生態(tài)足跡計算主要由３個部分組成：即生物資源足跡、能源資源足跡以及貿(mào)易調(diào)整部分。由于缺乏武漢市貿(mào)易資料，且考慮到進(jìn)出口部分在一定生態(tài)足跡模型自提出以來便被廣泛應(yīng)用于定量估算區(qū)域的可持續(xù)性狀況。但由于傳統(tǒng)生態(tài)足跡模型計算時需用到全球平均產(chǎn)量、均衡因子等不穩(wěn)定參數(shù)，從而影響了計算結(jié)果的準(zhǔn)確性。而基于能值改進(jìn)的生態(tài)足跡模型，計算時使用太陽能作為中間轉(zhuǎn)換參數(shù)，參數(shù)較固定，從而使計算結(jié)果更準(zhǔn)確。兩型社會指的是“資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會”。資源節(jié)約型社會是指整個社會經(jīng)濟(jì)建立在節(jié)約資源的基礎(chǔ)上，核心是節(jié)約資源，提高資源利用效率，盡可能地減少資源消耗和環(huán)境代價、滿足人們?nèi)找嬖鲩L的物質(zhì)文化需求的發(fā)展模式。環(huán)境友好型社會是一種人與自然和諧共生的社會形態(tài)［１］。武漢城市圈于２００７年１２月被國務(wù)院批準(zhǔn)為資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會建設(shè)綜合配套改革實驗區(qū)。它包括以武漢市為中心，由武漢及周邊１００ｋｍ范圍內(nèi)的黃石、鄂州、孝感、黃岡、咸寧、仙桃、潛江、天門９市構(gòu)成的區(qū)域經(jīng)濟(jì)聯(lián)合體［２］。武漢城市圈區(qū)位條件優(yōu)越，產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)好，發(fā)展?jié)摿Υ螅呛笔?ldquo;兩圈一帶”發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分。本文以武漢市為例，從能量角度探討人類物質(zhì)需求與生態(tài)系統(tǒng)資源供應(yīng)的關(guān)系，采用能值轉(zhuǎn)換率、能值密度等更加穩(wěn)定的參數(shù)計算資源節(jié)約和環(huán)境友好型城市的生態(tài)足跡，以克服傳統(tǒng)生態(tài)足跡方法的缺陷，為判斷武漢市以及類似城市的可持續(xù)發(fā)展能力提供依據(jù)和參考。

一、研究回顧

區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展必須以生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展作為前提和保障。由于生態(tài)足跡不僅體現(xiàn)了人類活動對生態(tài)環(huán)境的壓力，而且也體現(xiàn)了人類所依賴的生態(tài)環(huán)境的承載力，所以廣泛應(yīng)用于區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的定量評價領(lǐng)域［３］。

生態(tài)足跡概念于１９９２年由Ｒｅｅｓ提出，之后Ｗａｃｋｅｒｎａｇｅｌ等協(xié)助完善了其內(nèi)涵和方法，并應(yīng)用生態(tài)足跡指數(shù)理論對世界上５２個國家和地區(qū)１９９７年的生態(tài)足跡進(jìn)行了實證研究［４－５］。生態(tài)足跡模型在國外廣泛應(yīng)用于區(qū)域可持續(xù)發(fā)展度量和生態(tài)經(jīng)濟(jì)中的多個領(lǐng)域，對生態(tài)足跡的探討不再停留于理論階段，而同時為輔助政府政策和公司制定決策提供強有力的分析評價基礎(chǔ)。生態(tài)足跡的概念于１９９９年引入我國，很多學(xué)者對生態(tài)足跡的理論、方法和計算模型進(jìn)行了介紹和相關(guān)研究［６－７］。

近年來，生態(tài)足跡模型在國內(nèi)外得到了進(jìn)一步研究和討論，主要涉及生態(tài)足跡模型的應(yīng)用和改進(jìn)。其中，生態(tài)足跡模型的應(yīng)用不僅體現(xiàn)在從全球到國家到區(qū)域等的時空尺度上［８－１０］，而且更體現(xiàn)在不同領(lǐng)域的應(yīng)用上，如：中國木材進(jìn)口［１１］、以色列谷物供給［１２］、棉花生產(chǎn)和消費［１３－１４］、交通系統(tǒng)的評估［１５］、相關(guān)產(chǎn)品生命周期的評估［１６］等諸多領(lǐng)域的應(yīng)用。此外，還有對生態(tài)足跡變化的原因分析［１７］，利用生態(tài)足跡指標(biāo)進(jìn)行基于消費方法的環(huán)境庫茲涅茲曲線研究等［１８］。

對生態(tài)足跡模型的改進(jìn)研究主要有：利用能量凈初級生產(chǎn)量計算生態(tài)足跡［１９］、基于生態(tài)足跡和能值分析集成法對秘魯?shù)目沙掷m(xù)性研究［２０］、利用自我組織圖的國家生態(tài)足跡的聚類分析［２１］、利用生產(chǎn)土地利用矩陣計算國際貿(mào)易中嵌入式生態(tài)足跡［２２］、使用熱力學(xué)方法的改進(jìn)生態(tài)足跡評估方法評估不可更新資源的消費量等［２３］。

