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隨著黨的十七屆五中全會的召開和中國“十二五”發展規劃綱要的出臺，以科學發展為主題、產業結構調整與經濟發展方式轉變為途徑，資源節約與環境保護的綠色經濟發展方式已被社會廣泛接受，全球范圍內通過綠色轉型來減少經濟發展對自然資源和生態環境的過分依賴與破壞。在過去的5年中，中國通過采納新思維、新戰略推動了綠色產業的轉型與發展。其中生態文明與科學發展觀、建設環境友好型、資源節約型社會等重構發展模式一樣，作為重要的戰略策略與實施途徑，很好地推進了綠色轉型模式的發展，已成為中國未來發展的長久戰略選擇。生態文明是自然資源分配利用中相對重要的一部分，而自然資源等戰略性儲備物資的使用狀況也已經嚴重影響到區域經濟、生態等方面的可持續發展。20世紀80年代，美國著名生態學家Odum提出了能值分析理論，他認為各種系統都是由不同能量所構成，且生態系統中不同事物的能量值之間也存在著本質性的差異，不能通過簡單的處理、分析來核算。而能值指標為生態系統內各類別物質能量轉換為同一標準提供了可實現的途徑，方便進行定量分析［1－2］。 20世紀90年代，由加拿大生物學家Wackernagel等提出的生態足跡模型，實現了定量分析生態環境的可持續發展能力［2］，應用非常廣泛。同時該模型還將生態系統的自動凈化能力、生態足跡的多樣性以及資源的可再生性等性質考慮在內，模型思路簡潔明朗，發展迅速，成為度量環境可持續發展能力的一種重要手段［3－12］。本文采用2001－2009年間湖北省的各項統計數據資料，在生態足跡的框架下，將各種能量統一轉換為對應的生產性土地面積，實現對區域生態足跡與生態承載力的定量比較與動態性分析，并依據生態承載力與生態足跡之間的差值來判斷湖北省內資源供需與自然稟賦之間的安全和諧狀況，從而衡量區域環境的可持續發展能力，并提供建議。同時還引入生態足跡多樣性指數、萬元GDP生態足跡、生態經濟系統發展能力等指標來衡量區域生態環境的可持續性與自我更新調節能力，對湖北省生態可持續性進行多方位分析與研究。為政府制定出全面的發展規劃和財政政策提供科學依據。 一、模型的確定與指標選擇 生態足跡是指維持一個國家或地區的人口生存所需要的以及能夠吸納人類所排放的廢物、具有生態生產力的地域總面積。是從定量化視角研究自然生態影響的有效指標［12－15］。本文主要將能值分析方法與生態足跡理論框架相結合，同樣遵循生態足跡的2個基本事實，即：①人類能夠估計自身消費的大多數資源、能源及其所產生的廢棄物數量；②這些資源和廢棄物能折算成生產和吸納這些資源和廢棄物的生產性土地面積。這需要將各種不同類型、等級的能量流通過能值轉換率，折算成可以直接進行加減運算的太陽能值，再依據能值密度，將各消費項目的太陽能值核算為相對應的生產性土地面積，從而計算出研究區域的生態足跡和生態承載力，由此判斷區域的可持續發展狀況［16－26］。 1．基于能值分析理論的生態足跡模型 （1）各主要消費項目的能值核算。依據公式（1）［6］，借助能值轉換率，折算出各項目的太陽總能值以及人均太陽能值：能值＝各項有效能量×能值轉換率（1）（2）生態承載力量算。可利用的自然資源中，可再生資源具有非常重要的作用。相比非可再生資源而言，可再生資源因其再生速率快，能夠被人類持續不斷利用，而受到廣泛的關注。所以在生態承載力量算時，只考慮可再生資源指標的核算［6］：Ea＝a／Pi（2）式（2）中，Ea表示人均生態承載力；a表示可更新資源的人均太陽能值；表示全球平均能值密度。（3）生態足跡折算。研究各地區生態系統的總能值折算主要考慮太陽輻射能、風能、雨水化學能等5項可更新自然資源，依據Odum的研究，為避免重復計算，同樣選擇最大能值作為區域總能值。