基于生态足迹模型的湖南攸县可持续发展研究

2015-07-18王文婕葛大兵黄静虹

环境与可持续发展 2015年1期

王文婕葛大兵周双黄静虹

(湖南农业大学生物科学技术学院/生态科学与工程研究所/洞庭湖区农村生态系统健康湖南省重点实验室，湖南长沙 410128)

中国作为最大的发展中国家，经济社会发展取得了举世瞩目的成绩，但也付出了资源浪费、环境污染的沉重代价，甚至影响中国经济的持续发展，特别是资源能源短缺成为中国经济发展的瓶颈，为此中国经济社会能否持续发展成为中国伟大复兴和实现中国梦的关键［1］。

攸县属于湖南省经济较发达的县，近年来，随着攸县经济更加快速增长，资源环境供给不足的矛盾更为突出，生态建设和环境保护问题日益严峻，总的来看资源和环境问题已成为制约经济社会持续、快速、健康发展的重要因素。本文研究了2000年、2011年攸县县域范围内的生态足迹和生态承载力，以期对其维护生态系统平衡和更好地实现生态攸县建设提供参考的决策依据。

1 研究区域概况

攸县位于湖南东部，罗霄山脉中段武功山西南端，东、西两面群山环绕，丘陵相嵌;中部成岗地、平原。东部丛迭山群，地势自东向西中山向低山、丘陵递降;西部，地势自西向东由低山向丘陵、岗地递降;中部，地势低平。全县土地总面积2648 平方公里。地理座标是:东经113°09'09″至113°51'30″，北纬26°46'34″至27°26'30″。2000年全县总人口76.93 万人，GDP 总量89404 亿元，2011年攸县总人口79.11 万人，全县GDP总量471564 亿元。

2 理论与方法

2.1 生态足迹理论模型

生态足迹就是用一种定量的方法来研究人类对区域生态环境的利用程度，即在当时平均生产技术水平和资源管理配置下，能够保证生活在一定区域的人口发生的消费和产生的废弃物能够处理的生态生产性土地的面积和水域。采用William Rees 和Wackernagel 的生态足迹理论模型和方法对湖南攸县社会经济可持续性进行分析［2］。该生态足迹模型为:

式中:EF——总生态足迹;

EPi——生态生产力;

Ci——i 种资源消费量(i 为生态生产性土地类型);

EQi——等量因子(化石能源用地1.1、耕地2.8、草地0.5、森林1.1、建设用地2.8、水域0.2)［3－5］;

ef——人均生态足迹;

N——区域总人口数。

2.2 生态承载力理论模型

生态承载力是指在一个特定区域生产生命所需的可用的土地和水域，即在不破坏区域生态系统功能的大前提下，区域能够提供的生态生产性土地和水域的总面积，其计算模型为:

式中:EC——生态承载力;

Ai——第i 种生态生产性土地面积;

EQi——等量因子;

Yi——第i 种类型生态生产性土地产量调整系数;

ec——人均生态承载力;

N——总人口数。

2.3 生态承载度模型

生态承载度:

式中:D——生态承载度;

EC——生态承载力。

2.4 生态经济多样性指数和生态经济系统的发展能力

生态经济多样性指数可用Shanon－Leave 公式计算:

式中:H——多样性指数;

Pi——第i 种土地类型在区域系统中的比例。

生态经济系统的发展能力就是生态经济的多样性指数与生态足迹相乘而得到，依据Ulanowicz 的公式:

3 攸县生态足迹研究结果与分析

3.1 生态足迹需求计算和分析

根据生态足迹模型要求，并结合研究区域攸县具体情况，主要计算3 个参数账户。

3.1.1 生物资源消费

依据攸县2001、2012年统计年鉴的数据，对攸县2000、2011年产生的生物消费所占用的生态供给用生态足迹模型统一转化为生态生产性土地面积。

世界平均产量数据来源于联合国粮农组织1993年计算的有关生物资源的世界平均产量。计算结果见表1。

由表1 可以看出，2011年攸县的生物资源生产占用各类生态生产性土地的人均生态足迹均增加，生物资源消费占用总的人均生态足迹为1.807034hm2。

表1 攸县2000、2011年生态足迹生物资源消费帐户(hm2/人)

可以看出，林地、水域占生物资源总生态生产性土地的比例增加幅度较小，均为0.5%左右，草地占生物资源总生态生产性土地的比例增加了4.5%，幅度较大，而耕地占生物资源总生态生产性土地的比例降低了4 个百分点，说明了攸县人民生活食物消费结构发生变化，对林产品、肉类等高价值食物需求量增大，人民生活水平有所提高。

图1 不同种类生物资源占总生态生产性土地面积的比例

3.1.2 能源消费

能源消费部分采用世界上单位化石能源土地面积的平均发热量为标准，将攸县2011年的能源消费所消耗的热量折算成一定的化石能源土地面积［7］。能源消费生态足迹计算结果见表2。

从表2 可以看出，攸县2000 到2011年能源消费人均生态足迹从0.635524hm2上升为1.032444hm2，这11年攸县工业快速发展，经济总量持续上涨，人民生活水平不断提高，使得攸县能源消费人均生态足迹上升，且煤炭消耗的生态足迹所是能源生态足迹中所占比例最大的，煤炭是攸县经济发展、社会生产和人民生活中最关键的能源物质，需求量不断增加，且能源循环利用率不高、清洁能源使用量少，这成为能源消费生态足迹极速增长的主要因素。逐年增高的生态赤字和污染物生态足迹的增加，成为攸县经济社会发展与资源环境的巨大威胁，不可持续发展导致经济发展与资源环境矛盾突出。

