区域生态足迹盈亏测算及其空间特征——以江苏省为例

生态足迹分析法能够通过计算生物生产性土地和水域的产量,估算人类对自然资本的消耗和自然资本的供给情况,进而对区域发展的可持续发展状态进行定量评估。论文在改进国家公顷生态足迹模型的基础上,对江苏省及其13个地级市生态足迹盈亏进行测算,进而揭示其空间演化特征。研究结果表明:(1)2015年江苏省的人均生态足迹为1.7890 hm2/人,人均生态承载力为0.2991 hm2/人,生态赤字为-1.4899 hm2/人,万元GDP生态足迹为0.2033 hm2/万元;(2)地级市中,人均生态足迹上,常州市最高为2.9317 hm2/人,宿迁市最低为1.7348 hm2/人;人均生态承载力上,盐城市最高为0.6111 hm2/人,苏州市最低为0.0812 hm2/人;人均生态赤字上,常州市最高为-2.8115 hm2/人,盐城市最低为-1.1503 hm2/人;万元GDP生态足迹上,宿迁市最高为0.3956 hm2/万元,无锡市最低为0.1651 hm2/万元;(3)江苏省及其苏南、苏中地区的人均建筑用地生态足迹和化石能源用地生态足迹所占比例较大,苏北地区人均耕地生态足迹和草地生态足迹所占比例较大;(4)人均生态足迹和生态赤字在空间分布上较为一致,呈现出南高北低的特征,而人均生态承载力呈现北高南低的分布特征;万元GDP生态足迹空间分布北高南低,整体上与人均地区生产总值成反比。研究结果能够为江苏省区域协调发展、生态文明建设提供理论指导和定量参考。     

福建省生态足迹和生态承载力的动态变化

利用生态足迹理论,计算分析了福建省1999～2003年5年间的生态足迹变化过程.结果表明,福建省人均生态足迹由1999年的1.428 hm²上升至2003年的1.658 hm²,人均生态承载力由1999年的0.683 hm²减少到2003年的0.607 hm²,生态赤字逐年提高,生态足迹与生态承载力之间的矛盾加剧,生态环境处于不安全状态.生态足迹供需结构分析表明,福建省人均生态足迹供需存在严重的不平衡,其需求以草地和化石燃料为主,两者占总量的55.74%～63.43%,而供给以耕地为主,草地仅占人均生态承载力的0.77%～0.82%,化石燃料的供给几乎为零.5年间万元GDP生态足迹总体上呈下降趋势,表明福建省的资源利用率不断提高.与此同时,结合福建省经济发展现状和资源分布特点,提出了减少区域生态赤字的对策.     

生态足迹理论在生态市建设规划中的应用——以海口市为例

生态市建设规划是促进区域可持续发展的有效措施,而生态足迹理论作为定量测度发展的可持续状态的一类生物物理方法对于定量描述区域发展现状、判断发展中的基本问题具有重要的借鉴作用。生态足迹分析应用到生态市建设规划中可以（1）分析可持续发展进程,明确城市可持续发展状态;（2）明确城市一定人口的消费对环境产生的后果以及与可持续发展相关的重要资源问题;（3）为合理开展生态市建设规划、减少生态足迹提供决策信息。本研究根据海口生态市建设规划实践剖析了生态足迹理论在明确上述3个方面中的应用。结果表明：海口市2002年生态足迹为生态承载力的5．6倍,处于不可持续状态。出现赤字的土地类型依次为耕地、水域、化石燃料用地和草地,其中耕地赤字为各项需求之首。海口市2002年万元GDP的生态足迹为0．93hm^2,表现为资源利用效率较低,但海口市生态占用率较小,生态环境压力相对较小。根据海口市生态环境现状,减少生态足迹、提高可持续发展能力的规划途径主要为：通过保护土地资源和提高科技发展水平改善耕地和草地赤字的现状;通过构建城市生态交通和构建生态建筑与节能体系来缓解化石燃料用地的压力;通过发展循环经济和转变消费模式来提高资源利用效率;通过控制人口增长来提高人均生态承载力。     

沿海快速城市化地区能值生态足迹变化分析

当前我国经济的快速发展和生态环境之间的矛盾日益显著,不利于城市可持续发展。生态足迹目前已成为普遍接受的可持续发展指标,选定生态足迹改进方法——能值生态足迹模型,以城市化地区厦门市为研究区进行计算分析,以期发现快速城市化过程中可能面对的问题。首次计算分析了厦门市1980年至2010年的能值生态足迹动态变化,并对其可持续发展进行了评价。结果表明,30年间厦门市人均生态足迹需求从1980年的8.6 ghm2持续增长至2010年的52.8 ghm2,而供给方面的人均生态承载力却从1980年的181.2 ghm2持续下降为47.5 ghm2,2009、2010年该市由生态盈余转为生态赤字。同时,从生态足迹组分及其比例来看,30年间化石燃料用地和建设用地的生态足迹增长迅速,二者对厦门市人均能值生态足迹变化贡献最大,并且成为2000年后总体足迹中所占比例最大的组分,各自占比超过20%。结果分析显示,厦门市开始面临逐渐加重的生态环境压力,需要开始重视其可持续发展。因此调整厦门市的产业结构和控制城市化发展非常必要。一方面,应该降低第二产业的比例,降低对化石能源的使用,同时促进第三产业的发展和第一产业的现代化,以此为城市提供更多的资源供给并降低资源需求,特别是化石能源的需求。     

