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。     

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。     

生态足迹模型的争论与发展

生态足迹模型自William Rees1992年提出、Mathis Wackemagel 1996年推广应用以来,在众多研究者的质疑和争论中不断发展、完善。目前,国内已有许多综述文章详细介绍了其理论假设、基本概念、计算方法、实证应用、一些缺陷改进等。在这些综述成果基础上,结合近2～3年的研究新进展,概括了10a来对其理论假设、均衡因子、产量因子、计算方法、过于静态性、缺乏预测性、结论单一性等方面存在的主要争论,聚焦了在概念发展、计算方法、均衡因子、产量因子、应用领域、时间序列、非线性科学研究方法、与其他社会经济指标相结合等方面进行的改进及发展,并指出今后生态足迹模型研究将要在计算方法改进、加强实践操作及市场化运作、与可持续发展政策的有机联系、与非线性科学研究方法相结合、长时间序列动态评估、单项指标等方面取得重要进展。这些争论、改进的综述及发展方向的提出,目的在于引发国内对生态足迹模型研究的新思考,推动生态足迹模型理论的进一步完善和发展。     

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.     

生态足迹模型在区域旅游可持续发展评价中的改进

改进了基于生态足迹的区域旅游可持续发展评价模型,提出了可转移生态足迹、不可转移生态足迹和根生态赤字/盈余的概念。改进模型减小了由于贸易因素而导致区域旅游可持续发展评价结果的偏差。不可转移生态足迹反映了旅游区域承受人类活动产生的环境影响压力的真实情况,而可转移生态足迹对本地旅游可持续发展影响不大。旅游目的地不可转移生态足迹由居民不可转移生态足迹与旅游者不可转移生态足迹组成。通过研究根生态赤字/盈余来判断旅游发展的规模是否处于合理状态。以张家界市为实证研究对象,研究结果表明：张家界市2006年居民不可转移生态足迹为190.05万hm^2,旅游者不可转移生态足迹为22.10万hm^2,生态赤字为94.45万hm^2,根生态盈余为7.62万hm^2,反映出2006年张家界旅游发展规模合理。     

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     

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。     

广西北部湾地区生态足迹动态分析

生态足迹方法为定量计算地区可持续性发展提供了一种简单易行的方法。论文将在传统生态足迹方法的基础上结合目前国外最新生态足迹动态分析方法对广西北部湾地区从1998年到2005年的生态足迹进行了计算。结果表明:结合万元GDP占用生态足迹、生态足迹多样性指数和经济系统发展能力指数等指标的生态足迹动态分析方法,加强了传统生态足迹方法对地区可持续发展状况的反应。1998～2005年期间,广西北部湾地区,土地生产效率不断提高,经济发展能力在逐步增强,但是人均生态足迹呈逐年增加趋势,出现生态赤字,处于不可持续发展状态,仅林地资源与建筑用地资源还有少量人均盈余。     

基于科学知识图谱的生态足迹研究演进、框架与前沿中外比较

生态足迹是评估人类活动下生态可持续性的有效工具。基于1999-2020年CNKI中文核心期刊与1994-2020年Web of Science核心合集有关生态足迹研究文献共5104篇,运用CiteSpace可视化软件,绘制中外研究高频词时区、关键词聚类及突现词时间分布科学知识图谱,梳理中外生态足迹相关研究演进路径、基本理论框架与动态前沿。研究结果表明:(1)中外生态足迹研究演进路径均可分为三个阶段,但演进方式有所差异,且国内研究较国外相对滞后;(2)中外生态足迹研究均已形成以生态足迹模型方法为工具、以足迹测算为基础、以生态安全为落脚点、以促进人与生态协调发展为目标的基础框架体系,国外侧重基础框架构建、宏观尺度研究与微观机制分析,国内侧重模型和方法优化与外部环境分析;(3)当前国外前沿方向为环境库兹涅茨曲线假设验证研究与生态网络分析,国内为碳足迹和水资源足迹的测算、三维生态足迹模型下的自然资本评估以及生态补偿问题。     

