生态足迹方法及研究进展

本文介绍了生态足迹的计算方法,回顾了国内外的研究进展,重点介绍了生态足迹计算中能源足迹算法的研究进展。目前,国外对生态足迹的研究集中在对长时间序列计算分析和计算方法的改进上,提出了改进的生态足迹方法“实际土地需求”法;国内研究还多限于生态足迹实例计算分析。探讨了生态足迹方法的优缺点,同时就生态足迹今后的研究重点提出一些看法和展望。     

生态足迹模型研究进展

生态足迹模型是从具体的生物物理量角度来衡量人类对自然资源利用程度以及自然界为人类提供的生命支持服务功能的方法。自从该模型提出以来,受到国内外众多学者广泛关注,应用范围不断扩大。为此,从可持续发展角度出发,介绍了生态足迹模型的产生背景、理论基础和计算方法,综述了近年来国内外研究最新进展,评价了模型应用的优点和不足,提出了生态足迹研究动态和研究重点。     

生态足迹方法:可持续性定量研究的新方法——以张掖地区1995年的生态足迹计算为例

生态足迹是一种定量测量人类对自然利用程度的新方法。通过跟踪区域的能源和资源消费,将它们转化为提供这种物质流所必须的各种生物生产型土地类型的面积,并同区域能提供的生物生产型土地面积进行比较,能定量判断一个区域的发展是否处于生态承载能力的范围内,介绍了生态足迹的概念及生态足迹计算模型,分析总结了生态足迹模型的优缺点等,在此基础上,对张掖地区1995年生态足迹进行了实证计算和分析,结果表明1995年张掖地区人均生态字为0．34hm^2.     

水足迹研究进展

水为生命之源,水资源的合理分配与科学管理是区域可持续发展与流域综合管理的核心环节;水足迹作为一种全面核算人类活动对水资源真实占用的综合指标,将人类消费终端与水资源利用密切关联,为维护流域水资源安全、提高区域水资源利用效率提供了重要的科学依据,已成为当前国际水资源管理的前沿研究领域。在明确水足迹及水资源生态足迹相关概念的基础上,对比分析了水足迹与生态足迹、水资源生态足迹模型的异同,明晰了过程、产品及区域等不同研究对象的水足迹核算方法,系统梳理了产品和区域水足迹评价、基于水足迹的区域水资源安全研究、区域水足迹可持续性分析等水足迹主要研究内容的近今进展,并展望了进一步的重点研究方向,即水足迹综合研究、水足迹评价不确定性分析、水足迹与物质流核算的关联研究,以及基于足迹整合的可持续发展多维测度等。     

云南香格里拉旅游线路产品生态足迹

旅游生态足迹分析是测度旅游环境影响的最新和有效方法之一,运用成分法构建了旅游线路产品生态足迹的计算模型,探索出了以"串珠"状的旅游线路产品为对象、旅游行程为基础的生态足迹计算方法。运用该模型对云南香格里拉"八日游"典型旅游线路产品进行了实证计算和分析,结果表明:①旅游是一种生态消耗很大的生活方式,旅游者在旅游过程中产生的生态足迹高于客源地居民人均日常生活消费生态足迹,也高于目的地居民人均日常生活消费生态足迹;②根据成分法,旅游线路产品生态足迹可分为7个组分,其中行、食、住、垃圾是最主要的4个组分。在其他条件不变的情况下,随着旅行距离的增加,旅游线路产品生态足迹逐步聚集于行组分;③旅游产业内部各个部门之间生态效率差异很大,食、住等部门的生态效率较低,而游、娱等部门的生态效率较高。根据研究结果,对所构建模型进行了简化,简化模型可以对旅游者消费旅游线路产品所产生的生态消耗进行更加简洁、方便的测度。     

台州市城市生态足迹

城市生态足迹分析可定量反映城市人类活动对自然生态环境产生的压力和影响程度,这种方法为城市生态系统研究提供了新的思路和研究方向。本文在介绍生态足迹的理论和计算模型的基础上,以台州市为例,计算了台州市2002年的生态足迹。结果表明,2002年台州市生态足迹为1．33084hm^2·人^-1,可利用的生态承载力为0．25800hm^2·人^-1,生态赤字为1．07284hm^2·人^-1,反映了台州市的生产、生活强度超过了生态系统的承载能力。因此,台州市需注重提高其资源利用效率,提倡节约型的生产和生活消费模式,减少其生态足迹,通过生态城市建设,实现城市的可持续发展。     

