基于生态系统服务的广西水生态足迹分析

针对传统生态足迹对于水域仅考虑渔业生产功能的缺陷,研究者提出了水生态足迹.但当前水生态足迹基础理论与模型均存在较大不足.为此,提出了基于生态系统服务的水生态足迹概念和模型,并以2003-2010年的广西为例进行了计算与分析.结果表明:(1)水域-渔业账户中,淡水渔业生态足迹呈上升趋势,淡水渔业生物承载力较高且比较稳定,淡水渔业生态盈余较多同时淡水渔业生态压力较小;(2)水资源账户中,淡水生态足迹先较快上升随后缓慢下降,水资源承载力较高但2007-2010年波动幅度较大,水资源生态盈余较多同时水资源生态压力较小;(3)水环境账户中,水污染生态足迹先缓慢上升随后大幅下跌之后逐渐回升,水环境承载力变化趋势与水资源承载力相同,绝大多数年份表现为水环境生态赤字和水环境生态不安全;(4)淡水渔业生态压力＜水资源生态压力＜水环境生态压力,淡水生态系统基本已处于生态不安全状态.模型克服了传统模型的诸多缺陷与不足,是对广西近年来淡水生态系统服务供需及水生态安全状况的较客观全面的反映.     

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。     

基于本土参数的流域生态足迹评估与不确定分析

产量因子和均衡因子是生态足迹模型的关键参数,评估其取值的不确定性对完善生态足迹核算模型具有重要意义。以牛栏江流域为例,应用生态足迹模型评估了2014年整个流域及流域内11个区县的生态足迹与生态承载力,通过计算本土产量因子并与国内外常用值对比,进行流域生态足迹不确定性分析。研究结果表明:2014年牛栏江流域生态足迹为3521404 ghm~2(全球公顷),可利用生物承载力为2338535 ghm~2,处于不可持续发展状态,其中官渡区生态超载率最高。不同研究中均衡因子、产量因子取值差异较大,其中耕地的均衡因子最大值是最小值的4.16倍,草地的产量因子最大值是最小值的4.16倍;采用均衡因子和产量因子最大值计算所得流域生态足迹、生态承载力,生态赤字分别是最小值的2.5倍、3.9倍、1.4倍。由于牛栏江流域特殊的气候和地形以及畜牧业、渔业发展程度低,因此计算生态足迹时需要进行详细的分类,不能简单的采用全球及全国的因子。     

高寒牧区村域生态足迹——以甘南州合作市为例

高寒牧区是一类特殊的地域,其生态环境本底和压力明显区别于其它地域类型。从自然本底上讲,"高寒"特征造成生态系统结构单一、节律缓慢、功能稳定性差,因此,脆弱性强,而修复难度大;从压力上讲,"高寒"又一定程度上屏蔽了外界要素的过分介入,导致人口分布的高度离散性和稀疏性,人地矛盾转化为更直观的草畜矛盾。论文结合高寒牧区的特质,对生态足迹模型和生态承载力模型进行了修正,强调了高寒牧区生态承载力的主控因素———牲畜特征、人口特征、生境特征和地域特征,以甘南州合作市为案例,具体测算和分析了41个行政单元的生态足迹和生态承载力。结果表明:(1)人口生态足迹和牲畜生态足迹分布格局大致呈反向态势,说明在高寒牧区,人口与牲畜对环境造成的压力存在着显著的空间差异。(2)从人口生态足迹和牲畜生态足迹对总生态足迹的贡献度上看,总生态足迹的高低主要取决于牲畜生态足迹,说明牲畜是主控因素。(3)从地均生态承载力分布态势看,低承载区主要分布于北部海拔较高的广大牧区,这里生态结构非常单一,主要以高寒草甸草原和沼泽草原生态类型为主,寒冻风化作用异常强烈,生物有效生长期非常短。而高承载区分布在市区周围和南部洮河谷地沿岸,生态系统除草地生态系统外,还有森林生态系统。从而说明人为条件的改善、自然生态系统结构的复杂程度和自然环境的严酷程度是决定高寒牧区承载力高低的主要因素。(4)从生态盈余与赤字的空间分布态势看,赤字区域主要集中分布在广大的纯牧区,超载过牧是生态状况的关键性致因。因此提高生态承载力、减少生态赤字的关键集结于草畜关系上。有鉴于此,需要采取以下措施:一是根据天然草场的承载能力,建立适宜的草畜平衡关系,将超载的牲畜转移出去;二是科学合理的提高草场的生产能力和承载能力,这就需要加强草原生态保护建设;三是调整经济结构,减少社会经济发展对天然放牧业的高度依赖性,推进传统草地畜牧业向现代畜牧业转型。     

重庆市生态足迹与生态承载量研究

以重庆市2001年统计数据为基础,对重庆市2001年生态足迹计算结果表明,该地区人均生态足迹为1.65366 hm²,人均生态承载力为0.280393 hm²,人均生态赤字为1.373173 hm²,与全国平均水平相比,人均生态足迹高0.5335 hm²(增加47.64%),人均生态承载力低0.5196 hm²(下降64.95%),生态赤字是全国平均赤字的3.43倍,表明该地区生态足迹超过了当地生态承载能力,区域经济社会发展处于一种不可持续的发展状态.另外,还分析论述了多种渠道解决生态系统超负荷人口、增加科技财政投入、控制环境污染等减少该地区生态足迹的对策.     