中国人均生态足迹与生物承载力变化的EMD分析及情景预测

利用经验模态分解(EMD)方法分解并提取1961～2001年中国人均生态足迹与生物承载力变化的波动周期,建立具有周期性波动的非线性动力学预测模型,提出未来50a中国人均生态足迹和生物承载力变化的3种预测情景。结果表明:(1)40a来,中国人均生态足迹在波动中不断增加,具有明显的3.5a和8a两个波动周期;中国人均生物承载力在波动中不断减少,具有明显的2.7a和28a两个周期。(2)若一切照旧,即未来50a中国人均生态足迹与生物承载力保持过去40a的年均变化率不变,则人均生态足迹会持续上升,2050年达到3.391g.hm2;人均生物承载力持续下降,2050年降为0.490g.hm2;而人均生态赤字急剧拉大,2050年为3.024g.hm2,可持续发展形势非常严峻。(3)若缓慢变化,即未来20a中国人均生态足迹保持年均增长率1.195%、人均生物承载力年均减少率0.614%不变,则2025年人均生态足迹为1.849g.hm2、人均生物承载力为0.860g.hm2、人均赤字0.989g.hm2。(4)若人均生态足迹快速减少,即2025～2050年中国人均生态足迹年均减少率为0.996%、人均生物承载力年均减少率为0.614%不变,则2050年人均生态足迹为1.381g.hm2、人均生物承载力0.739g.hm2、人均生态赤字0.641g.hm2,但这需要中国经济发展和技术水平的极大提高、能源消费结构的多元化、居民消费意识和消费模式的快速转变、人民生活质量的极大改善。这样,中国的生态发展才有助于实现全球水平的生态可持续发展,在促进世界可持续发展的道路上起到积极的推动作用。     

新疆生产建设兵团2001—2015年生态足迹及其驱动力因子分析

基于生态足迹模型对新疆生产建设兵团2001—2015年生态足迹进行计算, 并运用偏最小二乘回归以及Pearson相关分析两种方法分析生态足迹的经济社会驱动力因子。结果显示: 2001—2015年, 兵团人均生态足迹从2.765 hm2•cap-1增加到14.329 hm2•cap-1, 人均生态承载力保持较低稳定状态, 人均生态赤字从0.355 hm2•cap-1增加到11.670 hm2•cap-1。表明兵团经济快速增长过程中, 生态压力持续增加, 可持续发展面临挑战。人均GDP、第二产业增加值、城镇居民人均可支配收入、社会消费品零售总额、城镇化水平、第一产业增加值对兵团人均生态足迹变化有显著正向驱动作用, 而万元GDP生态足迹、第三产业增加值比重则表现出对人均生态足迹相对较弱的逆向驱动作用。调整产业结构以及保证生态用水是降低生态足迹, 提高生态承载力, 实现兵团可持续发展的有效途径。     

基于能值分析的山东省生态足迹

为了更好地了解山东省当前的生态环境状况和可持续发展能力,在对传统生态足迹模型进行简要分析的基础上,提出了基于能值分析理论的生态足迹计算的改进模型。改进生态足迹模型通过将生态经济系统中的各种能量流换算成对应的生物生产性土地面积,并比较计算得出生态足迹和生态承载力,从而衡量山东省的环境可持续发展状况。与传统模型相比,它采用的能值转换率、能值密度等参数更加稳定,更能反映区域特征;同时,它将所有的自然资源转化为太阳能值进行比较,因而具有更强的可比性。采用改进的生态足迹模型,2004年山东省的能值密度为7.710×1014sej.hm-2,人均生态足迹为8.904hm2,人均生态承载力为0.424hm2,人均生态赤字为8.480hm2;采用传统的生态足迹模型,2004年山东省的人均生态足迹为1.830hm2,人均生态承载力为0.581hm2,人均生态赤字为1.249hm2。二者的计算结果生态足迹均超过生态承载力。     

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.     

