中国铁路机车牵引能耗的生态足迹变化

基于我国机车能耗统计资料、电力年度统计数据,首次计算了1975 2007年我国铁路机车牵引能耗的生态足迹及其强度变化。结果表明:(1)从1975年至2001年,我国铁路蒸汽机车牵引能耗生态足迹年均减少9.59万hm²,年均降低3.6%。从1975年至2007年,内燃机车牵引能耗生态足迹年均增加3.41万hm²;电力机车的火电生态足迹年均增加3.99万hm²,电力机车的水电生态足迹年均增加215.14 hm²可耕地。我国铁路机车牵引能耗生态足迹总量呈波动态势。(2)从1975年到2007年,我国铁路机车牵引能耗的生态足迹强度呈逐年降低态势,其值从1975年的528.79 m²/万换算吨公里降至2007年的85.54 m²/万换算吨公里,年均降低13.85 m²/万换算吨公里。(3)我国铁路机车牵引能耗的生态足迹强度远远低于民航飞机的能耗生态足迹强度,1991 2007年前者的均值只有后者的12.3%。     

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.     

广梅汕铁路电气化改造的生态足迹分析

根据我国机车能耗统计资料、电力年度统计数据,从生态足迹角度定量地分析了广梅汕铁路电气化改造前后机车牵引能耗、CO₂排放量和能耗生态足迹.广梅汕铁路电气化改造前,采用内燃机车牵引客货列车,每年需要直接耗用柴油1.74×10⁴t,每年向大气排放5.50×10⁴t CO₂,其总生态足迹为1.27×10⁴hm²森林,平均生态足迹为每万吨公里0.018 hm²森林.电气化改造后,每年需耗电1.05×10⁸ kw·h,间接导致火电厂每年排放8.45×10⁴tCO₂,间接导致的火电总生态足迹为1.96×10⁴hm²森林,间接导致的水电总生态足迹为36.37hm²可耕地,平均间接生态足迹为每万吨公里0.021hm²森林和3.91×10^-5hm²可耕地.     

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。     

广东省2000—2012 年生态足迹分析

运用生态足迹的计算方法对广东省2000—2012 年的生态足迹和生态承载力进行了分析, 并且用ARIMA 模型对2013—2020 年的生态足迹变化趋势进行了预测。结果表明: 2000—2012 年, 广东省人均生态足迹呈现上升趋势, 人均生态足迹由2000 年的0.8158 ghm2·cap–1 增加到2012 年的1.1784 ghm2·cap–1; 人均生态承载力呈现逐渐下降的趋势, 由2000年的0.3748 ghm²·cap^–1 下降到2012 年的0.3122 ghm²·cap^–1; 人均生态赤字由2000 年的0.4410ghm²·cap^–1 增加到2012 年的0.8662ghm²·cap^–1; 万元GDP 生态足迹由2000 年的0.6631 ghm²·mil^–1 下降到2012 年的0.1783 ghm²·mil^–1。2000—2012年人均生态足迹均大于人均生态承载力, 广东省生态经济系统处于不可持续发展状态。预测显示2013—2020 年的人均生态足迹由1.1850ghm²·cap^–1 增加到1.2222ghm²·cap^–1, 人均生态赤字由0.8763ghm²·cap^–1 增加到0.9368ghm²·cap^–1。针对广东省的生态现状, 从优化产业内部结构, 合理利用土地资源, 转变经济发展方式等方面提出了减少人均生态足迹消耗的政策和建议。     

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。     

生态足迹理论方法的改进及应用

针对生态足迹理论关于耕地一年只耕种一次的假设,对生态足迹方法中的耕地类足迹用复种指数进行调整,使计算得到的耕地类足迹是人们所需要的耕地面积而不是复种面积.用改进的方法,对江苏省滨海县和阜宁县两个区域生态经济系统1995—2003年的情况进行了分析.结果表明:在1995—2003年,采用Wackernagel方法,滨海和阜宁的人均生态足迹分别由1.79hm2、1.38hm2增加为2.22hm2、2.81hm2,生态足迹中耕地足迹的比重分别由42.65%、45.73%下降为38.81%、38.85%;采用改进后的方法,滨海和阜宁的人均生态足迹则分别由1.43hm2、1.12hm2增加为1.88hm2、2.43hm2,生态足迹中耕地足迹的比重分别由28.45%、32.94%下降为22.89%、29.42%.表明采用改进后的方法所计算得到的生态足迹为土地面积,增强了生态足迹与生态承载力的可比性;使得生态足迹的大小及构成发生变化,更能准确表征人类对自然资源的利用程度.     

