资源枯竭型城市土地生态安全研究——以耒阳市为例

王 鹏；王明煜；邓育武；周旖旎；聂 韬；刘一鸣

（1.衡阳师范学院南岳学院 资源环境与旅游管理系 湖南 衡阳 421008；2.衡阳师范学院 资源环境与旅游管理系 湖南 衡阳 421002）

资源枯竭型城市是指矿产资源开发进入衰退或枯竭过程的城市。耒阳市是我国中部地区获批国家资源枯竭型的7个县级市之一［1］。除了国有煤矿之外，耒阳市多数煤矿设备简陋、技术落后，资源开采率低，资源浪费与破坏比较严重。由于长期地下开采，耒阳市形成了大面积的采空区，导致地表大范围沉陷、开裂、山体滑坡和地下水位下降。2005年，相关机构对白沙矿区采煤沉陷区综合治理进行了评估，原白沙矿务局耒阳境内的白沙、永耒矿区采空面积为16.25km2，沉陷区面积34.73 km2。随着煤炭开采活动的继续，沉陷区将继续扩大。经过几十年的规模开采，部分生产矿井转入中深部开采，由于下部开采直接影响上部开采区，部分稳定区将活化为非稳定区［2］。在长期煤炭资源开采、加工及转化的过程中，产生了大量煤矸石、粉煤灰、矿井废水、废气等矿山“三废”，矿区乃至全市生态环境受到了严重污染或破坏，对矿区及周边的正常生产生活造成了严重的影响。本文以耒阳市为例，应用生态足迹的理论和方法，通过生态承载力指数和生态赤字指数测算耒阳市的土地生态安全，以期为资源枯竭型城市的转型和发展提供理论依据与科学参考。

1 研究方法与数据来源

生态足迹的理论和方法分为生态足迹（人类需求）计算和生态承载力（自然供给）计算两个部分。生态足迹分析法从需求方面计算生态足迹的大小，从供给方面计算生态承载力的大小，通过这两者的比较，评价某地区即研究对象的可持续发展状况，即：计算区域的耕地、草地、林地、水域、建筑面积等对应的土地面积，通过对比分析该区域的生态足迹产出和承载来评价该区域发展的可持续性程度［3－4］。生物生产性土地面积是生态足迹与承载力计算模型为各类自然资本提供的统一度量基础。生产性土地是指具有生态生产能力的土地或水体［5］，因此容易建立等价关系，从而方便计算自然资本的总量。在计算中把人类使用的生物生产性土地分为6种：耕地、草地、林地、建筑用地、化石能源用地和水域［6－7］。

1.1 生态足迹计算模型

生态足迹就是通过测定现今人类为了维持自身生存而利用自然的量来评估人类对生态系统的影响。因此，任何已知人口（某一个人、一个城市或一个国家）的生态足迹就是其占用的生产这些人口所消费的资源和容纳这些人口所产生的废弃物所需要的生物生产土地面积（biologically productive area），其公式如下［8］：

式中：EF为总的生态足迹，N为人口数，ef为人均生态足迹，ci为i种物质的人均消费量，pi为i种物质的世界平均生产力即全球平均产量，n为物质的数量，ri是第i类物质所占用生物生产性土地类型的均衡因子。

1.2 生态承载力计算模型

在生态足迹方法中，生态承载力是指一个区域实际提供给人类的所有生物生产土地面积（包括水域）的总和［9］。生态承载力计算公式如下［10］：

式中：EC为生态承载力；ec为人均生态承载力；N为人口数；aj为人均生物生产性土地面积；rj为第j类生物生产性土地的均衡因子；yj为第j类生物生产性土地的产量因子。按世界环境与发展委员会（WCED）的报告，考虑到生物多样性的因素，在计算区域生态承载力时扣除12% 的生物多样性保护面积［5］，用以保护区域内生态环境。

1.3 生态赤字计算模型

生态安全的评价通过生态足迹减去生态承载力得到的生态赤字或生态盈余来反映。生态承载力大于生态足迹时，产生生态盈余，表明人类对自然生态系统的压力处于本地区所提供的生态承载力范围内，生态系统是可持续的［11］；若生态足迹大于生态承载力，出现生态赤字，表明人类对自然系统的压力大于本地区所提供的生态承载力范围，而赤字的部分则主要通过从地区调入欠缺的资源或消耗自然资本的途径来获得，说明该地区是一个不可持续的发展，该地区生态安全受到了一定程度的威胁，生态赤字反映了生态安全被影响的程度。

