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。