其表達式為［6］：p2＝區域總能值／區域總面積（3）其后需要將消費項目的能值轉換為對應的生產性土地面積。生態足跡的計算，主要包含生物資源消費與能源資源消費兩項。公式為［6］：Ef＝∑Ai＝∑ei／p2（4）式（4）中，Ef表示人均生態足跡；i表示自然資源類型；Ai表示第i種資源的人均生態足跡；ei表示第i種資源的人均能值；；p2表示研究地區能值密度。（4）生態赤字或盈余。通過比較人均生態足跡與人均生態承載力的差值來動態衡量研究地區生態環境的可持續發展狀況。 2．湖北省生態可持續性評價指標 （1）生態足跡多樣性指數。其公式為：D＝－∑RiLnRi（5）該指數的計算主要借鑒Shannon－Weaver公式，式中D是多樣性指數；Ri為第i種土地類型在總生態足跡中所占的比例。Shannon－Weaver公式是一個復合函數形式，主要從豐裕度和公平度兩個方面對生態經濟系統中的自然資源和能源資源的分配狀況進行研究，資源分配的公平性越高表明區域的生態足跡多樣性就越高［7］。（2）萬元GDP生態足跡。公式為：萬元GDP生態足跡＝區域總人口生態足跡／區域GDP（6）萬元GDP足跡主要用于反向表征各項資源的利用效率以及效率之間的差異，萬元GDP足跡指標越高，則資源利用效率越低，說明土地的產出效率也就越低［8］。（3）生態經濟系統發展能力。生態經濟系統發展能力（C）是由生態足跡乘以從系統組織角度推導的生態足跡多樣性指數得到的［7］，ef為生產性土地面積，公式為：C＝ef×（－∑QiLnQi）（7） 二、湖北省生態環境可持續性的評價分析 1．湖北省生態足跡的能值核算 （1）人均生態承載力。湖北省土地總面積為1．859×1011m2，2001－2009年的總人口分別為5974、5987、6001、6016、6031、6050、6070、6110、6141萬人，文中引用的社會經濟、人口、資源環境的原始數據均來自2002－2010年的《湖北省統計年鑒》和各年份的《中國農業分析報告》。依據相關文獻［9－11］可知，全球年均總能值為1．583×1025sej，全球平均能值密度p1為3．104×1014sej／hm2，根據上式（1）計算出湖北省人均生態承載力如表1所示。依據核算結果可知，湖北省年均總能值為5．391×1021sej。表1中對于太陽輻射能、風能、雨水勢能、雨水化學能和地球旋轉能的計算，參見相關文獻［12］。（2）人均生態足跡。根據公式（2）計算得湖北省能值密度p2為2．90×1014sej／hm2，并依據公式（3）計算得湖北省2001－2009年內各種消費指標的人均生態足跡如表2所示。從表2中各項結果可以看出，生態資源和能源資源的總量都在不斷上升，其中生態資源的年平均增長比率為4．6％，能源資源的年平均增長比率為14．5％，由此可見能源資源的需求與消耗的年平均增長比率是生態資源的3倍左右。湖北省9年內人均消費水平和能源需求量都在不斷上漲，其中經濟發展是導致能源資源需求進一步增加的主要原因。而生態資源和能源資源需求的上漲則是導致湖北省人均生態足跡不斷上升的直接原因。（3）人均生態赤字。從表3核算結果可知，湖北省人均生態足跡從2001年的6．390hm2／人增至2009年的8．106hm2／人。按世界環境與發展委員會的報告建議，應留出12％的生產性土地面積來保護生態足跡多樣性。所以在人均生態承載力中扣除12％的生態足跡多樣性保護土地后，實際可供利用的面積僅為0．248hm2／人。因此，可以得出：2001—2009年內湖北省的生態足跡均遠遠超過其生態承載力，生態赤字由2001年的6．142hm2／人擴張到2009年的7．858hm2／人。