隨著黨的十七屆五中全會(huì)的召開(kāi)和中國(guó)“十二五”發(fā)展規(guī)劃綱要的出臺(tái)，以科學(xué)發(fā)展為主題、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整與經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式轉(zhuǎn)變?yōu)橥緩剑Y源節(jié)約與環(huán)境保護(hù)的綠色經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式已被社會(huì)廣泛接受，全球范圍內(nèi)通過(guò)綠色轉(zhuǎn)型來(lái)減少經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)自然資源和生態(tài)環(huán)境的過(guò)分依賴與破壞。在過(guò)去的５年中，中國(guó)通過(guò)采納新思維、新戰(zhàn)略推動(dòng)了綠色產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型與發(fā)展。其中生態(tài)文明與科學(xué)發(fā)展觀、建設(shè)環(huán)境友好型、資源節(jié)約型社會(huì)等重構(gòu)發(fā)展模式一樣，作為重要的戰(zhàn)略策略與實(shí)施途徑，很好地推進(jìn)了綠色轉(zhuǎn)型模式的發(fā)展，已成為中國(guó)未來(lái)發(fā)展的長(zhǎng)久戰(zhàn)略選擇。生態(tài)文明是自然資源分配利用中相對(duì)重要的一部分，而自然資源等戰(zhàn)略性儲(chǔ)備物資的使用狀況也已經(jīng)嚴(yán)重影響到區(qū)域經(jīng)濟(jì)、生態(tài)等方面的可持續(xù)發(fā)展。２０世紀(jì)８０年代，美國(guó)著名生態(tài)學(xué)家Ｏｄｕｍ提出了能值分析理論，他認(rèn)為各種系統(tǒng)都是由不同能量所構(gòu)成，且生態(tài)系統(tǒng)中不同事物的能量值之間也存在著本質(zhì)性的差異，不能通過(guò)簡(jiǎn)單的處理、分析來(lái)核算。而能值指標(biāo)為生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)各類別物質(zhì)能量轉(zhuǎn)換為同一標(biāo)準(zhǔn)提供了可實(shí)現(xiàn)的途徑，方便進(jìn)行定量分析［１－２］。

２０世紀(jì)９０年代，由加拿大生物學(xué)家Ｗａｃｋｅｒｎａｇｅｌ等提出的生態(tài)足跡模型，實(shí)現(xiàn)了定量分析生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展能力［２］，應(yīng)用非常廣泛。同時(shí)該模型還將生態(tài)系統(tǒng)的自動(dòng)凈化能力、生態(tài)足跡的多樣性以及資源的可再生性等性質(zhì)考慮在內(nèi)，模型思路簡(jiǎn)潔明朗，發(fā)展迅速，成為度量環(huán)境可持續(xù)發(fā)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(xiàng)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)資料，在生態(tài)足跡的框架下，將各種能量統(tǒng)一轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的生產(chǎn)性土地面積，實(shí)現(xiàn)對(duì)區(qū)域生態(tài)足跡與生態(tài)承載力的定量比較與動(dòng)態(tài)性分析，并依據(jù)生態(tài)承載力與生態(tài)足跡之間的差值來(lái)判斷湖北省內(nèi)資源供需與自然稟賦之間的安全和諧狀況，從而衡量區(qū)域環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展能力，并提供建議。同時(shí)還引入生態(tài)足跡多樣性指數(shù)、萬(wàn)元ＧＤＰ生態(tài)足跡、生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)發(fā)展能力等指標(biāo)來(lái)衡量區(qū)域生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)性與自我更新調(diào)節(jié)能力，對(duì)湖北省生態(tài)可持續(xù)性進(jìn)行多方位分析與研究。為政府制定出全面的發(fā)展規(guī)劃和財(cái)政政策提供科學(xué)依據(jù)。