生态足迹改进模型及在江苏省耕地利用评价中的应用

将能值分析理论引入生态足迹的研究中,建立了改进的生态足迹模型,并应用于江苏省耕地利用的可持续性评价,同时用改进模型和传统模型对江苏省耕地生态足迹进行比较。结果表明:改进模型和传统模型的江苏省耕地生态赤字分别为0.224和0.06hm2·人-1;耕地生态可持续指数分别为0.29和0.41;江苏省的耕地利用处于不可持续状态。与传统模型相比,改进生态足迹模型的研究结果更接近江苏省的实际情况。     

中国历年生态足迹计算与发展可持续性评估

可持续发展的定量测度是可持续发展战略得以实施的前提条件。加拿大学者 Mathis Wackernagel发展完善的生态足迹模型就是一种测量可持续性的方法。该方法通过计算支持特定区域人类社会所有消费活动所需要的土地 (生态足迹 )与该区域可提供的生物生产性土地 (生态承载力 )相比较来判断区域发展的可持续性。简单介绍了生态足迹模型的基本概念、研究进展、计算方法 ;对中国历年的生态足迹进行了实证研究 ,结果表明 :从 196 2～ 2 0 0 1年 ,中国人均生态承载力逐步下降 ,人均生态足迹则逐步上升 ,目前中国人均生态足迹已经超过人均生态承载力 ,生态赤字出现 ,并持续扩大 ,中国目前的发展处于一种强不可持续状态     

基于旅游生态足迹模型的西安市旅游可持续发展评估

基于生态足迹模型、结合旅游者的生态消费及结构特征,将旅游生态足迹引入区域旅游可持续发展评估,阐述了旅游生态足迹的概念,并构建了旅游交通、住宿、餐饮、购物、游览等旅游生态足迹计算子模型。以西安市作为实证研究对象,计算分析了2004年西安市游客的旅游生态足迹。研究结果表明:2004年西安市游客的人均旅游生态足迹为0.1194hm2,人均旅游生态承载力为0.0198hm2,人均旅游生态赤字达0.0996hm2,反映出西安市的旅游业处于"不可持续发展状态",因此必须采取有效措施,合理利用生态资源,才能保证旅游业持续发展。     

生态足迹分析方法研究进展

作为可持续发展的指标,生态足迹模型得到了广泛的关注和应用.同时,对生态足迹理论和方法的研究也不断深化,出现了将生态足迹分析与物流能流分析、产品生命周期分析、投入产出分析相结合的适用于宏观和微观尺度的各种方法,尤其是最近出现了分配足迹到最终需求类型的“标准化”方法.本文介绍了生态足迹不同方法的产生情况,指出生态足迹分析方法分为过程分析和投入产出分析两套体系,并具体介绍了各种分析方法的特点、适用范围、研究进展和应用情况,建立了较为明晰的生态足迹发展的方法框架.针对当前国内外生态足迹方法的应用现状和趋势,提出重点把握3个方向:统一综合法在国家和区域尺度的研究;探索投入产出法、成分法等方法在国内的应用;加强时间序列研究和多情景预测分析.     

Exploring the Use of Ecological Footprint in Life Cycle Impact Assessment

Ecological footprint (EF) is a metric that estimates human consumption of biological resources and products, along with generation of waste greenhouse gas (GHG) emissions in terms of appropriated productive land. There is an opportunity to better characterize land occupation and effects on the carbon cycle in life cycle assessment (LCA) models using EF concepts. Both LCA and EF may benefit from the merging of approaches commonly used separately by practitioners of these two methods. However, few studies have compared or integrated EF with LCA. The focus of this research was to explore methods for improving the characterization of land occupation within LCA by considering the EF method, either as a complementary tool or impact assessment method. Biofuels provide an interesting subject for application of EF in the LCA context because two of the most important issues surrounding biofuels are land occupation (changes, availability, and so on) and GHG balances, two of the impacts that EF is able to capture. We apply EF to existing fuel LCA land occupation and emissions data and project EF for future scenarios for U.S. transportation fuels. We find that LCA studies can benefit from lessons learned in EF about appropriately modeling productive land occupation and facilitating clear communication of meaningful results, but find limitations to the EF in the LCA context that demand refinement and recommend that EF always be used along with other indicators and metrics in product‐level assessments.     

