能值生态足迹模型的改进——以海南为例

通过对比总结现有能值生态足迹模型研究成果,从能值密度、能值生态承载力、能值生态指标分类和整合等方面分析了模型存在的问题,在此基础上,构建了消费端和供给端构建足迹账户体系,并提出能值生态足迹和能值生态承载力模型的改进和优化。利用改进模型,实证分析了2000—2016年海南生态经济系统的变化特征。结果表明:(1)能源账户和生物产品账户足迹大幅增加。污染账户和建设用地账户足迹状态稳定。(2)生产承载力随着技术进步不断提高,而环境承载力随着人类对环境资源的占用强度增加不断下降。(3)海南生态环境整体表现为生态盈余,但污染账户、能源账户盈余缩减,2011年能源账户开始出现生态赤字。通过足迹账户的构建,能够更清晰地追踪各账户和各类土地能值生态足迹、能值生态承载力以及能值生态盈余/赤字产生的变化,能值生态足迹模型改进之后能够更客观反映区域生态经济系统状况,为地区有针对性开展环境管理和保护提供依据。     

基于改进三维生态足迹的沈阳市自然资本动态

利用改进后的三维生态足迹模型,对沈阳市1995—2014年自然资本动态变化趋势进行分析.结果表明: 1995—2014年,沈阳市人均生态承载力整体呈小幅波动,人均生态足迹、人均生态赤字、人均足迹广度和足迹深度整体上呈波动式增加;足迹广度和足迹深度的变化率逐渐趋向稳定;耕地自然资本利用从2004年开始由资本流量过渡为资本存量,资本存量取代资本流量成为区域耕地自然资源需要的来源,且存量流量利用比逐渐增大;林地一直在利用资本流量,资本流量占用率基本保持不变;草地和水域一直在利用资本存量,且存量流量利用比逐渐增大;沈阳市的发展处于不可持续状态.协调好自然资本存量消耗与存量流量利用之间的关系是实现沈阳市可持续发展的关键途径之一.可通过开发新能源、合理规划土地和提高土地利用率来减少对自然资本的消耗,同时加强对生态环境的保护,以实现沈阳市的可持续发展.     

基于生态足迹模型的淮北市自然资本利用研究

流量资本和存量资本是构成自然资本的两个要素, 核算自然资本是合理利用自然资源的前提。从人均足迹广度和人均足迹深度着手, 引入生态压力指数、资本流量占用率、存量流量利用比、万元GDP生态足迹、生态系统多样性指数、生态经济系统发展能力指数和生态适度人口7个指标, 定量分析2010—2016年淮北市对资本要素的占用情况以及生态系统的发展能力。结果表明: 淮北市在7年间, 人均三维生态足迹整体呈增加趋势, 由2010年的4.17524 ha·cap–1增至2016年的5.17289 ha·cap–1; 人均生态承载力保持在0.21000 ha·cap–1左右的水平; 足迹深度由2010年的1.91949波动下降至2016年的1.75738, 足迹广度处在0.15500—0.16900 ha·cap–1之间。尽管淮北市资源利用的效率较高、发展潜力大, 但7年间一直消耗资本存量, 生态系统处极不安全状态, 土地利用极不公平, 人口数严重超标, 淮北市资源、环境与发展需求之间的矛盾巨大。促进淮北市可持续发展要求合理规划土地、开展植树造林工程、提高农业科技水平; 倡导节约型生产和消费模式、优化产业结构、加强环保宣传力度。     

甘南藏族自治州生态足迹与生态承载力分析

运用生态足迹的各种计算模型和评价指数, 对甘南藏族自治州2000-2015 年的生态足迹、生态承载力情况进行动态测算, 并且利用回归分析对2016-2025 年的生态足迹与生态承载力变化趋势进行预测。研究表明:2000-2015 年甘南州人均生态足迹由1.2 hm²·cap^–1 上升到2.2hm²·cap^–1, 万元GDP 生态足迹逐年下降, 人均生态承载力变化较小, 呈微减趋势; 整体上处于生态盈余状态, 但盈余在逐年递减; 生态足迹多样性指数在0.63-0.71 之间平稳波动, 生态经济系统发展能力指数呈快速上升趋势; 生态环境由2000 年的生态很安全强可持续性状态逐渐变为2015 年的较安全弱可持续性状态; 预测显示甘南州自2018 年开始出现生态赤字, 未来发展趋势不容乐观。若不采取有效措施, 其生态可持续发展状况将面临严峻的挑战。     