1.4 数据来源与模型参数确定

本文数据主要来自2006—2010年耒阳市统计年鉴、耒阳市统计公报、耒阳市统计信息网、衡阳市统计信息网；相关规范标准及文献（全球平均产量数据［12－14］、化石燃料生产土地平均发热量［15］），其次通过调查问卷和实地考察等方式获取了土地生态安全方面的资料 。

模型中均衡因子表示不同类型土地潜在生产力之比，由于各类生物生产性土地的生物生产力具有很大差异，计算前要将它们转化成具有相同生产力的土地面积；而产量因子表示不同区域不同年份中，土地生产力会随土地利用格局、区域技术等因素的变化而有所不同。在生态足迹和生态承载力计算中，均衡因子和产量因子是影响计算结果的两个关键的因素。模型中参照刘某承，李文华2010年对中国各地生态足迹均衡因子的测算研究结果，对湖南省均衡因子取值：耕地1.32；林地0.82；草地0.71；水域0.56；建筑用地1.32；化石能源用地0.82，碳足迹用地1.38。对于产量因子，选取Wachernagel等在计算中国生态足迹时采用的值：耕地、建筑用地为1.66；林地为0.91；草地为0.19；水域为1，碳足迹用地1.66。

2 耒阳市生态足迹计算

2.1 各类生态足迹的计算

依据采用联合国粮农组织（FAO）有关生物资源的世界平均产量资料［12－14］，计算生物资源生产面积；依据世界上单位化石燃料生产土地面积的平均发热量为标准［15］，计算能源生产面积，依据公式（1），可得2007年耒阳市生态足迹资源账户（表1）。

表1 2007年耒阳市生态足迹资源账户Table 1 The resources account of the ecological footprint of Leiyang City in 2007

续表

2.2 生态足迹汇总

依据表1数据和公式（1），可计算出耒阳市2007年生态足迹（表2），同理，可计算出2006—2010年耒阳生态足迹（表3）。

表2 2007年耒阳市生态足迹（需求）Table 2 2007Leiyang ecological footprint（demand）

表3 2006－2010年耒阳市生态足迹汇总Table3 2006－2010Leiyang ecological footprint Summary

2.3 生态承载力计算

依据公式（2）用耒阳市人均实际各类型生态土地面积乘以相应的产量因子，再乘以对应的均衡因子，可得2006至2010年耒阳市生态承载力（表4）。

表4 2006—2010年耒阳市生态承载力（供给）Table4 2006to 2010the Leiyang ecological carrying capacity（supply）

2.4 生态赤字（盈余）计算

依据公式（3）对耒阳市2006至2010年生态赤字进行计算（表5）。

表5 2006—2010年耒阳市生态赤字（盈余）汇总Table5 2006to 2010the Leiyang ecological deficit（surplus）summary

3 耒阳市土地生态安全测度分析

计算中得知，在生态足迹的六大类部分中，草地、化石能源用地和建筑用地的生态足迹占用比重较大。生态足迹与生态承载力计算结果显示，从2006年至2010年5年中，耒阳市人均生态承载力整体上基本处于平稳状态，而人均生态足迹整体上有逐渐增大趋势；但随着生态足迹与生态承载力之间的差距缓慢增大，导致生态赤字情况逐渐严重，意味着生态系统不稳定性日趋变差。

从表5可以得出：2006年人均生态足迹是人均生态承载力的10.16倍，2007年至2010年逐年分别是11.09倍、11倍、12.63倍和14.24倍，耒阳市近五年的生态足迹均为生态承载力的10倍以上，且人均生态赤字总体上有逐渐增大的趋势。如果考虑到联合国规划署12%生物生产性土地以保护生物多样性的建议，可利用的生态承载力会进一步缩小，从而生态赤字将进一步增大。

总体来看，这些计算结果都显示出耒阳市生态系统退化，人地关系十分紧张，社会经济活动对耒阳市生态系统产生巨大的压力，土地生态系统处于不安全状态。从表3可知，耒阳市生态足迹中，草地、建筑用地和化石能源用地占绝大部分比重，分别约占32%、28%、25%，说明耒阳市社会经济发展过多依赖于自然资源的消耗；总生态承载力中耕地占了较大比重，反映了耒阳市生态足迹的供给依赖耕地情况比较严重。

