环洞庭湖防护林体系建设区生态足迹分析——以岳阳县为例

戴成栋，欧阳硕龙，侯燕南，牛艳东

(1．湖南省林业厅， 湖南 长沙 410007； 2．湖南省林业科学院， 湖南 长沙 410004)

环洞庭湖防护林体系建设区生态足迹分析
——以岳阳县为例

戴成栋1，欧阳硕龙2，侯燕南1，牛艳东2

(1．湖南省林业厅， 湖南 长沙 410007； 2．湖南省林业科学院， 湖南 长沙 410004)

生态足迹分析法是一种基于区域消费及土地面积的定量研究以衡量研究区域可持续发展程度的新参考方法。本研究以环洞庭湖防护林建设区重点县——岳阳县为研究对象，在阐述生态足迹分析法的基本原理、理论体系的基础上，计算并分析了该县2007年以及防护林体系建设前后的生态足迹。结果表明，岳阳县的生产生活强度已经超过了当地生态系统的承载能力，区域发展基本处于不可持续状态，但是防护林体系建成后，林业生态承载力在总的生态承载力中比重增加，说明防护林项目对维护岳阳县的生态安全，促进区域资源可持续发展起到了重要作用。

生态足迹；可持续发展；岳阳县

1 引言

可持续发展是建立在社会、经济、人口、资源、环境相互协调和共同发展的基础上的一种发展，其宗旨是既能相对满足当代人的需求，又不对后代人的发展构成危害的一种发展模式。可持续发展定量评价方法研究是当前可持续发展研究的前沿和热点[1]，各国学者先后提出了一些富有价值的评价方法和指标体系[2-5]，这些指标使人类了解自身的生存和发展对自然的胁迫状况，以促进和实现人类减少对自然的负面影响。但是评价区域可持续发展所采用的指标体系都存在不足之处，为了改进评价可持续发展的模式，由William Rees于1992年提出了生态足迹(Ecological footprint，EF)的概念，Wackemage于1997年进一步完善，并应用生态足迹指标对世界上52个国家和地区1997年的生态足迹进行了实证计算研究[6-8]。该方法从需求面计算生态足迹的大小，从供给面计算生态承载力的大小，通过对这二者的比较，评价研究对象的可持续发展状况。自1999年引入我国以来不少学者从不同角度对生态足迹的理论、方法和应用进行了探讨和研究[9-14]。

环洞庭湖区防护林体系建设启动于1998年，项目执行期限为10年，是国际林业建设的先进理念在中国林业建设中的实际应用与实践，带有试验与示范的性质。该项目不仅仅是纯粹的林业专业项目，而且是以林业建设为载体的国际发展项目，在造林的同时，还注重农村社区经济、社会、政治、文化和生态各方面的可持续发展，重视技术因素和社会经济因素的有机结合。

岳阳县位于湖南省东北部洞庭湖之滨，属中亚热带向北亚热带季风湿润气候过渡区，雨水充沛，日照充足，四季分明，是防护林体系建设项目重点实施县，其中,建设防护林3512.9hm2，防浪林1323.0hm2，补植封山872.2hm2，封山育林3030.7hm2，经济林400hm2，庭院林50hm2，瞭望塔1 个及项目监测点4个。

本研究从生态足迹现状和生态环境可持续性角度计算与评价了岳阳县2007年生态发展状况以及防护林体系建设前后对生态状况的影响。

2 生态足迹方法概述

生态足迹是指在一定技术条件下，要维持某一消费水平下人口持续生存所必须的生态生产性土地面积[6]。它主要用来计算在一定的人口和经济规模条件下，维持资源消费和吸纳废弃物所必需的生物生产面积。将其同国家或区域所能提供的生物生产面积(即生态空间)进行比较，就能为判断一个国家或区域的生产消费活动是否处于当地生态系统承载范围内提供定量的依据[6]。

2.1生态足迹(Ecologicalfootprint,EF)

生态足迹(EF)的计算主要基于以下两个事实：(1)人类可以确定自身消费的绝大多数资源及其所产生的废弃物的数量；(2)这些资源和废弃物能转换成相应的生态生产性土地面积。在生态足迹计算中, 把地球上具有生态生产能力的全部面积划分为农用地、牧草地、林地、建筑用地、化石能源地和水域6个部分。由于这6类生物生产面积的生态生产力不同，因此，不同国家和地区同类生物生产面积类型的实际面积是不能进行直接比较的，需要对不同类型的面积进行标准化，即计算得到的各类生物生产面积应乘以一个均衡因子。以上6类生物生产性土地的均衡因子分别为[15]：化石能源地1.1，耕地2.8，牧草地0.5，林地1.1，建筑用地2.8，水域0.2。

