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user: 3. 天门市生态足迹计算和分析 应用生态足迹理论方法，根据《天门市统计年鉴》、《中国统计年鉴》等资料，对天门市近5年生态足迹进行了计算。生态足迹的计算一般由生物资源消费和能源资源消费两个部分构成。把生态足迹中的耕地、林地、草地、水域、建筑用地合起来称作生物资源生态足迹，分别指经济系统中消费的农产品、畜牧产品、木产品、渔业产品等生产性土地类型。把化石能源产地称为能源生态足迹，即指用于吸收能源消耗中排放温室气体所需的生产性土地类型 [ 12 ] 。主要包括煤炭、液化石油气、柴油、天然气、焦炭和电力等能源消耗所需土地类型。 3.1. 均衡因子和产量因子的计算 本文在计算两个因子时，将生物产品转化为统一的热值进行计算，所采用的各类生物产量的单位热量均采用《农业技术经济手册(修订本)》中的数据。 1) 国家均衡因子 生物生产性土地的均衡因子：耕地4.8543，林地0.1123，草地0.043，水域0.4859，化石能源用地0.1123，建设用地4.8543。由于吸收CO 2 的土地均为林地，因此化石能源用地的均衡因子与林地相同；而城镇建设占用的多是耕地，均衡因子用耕地的来代替。 2) 天门市产量因子 在产量因子计算中，建设用地同耕地的产量因子相同，化石能源用地与林地的产量因子相同，由于现实情况中，不会留有的化石能源用地来对CO 2 进行吸收，化石能源用地的产量因子为0。天门市生物生产性土地的产量因子为：耕地1.2185，林地1.5614，草地0.3273，水域1.9999，化石能源用地0，建设用地1.2185。 3.2. 天门市生态足迹动态变化 本文在生态足迹的计算中采用的是自上而下的方法，即根据天门市2009~2013年居民的生活和能源消费总量，由总量数据求得总的生态足迹，再结合相应年份的总人口数量，从而得出天门市近5年的人均生态足迹，如表1所示。 从天门市生物资源消费结构来看，牛肉人均消费生态足迹最大，其次为水产品和稻谷。肉类食物的生产需要较大的土地面积，这是生态系统食物链能量转化规律的反映 [ 22 ] 。天门市位于江汉平原，稻谷的生产消费占整个粮食生产消费的一大部分。木材消费的不断减少，说明当地开始重视林地资源的保护，有利于生物多样性的保护，如表2所示。 在本文的化石能源足迹的计算中。采用谢鸿宇等[ 23 ] 提出的基于碳循环化石能源及电力生态足迹的计算方法，吸收温室气体土地包括森林和草地。从天门市的能源消费结构来看，煤炭的人均生态足迹最大， Table 1 The ecological footprint of the biotic resources of Tianmen City from 2009 to 2013 (unit: hm2/person 消费类型 2009年 2010年 2011年 2012年 2013年 稻谷 0.04071 0.04012 0.04275 0.04320 0.04431 小麦 0.01445 0.01548 0.01619 0.01675 0.01911 玉米 0.00167 0.00145 0.00206 0.00298 0.00185 豆类 0.00932 0.00840 0.00879 0.00789 0.00910 薯类 0.00242 0.00038 0.00042 0.00293 0.00350 棉花 0.02176 0.02299 0.02370 0.02404 0.02236 花生 0.00231 0.00210 0.00255 0.00313 0.00273 油菜 0.03199 0.03065 0.03607 0.03507 0.03733 芝麻 0.00097 0.00093 0.00090 0.00136 0.00088 甘蔗 0.00006 0.00035 0.00002 0.00003 0.00004 蔬菜 0.00588 0.00589 0.00692 0.00659 0.00699 水果 0.00269 0.00047 0.00049 0.00051 0.00053 木材 0.00449 0.00031 0.00011 0.00004 0.00006 竹子 0.00019 0.00451 0.00821 0.00485 0.00535 水产品 0.04484 0.04588 0.04634 0.04884 0.05168 猪肉 0.02345 0.02037 0.02059 0.02118 0.02276 禽肉 0.00250 0.00252 0.00251 0.00265 0.00275 禽蛋 0.01056 0.01097 0.01109 0.01119 0.01123 牛肉 0.05127 0.05606 0.06317 0.06959 0.07432 羊肉 0.00370 0.00416 0.00432 0.00494 0.00514 奶类 0.00032 0.00056 0.00056 0.00056 0.00060 表1. 