为了探讨南渡江流域历年的可持续性发展状况，利用生态足迹模型对流域2005 年～ 2011 年的人均生态足迹、人均生态承载力和人均生态盈亏进行了计算和分析，并在此基础上预测了流域未来4 年的变化情况。结果 表明：南渡江流域人均生态足迹需求逐年增加，人均生态承载能力逐年降低，至2011 年存在人均-0.137 822 hm2/cap 的生态赤字；通过SPSS 软件中的Holt 线性趋势预测模型得到2015 年人均生态足迹需求为1.500 149 hm2/cap、人均生态承载力为0.898 368 hm2/cap、人均生态赤字为0.601 78 hm2/cap；说明该区域自2011年后将处于不可持续性发展状态。

In order to investigate the sustainable development status for consecutive years of Nandu River basin, the per capita ecologicalfootprint, per ecological carrying capacity and per ecological break-even of the River Basin in the year of 2005 ～ 2011 were calculatedand analyzed by using the ecological footprint model, and based on the results, the changes of the River Basin for the future of 4 yearswere predicted. The results show that the demand of per capita ecological footprint increased year by year, the capacity of per ecologicalcarrying reduced year by year, the ecological deficit was per 0.137 822 hm2/cap to the year of 2011; By using the Holt linear trendprediction model of the SPSS software, the demand of per capita ecological footprint was obtained to be 1.500 149 hm2/cap, the capacityof per ecological carrying was 0.898 368 hm2/cap, the ecological deficit was -0.601 78 hm2/cap, which indicated that the region will be ina unsustainable development situation since 2011.

可持续发展战略是一种全新的发展观，但如何定量测度区域发展的可持续性状态已成为研究的热点^[1]。联合国教科文组织于1987 年提出了研究可持续发展的指标体系，通过这些指标体系携带的信息来判定区域生态经济的发展是否具有可持续性^[2]。由于传统的国民经济帐户指标GNP 在测算可持续发展状态方面存在缺陷；而生态足迹模型能够拟补货币指标和非货币化指标评价中的不足之处；该模型数据低成本、评价结果较为客观，对区域可持续发展研究有很大贡献。生态足迹模型^[3-11] 于1992 年由加拿大著名生态学家E.William提出,其博士生M.Wackernagel 于1996 年在原生态足迹理论基础上进行了完善；之后,该方法被广泛应用于测度区域发展的可持续性^[12-14]，并于1999 年由徐中民等人引入我国，主要针对国家、城市、地区等区域发展的静态评价，而动态研究相对较少。本研究在前人研究基础上对南渡江流域2005 年～ 2011 年的生态足迹、生态承载力进行了动态分析，并利用SPSS 软件对该区域2012年～ 2015 年的生态足迹及生态承载力进行预测研究，通过时间序列分析南渡江流域生态足迹变化规律，以期为该区域优化产业结构，土地合理规划使用等发展策略的制定提供科学依据。

南渡江流域是海南省第一大流域，干流发源于白沙县南峰山，全长333.8 km，流域面积7 176 km²；位于东经109°12′ ～ 110°35′、北纬18°56′ ～ 20°05′之间^[15]。流域经济发展以一二产业为主，2011 年末总产值为4 685 057 万元，自2005 年以来，流域经济飞速发展，平均增长率约为25%；受海南省打造国际旅游岛整体发展趋势的影响，该区域近年来在旅游业发展十分迅速，旅游景点丰富，基础设施建设逐步完善。流域各市县少数民族较多，有黎、苗、壮、瑶、土家、藏、回、侗、满等15 个民族，2011 年末流域总人口为5 342 046 人，年均人口自然增长率约为8.97‰。

• 2.1 数据来源

  本研究依托海南省林业局重点科研项目，利用2006 ～ 2011 年海南省统计年鉴和2011 年海南省统计公报及南渡江流域各市县统计公报^[15]。

• 2.2 研究方法

  生态足迹是指在已知一定人口数量的前提下生产这些人口所消费的所有资源和吸纳这些人口所产生的所有废弃物所需要的生物生产面积（包括水域）。它是一个可比的、可测度、涉及公平性、系统性和发展度的可持续发展性综合评价指标^[2-3]。

