熊建新，陈端吕，彭保发（湖南文理学院资源环境与旅游学院，湖南常德415000）

生态承载力调控下洞庭湖区域协调发展策略研究

熊建新，陈端吕，彭保发
（湖南文理学院资源环境与旅游学院，湖南常德415000）

摘要：运用生态承载力评价模型、响应模型和空间频数分异测度模型对洞庭湖区生态承载力进行时空分析，结果表明：近10年来洞庭湖区生态承载力整体上呈现“U”型变化趋势；空间格局上，从西南向东北依次呈现“较高—低—高—低—较高”的“W”字型格局；区域响应上，4种不同响应状态反映出县域经济发展、社会进步、资源利用和环境质量的协调性较差，生态系统潜在压力较大。因此，应创新体制机制，化解经济社会发展与生态系统承载之间的矛盾；加强生态系统调控和景观生态规划，维持生态系统的弹性力；转变产业发展模式，提高生态系统服务价值；树立以人为本、以生态为导向的发展观；抓住区域发展战略与政策的机遇，全面提高生态承载力。

关键词：洞庭湖区；生态承载力；评价体系与模型；可持续发展

生态承载力是一个自然、经济和社会融于一体的复杂系统，区域协调发展的实质是这个复杂生态系统的持续承载，因此，生态承载力是区域协调发展的基石，也已成为国内外学者共同研究的热点[1]。国外学者对生态承载力与区域经济、社会、资源和环境协调发展的相互关系有过精辟论述，Coastanza R、Wackernagel M等认为，生态承载力研究建立在包括资源、环境与人类社会和经济系统在内的复杂生态系统基础之上，彼此相辅相成[2-3]。国内学者对相互关系的研究相当深入，牛文元、陆大道等认为生态持续承载是区域经济、社会、资源和环境可持续发展的基础，区域经济、社会、资源和环境可持续发展是区域协调发展的最终目标[4-5]；高吉喜、王开运、沈渭寿等认为开展生态承载力研究有利于实施区域经济、社会、资源和环境可持续发展[6-8]。一个区域的发展必定是以消耗一定的物质资源以及排放一定的污染物为基础的，从生态承载力的角度来看，高吉喜、毛汉英等认为这种物质的消耗和污染物的排放必须限定在资源储量及环境容纳的阈限值以内，区域协调发展不能脱离自然资源与环境的束缚，不能离开自然生态系统的持续支撑和人类社会系统和经济系统的优化[6]20-21[9]。因此，生态承载力理论已经成为区域经济、社会、资源和环境协调发展的重要支撑理论。洞庭湖区经济、社会、环境和生态的协调发展问题一直是学术界和各级政府最为关注的热点和重点。目前，湖南省委省政府已经启动了国家层面的“洞庭湖生态经济区”建设工作。学术层面，段玉、吴纪宁等着重从经济和社会角度[10-11]，李琳、孙占东等着重从生态和环境角度[12-13]研究洞庭湖区，而从生态承载力角度研究的较少，仅有陶卫春、熊建新等对此有过研究，也没有揭示生态承载力调控下区域经济、社会和生态可持续发展策略[14-17]。因此，本文利用生态承载力评价模型、空间频数分异测度模型和生态承载力响应模型，分析生态承载力调控下洞庭湖区域协调发展策略，以期为国家级“洞庭湖生态经济区”建设与发展提供决策依据和参考。

