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。     

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。     

基于生态足迹方法的沈阳地区种植业生产资源消耗评价

根据生态足迹方法,建立了种植业生态足迹模型,计算了2001—2006年沈阳地区种植业生态足迹,分析了单位重量农产品生态足迹构成变化规律及其原因。结果表明:2001—2006年,沈阳地区种植业生态足迹呈现先下降后上升趋势,单位重量农产品生态足迹总体呈下降趋势;耕地足迹是沈阳种植业生态足迹的主要成分,水足迹次之,能源足迹所占比重最小。2001—2006年间,耕地足迹从56.8%降到54.4%;水足迹在27.6%～32.1%波动;而能源足迹从14.0%增加到16.2%;农产品单产的提高伴随着钾肥、复合肥、农药、农膜、农用钢材和柴油投入量的增加。表明近年来沈阳地区种植业生产对化石能源的依赖程度在加大。     

基于国家生态足迹账户计算方法的福建省生态足迹研究

运用国家生态足迹账户计算方法(2010版),计算并分析2000-2009年福建省的生态足迹和生态承载力,旨在展示国外生态足迹计算方法研究的最新进展,更准确地揭示近年来福建省的生态足迹和生态承载力状况。结果表明:2000-2009年福建省人均生态足迹由1.2902 gha^**快速增长至2.4925 gha;人均生态承载力由0.9772 gha轻微下降为0.9363 gha;生态赤字持续快速扩大,支撑经济发展由需要1.32倍的福建生态承载力变为需要2.66倍;碳吸收地在生态足迹结构中始终占据首位且呈快速扩大趋势,是福建生态赤字的主导因素;生态效率年均增长率大大低于地区生产总值年均增长率,目前福建生态效率还远低于主要发达国家。     

大连市生态足迹与水足迹

生态足迹模型已广泛应用于可持续发展和生态承载力评估中。本文以大连市统计资料为依据,计算了大连市的人均生态足迹和人均生态承载力,用来分析大连市生态可持续发展情况;同时基于生态足迹理论,运用水足迹模型,计算了大连市2001年的水足迹。结果表明：从1991-2004年,大连市人均生态足迹整体呈上升趋势,多年人均生态足迹均在2．250hm^2·人^-1以上;2004年为3．965hm^2·人^-1,是1991年（2．250hm^2·人^-1）的1．76倍,2000-2004年大连市存在不同程度的生态赤字现象;2001年人均水足迹为748．270m^2·人^-1,低于北方人均水足迹水平,属于水资源短缺型城市。     

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。     

水泥生态足迹计算方法

用生态足迹的成分分析方法首次计算了中国水泥生产的生态足迹,推导出水泥制造业CO2的单位排放量(排放强度)经验公式,水泥制造业CO2的单位排放量与水泥制造业的单位综合能耗呈线性关系,降低单位综合能耗就可降低CO2的单位排放量,进而减小水泥的生态足迹.中国水泥制造业的生态足迹由2000年的1.57×108hm2,增加到2006年的2.61×108hm2,年均增长8.81%,但低于水泥产量的年均增长速度(12.91%),特别是2004年以来,水泥制造业总的生态足迹增长率明显低于水泥总产量的增长率.单位水泥产量的生态足迹呈下降趋势,由2000年的0.2632hm2/t,减少到2006年的0.2109hm2/t.这说明,中国在水泥行业大力开展的节能减排的效果已经显现.从足迹的构成看,排放CO2和氮氧化物的生态足迹占绝对比重(超过90%),这主要是因为水泥制造业是高能耗行业,要减小水泥的生态足迹,必须降低水泥制造业的能耗水平.     

基于NFA计算方法的厦门市生态足迹分析

运用国家生态足迹账户(NFA)计算方法(2010版),计算并分析2000～2009年厦门市的生态足迹和生态承载力,旨在展示国外生态足迹计算方法研究最新进展,更准确地揭示近年厦门市生态足迹和生态承载力状况。结果表明:2000～2009年厦门市人均生态足迹由1.686 9 gha快速增长至3.245 2 gha;人均生态承载力由0.317 2 gha持续下降为0.268 5 gha;生态赤字持续快速扩大,支撑经济发展由需要5.32个厦门变为需要12.09个厦门的生态承载力;碳吸收地在生态足迹结构中始终占据第一位且呈快速扩大趋势,是厦门市生态赤字的主导因素;生态效率呈持续增长趋势,但目前厦门市生态效率还远低于主要发达国家。     

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.     

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.     

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。     

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.     

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。     

西藏农牧民生态足迹

基于相关的统计年鉴,采用综合法对2000—2012年西藏农牧民的生态足迹与生态承载力进行分析.结果表明： 研究期间,研究区农牧民生态状况均表现为生态盈余,但其盈余量呈逐年下降趋势;生态承载力由2000年的7.49 hm²下降到2012年的6.35 hm²,降幅达15.3%;生态足迹呈波动式逐渐增加趋势,由2000年的1.03 hm²增加到2012年的1.26 hm².
     

基于生态足迹方法的南京可持续发展研究

20世纪90年代末以来,随着南京城市化进程的加快和城市建成区面积的扩展,城市生态安全问题日益突出。在运用生态足迹方法分析南京市1999—2009年人均生态足迹及生态承载力变化的基础上,采用Mann-kendall法对南京市人均生态足迹突变点进行分析,应用灰色关联模型从经济、社会和生态子系统方面分析不同阶段人均生态足迹变化的原因。研究表明:1999—2009年间南京市人均生态足迹呈增长趋势,人均生态承载力呈减小趋势,单位万元GDP生态足迹和生态多样性指数呈逐年下降趋势,生态经济系统发展能力较好,但生态压力较大。南京市人均生态足迹变化分为1999—2002年的低位增长阶段和2003—2009年高位波动阶段。通过影响南京市生态足迹变化因素分析发现,2003—2009年与1999—2002年相比,经济子系统依然处于主要地位,但影响因素由农业向以三产为主转变,同时生态子系统和社会子系统各因素的影响力提升。据此,提出优化产业结构,控制人口数量,加强基础设施建设,改善居民居住环境,加大城市绿化建设,提高城市污物处理能力,减少污染物排放的南京可持续发展对策。