計算結果表明，湖北省對生態環境的影響與破壞遠遠超出了其生態承載力的范圍，其中，各類生產性土地面積對總的生態足跡的貢獻率大小依次為：耕地＞水域＞化石燃料用地＞牧草地＞林地＞建筑用地。#p#分頁標題#e# 隨著人均生態足跡的不斷上升，人均生態承載力的變化不顯著，導致湖北省人均生態赤字差距不斷拉大。2001－2009年湖北省人均生態承載力已不能滿足經濟和社會平穩快速的發展要求，不足以承擔相應的環境凈化與更新的重任，對外部環境、自然資源、能源的需求和依賴也在不斷上升，生態壓力很大。 2．湖北省生態環境可持續性動態分析 （1）生態足跡多樣性指數。將2001－2009年各項土地類型占總生態足跡的比例導入公式（5），計算可得湖北省9年內生態足跡多樣性指數，依據此指數可得2001—2009年湖北省生態足跡多樣性趨勢圖，如圖1（a）。從核算結果可知，9年內湖北省生態足跡多樣性指數在1．444～1．507之間波動，其中2008、2009年的數據相對較高，由豐裕度和公平度的評價含義可知，這2個年份湖北省生態足跡的分配狀況相比前7年而言，更均衡更公平。同時不同土地類型的利用數量之間也在不斷調整和變化。從相鄰年份的差值來看，生態足跡多樣性指數變化趨勢并非一直平穩，而是在不斷增長，其中2001－2002年、2004－2006年、2008－2009年之間均為負增長，也說明湖北省的能源與食品的消費需求是在不斷調整中得以改善的，這表明湖北省在注重經濟發展的同時，更加注重生態環境的多樣性發展與資源的可持續性均衡消費。 （2）萬元GDP生態足跡。參照公式（6），對2001－2009年的湖北省萬元GDP生態足跡進行了核算，并依據核算結果推出2001—2009年湖北省萬元GDP生態足跡動態趨勢圖如圖1（b）。從圖1可知，湖北省9年內的萬元GDP變化呈現下降趨勢，數值在3．574～8．178hm2／萬元之間波動，依據世界環境與發展委員會的報告，該項指標整體趨勢偏高，這表明湖北省9年內的資源利用效率均比較低。結合湖北省能源資源利用戰略計劃可知，在2001－2009年，資源利用率是在不斷提高的。尤其是2008－2009年，資源利用效率已經發生了顯著的變化。2009年資源利用率比2001年下降了43．7％，降幅明顯。由此可見，湖北省資源利用有效程度正在逐步提高。 （3）生態經濟系統發展能力。利用公式（7）得到湖北省近年生態經濟系統發展能力，從表4中可見，雖然湖北省生態經濟系統能力總體呈現上升趨勢，數值在8．970～11．881之間波動，但從不同類別的生產性土地類型來看，變化趨勢則不盡相同。如表4所示，構成生態經濟系統發展能力的各項生產性土地類型的變化趨勢中：2009年牧草地和化石燃料用地總量與2001年相比增幅分別高達47％、103％。但兩者的變化趨勢又不盡相同。其中，牧草地成穩定上升趨勢，表明消費者的生活水平在不斷上漲，解決溫飽的基礎上，對于禽類、蛋類的需求、營養均衡的意識正在不斷增長，這也比較符合湖北省現有生態經濟發展狀況?；剂贤恋氐脑鲩L則是分2個階段，2001－2005年上升趨勢明顯，湖北省在這5年內依靠能源等資源的消耗大力推動了湖北省產業經濟與整體實力的提升。直到2009年，增長趨勢變緩，也表明湖北省在追求經濟快速平穩發展的同時不再過分依賴能源，特別是不可再生能源，而是不斷革新技術，改進生產工藝，努力提高能源資源的利用率，減少碳消耗，實現綠色產業的轉型與發展。建筑用地和水域的變化趨勢相對比較平穩，增長幅度并不明顯；而耕地和林地雖有小范圍的上調，但耕地在2004年和2008年、水域在2007年之后均有下降，所以兩者整體呈下滑趨勢。 上述分析結果顯示，湖北省生態經濟系統發展能力整體呈現上升趨勢，表明湖北省經濟、生態狀況等處于較強的發展勢態中，具有較強的韌性和發展能力。