一、模型的確定與指標(biāo)選擇

生態(tài)足跡是指維持一個(gè)國(guó)家或地區(qū)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(tài)生產(chǎn)力的地域總面積。是從定量化視角研究自然生態(tài)影響的有效指標(biāo)［１２－１５］。本文主要將能值分析方法與生態(tài)足跡理論框架相結(jié)合，同樣遵循生態(tài)足跡的２個(gè)基本事實(shí)，即：①人類能夠估計(jì)自身消費(fèi)的大多數(shù)資源、能源及其所產(chǎn)生的廢棄物數(shù)量；②這些資源和廢棄物能折算成生產(chǎn)和吸納這些資源和廢棄物的生產(chǎn)性土地面積。這需要將各種不同類型、等級(jí)的能量流通過(guò)能值轉(zhuǎn)換率，折算成可以直接進(jìn)行加減運(yùn)算的太陽(yáng)能值，再依據(jù)能值密度，將各消費(fèi)項(xiàng)目的太陽(yáng)能值核算為相對(duì)應(yīng)的生產(chǎn)性土地面積，從而計(jì)算出研究區(qū)域的生態(tài)足跡和生態(tài)承載力，由此判斷區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展?fàn)顩r［１６－２６］。

１．基于能值分析理論的生態(tài)足跡模型

（１）各主要消費(fèi)項(xiàng)目的能值核算。依據(jù)公式（１）［６］，借助能值轉(zhuǎn)換率，折算出各項(xiàng)目的太陽(yáng)總能值以及人均太陽(yáng)能值：能值＝各項(xiàng)有效能量×能值轉(zhuǎn)換率（１）（２）生態(tài)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(xù)不斷利用，而受到廣泛的關(guān)注。所以在生態(tài)承載力量算時(shí)，只考慮可再生資源指標(biāo)的核算［６］：Ｅａ＝ａ／Ｐｉ（２）式（２）中，Ｅａ表示人均生態(tài)承載力；ａ表示可更新資源的人均太陽(yáng)能值；表示全球平均能值密度。（３）生態(tài)足跡折算。研究各地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的總能值折算主要考慮太陽(yáng)輻射能、風(fēng)能、雨水化學(xué)能等５項(xiàng)可更新自然資源，依據(jù)Ｏｄｕｍ的研究，為避免重復(fù)計(jì)算，同樣選擇最大能值作為區(qū)域總能值。其表達(dá)式為［６］：ｐ２＝區(qū)域總能值／區(qū)域總面積（３）其后需要將消費(fèi)項(xiàng)目的能值轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的生產(chǎn)性土地面積。生態(tài)足跡的計(jì)算，主要包含生物資源消費(fèi)與能源資源消費(fèi)兩項(xiàng)。公式為［６］：Ｅｆ＝∑Ａｉ＝∑ｅｉ／ｐ２（４）式（４）中，Ｅｆ表示人均生態(tài)足跡；ｉ表示自然資源類型；Ａｉ表示第ｉ種資源的人均生態(tài)足跡；ｅｉ表示第ｉ種資源的人均能值；；ｐ２表示研究地區(qū)能值密度。（４）生態(tài)赤字或盈余。通過(guò)比較人均生態(tài)足跡與人均生態(tài)承載力的差值來(lái)動(dòng)態(tài)衡量研究地區(qū)生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展?fàn)顩r。

２．湖北省生態(tài)可持續(xù)性評(píng)價(jià)指標(biāo)

（１）生態(tài)足跡多樣性指數(shù)。其公式為：Ｄ＝－∑ＲｉＬｎＲｉ（５）該指數(shù)的計(jì)算主要借鑒Ｓｈａｎｎｏｎ－Ｗｅａｖｅｒ公式，式中Ｄ是多樣性指數(shù)；Ｒｉ為第ｉ種土地類型在總生態(tài)足跡中所占的比例。Ｓｈａｎｎｏｎ－Ｗｅａｖｅｒ公式是一個(gè)復(fù)合函數(shù)形式，主要從豐裕度和公平度兩個(gè)方面對(duì)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)中的自然資源和能源資源的分配狀況進(jìn)行研究，資源分配的公平性越高表明區(qū)域的生態(tài)足跡多樣性就越高［７］。（２）萬(wàn)元ＧＤＰ生態(tài)足跡。公式為：萬(wàn)元ＧＤＰ生態(tài)足跡＝區(qū)域總?cè)丝谏鷳B(tài)足跡／區(qū)域ＧＤＰ（６）萬(wàn)元ＧＤＰ足跡主要用于反向表征各項(xiàng)資源的利用效率以及效率之間的差異，萬(wàn)元ＧＤＰ足跡指標(biāo)越高，則資源利用效率越低，說(shuō)明土地的產(chǎn)出效率也就越低［８］。（３）生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)發(fā)展能力。生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)發(fā)展能力（Ｃ）是由生態(tài)足跡乘以從系統(tǒng)組織角度推導(dǎo)的生態(tài)足跡多樣性指數(shù)得到的［７］，ｅｆ為生產(chǎn)性土地面積，公式為：Ｃ＝ｅｆ×（－∑ＱｉＬｎＱｉ）（７）