基于耕地生态足迹的重庆市耕地生态承载力供需平衡研究

以耕地生态承载力供需关系为切入点,应用耕地生态足迹模型和GIS方法,在修正了Wackernagel提出的耕地产量因子的基础上,构建耕地生态承载力供需平衡指数,以2009年为例,对重庆市的耕地生态承载力供需平衡状况进行了系统的评价.结果表明:(1)重庆市耕地生态承载力供需空间分布表现出较为明显的不平衡性,总体上从东到西呈现出从富裕到严重超载的空间分布态势,且耕地生态超载区与主城区分布具有较好的吻合性;(2)就县(区)数量而言,重庆市耕地生态赤字区最大,其次是耕地生态盈余区和耕地生态平衡区;就人口数量而言,同样是耕地生态赤字区最大,其次是耕地生态平衡区和耕地生态盈余区;就土地面积而言,耕地生态盈余区最大,其次是耕地生态平衡区,耕地生态赤字区面积最小.重庆市约3/5的人口分布在约4/5表现为耕地生态平衡或盈余的土地面积上,而约2/5的人口集中分布在约1/5表现为耕地生态赤字的土地面积上.可为重庆市的区域耕地生态安全预警、土地利用总体规划以及区域可持续发展提供科学依据和决策支持.     

湖北省近20年生态足迹演化

运用生态足迹模型,对湖北省1985--2004年的生态足迹进行了时间序列的测度.结果表明:20年间,湖北省人均生态足迹需求均大于其人均生态承载力;比较其同时段不同尺度范围的生态赤字/盈余时发现,湖北省生态足迹在省与国家尺度上处于不可持续发展状态,而在全球尺度上处于可持续发展状态.在各种土地类型中,人均耕地生态赤字最大,人均林地处于生态盈余状态,且人均生态足迹需求增长最快的是水域,人均生态承载能力增长最快的是林地;总体上看,湖北省的人均生态足迹和人均GDP持续增长,而万元GDP的生态足迹一直呈现下降趋势;控制建设规模、保护耕地、增加新技术投入量是解决湖北省人均生态赤字过高的重要途径.     

基于三维生态足迹扩展模型的浙江省自然资本动态评估

自然资本是人类生存的基本条件,也是可持续发展的基础,受到社会各界广泛关注。本文采用三维生态足迹扩展模型对浙江省2000年、2004年、2008年、2012年和2016年的生态足迹广度、深度及生态承载力进行估算,反映自然资本的动态变化。结果表明:2000—2016年,浙江省的人均生态足迹广度呈先增后减的趋势,2012年达到峰值2. 7950hm~2·cap~(-1),浙江省处于严重的生态赤字状态;在区域自然资源供需矛盾日益突出的趋势下,2012—2016年,浙江省的足迹深度由8.2144下降至8.1696,这提供了通过开发节能技术,寻求新型替代能源来减缓生态压力的发展思路;浙江省自然资本透支主要在耕地和草地两种生态生产性土地上,且二者存量的消耗总体上呈持续增大的趋势。本研究结果可以丰富自然资本评价方法,为加快生态文明体制改革、建设美丽中国提供参考。     

基于生态足迹修正模型的江苏省海洋经济可持续发展分析

基于生态足迹的理论和方法,提出海洋生态足迹的概念,并根据江苏省海洋环境的特殊性,构建了渔业用海、交通运输用海、工程建筑用海、能源用海、滩涂5个海洋生态足迹子模型,采用改进熵值法确定5类用海的均衡因子,分析了2000-2008年江苏省海洋生态足迹和生态承载力.结果表明:2000-2008年间,江苏省人均海洋生态足迹增幅近7倍,从36.90 hm2上升到252.94 hm2;人均生态承载力从105.01 hm2增至185.49 hm2,呈平稳增长态势;2000年,江苏省海洋环境处于生态盈余状态,海洋经济呈弱可持续发展状态,2004年,海洋生态环境急剧恶化,生态赤字高达109660.5 hm2,海洋经济可持续能力下降.渔业用海的高生态足迹是造成江苏省海洋生态赤字的主要原因,滩涂是维持江苏省海洋经济可持续发展的重要后备资源.     

