài)服務(wù)而應(yīng)獲得的金額;M為各省生態(tài)服務(wù)總金額(以污染治理投資代表)。

(4)生態(tài)服務(wù)消費(fèi)系數(shù)

(13)

(14)

FR=M×αR

(15)

式中：RecR為R市綜合修正系數(shù);-U為某省萬元GDP生態(tài)足跡平均水平;-W為某省支付意愿平均水平;αR為R市生態(tài)服務(wù)消費(fèi)系數(shù);FR為R市因消費(fèi)生態(tài)服務(wù)而應(yīng)給與的金額。

(5)生態(tài)補(bǔ)償金額

XR=VR-FR

(16)

式中：XR為R市應(yīng)獲得的生態(tài)補(bǔ)償金額。若XR為正值,說明該市生態(tài)補(bǔ)償金額為凈流入;若為負(fù)值,則為凈流出。

1.3 數(shù)據(jù)來源

本文數(shù)據(jù)來源于2000—2015年《湖北統(tǒng)計(jì)年鑒》、《湖南統(tǒng)計(jì)年鑒》、《江西統(tǒng)計(jì)年鑒》以及研究區(qū)域內(nèi)各市統(tǒng)計(jì)年鑒;土地分類數(shù)據(jù)通過ArcGIS提取所得(空間分辨率為1 km1 km),土地利用類型分為耕地、草地、林地、水域、建設(shè)用地、化石燃料用地六類;均衡因子和產(chǎn)量因子采用劉某承和李文華[23-24]對(duì)中國(guó)及各省市的測(cè)算結(jié)果。根據(jù)三維生態(tài)足跡計(jì)算方法和長(zhǎng)江中游城市群的實(shí)際情況,收集了生物資源消費(fèi)和能源消費(fèi)兩大類數(shù)據(jù)。其中,生物資源分為農(nóng)產(chǎn)品、動(dòng)物產(chǎn)品、林產(chǎn)品和水產(chǎn)品,能源分為工業(yè)消費(fèi)能源及電力,共計(jì)30項(xiàng)統(tǒng)計(jì)條目(表1)。

表1 三維生態(tài)足跡指標(biāo)評(píng)價(jià)體系

2 結(jié)果分析

2.1 人均生態(tài)足跡

根據(jù)公式(2—3)分別計(jì)算長(zhǎng)江中游城市群及子城市圈足跡深度和足跡廣度(表2、表3),進(jìn)而得到三維人均生態(tài)足跡。結(jié)果表明,長(zhǎng)江中游城市群及子城市圈2000—2015年人均生態(tài)足跡呈上升趨勢(shì)(圖2)。其中,襄荊宜城市群與武漢城市圈趨勢(shì)相似,人均生態(tài)足跡增長(zhǎng)速率較快且持續(xù)上升,與2000年相比,2015年分別增長(zhǎng)了146.22%和119.00%,這是由于湖北省重視并大力發(fā)展工業(yè),生態(tài)環(huán)境恢復(fù)滯后,同時(shí)積極進(jìn)行城鎮(zhèn)化擴(kuò)張,導(dǎo)致人均生態(tài)足跡大幅度增加。環(huán)長(zhǎng)株潭城市群與環(huán)鄱陽(yáng)湖城市群人均生態(tài)足跡增長(zhǎng)速率較慢且逐漸趨緩,其變化趨勢(shì)均可分為兩個(gè)階段：環(huán)長(zhǎng)株潭城市群2000—2007年人均生態(tài)足跡年增長(zhǎng)率為21.78%,2007—2015年人均生態(tài)足跡年增長(zhǎng)率為4.80%,說明湖南省早期大力發(fā)展經(jīng)濟(jì),隨著人口的顯著增多,對(duì)生態(tài)資源的掠奪式開發(fā)和過度依賴導(dǎo)致該地區(qū)人均生態(tài)足跡增長(zhǎng)迅速,2007年長(zhǎng)株潭城市群獲批“兩型”社會(huì)綜合改革試驗(yàn)區(qū),湖南省由此拉開了綠色發(fā)展大幕,人均生態(tài)足跡增長(zhǎng)速率隨之放緩;環(huán)鄱陽(yáng)湖城市群2000—2008年人均生態(tài)足跡年增長(zhǎng)率為19.98%,2008—2015年人均生態(tài)足跡年增長(zhǎng)速率為2.12%,究其原因,與人們對(duì)自然資源的依賴與需求程度不斷提高有關(guān),但該城市群人口增長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)不明顯,且在2009年國(guó)務(wù)院審批通過“建設(shè)鄱陽(yáng)湖生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)”的重大戰(zhàn)略決策,近年來環(huán)鄱陽(yáng)湖城市群人均生態(tài)足跡增長(zhǎng)趨于平緩。長(zhǎng)江中游城市群整體人均生態(tài)足跡處于線性增長(zhǎng)狀態(tài),年增長(zhǎng)率為7.52%。

