基于ESTDA模型的中国水生态足迹及水生态压力评价

基于水足迹视角,测度了中国31个省份2000-2018年的水生态足迹广度、深度及水生态压力,采用ESTDA框架对其时空动态特征进行分析。结果表明：①研究期内,中国水生态足迹总量呈波动上升态势;水生态承载力波动幅度较大,空间分布格局整体呈现自东南向西北逐渐较少的趋势。②水生态足迹广度与水生态承载力呈同步变化趋势,整体上已接近水资源可提供的流量资本上限,各省市水生态足迹深度差异较大。③研究期内,水生态压力指数小于1的区域与水生态足迹深度为1的区域相吻合,水生态压力指数大于1的区域主要分布在华北及西北地区。④LISA时间路径表明,水生态足迹广度、深度及水生态压力的整体空间格局均具有较强的稳定性;三者的局部空间结构在空间依赖方向上的稳定性依次加强;空间格局演化的空间整合性呈现水生态足迹深度 > 水生态压力 > 水生态足迹广度,空间上,水生态足迹广度正向协同增长省份主要集中于南方省份,而水生态足迹深度和水生态压力正向协同增长区则分布于华北、西北地区;各要素的空间分布格局表现出较强的路径依赖及锁定特征。     

基于ESEF的水生态承载力:理论、模型与应用

以流域综合管理为核心的水环境管理理念要求人们从更高的角度认识水生态系统相对于人类的承载能力.水生态承载力将水资源和水环境问题统一考虑,将社会经济发展与水生态系统联系起来,为实现流域综合管理提供了有力支撑.本文以基于生态系统服务的生态足迹(ESEF)方法为基础,提出了基于ESEF的水生态承载力评估方法,构建了基于ESEF的水生态足迹与承载力模型,实现了足迹方法对水生态系统承载能力的有效表征;并建立了太湖流域水生态足迹与承载力模型,以流域上游城市常州市为例,评估了现状发展水平下水生态系统所能承载的人口与经济规模.结果表明:常州市对水生态系统服务的消费需求超出了水生态系统的供给能力,需求与供给的显著差距对水生态系统的可持续性造成影响;综合考虑水产品供给、水量支撑和水质保障3方面因素,常州市水生态系统可承载的人口与经济规模仅为现状水平的54%.     

中国水生态足迹广度、深度评价及空间格局

运用生态足迹方法对水资源进行流量资本和存量资本区分,测算分析了中国31个省市1997—2014年的水生态足迹广度与深度。结果显示:(1)中国的水生态足迹广度受年际水资源量丰枯影响,总体呈波动趋势;各省市的水生态足迹广度存在着明显差异,南方地区水生态足迹广度普遍大于北方地区;(2)研究期内,中国的水生态足迹深度只有1998年为1,其余年份的水资源流量资本已不能满足人类生产生活的需求,需要消耗水资源存量资本;各省市之间水生态足迹深度相差较大,整体上北方高南方低,其中14个省份18年的平均水生态足迹深度为1,平均水生态足迹深度最高的地区是宁夏的308.12;(3)运用空间自相关方法对31个省市的水生态足迹广度和深度进行分析得出,中国省际水生态足迹广度与深度均存在明显的空间集聚现象。水生态足迹广度H-H集聚地区主要集中在中国南方地区,水生态足迹深度H-H集聚地区主要集中在中国北方地区。通过对全国水生态足迹广度与深度的测度分析为水生态足迹分析提供新的研究方法,同时也为区域水资源可持续利用提供理论依据。     

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。     

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。     

基于改进模型的东营市生态足迹动态分析

考虑了水热条件的时空差异性,用净初级生产力对传统生态承载力模型进行了改进,并针对传统生态足迹模型中水生态帐户仅考虑渔业功能的不足,增加了水资源生态足迹的计算,最后用改进的生态足迹模型对1996—2003年间东营市生态足迹动态进行了分析.结果表明：1996—2003年间,传统模型计算的东营市人均生态足迹由1.766 hm²增至2.644 hm²,人均生态承载力由0.889 hm²降至0.813 hm²;改进模型计算的东营市人均生态足迹则由2.819 hm²增至3.776 hm²,人均生态承载力由1.935 hm²降至1.865 hm²;与传统模型相比,改进的生态足迹模型计算的研究区生态压力较小.加大对水资源的利用可缓解区域的生态压力,改进模型能更准确地反映研究区自然资源利用状况.     