合肥市生态足迹时空特征与脱钩效应变化及灰色预测分析

生态足迹与脱钩效应分析是衡量地区可持续发展状态的一种有效工具。以快速城镇化的科教名城合肥市为例,利用生态足迹法和脱钩效应分析对2000—2014年合肥市生态足迹与脱钩状态进行定量研究与动态分析,建立GM(1,1)模型对2015—2020年合肥市生态状况进行预测。结果显示:2000—2014年间,合肥市人均生态足迹与人均生态承载力波动上升且幅度较大,生态赤字波动较小,整体略有上升。从结构上看,化石燃料的生态足迹近年来比重较大。从空间上看,生态足迹与承载力均表现出中心区低,郊区高的特征。在环境压力与经济增长的脱钩关系中,强脱钩与弱脱钩出现的频率分别为:42.9%,28.6%。灰色预测结果表明,2015—2020年合肥市人均生态足迹呈上升趋势,生态足迹与GDP增长呈持续弱脱钩的状态,脱钩指数较小且趋于稳定。研究对优化合肥市产业结构、实行有差别的土地利用方式与国土优化格局,适度控制人口增长具有重要的参考意义。     

基于生态足迹法的闽三角城市群生态安全评价

生态安全已经成为时下研究的热点问题,而生态足迹法(Ecological Footprint)是评价区域生态安全的重要方法之一。然而,目前鲜有应用改良后的生态足迹方法探讨海湾型城市群生态足迹以及生态安全状态的成果。鉴于此,论文以闽三角城市群为研究区,以NPP数据反映现实生物量,采用"国家公顷"实现产量因子区域化,测算2010—2015年的区域生态足迹、生态承载力、生态赤字以及生态压力指数,评价区域生态安全状态。结果表明:2010—2015年间,闽三角城市群的生态足迹快速增长,其中泉州与漳州增长迅速,而厦门则略有下降;区域总体生态承载力缓慢下降;城市群大部分区域呈现生态赤字且越发严重,其中厦门最为严重,泉州次之,漳州相对较轻;城市群生态压力指数持续增长,生态安全等级升高,与生态赤字情况总体相符,生态安全问题亟需解决。有助于拓展与丰富生态足迹与生态安全研究的视角与案例,并为城市群可持续发展提供科学依据和决策支撑。     

生态足迹深度和广度:构建三维模型的新指标

追踪自然资本存量消耗与流量占用是当前可持续发展研究的核心议题.系统阐述了国际上新近提出的生态足迹三维模型的概念与计算方法,重点对足迹深度和足迹广度两个指标进行了探讨,总结了模型的主要优势,并通过引入资本流量占用率和存量流量利用比两个新指标对模型作进一步完善,在此基础上实证分析了1961-2006年的中国生态足迹.结果表明,中国自 1978年步人生态赤字时代以来,足迹深度增长了近2倍,足迹广度减少了11.84％,因自然资本流量不足导致资本存量大幅肖耗已成为社会发展常态.到2006年时,中国需要2.9倍的国土才能持续支撑其资源消费量.研究表明,三维模型分别从时空两方面表征了人类对资本存量的消耗(足迹深度)和对流量的占用(足迹广度),增强了生态足迹在不同区域、不同时期之间的可比性,并在一定程度上克服了经典模型的评估缺陷.最后指出了三维模型今后发展的主要方向.     