表2 長(zhǎng)江中游城市群2000—2015年人均生態(tài)足跡深度

表3 長(zhǎng)江中游城市群2000—2015年人均生態(tài)足跡廣度/(hm2/人)

圖3可見,2000—2015年間對(duì)長(zhǎng)江中游城市群人均生態(tài)足跡貢獻(xiàn)最多的是襄荊宜城市群(29.91%)和武漢城市圈(26.91%),其次是環(huán)長(zhǎng)株潭城市群(25.12%),貢獻(xiàn)最少的是環(huán)鄱陽(yáng)湖城市群(18.06%)。從土地利用類型來看,2000—2015年長(zhǎng)江中游城市群人均生態(tài)足跡從大到小排序?yàn)椋焊?草地>化石燃料用地>林地>水域>建筑用地。耕地的人均生態(tài)足跡最大,占整體的43.02%,草地和化石燃料用地次之,二者的生態(tài)足跡總量超過整體的1/2,說明農(nóng)業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)和工業(yè)在長(zhǎng)江中游城市群經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展中占有舉足輕重的地位,這一結(jié)論與張星星和曾輝[25]、董建紅等[26]研究結(jié)果基本一致。長(zhǎng)江中游地區(qū)自古就是中國(guó)的糧倉(cāng),具有堅(jiān)實(shí)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基礎(chǔ),是全國(guó)農(nóng)產(chǎn)品資源最豐富、農(nóng)產(chǎn)品貿(mào)易最活躍的地區(qū)之一。同時(shí),長(zhǎng)江中游地區(qū)積極發(fā)揮生豬養(yǎng)殖的優(yōu)勢(shì),大力推進(jìn)建設(shè)生豬養(yǎng)殖基地。除此之外,長(zhǎng)江中游地區(qū)工業(yè)化水平也有顯著提升,三大核心城市群及整體均處于以加工危重心的工業(yè)化發(fā)展中期階段。

圖2 2000—2015年長(zhǎng)江中游各城市圈與城市群人均生態(tài)足跡時(shí)空變化Fig.2 The per capita ecological footprint of each urban circle and urban agglomeration in the middle reaches of the Yangtze River changed in time and space from 2000 to 2015

圖3 長(zhǎng)江中游城市群2000—2015年平均生態(tài)足跡構(gòu)成Fig.3 Composition of the average ecological footprint of the urban agglomeration in the middle reaches of the Yangtze River from 2000 to 2015

2.2 人均生態(tài)承載力時(shí)空演變特征

生態(tài)承載力是生物生產(chǎn)性土地面積的總和,故與各土地利用類型密切相關(guān)。長(zhǎng)江中游各城市群生態(tài)承載能力差異明顯(表4),2015年人均生態(tài)承載力最大的是環(huán)鄱陽(yáng)湖城市群(37.86%),其次是武漢城市圈(22.69%)和環(huán)長(zhǎng)株潭城市群(22.05%),襄荊宜城市群(17.40%)最小。各種土地利用類型對(duì)其生態(tài)承載能力的貢獻(xiàn)也有所不同：武漢城市圈耕地人均生態(tài)承載力貢獻(xiàn)率達(dá)到64.34%,為整體最高值;環(huán)鄱陽(yáng)湖城市群的林地次之,為54.56%;環(huán)長(zhǎng)株潭城市群的林地和襄荊宜城市群的耕地人均生態(tài)承載力貢獻(xiàn)率也分別達(dá)到了49.49%、49.41%。

表4 長(zhǎng)江中游各城市群2015年人均生態(tài)承載力空間格局/(hm2/人)

研究期間,長(zhǎng)江中游城市群人均生態(tài)承載力詳見表5,除水域和建筑用地外,其他土地類型生態(tài)承載能力在2000—2015年間均有所下降,尤以耕地、林地最為嚴(yán)重。與2000年相比,2015年耕地和林地人均生態(tài)承載力均下降了0.31 hm2/人,這是因?yàn)樵谕七M(jìn)城市化進(jìn)程中,受沖擊最大的是農(nóng)田和林地,土地面積分別減少了49.81%和49.98%,盡管如此,耕地和林地仍占長(zhǎng)江中游城市群生態(tài)承載能力的主導(dǎo)地位,二者生態(tài)承載能力之和約為整體的90%,因此在發(fā)展中應(yīng)加大對(duì)耕地、林地的保護(hù)力度,以提高長(zhǎng)江中游城市群整體生態(tài)承載能力。