基于生态足迹模型的辽宁省水资源可持续利用分析

运用水资源生态足迹模型,从时间和空间两个维度对辽宁省水资源生态盈亏和用水效率进行研究,并将研究结果与其他省份及其他方法的研究结果做了比较。时间维度研究结果表明,2000—2012年期间,仅2010年人均水资源账户生态盈余,其他年份均生态赤字,水资源利用不可持续;人均水资源生态足迹主要受农业用水足迹影响,人均水资源生态承载力与降水量呈显著正相关;用水效率逐年提高,有助于缓解水资源危机。空间维度研究结果表明,2011年仅丹东呈水资源生态盈余,其他13个地级市均为生态赤字;经济发达地区用水效率普遍高于经济欠发达地区,农业发达地区水资源生态赤字严重且用水效率偏低。对比分析表明,2007年辽宁省水资源生态足迹显著高于河北、四川和浙江省。建议加大水资源生态承载力、减少水资源生态足迹并削弱区域水资源不平衡等,推动辽宁省水资源的可持续利用。     

基于三维生态足迹模型扩展的土地承载力指数研究——以温州市为例

生态足迹模型是土地承载力评价的重要方法。通过将Niccolucci三维生态足迹模型中足迹深度的取值范围从大于等于1扩展到大于等于0,将生态盈余状态的分析纳入一个统一的三维模型框架,实现了自然资源消费对资源流量和资源存量占用程度在核算上的统一。以温州市为例,运用扩展后的三维模型计算了2000—2012年间温州市的生态足迹、足迹深度、生态赤字(盈余)。在此基础上,引入粮食压力指数、水资源压力指数、碳汇压力指数、建设压力指数和土地综合负担指数等土地承载力评价指数,判断当前市域土地是否处于超载状态,以及超载程度。研究结果表明:2000—2012年间,温州市人均生态足迹从整体生呈逐年上升的趋势,人均生态生产性土地面积基本保持不变,生态赤字严重且逐年上升,温州市土地承担着巨大压力;2000—2012年间温州市足迹深度在4—6之间,自然资源流量远远不能满足自然资源需求,需要消耗大量的自然资源存量来支撑当前的发展和消费;温州市粮食压力指数、水资源压力指数、碳汇压力指数、土地综合压力指数均大于1,耕地、水域、林地均处于超载状态,且自2000年以来,温州市土地所承载的自然资源消费压力是其承载能力的4倍以上。     

水资源生态足迹计算方法

Wackernagel创立的生态足迹模型是一种较好的评价可持续发展与利用的方法,但是在该模型中,仅评价了的地表水域的渔业功能,忽略了地下水和地表水作为水资源的其他功能.分析生态足迹模型及水资源的特点后,在其理论框架下设立水资源帐户,并阐述了该帐户的内涵,建立了水资源生态足迹以及水资源生态承载力的计算模型,确定了计算水资源帐户生态足迹所需的3个关键参数即全球平均水资源产量、全球均衡因子和地区产量因子,按水资源利用的一般分类对水资源帐户进行了细分.通过利用该模型对江苏省1998～2003年水资源生态足迹的计算,结果表明,计算结果可以客观的评价江苏省水资源可持续发展与利用的情况,证明了模型的正确性和科学性,从而弥补了生态足迹模型的不足.     