天门市2009~2013年生物资源消费生态足迹(单位：hm 2 /人) Table 2 The ecological footprint of energy of Tianmen City from 2009 to 2013 (unit: hm2/person 消费类型 2009年 2010年 2011年 2012年 2013年 煤炭 0.04226 0.04530 0.05024 0.04748 0.05147 液化石油气 0.00253 0.00287 0.00286 0.00203 0.00741 柴油 0.00016 0.00018 0.00017 0.00017 0.00018 天然气 0.00119 0.00178 0.00200 0.00229 0.00307 焦炭 0.00021 0.00025 0.00026 0.00025 0.00025 电力 0.00791 0.00978 0.01091 0.01134 0.01203 表2. 天门市2009~2013年能源资源消费生态足迹(单位：hm 2 /人) 其次是电力和液化石油气。2013年煤炭消费的人均生态足迹为0.05147 hm 2 /人，占整个能源消费的69.17%，这表明天门市日常生产生活的能源消耗以煤炭为主。而且5年间煤炭的消耗处于大幅增长状态，从2009年的0.04226 hm 2 /人到2013年的0.05147 hm 2 /人，增长率为21.78%，如表3所示。 Table 3 The summary of ecological footprints of Tianmen City from 2009 to 201 项目 2009年 2010年 2011年 2012年 2013年 耕地 0.80638 0.79033 0.84863 0.87018 0.89923 林地 0.00327 0.00367 0.00438 0.00379 0.00448 牧草地 0.00328 0.00359 0.00400 0.00424 0.00465 淡水水域 0.02179 0.02229 0.02373 0.02183 0.02511 化石原料产地 0.00089 0.00110 0.00122 0.00127 0.00135 建筑用地 0.08945 0.09045 0.09114 0.09222 0.09435 水资源 0.18378 0.19912 0.21385 0.21396 0.23070 生态足迹 1.10884 1.11056 1.18696 1.20750 1.25987 表3. 天门市2009~2013年人均生态足迹汇总(单位：hm 2 /人) 生态足迹的增加意味着人类对自然资源的利用程度加大，其主要受人口数量和消费水平的影响。天门市人口基数大，增长快，2009~2013年间，人口由1，641，539人增加到1，667，867人，增长率为1.6%。同时，消费水平增长了51%。由表3可以看出，天门市2009~2013年5年间生态足迹变化趋势处于不断增长的状态。2009年生态足迹1.1088 hm 2 /人，2013年人均生态足迹为1.2599 hm 2 /人，增加了13.63%。其中，耕地所占比重最大，其次为水资源和建筑用地。2013年各类土地所占比例，耕地(71.37%)、水资源(18.31%)、建筑用地(7.49%)、淡水水域(1.99%)、林地(0.36%)、牧草地(0.37%)、化石原料产地(0.11%)。耕地是人均生态足迹最主要成分，反映天门市第一产业是处于主导地位，经济生产的主要方式是农业。5年间天门市对资源的需求量变化较平稳，有较小幅度的上升。 3.3. 天门市生态承载力动态变化 根据生态足迹理论，对人均占有的各类生物生产面积乘以均衡因子和产量因子，既可得到天门市的人均生态承载力。产量因子是相应土地的平均生产力与同类全国平均生产力的比率。其中，建设用地的产量因子与耕地产量因子相同。由于天门市并没有预留用于吸收化石原料燃烧排放CO 2 的土地，所以一般把化石原料产地的数量看作0，因此化石原料产地的生态承载力也是0。在计算生态承载力的时候按国际惯例，要减去12%的生物多样性保护土地。计算结果如表4所示。 3.4. 万元GDP生态足迹和资源利用效率 在对天门市生物生产性土地潜力进行比较的时候引入万元GDP的理论，来反映生物生产性土地的利用效率。 依据万元GDP理论，万元GDP的足迹需求越大，反映资源的利用效率越低。反之，资源利用效率越高。