基于投入产出技术的区域生态足迹调整分析——以2002年江苏为例

目前国际学界有两类生态足迹模型,即以Wackernagel为代表的经典模型和Bicknell为代表的投入产出模型.研究以2002年江苏经济为例,依照Bicknell的投入产出模型思路,采取Ferng的改良计算方法,对江苏经济的需求、进口、出口以及积累各项的生态性土地占用及化石能源地占用做出一一估算.综合两种模型的优缺点,调整了足迹结果,转换成以全球标杆衡量的虚拟土地,以评估江苏这样的开放型经济区域的可持续发展能力.结果显示：（1）江苏人均地区生态足迹实际高达2.33hm^2,真实生态赤字率高达58.8%,可持续能力堪忧;（2）江苏通过国内外贸易实现了0.009hm^2的生产性土地顺差和0.068hm^2的化石能源地逆差,贸易方式总体属于生态逆差型.最后,引入足迹影响力与足迹感应力的概念,研究生态足迹的产业波及效果,结果显示江苏二产部门的足迹感应力系数最强,其未来发展也将面临较大的生态瓶颈.     

基于全球净初级生产力的能源足迹计算方法

净初级生产力是当前生态足迹改进研究的重要突破口。针对传统能源足迹存在着忽略多数土地的碳吸收贡献、碳吸收能力界定不清等不足,提出了基于全球平均净初级生产力的能源足迹计算方法。结果表明:单位质量能源的生态足迹空间构成中,前3位依次为海洋、林地和草地,分别占28.32%、27.25%、21.77%。单位空间占用面积的能源热值由高至低依次为电力、气态、液态和固态能源,分别达2.11×106—9.76×107、108—116、88—99、68—72 GJ/hm2。对各类能源生态影响的判断均较传统方法乐观,这是综合考虑全球各类土地和水体碳吸收贡献的结果。基于全球净初级生产力的能源足迹反映了能源消费的空间占用平均水平,有助于提高评价结果的真实性与准确性。     

宁夏生态足迹影响因子的偏最小二乘回归分析

生态足迹分析方法是一种度量区域生态可持续程度的有效方法,偏最小二乘回归法(PLS)能有效解决多元回归分析中变量的多重相关性问题,具有容易操作,相关分析精度高等特点。以宁夏为研究区域,在计算了宁夏2001—2010年人均生态足迹的基础上,应用偏最小二乘回归分析法,对影响宁夏生态足迹的各因子的重要程度进行了分析。通过变量投影重要性分析、特异点分析和预测分析,证明所得偏最小二乘回归模型具有较好的精度。研究结果为:2001—2010年,宁夏人均生态足迹由1.818103793 hm2上升至2.894958909 hm2,生态赤字由1.28352051 hm2上升至2.42316627 hm2,生态承载力由0.53458328 hm2下降至0.47179264 hm2;全区GDP、城镇居民人均生活消费支出、第二产业产值和第一产业产值是影响宁夏生态足迹的显著因子。     

表达生态承载力的生态足迹模型演变

生态足迹是一种表达区域生态承载力的重要指标．其基本模型具有方法简单、综合、可比、结果表达生动等优点,但在预测性、结构性、用户适用性等方面均存在一定的缺陷．为了克服这些缺陷,人们从不同方面对模型进行了补充与完善,推动了生态足迹研究由最初的单一时间尺度静态模型向多样化发展与演变．截止目前,主要生态足迹模型包括：时间序列足迹模型、投入产出法足迹模型、综合评价法足迹模型、土地干扰度足迹模型、生命周期法足迹模型（或组分法足迹模型）．这些模型不同程度地改进了生态足迹作为生态承载力表达指标的性能,但生态足迹核算的准确性和完整性仍有待进一步完善．     