2.3 生態(tài)足跡公平性分析

基尼系數(shù)可反映生態(tài)足跡在空間分布上的平衡狀態(tài)。以2000—2015年的三維生態(tài)足跡、人口、GDP以及水資源量的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),按照式(5—6)計(jì)算出長(zhǎng)江中游城市群不同影響因子之間的基尼系數(shù)以及綜合基尼系數(shù)(圖4)：

(1)從人口基尼系數(shù)變化看,整體呈“W”型變化,2000、2008年以及2011—2015年的基尼系數(shù)均超過“0.4的警戒線”,處于“集聚程度較大”的區(qū)間范圍,其他年份則處于“相對(duì)合理”的區(qū)間范圍內(nèi)。

(2)對(duì)于GDP基尼系數(shù),2000—2015年年均基尼系數(shù)為0.457,除2013年處于“高度偏集”狀態(tài)外,其他年份均處于“集聚程度較大”的區(qū)間范圍。這是由于經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)GDP增加相對(duì)較多,而人均生態(tài)足跡增加相對(duì)較少;相反,經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)的GDP增加相對(duì)較少,生態(tài)足跡相對(duì)增加較多,這也表明長(zhǎng)江中游城市群的經(jīng)濟(jì)發(fā)展與自然資本占用之間的不平衡性。

表5 長(zhǎng)江中游城市群2000—2015年人均生態(tài)承載力動(dòng)態(tài)變化/(hm2/人)

圖4 長(zhǎng)江中游城市群2000—2015年基尼系數(shù)動(dòng)態(tài)變化 Fig.4 Changes of the Gini coefficient in the urban agglomeration of the middle reaches of the Yangtze River from 2000 to 2015

(3)各年均水資源量基尼系數(shù)超過“警戒線”0.4,基尼系數(shù)在2001年達(dá)到峰值,并在2001—2012年期間先下降后上升,在2012年后呈下降趨勢(shì),呈現(xiàn)“M”型變化動(dòng)態(tài),整體上處于“高度偏集”的區(qū)間范圍。表明研究期間水資源量和生態(tài)足跡處在一種高度不平衡的發(fā)展?fàn)顟B(tài),同時(shí)說明水資源的空間分布不是影響生態(tài)資源消費(fèi)的最主要因素。

(4)2000—2015年,長(zhǎng)江中游城市群生態(tài)足跡綜合基尼系數(shù)變化范圍處在0.425—0.488之間,16年年均綜合基尼系數(shù)為0.456,總體上處于“集聚程度較大”的區(qū)間范圍。人口分布、經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及資源環(huán)境與生態(tài)足跡空間分布不協(xié)調(diào),發(fā)展關(guān)系未對(duì)應(yīng),三維生態(tài)足跡在空間分布上呈現(xiàn)出不平衡性,這種變化趨勢(shì)應(yīng)引起重視。

2.4 長(zhǎng)江中游城市群區(qū)域生態(tài)補(bǔ)償

通過三維生態(tài)足跡模型對(duì)長(zhǎng)江中游各城市群2000—2015年生態(tài)補(bǔ)償金額進(jìn)行測(cè)算,結(jié)果如圖5所示。環(huán)鄱陽(yáng)湖城市群中,南昌市平均支付生態(tài)補(bǔ)償金額最高(14.28 億元),上饒市平均獲得生態(tài)補(bǔ)償金額最高(17.11 億元);環(huán)長(zhǎng)株潭城市群中,岳陽(yáng)市平均支付的生態(tài)補(bǔ)償金額最高(6.89 億元),長(zhǎng)沙市平均獲得補(bǔ)償金額最高(7.15 億元);襄荊宜城市群和武漢城市圈中,武漢市平均支付的生態(tài)補(bǔ)償金額最高(1.40 億元),宜昌市平均獲得生態(tài)補(bǔ)償金額最高(1.65 億元)。從人均水平來看,環(huán)鄱陽(yáng)湖城市群中,人均需支付生態(tài)補(bǔ)償和獲得生態(tài)補(bǔ)償最高的城市分別是新余市(476.71 元/人)和上饒市(258.63 元/人),新余市人均水平高于南昌市的原因可能是,盡管南昌整體支付生態(tài)補(bǔ)償金額高,但新余人口基數(shù)遠(yuǎn)小于南昌;環(huán)長(zhǎng)株潭城市群中,人均需支付生態(tài)補(bǔ)償和獲得生態(tài)補(bǔ)償最高的城市分別是岳陽(yáng)(125.18 元/人)和株洲(160.44 元/人);荊宜城市群和武漢城市圈中,人均需支付生態(tài)補(bǔ)償和獲得生態(tài)補(bǔ)償最高的城市分別是鄂州(84.35 元/人)和宜昌(41.24 元/人)。導(dǎo)致這兩個(gè)城市群人均生態(tài)補(bǔ)償水平與整體水平不同的原因同樣可能是各市人口基數(shù)差異。支付生態(tài)補(bǔ)償?shù)某鞘卸嗉性诟魇≈行奈恢没驗(yàn)榈厥屑?jí)中心城市,經(jīng)濟(jì)發(fā)展較快、GDP總量較高,為經(jīng)濟(jì)發(fā)展而消耗的生態(tài)資源量超出本地區(qū)生態(tài)承載力,需通過占用其他地區(qū)生態(tài)資源進(jìn)行彌補(bǔ);受償區(qū)因受地理位置和地形的限制,經(jīng)濟(jì)發(fā)展較為緩慢,生態(tài)承載能力較強(qiáng),可為其他城市供給生態(tài)服務(wù),同時(shí)獲得相應(yīng)的生態(tài)補(bǔ)償。