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。     

中国省际碳足迹广度、深度评价及时空格局

借鉴三维生态足迹方法构建了碳足迹广度、深度测算模型,对吸纳碳排放所占用的自然资本流量、存量进行区分,核算了2000—2016年中国30个省(市、自治区)碳足迹广度和碳足迹深度,并对其进行空间关联性分析。结果显示:①中国碳足迹广度受碳足迹和碳生态承载力的综合影响,由0.173 hm~2/人升至0.329 hm~2/人又降至0.301 hm~2/人;碳足迹广度高值区集中于东北、西北和西南地区,其自然资本流量尚未完全占用,低值区集中于东部沿海和中部,其自然资本流量已不足以补偿碳排放。②2008年起中国碳足迹深度突破自然原长1,数值由1.04升至1.42又降至1.31;研究期内碳足迹深度始终处于自然原长1的有10个地区,高值区集中于东部沿海和中部,尤其是上海可达298.83,以存量资本耗竭为主且生态持续性弱。吸纳碳排放所占用的流量资本和存量资本存在地域互补性。③中国碳足迹广度、深度呈显著的空间正相关。碳足迹广度H-H集聚区分布于东北和西北,该类集聚有减弱趋势;碳足迹深度H-H集聚区主要分布于东部沿海且向中部扩散,该类集聚有增强趋势。通过引入碳足迹广度、深度两项指标对碳足迹的研究方法进行了深化和完善,在碳排放对生态环境影响规模的刻画和表达上取得了较优于传统碳足迹的评价结果。     

基于改进三维生态足迹模型的洞庭湖区生态可持续时空演化研究

洞庭湖是长江流域重要的调蓄湖泊，也是中国重要的农产品主产区。科学评估洞庭湖区生态可持续状态，揭示其时空演化特征，对探究其生态可持续影响因素与作用机理，降低生态赤字具有重要意义。基于碳足迹与生态足迹理论构建了改进的三维生态足迹模型，填补了化石能源无法核算生态承载力的问题，同时调整了不同土地利用类型的参数因子。在对洞庭湖区25个区县进行可持续发展的动态评价分析中，计算了2000—2019年生态赤字、足迹广度与深度的时空分布特征。研究结果表明：(1)近20年来洞庭湖区的人均生态足迹增长速度远高于人均生态承载力，致使人均生态赤字在时间维度上不断增大，空间维度上呈湖滨向周边地区扩散的趋势；(2)洞庭湖区除林地之外的土地利用类型均存在自然资本存量的消耗，且表现为高生态赤字；(3)三次产业结构的分配、土地利用的变化、居民对生活质量的提高以及生态保护政策的有效实施等均会对洞庭湖区的可持续发展产生较大影响；(4)改进后的化石能源账户相较于传统账户的计算方法更能反映真实的碳排量与碳吸收量。研究以期为洞庭湖区土地利用、生态保护以及促进社会经济可持续发展提供科学参考。     

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。     

张家口市坝上地区生态足迹初步研究

1　引　　言张家口市坝上地区是我国重要的农牧交错区 .长期以来在农牧交错区 ,由于人类对自然资源的强度利用 ,已经超过了生态系统的承载力 ,生态退化非常严重 .定量地计算农牧交错区生态系统承载力 ,确定其阈值 ,是生态保护和建设急需解决的问题 .加拿大生态经济学家ＷｉｌｌｉａｎＲｅｅｓ等提出的生态足迹的概念以及生态足迹、生态承载力的计算方法[2～ 4 ] ,为这一问题的解决 ,指出了简洁的思路和方法 .国内已介绍和进行区域研究[1,5,6 ] .本文应用该方法 ,以张家口市坝上地区为例 ,研究了农牧交错区的生态承载力阈值和人口容限值 ,提…     

中国1999年生态足迹计算与发展能力分析

可持续发展的定量评估是可持续发展研究的关键领域,其核心是确定人类的生存是否处于生态系统的承载力范围之内．新近提出和发展起来的生态足迹指标是一种测算人类对自然利用程度的新的综合指标,该方法通过将区域的资源和能源消费转化为提供这种物质流所必需的各种生物生产土地的面积(生态足迹),并同区域能提供的生物生产土地面积(生态承载力)进行比较,能定量判断一个区域的发展是否处于生态承载力的范围内．以中国和部分省(区市）1999年的统计数据为基础,对中国和部分省(区市)1999年的生态足迹计算结果表明,1999年中国的人均生态足迹为1．326hm^2,而人均生态承载力为0．681hm^2,人均生态赤字为0、645hm^2;分省的计算结果也表明大部分省(区市)的生态足迹超过了当地的生态承载力．生态赤字的存在表明,区域的经济社会发展处于一种不可持续的发展状态．同时,将生态足迹计算中得到的不同土地类型面积作为测算生态经济系统多样性的指标,测算了中国及部分省(区市)1999年生态足迹的多样性,并采用Ulanowicz的发展能力公式分析了各省的发展能力．发展能力是一个较好的预测产出的指标,增加多样性是增加发展能力的有效途径、另外,还分析了生态足迹的多样性与资源利用效益的关系,讨论了生态足迹及其多样性的政策含义．