一、研究区域概况

洞庭湖区地处长江中游荆江南岸，地跨湘、鄂两省，地理坐标约为28°44′N—29°35′N、111°53′E—113°05′E，介于长江东西不同景观生态的过渡地带，占据长江中下游最敏感又最脆弱的生态区位，大部分地区的海拔高度不到50m，土地面积的85%以上在湖南省辖境内[18]10。本文研究范围界定为岳阳、常德和益阳3个地级市的21个县（市、区）。其中，岳阳市区包括岳阳楼区、云溪区和君山区，常德市区包括武陵区和鼎城区，益阳市区包括资阳区和赫山区①，其土地面积3.2×104km2，人口1.5×107，分别占湖南省的15%和21%以上。湖区属于典型的亚热带季风气候，处在东南季风与西南季风交错地带，年平均降水量1200—1450mm，年平均气温16.5—17.0℃[18]6。河网密布，湘、资、沅、澧四水流经，水、土、生物等资源要素丰富。湖区开发历史悠久，土地利用类型多样，产业基础较好，城镇分布密集，生态资源独特，内外交通便利，具备潜在的发展空间。2001—2012年期间，三次产业结构从27.5∶36.7∶35.8调整为19.2∶43.7∶37.1，人均GDP从5.581×103元上升到3.851×104元。2012年“三废”排放达标率95.3%以上，单位规模工业增加值能耗达1.36T/万元，农、林、牧、渔产值比分别为43.2∶3.6∶39.6∶13.6，素称“鱼米之乡”。多年来，洞庭湖区自然环境的变迁和人类高强度持续开发利用，造成区域内湖泊湿地萎缩严重，水体富营养化日趋明显，大气环境质量不稳定，水土流失、土地退化等生态环境问题突显，局部地区生态环境污染严重，已成为制约洞庭湖区可持续发展的重要因素。

二、指标体系与研究方法

（一）指标选取与数据来源

生态承载力作为一个复杂系统涉及到资源、环境、社会、经济和生态等诸多要素，反映了人类社会经济活动对资源利用程度和对生态环境干扰力度。洞庭湖区处于水陆交错地带，生态环境要素集中，生态服务功能多样，生态脆弱性和敏感性突出。因此，指标选取时，既更多地考虑到反映生态环境质量状况的指标，又立足承载和压力两个方面[6]71，从生态弹性力、资源环境承载力和社会经济协调力3个角度，共筛选出18项体现承载和压力状态、便于度量且内涵丰富的指标，构建洞庭湖区生态承载力评价指标体系（见表1），符合中国科学院可持续发展指标体系[19]和《生态环境状况评价技术规范（试行）（HJ/T192-2006）》[20]的要求。其中，生物丰度指数、植被覆盖指数、水网密度指数、人均水资源量、人均耕地面积、人均林地面积、环境污染治理投资率、恩格尔系数、人均GDP等9个指标为承载类指标，土地退化指数、湿地面积退化指数、气候变化指数、单位规模工业增加值能耗、废水净排放量、经济密度、人口密度、城市化率、第三产业比重等9个指标为压力类指标。为了消除指标数据间量纲和量级的影响，本文使用极差正规化法[21]，将原始数据有效归一化在[0，1]之间，离散度具有一致性。指标权重的确定采用熵值法[22]和层次分析法[6] 60相结合得出（见表1），使得分析结果更加客观合理。

洞庭湖区各种土地利用类型的原始数据主要是利用ERDAS和ArcGIS软件对遥感影像解译和信息提取，人类社会经济和其它地理要素的数据主要通过《湖南省统计年鉴》、《岳阳市统计年鉴》、《常德市统计年鉴》和《益阳市统计年鉴》，以及发改委、环保、农业、气象、林业等相关部门提供的数据获得。

（二）研究方法

1.生态承载力评价模型。状态空间法（state-space techniques）是欧氏几何空间用于定量描述系统状态的一种有效方法，通常由表示系统各要素状态向量的三维状态空间轴组成。利用三维状态空间中的承载状态点，可以表示一定时间尺度内区域的不同承载状况，利用状态空间中的原点同系统状态点所构成的矢量模数表示区域承载力的大小[9]。在生态承载力研究中，三维状态空间轴分别代表生态承载力的影响因素，毛汉英等将三维轴界定为人类活动轴、资源轴和环境轴[9]。本文在借鉴他人研究成果的基础上，结合洞庭湖区特定的生态、经济、社会、资源和环境背景，将三维轴界定为生态弹性力轴、资源环境承载力轴和社会经济协调力轴，从而构建洞庭湖区生态承载力评价模型。计量模型为：

EC为区域生态承载力，Mg为生态承载力空间向量的模；B1 jpg为生态弹性力（B1）的第j个指标在空间坐标轴上的投影；B2 jpg为资源环境承载力（B2）第j个指标在空间坐标轴上的投影；B3 jpg为社会经济协调力（B3）的第j个指标在空间坐标轴上的投影；W1j、W2 j、W3 j分别为B1、B2、B3的第j个指标对应的权重。