生态足迹的计算公式如下：

EF=N×ef=N×rj×∑(aai)=N×rj×∑(ci/pi)

2.2生态承载力(Ecologicalcapacity，EC)

生态承载力(EC)是指一个国家或地区所能提供给人类的生物生产性土地面积，代表了生态系统能够提供的生态基础。生态承载力是指生态系统实际能够提供的标准生产型土地面积，其计算公式表示为：

EC=N×(ec)=N×(aj×rj×yj)

(j=1，2，3，…，6)

出于可持续发展的需要，在计算生态承载力时，应在计算值的基础上扣除其12%作为生物多样性保护面积。

2.3生态赤字或盈余(Ecologicaldeficitorreserve，ED/ER)

将一个地区或国家的资源、能源消费同自己所拥有的生态能力进行比较时，若EC>EF，出现生态盈余，表明生态系统正常提供的生态基础能满足当前经济活动的生态需求；如果EC

2.4生态可持续指数(Ecologicalsustainabilityindex,ESI)

生态可持续指数(ESI)是指一定区域的生态可持续供给(生态承载力)满足人类生态需求(生态足迹)的程度。用下式表示：

式中：ESI介于0和1 之间，当ESI等于0.5时，则BC和EF二者相等，说明生态承载力(BC)和生态足迹(EF)的值相等，是可持续发展与不可持续发展的临界点。

3 生态足迹计算结果与分析

3.1生态足迹计算

岳阳县各种生物资源的产量及消费以及人口数据来自《岳阳县统计年鉴》、《湖南省统计年鉴》(2008年)。由于统计数据中的进出口贸易数据比较笼统，缺乏县区内外贸易调整资料，故贸易调整部分没有包含在内。生物资源生产面积折算的具体计算中采用联合国粮农组织1993年计算的有关生物资源的世界平均产量资料[10]，岳阳县2007年的生态足迹包括生物资源足迹和能源足迹账户，见表1、表2。

表1 岳阳县2007年生物资源足迹账户Tab.1 EcologicalfootprintledgerofbioticresourcesofYueyangCountyin2007生产面积类型分类项目全球平均产量(kg·hm-2)岳阳县生物量(t)总的足迹(hm2)人均足迹(hm2·人-1)耕地稻谷2744.00454384.0000658.57340.2400豆类1856.0011329.000016.42000.0088薯类12607.0023863.000034.58650.0027油料1856.0023080.000033.45160.0180棉花1000.001433.00002.07700.0021麻类1500.0020.00000.02900.0000烟叶1548.0045.00000.06520.0000草地猪肉74.00106865.0000154.88762.0931牛肉33.004056.00005.87870.1781羊肉33.00606.00000.87830.0266禽蛋400.0012200.0017.68240.0442水域水产品量29.0039388.000057.08801.9686林地油桐子1600.0021.00000.03040.0000油茶子3000.00155.00000.22470.0001茶叶566.001400.00002.02910.0036水果3500.00103332.0000149.76690.0428木材1.99*3.0300**0.04390.0221 注:*单位为m3·hm-2,**单位为m3。

表2 岳阳县2007年能源足迹账户Tab.2 EcologicalfootprintledgerofenergyconsumptioninYueyangCountyin2007生产面积类型分类项目全球平均产量(GJ·hm-2)折算系数(GJ·t-1)消费量(t)人均足迹(hm2·人-1)化石能源地煤炭55.0028.7400688615.46010.9981原油93.0020.9340568221.77950.8236汽油93.0041.86801693.98780.0025煤油93.0043.124029.94440.0000柴油93.0042.70501792.07290.0026天然气93.0050.20004877.37150.0071燃料油71.0050.20003081.30030.0045建筑用地电力1000.000.0862*59481000.0000**86.2103 注:*单位为GJ/kW·h;**单位为kW·h,电力千瓦时与热量折算系数是根据每千瓦时耗煤397g,再根据每克发热量换算而得。

在上述生态足迹计算的基础上，结合岳阳县2007年生物生产性土地的面积，得出岳阳县2007年的生态足迹结果，见表3～表5；环洞庭湖防护林体系建设启动于1998年，所以我们将实施前后的生态足迹变化做了一下比较，分别计算了岳阳县1997、2002年的生态足迹，同时比较了生态赤字/盈余，以及生态可持续性指数，见表3～表5。