二、湖北省生態(tài)環(huán)境可持續(xù)性的評(píng)價(jià)分析

１．湖北省生態(tài)足跡的能值核算

（１）人均生態(tài)承載力。湖北省土地總面積為１．８５９×１０１１ｍ２，２００１－２００９年的總?cè)丝诜謩e為５９７４、５９８７、６００１、６０１６、６０３１、６０５０、６０７０、６１１０、６１４１萬(wàn)人，文中引用的社會(huì)經(jīng)濟(jì)、人口、資源環(huán)境的原始數(shù)據(jù)均來(lái)自２００２－２０１０年的《湖北省統(tǒng)計(jì)年鑒》和各年份的《中國(guó)農(nóng)業(yè)分析報(bào)告》。依據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)［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(jù)上式（１）計(jì)算出湖北省人均生態(tài)承載力如表１所示。依據(jù)核算結(jié)果可知，湖北省年均總能值為５．３９１×１０２１ｓｅｊ。表１中對(duì)于太陽(yáng)輻射能、風(fēng)能、雨水勢(shì)能、雨水化學(xué)能和地球旋轉(zhuǎn)能的計(jì)算，參見(jiàn)相關(guān)文獻(xiàn)［１２］。（２）人均生態(tài)足跡。根據(jù)公式（２）計(jì)算得湖北省能值密度ｐ２為２．９０×１０１４ｓｅｊ／ｈｍ２，并依據(jù)公式（３）計(jì)算得湖北省２００１－２００９年內(nèi)各種消費(fèi)指標(biāo)的人均生態(tài)足跡如表２所示。從表２中各項(xiàng)結(jié)果可以看出，生態(tài)資源和能源資源的總量都在不斷上升，其中生態(tài)資源的年平均增長(zhǎng)比率為４．６％，能源資源的年平均增長(zhǎng)比率為１４．５％，由此可見(jiàn)能源資源的需求與消耗的年平均增長(zhǎng)比率是生態(tài)資源的３倍左右。湖北省９年內(nèi)人均消費(fèi)水平和能源需求量都在不斷上漲，其中經(jīng)濟(jì)發(fā)展是導(dǎo)致能源資源需求進(jìn)一步增加的主要原因。而生態(tài)資源和能源資源需求的上漲則是導(dǎo)致湖北省人均生態(tài)足跡不斷上升的直接原因。（３）人均生態(tài)赤字。從表３核算結(jié)果可知，湖北省人均生態(tài)足跡從２００１年的６．３９０ｈｍ２／人增至２００９年的８．１０６ｈｍ２／人。按世界環(huán)境與發(fā)展委員會(huì)的報(bào)告建議，應(yīng)留出１２％的生產(chǎn)性土地面積來(lái)保護(hù)生態(tài)足跡多樣性。所以在人均生態(tài)承載力中扣除１２％的生態(tài)足跡多樣性保護(hù)土地后，實(shí)際可供利用的面積僅為０．２４８ｈｍ２／人。因此，可以得出：２００１—２００９年內(nèi)湖北省的生態(tài)足跡均遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)其生態(tài)承載力，生態(tài)赤字由２００１年的６．１４２ｈｍ２／人擴(kuò)張到２００９年的７．８５８ｈｍ２／人。計(jì)算結(jié)果表明，湖北省對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響與破壞遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了其生態(tài)承載力的范圍，其中，各類生產(chǎn)性土地面積對(duì)總的生態(tài)足跡的貢獻(xiàn)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。