2.空间频数分异测度模型。空间频数分异测度采用百分位数(Percentile)。它用于揭示一个数值在一组数据的频数分布中的位置。其计算公式为式：

式中，Cumf表示累计频数，f表示频数。

3.生态承载力响应模型。生态承载力集中反映生态系统的承载和压力状态，根据高吉喜提出的生态承载力承压度判定模式[6]，区域生态承载力响应模型可表示为：RECC=ES/EP。式中，RECC为生态承载力响应值，ES表示生态承载指数，EP表示生态压力指数。RECC =1是一个表征区域维持最小程度上生态平衡的临界值；理想状态下，ES =EP，即RECC≥1，表示区域生态可承载力可以消解生态压力，处于低载状态；ES＜EP时，即RECC＜1，则表示区域生态压力已超出生态可承载力的范围，处于超载状态。

运用SPSS软件对洞庭湖区生态承载力评价的18个指标的标准化数据进行主成分分析，经Kaiser标准化的斜交旋转可得因子负荷矩阵（见表2）和主成分因子特征值及方差累积贡献率（见表3）。根据表2和表3的统计结果，各因子的方差累积贡献率超过85%，较好地满足了因子选取原则，上述指标可以分为承载类指标和压力类指标。其中，因子1、因子4为压力类指标，因子2、因子3为承载类指标。由此可以得出：ES=P2×F2+ P3×F3，EP=P1×F1+ P4×F4，式中，P1、P2、P3、P4为各因子方差贡献率，F1、F2、F3、F4为各因子得分。

表1　洞庭湖区生态承载力评价指标体系

表2　因子负荷规矩

表3　主成分因子特征值及方差累计贡献率

三、结果及分析

（一）洞庭湖区生态承载力时空变化

利用状态空间法测算出洞庭湖区2001—2010年生态承载力（见图1）。可以看出，近10年来洞庭湖区生态承载力整体上呈现“U”型变化趋势，其变化基础为生态弹性力和资源环境承载力，而直接驱动力为社会经济协调力[15]。从区域差异角度来看，选取2001年、2005年和2010年3个典型年份的生态承载力（见图2），可以看出，均值＞0.6的是南县、沅江市、湘阴县和桃源县，均值＜0.35的是岳阳市区、常德市区和益阳市区，并且一直处于最低状况。3个时段的对比分析可以看出，沅江市和南县的生态承载力一直处于上升态势，岳阳市区、岳阳县、汨罗市、益阳市区、常德市区和汉寿县等6个县域一直处于下降态势，湘阴县和华容县呈现“先升后降”趋势，临湘市、桃江县、桃源县、临澧县、澧县、津市和安乡县等7个县域呈现“先降后升”趋势。这种变化趋势集中反映了不同时空尺度下生态弹性力的支撑能力、资源环境承载力的供容能力和社会经济协调力的发展能力的地区差异性。

图1　洞庭湖区生态承载力时序变化

（二）洞庭湖区生态承载力空间格局

利用Geo Da软件绘制出2010年洞庭湖区生态承载力百分位图（图3）。可以看出：第一，2010年洞庭湖区县域生态承载力水平从西南向东北依次呈现“较高—低—高—低—较高”态势，“W”型的空间格局明显。其中高（较高）值区分别是西南的桃源县和桃江县、中部的南县和沅江市、东北的华容县和临湘市；低值区依次是常德市区和岳阳市区。从影响因素来看，生态系统的结构和功能、资源的禀赋状况和环境的容纳能力很大程度上受制于人类社会经济活动的影响程度。因此“W”型空间格局的低值区恰好是人类社会活动最强烈的地区，相对而言，高（较高）值区所受影响偏弱。尤为明显的是受交通区位因素影响，沿京广线、石长线、107国道和319国道穿越的县域，生态承载力明显偏低。第二，从百分位等级频数分布（见图4）来看，倒“U”型的县域生态承载力差异特征显著。以10%、50%、90%三个百分位数为断面，相应的频数依次为2、7、6和2，生态承载力水平的高低在数量上形成中部高，两头低，大体上围绕中部对称分布的倒“U”字形状。上述空间格局特征表明社会经济发展水平较高的县域，其生态承载力较低，进而验证了社会经济协调力是影响生态承载力高低的直接驱动力的结论[15]。