縱觀國內(nèi)外生態(tài)足跡研究的進(jìn)展，由于傳統(tǒng)生態(tài)足跡模型存在一些缺陷，目前對生態(tài)足跡的應(yīng)用已經(jīng)拓展為對改進(jìn)模型的應(yīng)用，而基于能值改進(jìn)的研究尚較少［２０，２４－２７］。

二、研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來源

１．研究區(qū)概況

２００８年末，武漢城市圈總面積（５．８１萬ｋｍ２）占湖北省總面積（１８．５９萬ｋｍ２）的３１．２５％，是湖北省人口、城市最為密集的地區(qū)；總?cè)丝冢ǎ玻梗梗矗常叭f）占全省人口（５７１１．００萬）的５２．４３％；ＧＤＰ（６９７２．１０億元）占全省ＧＤＰ（１１３３０．３８億元）的６１．５０％［２８］。武漢城市圈是湖北省產(chǎn)業(yè)和生產(chǎn)要素最密集、最具活力的地區(qū)，但工業(yè)結(jié)構(gòu)偏重（４５．５０％），高強度開發(fā)消耗了大量資源。此外，圈內(nèi)湖泊濕地萎縮嚴(yán)重，省控湖泊出現(xiàn)富營養(yǎng)化趨勢；大氣環(huán)境質(zhì)量難以穩(wěn)定達(dá)到二級標(biāo)準(zhǔn)；水土流失、地質(zhì)災(zāi)害等生態(tài)環(huán)境問題頻發(fā)；局部地區(qū)污染嚴(yán)重。武漢城市圈環(huán)境形勢嚴(yán)峻，已經(jīng)成為制約未來發(fā)展的重要因素［２９］。

武漢市是湖北省省會，位于１１３°４１′－１１５°０５′Ｅ，２９°５８′－３１°２２′Ｎ，境內(nèi)以平原為主，中部散列東西向殘丘。有冬溫夏熱、四季分明，降水豐沛的氣候特點。境內(nèi)河湖眾多，有長江和漢江、東荊河、灄水河等１０條長江支流，且有“百湖之城”之美譽。２００８年武漢總面積（８４９４ｋｍ２）、總?cè)丝冢ǎ福常常玻慈f人）與ＧＤＰ（３９６０．０８億元）分別占武漢城市圈的１．４６％、２８．０６％與５６．８０％。武漢市不僅是湖北省省會，又是武漢城市圈的核心城市，華中地區(qū)最大都市和中心城市，中國重要的工業(yè)基地和綜合交通樞紐。據(jù)有關(guān)資料，２００８年，在全國２７３個城市中，武漢ＧＤＰ居第１５位，綠色ＧＤＰ居第２６位。武漢第二產(chǎn)業(yè)中重化工業(yè)比重達(dá)７３％，比全國平均水平高６個百分點。武漢全境面積達(dá)８４９４ｋｍ２，為武漢城市圈內(nèi)的特大城市。２００９年，武漢市常住人口９１０萬，其中城鎮(zhèn)人口５３７萬，人口密度達(dá)１０７１．３人／ｋｍ２，人地矛盾突出，資源環(huán)境破壞較大，水域污染嚴(yán)重，加之氣候變化異常，研究武漢市可持續(xù)發(fā)展能力對于武漢市健康發(fā)展具有重要意義，而采用能值改進(jìn)的生態(tài)足跡模型方法進(jìn)行可持續(xù)性分析具有一定的創(chuàng)新價值，同時可為圈內(nèi)其他城市的可持續(xù)發(fā)展分析提供一定參考［２９］。

２．?dāng)?shù)據(jù)來源

本研究中，社會、經(jīng)濟(jì)、人口、資源與環(huán)境的原始數(shù)據(jù)均來自于《武漢市統(tǒng)計年鑒（２００９年）》；傳統(tǒng)生態(tài)足跡模型中所用的產(chǎn)量因子及均衡因子參考Ｗｉｌｌｉａｍ等人提出的能值；在計算生物資源賬戶生態(tài)足跡時，采用ＦＡＯ１９９３年公布的有關(guān)生物資源的世界平均產(chǎn)量；計算能源資源賬戶所使用的全球平均能源足跡采用Ｗａｃｋｅｒｎａｇｅｌ等確定的值［６］；產(chǎn)量因子取中國的平均值［３０］；均衡因子的選取采用Ｗａｃｋｅｒｎａｇｅｌ等的研究成果［５］；耕地、林地、草地、化石燃料用地、水域及建筑用地的均衡因子分別為２．８０、１．１０、０．５０、１．１０、０．２０、２．８０，改進(jìn)模型中的能值轉(zhuǎn)換等數(shù)據(jù)具體可參考張延安、張芳怡、王閏平等［２５－２６，３１］的研究。