从图1可以看出，2009~2013年，天门市单位万元GDP的生态足迹逐年降低，由2009年的0.9620 Table 4 The summary of ecological capacity of Tianmen City from 2009 to 2013 (unit: hm2/person 项目 2009年 2010年 2011年 2012年 2013年 耕地 0.38548 0.38766 0.38804 0.37591 0.38889 林地 0.00010 0.00012 0.00012 0.00012 0.00012 草地 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 化石原料 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 水域 0.00768 0.00800 0.00815 0.00850 0.00893 建筑用地 0.10899 0.11021 0.11105 0.11237 0.11496 生物多样性保护 0.06027 0.06072 0.06088 0.05963 0.06155 生态承载力 0.44198 0.44527 0.44648 0.43727 0.45135 表4. 天门市2009~2013年人均生态承载力汇总(单位：hm 2 /人) 图1. 2009~2013万元GDP生态足迹 hm 2 /万元下降到2013年的0.4447 hm 2 /万元。表明天门市在经济增长过程中，在对自然资本需求增加的同时，对生态环境资源利用的经济效率不断提高。说明天门市的土地生产效率和产出水平在逐年提高。这体现了其他类型资本在经济发展过程中发挥的作用日益增强；也反映了天门市依靠资源向更多依靠技术、资金产业结构的升级的趋势。 3.5. 天门市生态赤字或盈余动态变化 对天门市生态足迹和生态承载力的计算结果进行比较，可以计算出生态赤字或盈余。从计算结果可以看出，天门市总体呈现生态赤字状态。总生态赤字从2009年的1，094，671.84 hm 2 上升到2013年的1，348，496.33 hm 2 ，增长率为23.23%。 由图2可以看出，天门市人均生态赤字从2009年的0.66686 hm 2 /人增加到2013年的0.80852 hm 2 /人，增长率为21.24%，年平均增长率为4.25%。其中，2013年生态足迹是生态承载力的2.8倍。生态足迹的增长主要是因为人口膨胀和消费水平的提高，增长率为13.63%。生态承载力的增加主要是因为科技水平和管理水平的提高，增长率为2.1%，但其增长速度远远落后于生态足迹的增长速度。由此可见，生态赤字的出现主要由于社会经济发展所致，源于生态足迹和生态承载力的非均衡增长，其本质则是人口、资源、消费等要素构成的生态系统的失衡。 图2. 天门市2009~2013年生态足迹动态变化(单位：hm 2 /人) 综合分析天门市近5年不同土地类型的生态赤字或盈余，由表5可知，在2009~2013年间，除建筑用地外，其它5类生物生产性土地均表现生态赤字。它们由大到小依次是耕地 > 淡水水域 > 牧草地 > 林地 > 化石原料产地。在各种土地类型中，耕地的人均生态赤字最大，2013耕地所占比重为63.12%。5年间耕地生态赤字从2009年的0.42090 hm 2 /人上升到2013年的0.51034 hm 2 /人，增长了21.25%，呈现大幅波动增长状态。这主要是因为粗放式的农业生产方式，农业科技水平落后，管理水平低下所造成。林地生态赤字人均占有量变化幅度不大，仅从2009年的0.00318 hm 2 /人增加到0.00436 hm 2 /人，这表明虽然人们对木材的需求加大，但近年来植树造林和退耕还林的实施使林地的生态承载力相对增加。牧草地和淡水水域的生态赤字增长迅速，二者的人均生态赤字分别由2009年的0.00328 hm 2 /人和0.01411 hm 2 /人增加到2013年的0.00465 hm 2 /人和0.01618 hm 2 /人，主要是因为人们生活水平提高，居民对畜肉和水产品的需求加大，同时由于粗放式经营，草地资源稀缺，水域面积的减少，牧草地和水域的生态赤字不断加大。化石原料产地的生态赤字人均占有量增幅明显加快，从2009年的0.00089 hm 2 /人到2013年的0.00135 hm 2 /人，增幅56%，反映了经济建设需求量的加大。建筑用地生态足迹是天门市所有生物生产性土地中唯一一个出现生态盈余的土地类型，表明天门市建筑用地供给大于需求是主要趋势。主要是因为，07年后天门市抓住“武汉市城市圈”这一重要发展机遇，城市化的进程加快使建筑用地的总量增加，建筑用的的供给急剧增加，导致生态盈余也开始增加。