图2　洞庭湖区3个年份生态承载力的区域差异

（三）洞庭湖区生态承载力区域响应

利用生态承载力响应模型测算出洞庭湖区2001—2010年生态承载力响应值。选取洞庭湖区17个县域2001年、2005年和2010年3个典型年份的生态承载力响应值，参考高吉喜的观点，将生态承载力响应状态划分为强超载区（RECC＜0）、超载区（0＜RECC＜1）、弱低载区（1＜RECC＜2）和低载区（RECC＞2）共4类，从图5中可以看出：第一，3个时段中岳阳市区、常德市区和益阳市区3个县域生态承载力响应状态一直处于强超载，沅江市、南县、湘阴县和桃江县4个县域一直处于低载，临澧县和桃源县2个县域一直处于弱低载，岳阳县一直处于超载。第二，生态承载力响应状态不断下滑的县域主要包括华容县、汨罗市、临湘市、汉寿县、岳阳县、安乡县和津市。由此表明，不同时空尺度下洞庭湖区县域生态承载力的响应状态存在着明显差异，岳阳市区、常德市区和益阳市区3个县域社会经济发展水平较高，而其生态承载力则处于强超载响应状态，在区域发展水平上反映出湖区县域经济发展、社会进步、资源利用和环境质量的协调性较差，生态系统潜在压力较大。

图3　洞庭湖区生态承载力百分位图（2010年）

图4　洞庭湖区生态承载力百分位等级频数分布（2010年）

图5　洞庭湖区生态承载力区域响应

四、洞庭湖区域协调发展策略及建议

（一）创新体制机制，化解经济社会发展与生态系统承载之间的矛盾

上述分析表明，目前洞庭湖区经济社会发展与生态系统承载之间的突出问题表现在两个方面：一方面，经济社会发展水平较高的县域，其生态承载力较低；另一方面，一定程度上，环境可持续度成为提高生态承载力的重要基础，现行“掠夺式”和“粗放型”县域经济发展模式成为提高生态承载力的阻碍因子，受到社会经济快速发展过于依赖资源开发以及生态环境干扰的影响，使得环境可持续度对于生态承载力与可持续发展指数的影响相对较弱，而实质往往是以牺牲生态环境为代价[17]。因此，应着力推进体制机制创新，化解经济社会发展与生态系统承载之间的矛盾。具体而言，一是内化外部经济，建立生态补偿机制。生态环境建设存在外部不经济，出现“搭便车”现象，不利于生态保护和建设。因此，必须建立生态补偿机制，突出以生态环境的整治与恢复为主要内容，以市场调节为手段，以法律保障为前提，实现生态补偿的社会化、市场化和法制化，促进生态系统良性发展。二是深化经济社会体制改革，强化生态保障机制。市场环境是人类社会经济活动的重要支撑平台，充分发挥市场配置资源的基础性作用，加强和改善宏观经济调控，建立健全有利于资源节约和环境保护的激励机制和约束机制，完善财税体制、政府投资和政策性金融机制，为生态系统树立强大的生态屏障。三是健全生态环境监控机制，优化监管措施和手段。加强生态环境监控体系建设，整合国土、环保、水利、农业、林业等部门现有的监测体系，建设现代化的生态环境监测网络系统，实现信息互动和资源共享。加强环境信用监管，实行企业环境信用等级评价管理制度。