杭州西湖风景名胜区园林废弃物生产生物能源潜力

在当前我国景区节能减排目标难以达到的情况下,发展生物能源将为此提供一个途径.本文以杭州西湖风景名胜区为案例,分析园林管理所获得的可用生物量及其生产生物能源的潜力.通过实地测定和问卷调查,研究表明:单位绿地面积园林废弃生物量为(4.60±3.12)t·hm-2·a-1;道路区域绿地的单位面积废弃物产量最高,干重平均值为5.96t·hm-2·a-1;产生绿化废弃物的主要植物种类有香樟(Cinnamomum camphora)、桂(Osmanthus fragrans)、杜鹃(Rhododendron simsii)等;园林废弃物总量干重为3402 t·a-1,可产生能量6.3×1010 kJ·a-1,理论上可以抵消景区40％的电能消耗;园林废弃物转化为生物能源适宜采用固体成型生物燃料技术;利用园林废弃物生产生物能源替代化石燃料每年可减排CO2 4177 t.开发利用景区园林废弃物生产生物能源,可实现减轻环境压力和增加生物能源供应的双赢.     

基于足迹家族的青海省资源环境压力定量评估

为了系统评估人类活动对环境的影响,基于足迹家族构建了资源环境压力评价体系,对青海省的生态足迹、碳足迹、水足迹及资源环境压力作了测评.结果表明: 1990—2013年,青海省人均生态足迹由1.32 hm²增为3.32 hm²,人均生物承载力由2.33 hm²降至2.07 hm²,2006年后出现生态赤字且不断增高,但1990年以来始终存在生物质盈余;人均碳足迹由5.82 t增至15.85 t,目前已超过应对气候变化目标的7.93倍;人均水足迹从967.67 m³降低到732.05 m³.1990年以来生态压力一直较低(Ⅰ_b),温室气体(GHG)排放压力由较低(Ⅰ_b)升高到中上(Ⅱ_b),水资源压力很低(Ⅰ_a),资源环境压力由很低(Ⅰ_a)升高为较低(Ⅰ_b).生态压力和水资源压力对资源环境压力的贡献率逐渐降低,GHG排放压力的影响明显增大.资源环境压力的空间差异较大,2013年西宁市很高(Ⅲ_b)、海东市中上(Ⅱ_b)、海西州中下(Ⅱ_a),其他各市州很低(Ⅰ_a),主要压力源也具有明显的空间异质性.今后发展中,各市州应采取差异化减压策略.     

足迹家族:概念、类型、理论框架与整合模式

足迹研究是当前生态经济学和可持续发展领域的热点与前沿课题。探讨了足迹类指标的内涵,将其定义为一类评估人类资源消费和废弃物排放等活动环境影响的指标;介绍了生态足迹、碳足迹、水足迹、能源足迹、化学足迹、氮足迹和生物多样性足迹7类典型足迹指标的概念与研究进展;在此基础上提出了普适性的足迹家族概念,总结了足迹家族的选择性、开放性、系统性和不确定性特征,并根据足迹类指标的一般运算流程构建了足迹家族的理论框架;基于大量文献成果系统比较了生态足迹、碳足迹和水足迹3类关键足迹的特征差异,提出了在足迹家族层面增强指标兼容性的措施;通过逐一测试各关键足迹与27项环境问题的相关程度,从决策相关性的角度初步探索了该足迹家族的整合模式;展望了未来足迹(家族)研究的重点方向。     