3.2生态足迹分析

从表3～表5中可以看出，岳阳县在2007年的生态足迹账户为3.0900hm2/人，而土地的实际生态承载力为0.423hm2/人，生态赤字2.6674hm2/人，生态可持续性指数0.1203，生态赤字严重，生态可持续性指数偏低，县区的发展处于不可持续的状态。这说明区域的发展严重超出了其生态承载力的阈值，供需矛盾十分尖锐。从生态赤字的分布看耕地和草地的生态赤字最大，分别为0.4785hm2/人、1.045hm2/人，从人均生态足迹的各组分情况来看，岳阳县2007年耕地和草地的人均需求最高，约在总需求的60%以上，说明该地消费结构单一，并且存在着过度开垦、过度放牧的现象，给耕地、草地的生态环境造成了一定的压力，而在2007年总的生态赤字为2.6674hm2/人，可见耕地和草地的不合理利用是造成岳阳县生态环境压力的主要因素，也是引起生态环境恶化的主要因素。

表3 生态足迹账户Tab.3 EcologicalfootprintinventoryinYueyangCounty土地类型人均面积(hm2·人-1)均衡因子均衡面积(hm2·人-1)199720022007199720022007耕地0.21660.20140.27182.800.60630.56390.7609草地0.89351.67892.09000.500.44680.83951.0450林地0.01540.02510.06841.100.01690.02760.0753化石能源地0.11710.30100.52151.100.12880.33110.5737建筑用地0.04180.05100.08622.800.11710.14280.2414水域1.58951.70521.96860.200.31790.34100.3937生态足迹1.63382.24593.0900

表4 生态承载力(Ⅰ)Tab.4 EcologicalcapacityinYueyangCounty(Ⅰ)土地类型面积(hm2)人均面积(hm2·人-1)199720022007199720022007耕地5185748774419250.07520.06500.0608林地9489592880827390.13750.12380.1199草地7280800.00010.00010.0001水域11367694766000.01650.00870.0096CO2吸收000000建筑用地1346012420112480.01950.01660.0163土地类型产量因子均衡因子均衡面积(hm2·人-1)199720022007耕地1.662.800.34930.30220.2824林地0.911.100.13770.12390.1200草地0.190.500.00000.00000.0000水域1.000.200.00330.00170.0019CO2吸收00000建筑用地1.662.800.09070.07690.0758

表5 生态承载力(Ⅱ)Tab.5 EcologicalcapacityinYueyangCounty(Ⅱ)年份总供给面积(hm2·人-1)生物多样性保护(12%)生态承载力(hm2·人-1)生态赤字/盈余(hm2·人-1)生态可持续性指数19970.5810.0700.511-1.12260.238320020.5050.0610.444-1.80170.165120070.4800.0580.423-2.66740.1203

从图1、图2、图3来看在防护林体系建设项目实施前后十年岳阳县生态足迹的变化情况，从2002—2007年，岳阳县生物生产性土地的面积在减少，生态承载力在持续降低，同时，人均的生态需求却在不断增加，生态赤字持续扩大；从生态足迹的各组分来看，各组分的需求都在增加，其中耕地和草地的人均需求占大部分，对耕地的需求的增加速度较小，而对草地、林地的需求增加很快，说明在这十年当中，岳阳县经济发展迅速，人民的生活水平得到了很大程度的提高，但是依然存在过分依赖种植业和畜牧业，使得该地区抵御自然灾害风险的能力不高，给周围的生态安全造成了一定的压力；从图3、图4中可以看出，虽然岳阳县在防护林体系建设前后，生态承载力有所下降，但是在各组分所占的百分比中林地的人均生态承载力却在持续提高，说明防护林项目对维护岳阳县的生态安全，促进区域资源可持续发展起了重要的作用。

从1997、2002、2007年岳阳县的生态足迹来看，生态赤字客观存在并且有加大的趋势，因此认为岳阳县的发展处于不可持续状态，但1998年实施防护林体系建设以来，林业生态承载力在总的生态承载力比重增加，对改善岳阳县人民生活的消费结构的多样化方面也起了很重要的作用，对生态环境的改善方面也起了重要作用。

图1 人均生态足迹各组分变化情况 (单位: hm2·人-1)Fig.1 Ecological footprint of each part(per capita)in Yueyang County

图2 土地利用结构变化 (单位： 万亩)Fig.2 Land use structure in Yueyang County

图3 生态足迹和生态承载力变化趋势 (单位： hm2·人-1)Fig.3 The changes of EF and EC

图4 人均生态承载力各组分百分比变化Fig.4 Ecological capacity (per capita) percentage change of each part