基于生态足迹的土地资源可持续发展容量与潜在转换关系

耕地保护和建设用地扩张之间的矛盾愈来愈严重,严重威胁着社会经济的可持续发展。基于生态足迹理论,测算了卢龙县耕地和建设用地可持续发展容量和负荷系数,用以表征区域经济可持续发展所能容纳的耕地和建设用地规模,并以可供转用量为基准探讨了卢龙县耕地与建设用地潜在转换关系,结果表明:(1)1997—2008年卢龙县人均生态足迹、承载力和生态赤字分别为1.7667、0.5381hm2和1.2285hm2,平均每年增长3.40%、1.73%和4.29%;(2)耕地与建设用地足迹1997—2008年都处于增加趋势,耕地足迹多年平均为0.4621hm2/人,占总足迹的26.16%,建设用地足迹为0.0134hm2/人,其需求量较耕地明显下降。耕地承载力为0.3831hm2/人,占总承载力的71.20%;建设用地承载力0.1447hm2/人,占总承载力的26.89%,平均每年增长0.63%;(3)耕地可持续发展容量逐渐小于现有实际耕地面积,出现耕地利用负荷现象,不再满足可持续发展要求;建设用地可持续容量具有一定的波动性,负荷系数多年平均大于2.20。(4)1997—2003年,耕地需求未曾超出可持续发展的要求,可供转用量锐减到1889.46hm2;2004—2005年,耕地维持可供转用量已出现负值,建设用地整理供应满足耕地可持续发展要求;2006—2008年,即使将所有建设用地超额全部整理为耕地也不能满足其需求。     

基于生态足迹的半干旱草原区生态承载力与可持续发展研究--以内蒙古锡林郭勒盟为例

以内蒙古自治区锡林郭勒盟为例,以锡林郭勒盟1981-2008年的统计资料为依据,应用生态足迹法对其近30 a的生态足迹和生态承载力进行了实证计算和研究,探讨了半干旱草原区的生态承载力动态变化及其对可持续发展的影响。研究表明:(1)工业化、城镇化的快速发展,使该区生态足迹明显增加,人均生态足迹由1981年的1.0868 hm²增加到2008年的24.2176 hm²,高于全国和国内部分草原区,化石能源和草地生态足迹急剧增加是区域生态足迹增加的主导因素;(2)随着人口增长,草地、耕地等人均承载力下降,土地总人均承载力也从1981的3.1565 hm²下降到2008年的2.3915 hm²;(3)该区域发展呈现出由生态盈余转为生态赤字,且生态赤字快速增长的趋势。其根源一方面是20世纪90年代以来,国内市场对煤炭等本地优势资源需求的增加和重新配置加速了该区域工业化进程,增加了生态足迹;另一方面草地需求旺盛导致对草地的掠夺性经营加剧,致使草地退化严重,降低了生态承载力。锡林郭勒盟以畜牧业为主,草地是经济发展的基础,而工业化、城镇化的发展急剧增加了对草地资源的需求,如何科学、合理的协调工业化、城镇化发展和草地退化之间的矛盾,是锡林郭勒盟能否可持续发展的一个关键性因素。     

中国2002年省域生态足迹分析

采用中国实际单产法计算和分析了2002年中国各省市生态足迹及其构成,发现各省市生态足迹及其构成差异较大,其中人均耕地足迹由陕西的0.078 hm²增加到北京的0.126 hm²,人均草地足迹由江西的0.020 hm²增加到西藏的0.372 hm²,人均林地足迹由贵州的0.020 hm²增加到北京的0.209 hm²,人均水域足迹由西藏的0.001 hm²增加到上海的0.011 hm²,人均建筑用地足迹由贵州的0.013 hm²增加到内蒙古的0.054 hm²,人均化石能源足迹由广西的0.251 hm²增加到山西的2.854 hm².东部、南部省市各地类多处于生态赤字状态,北部、西部省市各地类多处于生态盈余状态.从生态足迹、人均GDP和万元GDP足迹的相互关系来看,各地区存在较大的差异,如人均生态足迹为1 hm²·cap^-1的省份包括福建、河南、四川、安徽、云南、陕西和贵州,其人均GDP由福建的1.35万元降至贵州的0.3万元,而万元GDP足迹却由福建的0.74 hm²增至贵州的3.51hm².因此,要缓解中国资源短缺与经济发展之间的矛盾,要首先从人均生态足迹大、经济发展落后、万元GDP足迹高的省市入手,改变其经济增长方式和产业结构,使经济的发展对资源的依赖性逐渐降低,提高资源利用效率,提高其足迹经济产出率,大力发展经济,实现生态、资源、经济的可持续发展.     