中国“水量”和“水质”生态足迹及可持续能力量化方法与实证研究

科学测度水资源和水环境可持续能力，对区域水资源管理具有重要意义。从“水量”和“水质”两个角度，对我国31个省域地区的“水量”及“水质“生态足迹、生态承载力和生态压力指数进行研究。结果表明：(1)2000—2020年，我国水资源生态压力指数均小于1,最高值为2011年的0.86,总体水量供给充足，可持续能力强；万元GDP水量生态足迹呈波动下降趋势，用水效率大幅度提升。(2)2000—2020年，我国水质可持续能力均较强，处于安全和较安全状态，水质生态盈余量约2亿hm²;人均水质承载力约为人均水质生态足迹的2倍，且万元GDP产生的污水量呈下降趋势。(3)人均水量生态足迹和万元GDP水量生态足迹的空间重心均位于甘肃省。水量及水质生态足迹高值区，均主要位于“胡焕庸线”西北部，而承载力高值区，主要位于青藏高原和我国南方地区。(4)我国水量可持续能力处于安全、临界状态和不安全的地区数，分别占55%、6%和39%;水质可持续能力处于安全、临界状态和不安全的地区数，分别占61%、3%和35%;水量及水质可持续能力较强和较弱的地区数之比，约为6∶4。研究揭示了我国水量及水质风险等级...     

西藏生态足迹与承载力动态分析

利用生态足迹模型,对2005—2010年西藏的生态足迹和生态承载力以及生态盈余进行了测算。研究发现,西藏2005—2010年人均生态足迹呈现出振荡式上升趋势,从2005年的0.34 hm2/人波动上升到2010年的0.83 hm2/人,其中人均林地消费所占比重最大,多年平均值占总消费的39.8%;人均耕地消费基本稳定在0.18—0.2 hm2/人之间,其他类型土地消费所占比重相对较少;人均生态承载力呈现平滑下降趋势,从2005年的14.78 hm2/人下降到了2010年的13.77 hm2/人,其中林地和牧草地及其转换的化石能源地人均生态承载力所占比重达到了95%,可耕地、牧草地、林地的人均生态承载力在2005—2010年之间呈现缓慢下降趋势,水域人均生态承载力变化不大;人均生态盈余较大,但呈现出递减趋势,2005年为14.44 hm2/人,而2010年下降到12.94 hm2/人;生态盈余中比重最大的是林地,但其足迹波动较大,介于1%—30%之间;草地人均生态足迹仅占生态承载力的5%左右,水域人均生态足迹占生态承载力的比例可忽略不计。     

我国水资源生态足迹分析与预测

生态足迹模型的提出为水资源可持续利用的定量评价提供了新思路.通过构建水资源生态足迹和水资源生态承载力的计算模型,对我国1949～2007年水资源的可持续利用状况作出了客观的评价,并运用ARIMA模型对我国水资源生态足迹变动趋势作出深入的研究.结果表明,1949～2007年,我国人均水资源生态承载力总体上呈下降态势,而人均水资源生态足迹则逐年上升,从而造成人均水资源生态赤字逐渐增大,我国水资源处于一种不安全状态.运用ARIMA(2,1,3)模型的预测结果表明,2008～2012年,我国人均水资源生态足迹将继续呈上升态势,水危机形势将日益严峻.在此基础上,针对我国水资源的可持续利用问题提出了一组政策建议.     

城市水资源生态足迹核算模型及应用——以沈阳市为例

水资源生态足迹可以直接反映区域人类社会经济活动对水资源的压力.本研究在现有的生态足迹模型基础上,充分考虑城市自然生态系统对水资源的需求,建立了包括居民日常生活用水、生产运营用水、公共服务用水和生态需水4类帐户的城市水资源生态足迹核算模型,并结合沈阳市实际情况,确定了模型中的相关参数,对沈阳市水资源生态足迹和生态承载力进行分析.结果表明:2000-2009年,沈阳市人均水资源生态足迹总体呈下降态势,但各年度均为水生态赤字;2005年较2000年水资源生态足迹人均下降0.31 hm2,2006、2007年有小幅回升,2008、2009年趋于平稳,说明沈阳市水资源可持续利用状况有一定改善,但仍处于不可持续状态.     