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。     

中国34个省级行政区三维生态足迹动态研究

当前中国正处于生态文明建设的关键时期,东西部环境资源不均衡的格局日益加剧,限制了区域社会经济的可持续发展。基于资源、社会经济统计数据,利用三维生态足迹模型对中国34个省级行政区进行动态研究,细化不同类型土地的均衡因子与产量因子,刻画2009—2016年人均生态足迹广度、生态足迹深度的时空特征,并探讨分析省域间的资本利用格局及其社会经济影响因素。主要结论如下：人均生态足迹广度在省域间差异较大,且生态足迹深度均已超过自然原长1.00;足迹广度在研究期间呈先降后升趋势,最高值为西藏的10.87—12.35 hm2/cap,最小值为澳门的0.02 hm2/cap;且资本流量占用率并不充足,广西与上海分别仅为47.68%—67.34%、66.31%—68.88%。香港、澳门、宁夏的足迹深度远高于中国均值,分别为19.24—26.02、8.60—10.88、4.60—7.46,最小值为西藏（1.64—1.79）,其中耕地、化石能源用地的生态赤字贡献率最高,而林地则为生态盈余状态。将各省自然资本利用格局聚类分为4类并通过ArcGIS进行空间分析。基于改进的三维生态足迹模型并系统性地应用于中国34个省域,本研究定量化各省的自然资本利用格局,可为中国区域间资源配置、政策制定提供基础数据支撑及环境决策参考。     

污染足迹及其在区域水污染压力评估中的应用——以太湖流域上游湖州市为例

传统生态足迹理论虽然在可持续发展评价等方面得到了广泛的应用,但却仍然无法全面衡量人类活动对生态系统造成的各种影响。其无法全面评估人类活动的根源在于,土地功能排他性假设限制了其对利用生态系统非生物生产性产品和服务的人类活动的衡量。为了摆脱传统生态足迹理论的局限性,建议承认土地功能多样性的客观事实,将生态足迹构建于多种生态系统服务功能之上。针对传统生态足迹对定义中废弃物吸纳的考虑不足,提出了基于污染物吸纳功能的生态足迹,即污染足迹。污染足迹不是对传统生态足迹中能源足迹的简单置换,而是能够囊括人类活动产生的大部分污染物,并可以根据不同的污染物类别或类型进一步细化的足迹类型。构建了太湖流域有机物、氮和磷污染足迹模型,并利用该模型对流域上游湖州市的水污染压力进行了综合评估。结果表明:(1)2007年湖州市污染足迹为39948.73 hm²,东部平原地区污染足迹较大,西部丘陵地区污染足迹相对较小;(2)湖州市人类活动排放的氮磷污染物对水域空间的生态占用已经远远超过了有机污染物;(3)2007年湖州市污染承载力为20896.00 hm²,污染赤字为19052.73 hm²,人类排污活动俨然超出了当地水域的承载能力;(4)2007年湖州市污染压力指数为1.91,当地水环境总体上处于轻度接近中度污染压力;(5)湖州市水污染压力较大的地区,区域内人类活动的维持建立在区域水环境质量恶化或污染物向下游输移的基础之上。     

三江平原粮食作物生产水足迹时空特征及影响因素

水足迹是评价人类活动对水资源开采和水环境污染程度的重要方法,对农作物生长过程的绿水足迹、蓝水足迹和灰水足迹进行量化和分析,可以为农业用水综合评价和用水管理提供指导。以三江平原为研究区域量化粮食作物生产水足迹的时空特征,揭示粮食生产对区域水资源的占用情况,并分析水足迹的影响因素。结果表明:(1)三江平原粮食生产水足迹总量在2005-2018年间呈显著增加趋势,其中绿水足迹、蓝水足迹和灰水足迹在水足迹总量中的占比历年平均为28%、8%和64%;(2)粮食生产水足迹空间差异明显,在地市尺度,佳木斯市水足迹最高,占三江平原总量的47%,在县区尺度,富锦市、依兰县和桦南县是水足迹热点地区;(3)只考虑蓝水足迹,粮食生产给三江平原水资源造成轻度压力,而同时考虑蓝水和灰水足迹,粮食生产给三江平原水资源造成重度压力;各地市间水资源压力有较大差异,其中佳木斯市负担了该区域将近一半的粮食产量,水资源压力最高,鹤岗市则水资源压力最低;(4)降雨量、灌溉水利用效率、化肥施用量、粮食种植结构和作物单产水平等都会影响粮食作物生产水足迹,其中蓝水足迹响应种植结构的变化最敏感,灰水足迹响应化肥施用量的变化最敏感,而水足迹总量响应作物单产水平的变化最敏感。因此,建议减少化肥施用量、提高作物单产水平和优化作物种植结构纳入区域水资源可持续管理之中。