也表明湖北省在均衡各項生產性土地類型的比例、調整能源的利用效率、保證經濟穩定持久發展、堅持生態環境的改善和能源需求結構的調整等方面卓有成效，這必將有利于生態環境的進一步改善。 三、結論與討論 1．結論 全文在生態足跡框架上借鑒能值分析理論，同時還增加生態足跡多樣性指數、萬元GDP生態足跡和生態經濟系統發展能力3項指標來改進生態足跡模型，盡量全面考慮人類的需求活動帶給生態環境特別是不可再生資源的生態影響。通過土地利用類型之間的差異變化來揭示湖北省生態環境的真實狀況，并借助2001－2009年的湖北省各項能源資源的統計資料來對湖北省可持續發展能力予以動態的分析，主要得出以下結論： （1）自然資源的供需不合理。湖北省2001－2009年人均生態足跡的平均增長率高達19．06％；人均生態承載力在區域面積固定和各項輻射能量變化并不顯著時，浮動表現為0；根本原因在于自然資源結構不合理，人均生態足跡的增長速率過快，從而導致2001－2009年間湖北省生態環境一直處于生態赤字狀態，其中經濟發展速率不斷加快、居民消費水平不斷上升以及能源需求量的不斷增加是湖北省生態赤字逐年拉大最主要的原因。 （2）自然資源的組分結構變化顯著。在2001－2009年間，湖北省6種主要土地類型的變化趨勢中，牧草地、化石燃料用地的總量在逐年上升，年平均漲幅為6．7％、20．2％；耕地、林地面積小范圍的下降達3．08％、0．08％；建筑用地和水域總量平穩上升，漲幅為2．42％、2．17％，均相對平穩。從耕地比重的下降和其他能源需求總量的上升可知，湖北省自然資源的組分結構已從根本上發生了變化，說明隨著經濟的不斷增長和居民生活水平的提升，發展需求是從根本上增加對能源的需求，同時能源需求也是導致化石燃料用地面積顯著增加的主要原因。 （3）生態足跡整體分配不均。湖北省2001－2009年間的生態足跡多樣性指數是在動態變化中不斷增長的，同時也在能源與食品消費需求中不斷調整得以改善，雖然總體資源分配上尚不合理，但9年內的持續增長也表明湖北省在注重經濟發展的同時，更加注重生態環境的多樣性發展與資源的可持續性均衡消費。#p#分頁標題#e# （4）萬元GDP生態足跡下降趨勢明顯。湖北省9年內的萬元GDP的變化呈現下降趨勢，由2001年的8．178hm2下降到2009年的3．574hm2，表明湖北省萬元GDP整體呈現偏高的趨勢，資源利用效率較低，但下降趨勢也真切地反應了湖北省就資源利用效率方面采取措施與政策所取得的顯著效果。 （5）生態經濟系統發展能力現狀欠佳。湖北省生態經濟系統發展能力總體呈現上升趨勢。從各項生產性土地類型的變化趨勢來看，牧草地、化石燃料用地總量在不斷上升，耕地、林地小范圍的下降，建筑用地和水域總量變化趨勢相對平穩，湖北省在逐年均衡各項生產性土地類型的比例，調整能源的利用效率，保證經濟穩定持久發展的同時，堅固生態環境的改善和能源需求結構的調整，這將有利于生態環境的進一步改善。 2．討論 分析運用能值方法對湖北省2001－2009年的生態足跡進行了時間序列的測算，主要選擇了生態資源和能源資源2個方面，20項指標來反映湖北省9年內生態足跡的動態變化情況，選擇的指標和實際情況相結合。但對于能值分析方法的運用，會因選擇的因子不同、指標選擇偏向差異、參數的確定和各種側重而使湖北省生態足跡的強弱程度出現一定程度上的差異。所以在對能值分析運用和指標的選取上仍值得繼續研究。在運用生態足跡多樣性指數、萬元GDP生態足跡、生態經濟系統發展能力3項指標來核算湖北省2001－2009年的生態可持續發展能力的時候，所選用的數據均為相關統計數據，因年份較長，對同一指標的統計口徑并不完全一致，需要對部分年份數據進行折算，這同樣也會導致結果存有一定的差異。