  生态足迹需求模型计算公式表示为：

  P_EF=P_ef×N=NΣ(A_i×r_i) （ 1）

  A_i=C_i/Y_i=(P_i+I_i-E_i)/(Y_i×N)。 （ 2）

  式(1) 中：P_EF 为总生态足迹，P_ef 为流域人均生态足迹，N 为区域人口总数，i 为消费项目。式(2) 中：A_i 为人均消费商品折算的生态生产性土地面积，r_i为均衡因子，C_i 为第i 种商品的人均消费量，Y_i 为全球平均产量(kg/hm²)，P_i、I_i、E_i 分别为第i 种消费项目的年生产量、进口量及出口量(kg)。

  根据WCED 的倡议，至少应保留12% 的生态空间用于生物多样性保护^[3-5]。因此，生态承载力数学计算模型可表示为：

  P_EC=N×（b_i×r_i×z_i）×0.88。 （3）

  式(3) 中：P_EC 为流域总生态承载力，b_i 为第i 类实有土地面积，z_i 为产量因子。

  生态盈亏是生态足迹与生态承载力的差值^[3-5]。其计算公式为：

  P_ED/P_ER ＝ P_EC － P_EF。 （4）

  式(4) 中：P_ED 为流域总生态赤字，P_ER 为流域总生态盈余。若P_EF ＜ P_EC，则P_ED ＞ 0，表明该地区的发展具有可持续性；若P_EF ＞ P_EC，则P_ED ＜ 0，表明该地区的发展处于不可持续性状态。

• 3.1 流域生态足迹供需动态变化分析

  根据海南省2005 年～ 2011 年间的统计年鉴，将人均消费项目分为生物资源账户和能源资源账户，利用生态足迹计算公式得到南渡江流域历年人均生物生态足迹和人均能源生态足迹计算结果，详见表1、表2。通过对年鉴数据资料整理分析，并结合海南省五大河流域植被恢复与保护规划项目，利用生态承载力计算模型将流域生态生产性土地划分为六大类，即耕地、林地、牧草地、水域、建筑用地，并分别计算出历年各用地类型人均生态承载力，其中化石能源地生态足迹供给量为零^[11]。具体计算结果详见表3。

  从表3 可以看出，2005 年～ 2011 年流域五类生态生产性土地人均供给面积逐渐减少；其中林地从2005 年1.451 008 hm² 到2011 年0.788 717 hm²，人均供给面积增长率为负46%；耕地从2005 年0.805 955 hm² 至2011 年0.737 367 hm² 人均供给面积增长率为负8.5%；水域基本保持不变；牧草地从2005 年人均0.010 210 hm² 至2011 年人均0.007 043 hm²，人均供给面积负增长率为31%。建筑用地从2005 年0.025 261 hm² 至2011 年0.017 884 hm²，人均供给面积负增长率为29%。由此可以看出随着经济的发展，人类对自然资源的需求及生态空间的占用逐渐增多，而现有的生态生产性土地面积难以满足人类消费日益增长的需求，如何科学、合理规划利用有限土地资源将成为该区域及世界其他地方面临的难题。

• 3.2 流域历年生态盈亏状况分析

  由于各地类生产力并不相同，为了便于比较分析，必须乘以当地各用地类型的产量因子和目前通用的均衡因子予以转换；本研究根据南渡江流域土地生物生产力计算得到各地类的产量因子分别为水域13.02、耕地1.76、林地2.2、牧草地0.19、建筑用地1.76。其均衡因子分别为耕地2.8、林地1.1、牧草地0.5、水域0.2、建筑用地2.8、化石能源地1.1^[7]。因此，利用生态盈亏模型计算得到流域人均生态盈亏计算结果详见表3，图1。

  

  表1 南渡江流域2005～2011年人均生物生态足迹
  Table 1 The per capita biological ecological footprint of Nandu River Valley in 2005~2011

  

  表2 南渡江流域2005-2011年人均能源生态足迹
  Table 2 The per capita energy ecological footprint of Nandu River Valley in 2005~2011

  