4 结论

通过对岳阳县2007年以及环洞庭湖防护林体系建设前后的生态足迹的现状分析，可以得出以下结论：

(1)用生态足迹法测量了岳阳县的可持续发展程度，结果表明，岳阳县存在生态赤字，并且有扩大的趋势，发展处于不可持续状态，这是由于当地的农业结构单一，对草地、耕地的不合理利用以及人口过多等因素造成的。

(2)从生态承载力来看，除生物多样性保护占用生态空间外，耕地和草地占用的生态承载力最大，其他类型的生态承载力都较小。防护林体系建设前后比较来看，林业生态承载力在总的生态承载力中所占的比重在逐步增加，表明防护林体系发挥了重要的生态效益。

因此,建议合理利用土地，提高地区生态承载力，引进推广新的农业技术，继续推进防护林体系建设项目的成果。

[1] 张志强，孙成权，程国栋，等.可持续发展研究：进展与趋向[J].地球科学进展，1999，14(6)：589-595．

[2] Hardi P, Barg S, Hodge T, et a1. Measuring Sustainable Development: Review of Currentpraetiee[R]. Occasional Paper Number 17, 1997(IISD), (1-2): 49-51.

[3] Meadows D, Randers J.Limils to Growth [M]. New York: Universe Books, 1972．

[4] Holdren J, Ehrlich P. Human population and the global environment[J]. Am Science, 1974, 62(3): 282-292.

[5] Lieth H, Whittaker R H. The Primary Productivity of the Biosphere [M]. New York: Springer,1975．

[6] Wackernagel M, Rees W E. Our Ecological Footprint：Reducing Human Impact on the Earth[M]. Gabriola Island: New Society Publishers, 1996.

[7] Wackernagel M, Onisto L, Bello P, et a1. Ecological Footprints of Nations: How Much Nature do They Use? How Much Nature do They Have?[R].Commissioned by the Earth Council for the Rio +5 Forum. International Council for Local Environmental Initiatives, Toronto. 1997, 10-21．

[8] Wackernagel M, Onisto L, Bello P, et a1. National natural capital accounting with the ecological fotprint concept [J]. Ecological Economics.1999, 29(3):375-390．

[9] 郭秀锐, 杨居荣, 毛显强. 城市生态足迹计算与分析——以广州为例[J]. 地理研究, 2003，22(5): 654-663．

[10] 徐中民, 张志强, 程国栋. 甘肃省l998年生态足迹计算与分析[J]. 地理学报, 2000，55(5): 607-6l6．

[11] 张水龙, 李德生, 孙旭红, 等. 天津市1998年生态足迹分析[J].天津理工学院学报, 2004，20(1):60-63．

[12] 熊鹰. 基于生态足迹的湖南省生态消费水平可持续性评价[J].经济地理,2008,28(2):304-307.

[13] 卢远, 华璀. 广西1990—2002年生态足迹动态分析[J]. 中国人口、资源与环境, 2004(3): 49-53.

[14] 岳东霞, 李白珍, 惠苍. 甘肃省生态足迹和生态承载力发展趋势研究[J]. 西北植物学报, 2004，24(3):454-463.

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

(责任编辑：谭著明)

EcologicalfootprintofprotectionforestsystemaroundDongtingLake——TakeYueyangCountyasanexample

DAI Chengdong1，OUYANG Shuolong2，HOU Yannan1，NIU Yandong2

(1.Forestry Department of Hunan Province, Changsha 410007, China; 2.Hnuan Forestry Academy, Changsha 410004, China)

Ecological footprint analysis is a new developing method in the world to evaluate regional sustainable development based on the calculation of the consumption and quantificational research of land area. In this paper, the basic principle and theory system of ecological footprint was elaborated and also the ecological footprint of Yueyang County before and after construction of protection forest system was practiced and analyzed. The results showed that the developed intensity of production and living in this county went beyond the bearing capacity of the local ecological system, and the regional development was in an unsustainable status. After the construction of protection forest system, the proportion of forestry ecological capacity to the total ecological capacity increased, which meant the protection forest system play an important role in enhancing ecological safety and promoting regional sustainable development in Yueyang County.

ecological footprint; sustainable development; Yueyang County

2010 — 10 — 14

2010 — 10 — 18

湖南省林业厅重点项目“环洞庭湖防护林体系建设技术”，国家林业局推广项目“长江中游洞庭湖水系防护林营建技术示范”。

S 727.2

A

1003 — 5710(2010)05 — 0015 — 05

10. 3969/j. issn. 1003 — 5710. 2010. 05. 004