（二）加强生态系统调控和景观生态规划，维持生态系统的弹性力

生态环境问题的实质是资源代谢在时空尺度上的滞留或耗竭及社会行为在经济和生态关系上的冲突和失调而导致的生态失衡，反映在区域协调发展上，就是要正确处理好“人与地”及“人与人”的协调关系。所以，在保持人类社会经济活动持续开展的条件下，首当其冲的是加强生态系统调控和景观生态规划，切实维持生态系统的弹性力。具体而言，一是持续推进“退田还湖、退耕还林、平垸行洪、移民建镇”等一系列生态补偿与修复措施，提高湖区生态承载力，尤其是岳阳市区、常德市区和益阳市区3个Ⅰ级增长级，防止生态系统退化，增强生态弹性力。二是协调景观生态内部结构和生态过程及人与自然的关系，正确处理生产与生态、资源开发与保护、经济发展与环境质量的关系，进而改善景观生态系统的功能，提高生态系统的生产力、稳定性和抗干扰能力。对桃江县、桃源县、沅江市和南县等生态承载力较高的县域，应因地制宜地制定近期、中期和远期生态规划，实施保护性开发方略。三是实行生物多样性保护，促进生态系统的顺向演化。生物多样性是人类社会赖以生存和发展的基础，它不仅提供了人类生存不可缺少的生物资源，而且构成了人类生存与发展的生物周边环境。保护生态多样性，既可以满足当代人利益最大化，又保持后代人需要的潜力，更是提高生态承载力的有力保证。

（三）转变产业发展模式，提高生态系统服务价值

生态系统既能为人类社会经济活动提供可持续利用的自然资源，又能对人类社会经济活动所排放的废弃物消解容纳，具有极高的生态服务价值。但是，人类社会经济活动必须建立在生态系统的持续承载能力之上，不能超越生态系统的阈值。因此，应转变产业发展模式，加快发展和健全生产性服务产业体系，引领产业向价值链高端提升，降低生态压力。具体而言，应从以下几个方面寻求突破：一是改造与升级传统优势产业。机械、石油化工、造纸、纺织、机电、医药、饲料、烟草等特色优势产业集中分布在岳阳市区、常德市区和益阳市区3个Ⅰ级增长级，而这3个区域的生态承载力响应状态一直处于强超载。因此，应积极运用高新技术和先进设备改造与升级这些传统优势产业，提升特色优势产业的价值链。二是发展高效生态农业。积极推广沼气等生态能源利用，减少农药、化肥、地膜使用量，防止土壤污染、水污染和生物破坏，加快建立绿色食品和有机食品生产基地，促进湖区农业增效和农民增收，尤其是以沅江市、南县等生态承载力响应状态处于低载的县域，应痛定思痛，彻底转变传统农业发展模式，着力发展高效生态农业。三是停、转、并、汰环境污染型企业。湖区土壤污染、水污染和生物多样性破坏严重，其污染源主要来自工业生产活动。因此，应停、转、并、汰环境污染型企业，加大污染治理和建设力度，以城镇污染和工业污染治理为重点，全面实施河流污染防治工程、工业废水治理达标工程。与之同时，从源头入手，实施农村面源污染治理工程，加快构建生态公益林建设工程。四是拓宽服务业发展渠道。大力发展旅游、文化、会展、物联网、信息、金融保险、节能环保等现代服务业，着重提高第三产业增长率和贡献率，促进经济发展的“软着陆”，提高生态系统的服务价值。

（四）树立以人为本、以生态为导向的发展观

人是经济社会活动的主体，也是制约或促进生态系统良性发展的主体。生态系统的结构和功能、资源的禀赋状况和环境的容纳能力很大程度上受制于人类社会经济活动的影响程度。目前，湖区人口数量过多、人口增长过快、经济社会活动过繁，已经严重制约了生态系统的良性发展，控制人口增长仍是实现生态可持续承载和可持续发展的重要保障[6]134。因此，应采取以下措施：一是继续实行计划生育政策，限制人口增长。虽然目前湖区人口计划生育政策得以落实，但由于生态承载力上升幅度较慢，加之人口老龄化现象持续攀升，在这种发展趋势下，湖区人口压力问题将日益凸显，势必加重生态系统的载荷量。二是转变人的思想观念和生产发展观。避免在经济利益驱动下，人为地把环境保护排斥于社会经济发展之外，应转变人的发展理念，强调人类社会经济活动过程中资源开发利用与环境保护并重的根本思想，促进湖区经济、社会和环境的协调发展。三是改变人们的绩效评价观，建立以生态为导向的综合评价体系。将环境保护效果、资源利用率、人居环境指数等因素纳入政府绩效评价体系，对政府绩效、地区发展和官员政绩进行全方位的评估，树立科学、全面的发展观，促进区域的可持续发展。四是积极引导公众参与，培养公民生态意识，提高每一位公民资源节约和环境保护观念，形成合力，自觉成为湖区生态环境保护的主体。