基于土地利用变化的四川省碳排放与碳足迹效应及时空格局

土地利用变化的碳排放与碳足迹研究对了解人类活动对生态环境的扰动程度及其机理、制定有效的碳排放政策具有重要意义。采用1990—2010年四川省能源消费数据和土地利用数据,通过构建碳排放模型、碳足迹及其压力指数模型,对研究区20年来土地利用的碳排放及碳足迹进行了定量分析。结果表明:(1)土地利用变化的碳排放和能源消费碳的足迹呈显著增加趋势。碳排放增加5407.839×10~4t,增长率达143%;能源消费的碳足迹增加1566.622×10~4hm~2,四川全省的生态赤字达1563.598×10~4hm~2。(2)建设用地和林地分别为四川省最大的碳源与碳汇。20年间建设用地的碳排放增加5407.072×10~4t,增长率达126.27%,占碳排放总量的88%以上;林地的碳汇减少10.351×10~4t,但仍占四川省碳汇的96%以上。(3)土地利用碳排放、碳足迹和生态赤字存在明显区域差异。成都平原区碳排放、碳足迹压力最大,生态赤字严重,西部高山高原区和盆周山区碳排放、碳足迹最小,未出现生态赤字;成都、德阳、资阳和内江等地的碳排放、碳足迹压力最大,生态赤字最严重,甘孜、阿坝等地的碳排放、碳足迹最小,未出现生态赤字。(4)土地利用结构与碳排放、碳足迹存在一定的相互关系,趋高的碳源、碳汇比导致土地利用的碳源效应远大于碳汇效应。因此,四川省减排的重点应该在保持或增加现有的林地的同时,主要以降低建设用地的碳排放、碳足迹为主。     

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.     

生态补偿对大熊猫栖息地周边农户生态足迹的影响

大熊猫栖息地正面临破碎化和人类活动干扰的威胁,如何减少这些威胁成为保护大熊猫这一生态旗舰物种的关键.通过实施生态补偿项目,充分考虑当地弱势群体生存和发展的权利,帮助其进行生计替代和能源替代,以减小生态系统所承受的压力.以120个项目农户作为研究对象,利用生态足迹方法,探讨了生态补偿项目对生活在关键生态区域内农村人口的影响.结果表明,在各种生态生产性土地中,农户对林地和草地生态占用最大,能源替代可以大幅降低农户的薪柴消耗水平,从而降低农户对林地的生态占用.通过调整农户的牲畜养殖模式,减小了放牧对草地资源的压力和对草地的生态占用.农户人均生态足迹由2005年的2.7346hm2减小至2007年的1.6325 hm2,对周边环境的压力降低,有利于保护和恢复珍稀野生动植物栖息地.     

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.     

生态足迹的模型修正与方法改进

生态足迹是测定人类活动的资源消费需求,判明自然资产是否被过度利用的有效工具。介绍了生态足迹的基本概念和模型,简单分析基本模型存在的主要缺陷和争论,重点解析了近年来生态足迹模型在参数调整、项目计算、账户扩展等方面的演变和修正。介绍生态足迹研究的传统方法:综合法和组分法,评述了生命周期评价,基于投入产出分析,三维模型,净初级生产力,能值理论,时序分析等的方法改进。对未来的研究方向提出自己的看法,期望对我国的生态足迹研究有一定的启示作用。     

近20年来苏州市城乡用地扩展及其内部特征

利用苏州市1984、1995、2000和2003年4个时段的TM数据,分别提取了城、镇、村3级用地并对其扩展过程与变化规律进行了分析。结果表明,20年间苏州市区非农建设用地面积不断扩大,扩展强度急剧提高。2003年苏州市非农建设用地总面积比1984年扩大了2.9倍,年均扩展面积810hm2。在时间序列上,非农建设用地的增长具有明显加速趋势。城、镇、村3级用地的空间变化表现为建成区>建制镇>行政村。对比城镇用地(建成区与建制镇用地之和)扩展与行政村用地扩展发现,城镇因具有较强的经济、人口等中心聚集功能,而比乡村更加能集约利用土地。换言之,加快城镇化建设有利于缓解长三角地区(甚至全国)日益加剧的城市化建设占地与农业耕地资源之间的矛盾。同时,乡村用地的紊乱无序、缺少规划的现状应引起相关部门的重视,及时整理以提高土地利用效率。     

惠州市可持续发展的生态足迹分析

生态足迹方法是一种定量衡量人类对自然资源的利用程度以及自然界为人类提供生命支持服务功能的新方法。以惠州市2002年基础数据为依据进行计算分析,得出惠州市2002年人均生态足迹为1.335hm²,人均生态承载力为0.610hm²,人均生态赤字为0.725hm²。从出现生态赤字的角度来看,惠州市目前人地关系呈现紧张趋势,结合生态足迹多样性指数、生态承载力发展度以及万元GDP生态足迹等指标对惠州市可持续发展状态进行综合评价表明:与广东省和全国平均水平相比,惠州市在资源利用上效率较高,其发展潜力相对较强。