基于生态系统服务价值的生态足迹模型均衡因子及产量因子测算

均衡因子和产量因子是生态足迹模型中的关键参数,现有的测算方法多根据物质生产和消费实现,忽略生态系统提供服务的能力。本研究提出基于生态系统服务价值的均衡因子和产量因子测算方法,并以1990、2005和2015年北京市门头沟区为例,研究生态涵养发展区生态承载力,并与通用因子计算结果对比。结果表明:(1)基于生态系统服务价值获取的均衡因子:水域林地耕地。水域均衡因子最高,平均值达到8.37。耕地均衡因子最低,平均值仅为0.24。林地均衡因子高于耕地,均衡因子平均值为0.71。说明该方法较好的表现了不同生态系统提供生态服务能力的差异;(2)基于该研究方法获取的不同生态系统的产量因子接近:耕地林地水域,均值分别为0.90,0.87和0.86,且呈逐年递减趋势;(3) 1990年到2015年,门头沟区生态承载力先降低后提高,生态足迹先提高,再降低,2005年出现生态赤字,其森林、耕地和区域生态承载力与生态足迹小于通用因子生态足迹模型结果,水域生态承载力和生态足迹高于通用因子生态足迹模型结果。与通用因子相比,基于生态系统服务价值的均衡因子和产量因子更好的体现了研究区内各类生态系统生态服务的承载力。     

成都市人均生态足迹和人均生态承载力空间分布差异

生态足迹方法是通过比较人类活动消耗的自然资源与自然生态系统所提供的生态承载力,定量的判断区域的可持续发展状态。采用生态足迹模型对2009—2014年成都市生态足迹、生态承载力状况进行了测算,并结合空间分析揭示了其空间演化规律。结果表明:(1)2009—2014年,各区市县人均生态足迹平均值有着逐年下降的趋势,由2009年的2.759hm~2/人下降至2014年的1.937hm~2/人,基本格局呈现出中间低,西南高,两翼居中的分布特征,高水平人均生态足迹集中分布在西南方向的蒲江县、大邑县,邛崃市;(2)2009—2014年成都市人均承载力呈现出较为稳定且有下降的趋势,由2009年的0.2314hm~2/人下降至2014年的0.2215hm~2/人,其空间分布特征与生态足迹呈现出较好的空间一致性;(3)人均生态亏盈,在时间上表现为逐渐向好,但其本质是趋势为生态赤字愈发严重,空间上呈现出与人均生态承载力情况"高-低,低-高"相反分布的特征,分布呈扩散型,即由中部的五城区向四周扩散,除五城区外,其余地区在研究期间内都为赤字,最严重区域集中在西南方向的蒲江县,最高达到-9.3189hm~2/人,亟需建立有效的生态足迹调控和补充机制。     

西南岩溶区广西生态安全及资源利用效率

构建了基于生态足迹理论的生态安全综合评价模型,然后基于生态安全评价指标,把数据驱动下动态计量经济学的单位根检验和与协整分析模型引进到生态安全与资源利用效率之间的动态均衡关系的研究中来。以西南岩溶区广西为例,首先采用生态足迹理论方法来测算1990～2003年广西生态安全的生态足迹、生态承载力、生态盈亏及生态压力指数,然后采用动态计量的协整分析方法对广西区域资源利用效率与生态安全状况诸指标之间的长期关系进行了协整分析。结果显示,广西生态足迹呈不断增加趋势,生态承载力呈不断下降趋势,出现了严重的生态赤字,生态足迹压力增幅明显,从临界安全状态发展到不安全状态;资源利用效率不高与生态安全指标之间呈现一种长期稳定的趋势,这表明岩溶区广西的资源利用效率不高,生态安全形势不容乐观,需要及时采取应对策略与措施加以调控。     

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。