表2 2011年攸县能源消费帐户生态足迹(hm2/人)

3.1.3 污染物生态足迹

在经济发展、城市化发展的进程中，产生的污染物质越来越多，用来直接或间接处理污染物质的土地就越多，这些污染物质对生态环境造成了不良影响，它们占用的生态足迹不容忽视，因此在生态足迹计算中考虑加入污染物生态足迹的计算。

污染物质的排放类型大体分为三大类:废水、废气、固体废物。计算处理污染物处理部分需要消耗的生态生产性土地面积和污染物未处理部分对生态生产性土地破坏的面积。攸县2000、2011年污染物质排放情况见表3。

表3 攸县2000、2011年污染生态足迹(hm2/人)

从表3 可以看出，2000年到2011年污染生态足迹从0.124227hm2上升到0.160603hm2，在经济发展的同时污染生态足迹也在上升，其中固体废弃物生态足迹上升过快，攸县工业发达，工业固体废弃物产生量大。

汇总生态足迹计算中的生物资源帐户生态足迹、能源消费生态足迹、污染排放生态足迹，结果见表4。

攸县生态足迹计算的结果表明，生物资源帐户生态足迹比重占绝对优势，能源消费生态足迹较小，但是有增长趋势，污染物消纳足迹有所上升。表明从全局上来看攸县第二产业为经济发展带动的主导产业，且发展迅速，同时作为基础产业的农业，发展程度较低，技术含量低，高投入低产出的发展现状明显存在。

表4 攸县2000、2011年人均生态足迹汇总(hm2/人)

3.2 攸县生态承载力计算

攸县2011年的人均生态承载力结果见表5。攸县生态承载力计算中产量调整因子的选取参考全球平均生产水平。由表5 可以看出，攸县林地生态承载力最大，其次为耕地。

表5 攸县2000、2011年生态承载力(hm2/人)

攸县生态承载力评价结果表明，2000年至2011年攸县生态承载力逐年减小，其供给作用没有得到充分的发挥。

3.3 生态足迹动态分析

可持续发展是经济、社会、环境三个子系统的协调发展，生态足迹指标与其他一些经济、社会测度指标相结合，能综合反映更完整意义上的可持续程度。汇总以上对攸县2000、2011年生态足迹的计算结果见表6。

表6 生态足迹分析表(hm2/人)

通过对攸县2000年、2011年生态足迹与生态承载力的分析可知，攸县社会经济发展处于生态赤字状态，意味着攸县对资源的需求超过了区域的生态供给，随着攸县经济发展和城市化进程的加快，攸县不可持续发展状态仍在加剧。2000年、2011年区域的生态足迹均超过了区域所能提供的生态承载力，生态安全受到威胁，攸县只有通过输入其它地区的自然资源或是对该区域后续资源进行掠夺式开采来平衡对自然生态资源的需求。从总体上看，攸县经济发展处于不可持续的状态，且生态经济多样性指数下降，表明攸县经济不可持续发展，经济结构不科学使得攸县经济发展与环境承载不匹配。

4 攸县可持续发展对策建议

4.1 充分利用自身优势，优化产业结构，促进经济发展

攸县的经济发展必须在产业机制调整中全面贯彻可持续发展的理念，加强产业政策的引导，对现有的产业结构进行优化。结合攸县自身的特点，进行产业结构调整，其结构的调整不能局限于经济领域，而应扩展到社会、环境与经济结构的大调整，既调整经济结构，社会结构，更要优化社会、环境与经济的结构比例关系。

4.2 提倡循环经济，加强技术创新，提高工业企业的资源利用效率

坚持开发与节约并举，把节约放在首位。实行严格的土地管理制度，强化规划和年度计划管控、加强用途管制，切实保护耕地特别是基本农田。大力推行土地储备形式的开发，积极盘活存量土地，促进土地资源的节约利用和集约利用。合理开发和利用林木资源，保持林木资源持续增长。推进示范工程，支持矿山企业、煤矸石、矿山固体废弃物等开展综合利用，发挥示范引导作用。根据“减量化、再利用、资源化”的原则，促进资源循环式利用，鼓励企业循环式生产，倡导社会循环式消费。加大节能减排力度，抓好工程减排、结构减排、管理减排，全面实现节能减排预期目标。

4.3 重视科技投入，科学管理和使用生物生产土地，提供最大的生态承载力，促进农业发展

在攸县今后的发展中，一定要加大对科技创新的投入力度，深化科技体制改革，特别是农业科技的发展，提高单位面积生物生产量，整合全社会科技资源，以企业为主体，全面提高科技整体实力。鼓励企业进行技术的原始创新、集成创新和引进消化再创新，提高企业技术水，加快科技成果转化。

4.4 提倡健康正确的消费方式

随着区域经济的快速发展，人们生活水平不断提高，人民的消费结构发生了明显改变，由之前的以谷物为主的单一饮食结构向现如今的多元化饮食结构转变。为了有效减少生物生产性土地面积的压力，合理健康的消费结构显得尤为重要。因此，在攸县今后发展过程中，在控制人口的增长的基础上，引导人们正确健康的消费观念和消费方式，强化消费机制的适度性。