  表3 南渡江流域2005～2011年人均生态承载力
  Table 3 The per capita ecological carrying capacity of Nandu River Valley in 2005~2011

  

  表4 南渡江流域2005年～2011年生态盈亏
  Table 4 The ecological deficit of Nandu River Basin in 2005～2011

  由表4 可以得知。流域人均生态足迹由2005年的人均1.020 162 hm²/cap 增长至2011 年的人均1.341 364 hm²/cap；而人均可利用生态承载力则由2005 年1.661 313 hm²/cap 降至2011 年的1.203 542 hm²/cap；流域的生态盈亏从2005年的人均0.641 151 hm²/cap 盈余至2007 年人均-0.137 822 hm²/cap 赤字。生态赤字的存在表明人类对自然的获取超出了其生态承载能力的阈值，同时也说明当前该流域的发展是通过消耗自然资本存量来弥补生态承载力的不足，人口对自然资源的利用也在逐年增加，造成对自然环境的压力也在逐渐增大。生态足迹的需求和供给之间的不平衡使该区域生态经济系统退化，人地关系紧张。从图1 可以明确看出，流域2005 年～ 2011 年人均生态盈余面积连续递减，至2010 年仅有人均0.030 905 hm²/cap 的盈余，但仍然表现为可持续性发展状态，而2011 年存在人均－ 0.137 822 hm²/cap 的生态赤字，表明该区域生态经济系统进入不可持续性发展状态。

  

  图1 南渡江流域历年人均生态盈亏面积
  Fig.1 The per capita ecological deficit area in Nandu River Valley

• 3.3 流域未来4 年生态足迹供需状况预测

  将南渡江流域2005 ～ 2011 年人均生态足迹和生态承载力的计算结果分别作为因变量，时间序列定义为自变量，模型第一个个案更高级别的日期为2005，模型预测期后的日期为2015；运用SPSS 软件中的预测模型进行分析，通过对指数平滑法中的非季节性简单模型、Holt 线性趋势、Brown 线性趋势、阻尼趋势以及ARIMA 模型的预测值与实际值的拟合情况进行筛选，结果发现Holt 线性趋势的误差较小。通过预测分析得到流域2012 ～ 2015 年人均生态足迹和人均生态承载力的预测值见表5。

  

  表5 南渡江流域未来4年生态足迹和生态承载力预测结果
  Table 5 The forecast of ecological footprints and capacities for the further 4 years

  从表5 可以看出，流域未来4 年人均生态足迹持续增长，年平均增长率为2.56%；人均生态承载力持续降低，年平均增长率为负5.18%；由于人均生态承载力持续降低，流域人口数量持续增加，造成流域人均生态赤字愈加严重，至2015 年末，流域人均生态赤字为-0.601 78 hm²/cap。因此该区域要降低生态赤字的逐年增大的趋势，就必须严格控制人口过快增长，同时应提高资源利用效率，合理规划利用现有土地资源，减轻区域内土地的生态压力。

通过对南渡江流域2005 年～ 2011 年的人均生态足迹、人均生态承载力和生态赤字的计算得到，流域人均生态足迹均衡面积逐年增大，由2005 年的1.020 162 hm²/cap 增加到2011 年的1.341 364 hm²/cap，增长率为31%；人均生态承载能力逐年降低，从2005 年人均1.887 856 hm²/cap减少至2011 年1.367 662 hm²/cap；2005 年以来，由于南渡江流域的生态足迹持续增长，生态承载力持续减少，致使2011 年流域存在-0.137 822 hm²/cap 的生态赤字，造成流域当前处于不可持续性发展状态。

通过SPSS 软件的Holt 线性趋势预测模型得到，流域2012 ～ 2015 年的人均生态需求逐年增大，至2015 年人均生态足迹为1.500 149 hm²/cap，而人均生态供给逐年减少，至2015 年人均生态承载力为0.898 368 hm²/cap， 致使流域存在人均－ 0.601 78 hm²/cap 的生态赤字。因此，为减缓流域生态环境压力，该区域应提高资源利用率，发展循环经济，合理规划流域土地资源，维持生态经济系统平衡发展；同时，应深入开展生态环境教育，强化居民环保意识，使该流域能够实现持续发展。