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。     

淮南市三维生态足迹及其驱动因子研究

三维生态足迹综合考虑生态足迹的深度和广度, 对于理解城市可持续发展具有重要意义。基于三维生态足迹模型测度了淮南市 2007—2014 年的生态足迹动态变化, 并建立生态足迹影响因素指标体系, 利用多元线性回归模型对其驱动因子进行了分析。结果表明, 淮南市人均三维生态足迹由 2007 年的 3.8138 增加至 2014 年的 8.7164, 人均生态承载力下降至 0.2458; 生态足迹深度年均上升 12.55%,足迹广度处于相对稳定状态, 人均三维生态足迹受足迹深度与足迹广度共同影响, 但主要受足迹深度影响, 消耗存量资本逐渐成为区域发展的主流。模型分析表明, 经济发展、生态环境污染等因素对淮南市生态足迹有正向驱动作用; 生态环境建设、社会发展等因素对生态足迹有负向作用, 可减缓生态压力的扩大趋势。建议未来应转变经济发展模式, 优化产业结构,提高能源利用效率, 以减少足迹深度; 加大生态环境保护力度、保护耕地, 合理控制人口增长以减少足迹广度, 提高淮南市可持续发展能力。     

水生态功能区划流程:双关系树框架与概念模型

水生态区划和水生态功能区划是流域水环境管理与水生态系统合理利用的重要基础,国内已经研究十年有余.本文针对该领域的一些共性问题,通过对水生态区划分与水生态功能类型划分的系统分析,探讨了水生态区划与水生态功能区划的关联性,提出了基于双树结构的RFCH流程和钻石概念模型;并以辽河流域为例,参照其他研究者的区划方案,开展了以水生态三级区为基础的水生态功能分类,为流域水生态功能区划提供了一种可借鉴的流程框架.     

生态足迹与生态承载力非线性动力学分析

考虑到进出口贸易对区域（国家）生态足迹和生态承载力产生的重要影响,基于生态足迹模型理论建立了生态足迹、生态承载力和对外贸易三者之间的非线性动力学模型。研究结果表明：（1）区域平衡态的生态足迹和生态承载力成线性关系,在某种程度上与Mathis Wackemagel的论证相吻合;（2）区域最大生态承载力增大将导致平衡态的生态足迹和生态承载力增大,通过保护环境、控制建设用地、加强土地整理等增加各类生态生产性土地面积（耕地、牧草地、林地、水域等）,通过科技、资金投入、管理等提高地方单产,不仅能提高生态承载力,还直接关系到生态足迹的大小;（3）一个区域或国家要实现人口、经济、资源的可持续发展。必须确保区域单位贸易的生态足迹大于其最大生态承载力与最大生态足迹的比值。尽量多进口自然资源性的初级生物产品,少进口高附加值的技术性产品和“奢侈性”消费品（如小汽车）;出口自然资源性的初级生物产品。实际上是在出口生态承载力,应多出口人力资源、科技、管理、教育等隐形的社会资源。（4）进一步揭示了贸易结构合理、自主创新对区域可持续发展的重要性。     

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。     

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。     

甘肃省生态足迹和生态承载力发展趋势研究

生态足迹方法是一种可持续发展程度的生物物理评价方法。该方法从一个全新的角度考虑人类及其发展与生态环境的关系,通过跟踪区域能源与资源消费,将它们转化为这种物质流所必需的各种生物生产土地的面积(生物物理指标),给出一个核算全球、国家、地区以及家庭和个人对自然资本利用的简明框架。该方法通过测算人类的生态足迹与生态承载力之间的差距,定量地判断区域的发展是否处于生态承载力的范围之内,给评价对象的可持续发展提供科学依据。利用生态足迹分析法对甘肃省11年来的生态足迹和生态承载力进行实证研究,并预测了未来10a甘肃省的可持续发展趋势。结果表明1991～2001年甘肃省人均生态足迹由1．009hm^2增加到1．369hm^2,而人均生态承载力则由1．348hm^2逐年减少到0．994hm^2,表明生态足迹(即生态承载力需求)与生态承载力供给呈反向发展趋势。1998年甘肃省出现生态赤字,2001年人均生态赤字已达0．375hm^2。预测甘肃省2010年的人均生态足迹为2．65hm^2左右,人均生态承载力为1．06hm^2左右,生态赤字加剧．说明甘肃省的可持续发展面临严峻的考验。最后,分析了生态足迹法的不足之处,并提出完善和修正生态足迹模型的建议。     