基于生态足迹-净初级生产力的珠三角城市群经济与生态的关系

随着区域经济一体化进程加快,人类活动对区域可持续发展的影响越来越重要。本研究利用MODIS遥感数据,基于净初级生产力的生态足迹法(EF-NPP),对珠三角城市群6大生物生产性土地面积的均衡因子和产量因子进行计算,分析研究区2000—2020年的人均生态足迹、生态承载力、自然资源利用效率和生态适度人口的变化。结果表明: 2000—2020年,珠三角城市群人均生态足迹不断上升,化石能源用地的生态占用最高,人均生态足迹呈现出西部高、中部低、东北部较高的空间变化特征;人均生态承载力高值集中分布在肇庆市、江门市,低值集中分布在深圳市、东莞市、佛山市、中山市;生态适度人口与区域实际人口的差距随时间呈增大趋势,其中,2020年生态适度人口与区域实际人口的差距达3062万人,区域实际人口数远大于生态适度人口数,人口压力大;三大产业自然资源利用效率高,人均生态足迹所能创造的经济效益在研究期间增加3.68 万元·hm^-2,年均增速为0.18万元·hm^-2,且第三产业的增加速度最快。研究结果能为中小尺度区域自然资源利用效率的研究提供一定的借鉴与参考。     

环境足迹的核算与整合框架——基于生命周期评价的视角

环境足迹及其与生命周期评价(LCA)的关系是工业生态学关注的新热点。从探讨环境足迹与LCA的关系入手,以碳足迹、水足迹、土地足迹和材料足迹为例,分别对每一项足迹指标两个版本的核算方法进行了比较。根据清单加和过程的特点,将所有足迹指标划分为基于权重因子和基于特征因子两类,总结了两者的适用性和局限性。在此基础上提出了一个环境足迹核算与整合的统一框架。该框架基于LCA视角建立,但对系统边界和清单数据的要求相对灵活,因而也适用于生命周期不甚明确的情形。研究在一定程度上揭示了足迹指标的方法学实质,同时也为环境影响综合评估提供了一条规范化的途径。     

Ecological footprint (EF): An expanded role in calculating resource productivity (RP) using China and the G20 member countries as examples

As resources become scarcer measuring resource productivity (RP) is more important. Quantifying the value of natural resources is challenging but the ecological footprint (EF) concept provides one method of uniformly describing a variety of natural resources. Current assessments of RP mainly revolve around output efficiency of resources, namely the ratio of GDP to natural resource usage.This paper develops a new method of calculating the RP by using the EF as an indicator of the natural resource input and gross domestic product (GDP) as the output in the equation of RP = GDP/EF. A regression analysis is carried out using GDP per capita and RP of China from 1997 to 2011, and a comparative analysis with the members of the G20 countries according to their RP and per capita GDP in 2008. The results indicate that RP correlates with the per capita GDP, showing that RP is a valid indicator which can be used to measure a country’s level of economic development.     

The calculation of productivity factor for ecological footprints in China: A methodological note

The ecological footprint (EF), a physical indicator to measure the extent of humanity's use of natural resources, has gained much attention since it was first used by Wackernagel and Rees in 1996. In order to account for differences between countries in productivity of a given land type (i.e., arable land, pasture, forest and water/fishery), productivity factor was introduced to relate the regional primary bio-productivities of the 4 types of land to the integrated average primary bio-productivity of the corresponding land types. Hence, the productivity factor is an important parameter in the EF model and it directly affects the reliability of all results. Thus, this article calculates productivity factor on the national and provincial level in China based on Net Primary Production (NPP) from MODIS 1 km data in 2008. Firstly, based on the Light Utility Efficiency and CASA model, the NPP of different biologically productive lands of China and of different provinces was calculated. Secondly, China's productivity factor for a given land type was calculated as the ratio of national average NPP of that land type and world-average NPP of that land type. Finally, productivity factors of each province in China for a given land type was calculated. The NPP of each ecosystem type varies along with the productivity factor in different provinces. However, the ranking of the productivity factors remain the same, with that of arable land being the largest, and the water/fishery being the smallest.     

碳足迹核算的国际标准概述与解析

各种层面上的碳足迹核算在全球气候变化控制领域得到了越来越多的关注。但是,这些关于碳足迹核算的相关国际标准繁多,彼此之间的关系复杂,不利于研究领域和工业界对这些标准进行应用与交流,限制了碳足迹核算的发展进度与深度。对目前已有的国际主要碳足迹核算标准及生命周期评价标准进行了整理,梳理出这些国际标准的一些基本特征,绘制了国际标准之间的关系图;并进一步从生命周期评价步骤的角度出发,解析了各种国际标准在这些阶段上的相关内容,以及每一个阶段上各标准相关规定中的不同特点及逻辑关系。对促进我国碳足迹核算相关研究与实践工作具有一定的理论与现实参考意义。