从生态足迹各个组成部分来看，耕地、林地处于盈余状态，主要由于近年来耒阳市乡村大多数人口都往城市发展，从而导致农村大多数耕地荒废，无人耕种，出现较普遍的浪费荒芜耕地情况，同时许多山丘无人打理，茅草丛生，而利用率也较低；草地、化石能源用地和建筑用地呈现生态赤字，主要是因为随着经济发展，人们生活水平提高，对动物产品的消费与需求也逐步增加，尤其是肉类和奶产品的需求大幅度增加，导致草地及水域压力过大，同时化石能源用过呈现较高的生态赤字，其原因在于随着社会的高速发展，该市近年来依托资源优势大力发展工业，对化石能源的需求量、开采量极速增加，化石能源用地处于过度开采状态，从而出现较大的生态赤字。因此，耒阳市的生态赤字主要是由于高能源消耗以及草地压力过大造成的。

4 结论与建议

通过对耒阳市人均生态足迹与人均生态承载力的计算可以看出，近年来耒阳市在经济发展的同时对环境也造成了较大的压力，生态赤字严重，尤其是建筑用地、化石能源用地与草地的利用占耒阳市生态赤字的主要部分，耒阳市的生态赤字主要是由于高能源消耗以及草地压力过大造成的，依靠自然资源的开发来发展地方经济，这是不可持续的发展方式，应该要加以改善。根据当地的实际情况，该地区的生态赤字很难通过贸易得到大量补偿，还是需要消耗自身的自然资源资本存量来获取生态赤字的减少。为了保证研究区土地生态系统的安全，实现土地资源的可持续发展，据此，耒阳市应采取切实有效措施，降低生态足迹，保护生态环境：（1）调整和优化产业结构，适度发展二、三产业，大力发展节能减排型高新技术产业，协调区域经济发展与生态环境之间的关系，有效缓解资源环境压力；（2）耒阳市目前经济发展主要依赖自然资本存量的消耗，生态系统的压力已超过承载力，生态经济系统逐渐远离平衡。因此应倡导适度消费，合理高效利用资源，减少非必须物质产品的人均消费，建立资源节约型的社会生产和生活消费体系；（3）耒阳市农村耕地近年显现出的荒废搁置问题日益严重，同时城市的建设和工业发展占用不少耕地，因此必须要加大对基本农田的保护力度，发展生态农业，提高耕地的综合利用率；（4）加大生态土地保护资金的投入，建立生态补偿机制，来稳定生态土地安全。

［1］曾三成.从中部资源枯竭型县市看耒阳经济发展［N］.衡阳日报，2010－11－29（3）.

［2］张义，朱朝生，钟林斌.聚焦资源枯竭型城市涅槃（下）耒阳：因煤建市，因煤转型［J］.国土资源导刊，2010（8）：38－40.

［3］杨开忠，杨咏，陈洁.生态足迹分析理论与方法［J］.地球科学进展，2000，15（6）：630－636.

［4］张青峰，吴发启，田 冬，等.陕西省2003年生态足迹计算分析［J］.干旱地区农业研究，2007，25（1）：35－40.

［5］Wackernagel M，Onisto L，Bello P，et al.National natural capital accounting with the ecological footprint concept［J］.Ecologic Economics，1999（29）：375－390.

［6］徐中民，程国栋，张志强.生态足迹方法的理论解析［J］.中国人口·资源与环境，2006，16（6）：69－78.

［7］马莉娅，吴斌，张宇清，等.基于生态足迹的宁夏盐池县生态安全评价［J］.干旱区资源与环境，2011，25（5）：57－62.

［8］Wackernagel M，Rees W E.Perceptual and structural barriers to investing in natural capital：economics from an ecological footprint perspective［J］.Ecological Economics，1997，20：3－24.

［9］冯奇，吴胜军，蔡述明.黄石市土地生态承载力分析［J］.华中农业大学学报：社会科学版，2006，（1）：38－43.

［10］赵先贵，肖 玲，兰叶霞，等.陕西省生态足迹和生态承载力动态研究［J］.中国农业科学，2005，38（4）：746－753.

［11］王开运.生态承载力复合模型系统与应用［M］.北京：科学出版社，2007：17.

［12］张志强，徐中民，程国栋.中国西部12省（区市）的生态足迹［J］.地理学报，2001，56（5）：599－610.

［13］徐中民，张志强，程国栋.甘肃省1998年生态足迹计算与分析［J］.地理学报，2000，55（5）：607－616.

［14］曹中强，苗长虹.基于生态足迹模型的河南省2005年可持续 发 展 能 力 测度 ［J］.河 南 科 学，2007，25（2）：331－334.

［15］高长波，张世喜，莫创荣，等.广东省生态可持续发展定量研究：生态足迹时间维动态分析［J］.生态环境，2005，14（1）：57－62.