圖5 長(zhǎng)江中游各城市群2000—2015年生態(tài)補(bǔ)償Fig.5 Ecological compensation in urban agglomerations of the middle reaches Yangtze River from 2000 to 2015

從時(shí)間尺度上來看,長(zhǎng)江中游城市群生態(tài)補(bǔ)償支付區(qū)與補(bǔ)償金額持續(xù)增加,生態(tài)補(bǔ)償差異呈擴(kuò)大趨勢(shì)。其中,環(huán)鄱陽(yáng)湖城市群整體生態(tài)補(bǔ)償差異最大且增長(zhǎng)速度最快,在2015年支付區(qū)與受償區(qū)補(bǔ)償金額差異達(dá)到峰值(99.05 億元);環(huán)長(zhǎng)株潭城市群生態(tài)補(bǔ)償差異于2014年達(dá)到最大值(52.86 億元),2015年縮小至47.70 億元;武漢城市圈和襄荊宜城市群整體生態(tài)補(bǔ)償差異最小,且呈現(xiàn)波動(dòng)緩慢增長(zhǎng)趨勢(shì),在2013年達(dá)到最大值(4.92 億元)后隨即下降,2015年生態(tài)補(bǔ)償差異縮小至2.18 億元。研究時(shí)段內(nèi),武漢城市圈和襄荊宜城市群各地市經(jīng)濟(jì)發(fā)展處于相對(duì)平衡狀態(tài),但是由于湖北省在發(fā)展進(jìn)程中,對(duì)環(huán)境污染治理投資較少,導(dǎo)致其生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)較低,因此在未來發(fā)展中應(yīng)加強(qiáng)對(duì)環(huán)境保護(hù)的重視與投資力度。

3 結(jié)論

基于2000—2015年面板數(shù)據(jù),采用三維生態(tài)足跡模型和基尼系數(shù)對(duì)長(zhǎng)江中游城市群生態(tài)足跡、生態(tài)承載力進(jìn)行測(cè)算,分析了其時(shí)空動(dòng)態(tài)變化特征與空間平衡性,并依據(jù)研究區(qū)域生態(tài)服務(wù)供給和消費(fèi)比重,確定各市生態(tài)補(bǔ)償金額。主要結(jié)論為：

(1)2000—2015年長(zhǎng)江中游城市群整體處于生態(tài)不可持續(xù)發(fā)展?fàn)顟B(tài)。生態(tài)足跡呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)的趨勢(shì),農(nóng)牧業(yè)發(fā)展與化石能源消耗是生態(tài)足跡增長(zhǎng)的主要原因;生態(tài)承載力波動(dòng)下降,主要是由于耕地和林地面積受城市化影響而大幅度減少。因此,在推動(dòng)長(zhǎng)江中游城市群發(fā)展的同時(shí),應(yīng)加大對(duì)耕地、林地和草地等自然生態(tài)資源的保護(hù)力度,同時(shí)控制能源消費(fèi)。

(2)從生態(tài)足跡的空間平衡差異看,2000—2015年長(zhǎng)江中游城市群三維生態(tài)足跡綜合基尼系數(shù)呈現(xiàn)波動(dòng)變化,總體上處于“集聚程度較大”的區(qū)間范圍,即研究區(qū)生態(tài)足跡在空間分布上不平衡。這反映出長(zhǎng)江中游城市群人口分布、經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及資源環(huán)境與三維生態(tài)足跡之間的發(fā)展關(guān)系不協(xié)調(diào)和空間分布不合理。

(3)2000—2015年長(zhǎng)江中游城市群生態(tài)補(bǔ)償支付區(qū)和補(bǔ)償金額呈上升趨勢(shì),支付區(qū)與受償區(qū)的生態(tài)補(bǔ)償差異逐漸擴(kuò)大。在城市群未來發(fā)展進(jìn)程中,應(yīng)加強(qiáng)中心城市輻射帶動(dòng)能力,經(jīng)濟(jì)發(fā)展較慢的地區(qū),可適度加大發(fā)展力度,提高自身經(jīng)濟(jì)水平。