（五）抓住区域发展战略与政策机遇，全面提高生态承载力

区域发展政策对人类社会经济活动具有极强的指导性，各个时期政府的行为取向和发展战略对区域经济、社会、资源、环境和生态的协调发展产生重大现实影响。1998年长江流域特大洪水灾害之后，洞庭湖区实施“退田还湖、退耕还林、平垸行洪、移民建镇”等一系列生态补偿与修复措施；2003年党和国家提出科学发展观重大战略思想，实施统筹城乡发展、统筹区域发展、统筹经济社会发展、统筹人与自然和谐发展、统筹国内发展和对外开放，突出以人为本，树立全面、协调、可持续的发展观；2005年党和国家在科学发展观、全面建设小康社会基础上提出构建资源节约型和环境友好型社会重大发展战略，长株潭城市群成为两型社会综合配套改革试验的首批示范区，之后湖南省委省政府确立岳阳市、常德市和益阳市为长株潭城市群“3+5”两型社会建设示范区；2012年湖南省委省政府启动了国家层面的“洞庭湖生态经济区”发展战略，并于2014年得到了国务院的批准。国家实施这些重大的区域发展战略与政策，有效平衡了湖区生态经济系统的运行环境，促使生态承载力不断增强。因此，应充分抓住这些机遇，发挥区域发展战略与政策对生态承载力时空演化的驱动作用，全面提高区域生态承载力。

（本文为湖南省重点建设学科产业经济学、环洞庭湖区域发展研究基地研究成果）

注释：

①研究中为了便于数据采集，将岳阳市区、常德市区和益阳市区分别作为1个研究区域单元，共计17个县域。

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（责任编辑：田皓）

The Strategy of Regional Coordinating Development in Dongting Lake Area: A Perspective of Ecological Carrying Capacity

XIONG Jianxin, CHEN Duanlu.., PENG Baofa
（Resources, Environment and Tourism College, Hunan University of Arts and Science, Changde 415000, China）

Abstract：This paper makes a temporal and spatial analysis of the ecological carrying capacity in the Dongting Lake area from 2001 to 2010 by using ecological carrying capacity evaluation model and ecological carrying capacity response model. The results show that: As a whole, the ecological carrying capacity of the Dongting lake area presents shape–U change trend in recent 10 years. The spatial pattern of ecological carrying capacity presents shape -W pattern state from the southwest to the northeast. The response status of ecological carrying capacity in 17 counties was divided into four categories of strong overload, overload, weak low-load and low-load, which reflects that coordination of economic development, social progress, resource use and environmental quality were poor at the level of regional development. Based on the above analysis results, we should take corresponding developmental strategy: The first is the innovation of system mechanism, which can resolve the contradiction between economic and social development and ecological system bearing; the second is to strengthen the ecological system regulation and the programming of landscape ecology, to maintain the elastic force of ecological system; the third is to change pattern of industrial development, to improve the ecosystem service value; the fourth is the people-oriented, meanwhile we should set up the ecological oriented development; at last, we seize the opportunity of regional development strategy and policy, and increase the ecological carrying capacity.

Key words：the Dongting Lake area; ecological carrying capacity; evaluation system and model; sustainable development

中图分类号：F062.2

文献标识码：A

文章编号：1674-9014（2015）03-0020-08

收稿日期：2015-03-23

基金项目：国家哲学社会科学基金项目“洞庭湖区生态承载力及其内部系统耦合协调发展研究”（13BJY025）；教育部人文社会科学规划基金项目“生态承载力调控下洞庭湖区域经济、社会和环境响应机制及预警研究”(12YJAZH166)；湖南省哲学社会科学基金项目“基于生态承载力的环洞庭湖区域协调发展研究”(11JD53)；常德市科技局指导性计划项目“生态承载力调控下洞庭湖区可持续发展策略研究”（2014ZD36）。

作者简介：熊建新，男，湖南常德人，湖南文理学院资源环境与旅游学院教授，研究方向为区域可持续发展。