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。     

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。     

广西生态环境可持续发展评估

生态足迹是一种度量可持续发展程度的方法,能定量判断一个区域生态环境是否处于可持续发展状况。基于生态足迹方法对2003年广西生态环境的可持续发展状况进行了评估。结果表明,广西2003年生态足迹为1.1378 hm2,可利用的人均生态承载力为0.5753 hm2,对资源的需求已超过其供给能力,人均生态赤字达到0.5625 hm2,生态环境已经处于不可持续发展状态,必须采取相应措施促使生态环境发展向良性和可持续方向转化。     

基于能值的生态足迹模型及其在资源型城市的应用

为衡量和评价区域发展的可持续状况,针对传统生态足迹模型以土地生产力为基础的不足,结合能值理论和方法,运用能值转换率和能值密度对模型进行改进,建立基于能值的生态足迹模型。改进的模型重点在采用区域能值密度,更加全面真实地反映区域生态承载力的大小以及区域发展模式下生态足迹的需求。能值-生态承载力的计算主要考虑区域可更新自然资源和生物生产性土地的可更新部分;能值-生态足迹计算人民生活需求资源消费量和区域经济发展的资源出口量。模型应用的结果为:资源型城市徐州市2006年人均能值-生态承载力1.03hm2,人均能值-生态足迹37.76hm2,分别是其他改进模型计算结果的4.4倍和4.3倍。如果不进行能值转换率的全球能值基准转换,能值-生态承载力将是2.6倍。生物生产性土地的可更新部分在徐州生态承载力中占有很大比重;当地承载了其他地区发展所需要的大量能值-生态足迹(出口资源)。可持续性评价指数为0.97,表明在为其他地区发展做出巨大生态贡献的同时,徐州的可持续发展状况十分堪忧。适度控制资源开采规模,延长产业链,增加出口产品附加值;开发利用可再生能源是资源型城市兼顾社会经济发展和生态环境持续的发展策略。     

干旱区内陆河流域三维生态足迹时空变化分析——以玛纳斯河流域为例

干旱区生态资本独特但生态承载有限,其生态足迹供求关系及均衡机理倍受关注。以干旱区典型内陆河流域-玛纳斯河流域为靶区,根据干旱区土地利用/覆盖类型特征及变化趋势,基于绿洲生产消耗所产生的生态系统服务流动规律建立三维生态足迹评价模型,并利用干旱区本土参数对流域2000-2018年的生态足迹时空分异进行分析。结果表明：（1）受自然承载有限和社会经济发展交互影响,玛纳斯河流域生态赤字不断扩大。时间上,18年间流域生态赤字增长了4.36倍,人均生态赤字增长了3.12倍,其中能源用地和耕地占比高、增速快,对生态赤字的贡献远远超过其他类型;空间上,石河子市对流域生态足迹的贡献率明显大于沙湾县和玛纳斯县;（2）同期,玛纳斯河流域生态足迹广度增加了0.59倍,足迹深度增加了0.44,广深比达到3343876：1.63,流量资本占用不断增加,存量资本日趋消损,生态压力不断增大;（3）流域资源利用效率显著提高,18年内增加了4.73倍,增长速度为5778.3万元hm^-2 a^-1;（4）流域虽面临较大的生态挑战和人口压力,但在全疆范围来看并不突出。本土参数与省域参数和国家参数相比可较好反映流域自然资本利用现状,最后提出干旱区生态承载力的优化展望和流域可持续发展建议。     

三江平原沼泽湿地生态承载能力综合评价

从湿地水资源、土地资源、水环境、生物资源等多方面入手,研究湿地生态系统的承载能力,采用分级评价方法,建立分级评价指标和承载模式,评价了沼泽湿地生态系统的生态弹性度、资源与环境承载力和承载压力度。利用基于加速遗传算法的层次分析技术确定承载模型的权重,计算得出的排序权值具有结果稳定、计算精度高的特点。应用到三江平原沼泽湿地生态承载力的综合评价中,结果表明整个三江平原大部分生态系统处于中稳、较高承载、中低压区。这说明三江平原生态承载能力比较高,人口压力不大,但要进一步提高生态承载能力,则需改善沼泽湿地生态环境,提高水资源利用效率。     

基于旅游生态足迹模型的西安市旅游可持续发展评估

基于生态足迹模型、结合旅游者的生态消费及结构特征,将旅游生态足迹引入区域旅游可持续发展评估,阐述了旅游生态足迹的概念,并构建了旅游交通、住宿、餐饮、购物、游览等旅游生态足迹计算子模型。以西安市作为实证研究对象,计算分析了2004年西安市游客的旅游生态足迹。研究结果表明:2004年西安市游客的人均旅游生态足迹为0.1194hm2,人均旅游生态承载力为0.0198hm2,人均旅游生态赤字达0.0996hm2,反映出西安市的旅游业处于"不可持续发展状态",因此必须采取有效措施,合理利用生态资源,才能保证旅游业持续发展。     

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。