Effects of different levels of nitrogen fertilization on soil respiration during growing season in winter wheat (Triticum aestivum)

 在目前全球氮沉降不断增加的背景下, 研究农田土壤呼吸对氮沉降的响应有助于理解未来生态系统碳循环对全球变暖的潜在影响。为探讨不同施氮浓度对华东地区冬小麦(Triticum aestivum)生长期土壤呼吸的影响, 该实验设计了对照组(不施加氮肥)和3种浓度施氮处理组(低浓度施氮15 g·m^–2·a^–1, 中等浓度施氮30 g·m^–2·a^–1, 高浓度施氮45 g·m^–2·a^–1)。使用便携式土壤CO₂通量观测仪LI-8100测定不同施氮浓度处理下冬小麦生长期(2013年12月至2014年5月)的土壤呼吸速率, 并探讨土壤呼吸与土壤温度、湿度等环境因素的关系。结果表明: 低、中、高3种浓度施氮处理的土壤呼吸速率平均值分别为5.29、6.17和6.75 μmol·m^–2 ·s^–1, 与对照组(土壤呼吸速率平均值为4.90 μmol·m^–2·s^–1)相比, 分别增加了7.8%、23.6%和37.8%; 地上生物量分别增加39.9%、104.4%和200.2%, 并与冬小麦生长季的总土壤呼吸正相关。5 cm深度土壤的温度与土壤呼吸速率呈指数关系(p < 0.05), 土壤呼吸季节变化的65%–75%由土壤温度引起, 其温度敏感性为2.09–2.32。结果表明, 添加氮肥促进了植物的生长, 增加了生物量, 从而增加了冬小麦农田的土壤呼吸速率。     

基于生态足迹方法的西南地区典型资源型城市攀枝花市的可持续发展研究

生态足迹是衡量区域可持续发展程度的重要评价指标。运用生态足迹方法, 估算西南地区典型资源型城市攀枝花市1995-2013 年人均生态足迹及人均生态承载力, 并在此基础上通过生态压力指数、单位万元GDP 生态足迹以及生态可持续指数对攀枝花市生态可持续利用状况进行评价与分析。结果表明：攀枝花市人均生态足迹上升较快尤其是能源生态足迹, 同期人均生态承载力变化趋势较小, 人均生态赤字的变化与人均生态足迹的增长具有同步性, 从1995 年的4.783 hm²·人^-1 增长到2013 的11.74 hm² 人^-1, 人均生态赤字较大; 生态压力指数逐年增加, 2013 达22.15, 较1995 年增长8.69, 生态环境压力较大; 单位万元GDP 生态足迹随着攀枝花市经济转型, 从1995 年的6.14 hm²·万元^-1下降到2013 年的1.72 hm²·万元^-1, 自然资源的利用率有逐年提高的趋势; 但近年来生态可持续指数<0.2, 且有下降趋势, 其可持续发展程度仍属于强不可持续。     

基于生态足迹理论的欠发达民族山区生态安全动态研究——以四川凉山彝族自治州为例

应用生态足迹的方法, 引入生态压力指数, 从时间序列的角度对凉山州的生态安全进行分析。结果表明:2004-2011 年, 凉山州人均生态足迹由2004 年的0.50666 hm2⋅cap–1, 增加到2011 年的0.59346 hm2⋅cap–1; 人均生态承载力从2004 年的 0.87343 hm2⋅cap–1, 降低到2011 年的0.71770 hm2⋅cap–1; 生态盈余值不断降低; 生态安全状态由安全状态恶化为过渡状态。论文最后探讨了凉山州要确保生态安全, 实现可持续发展需努力的方向。     

城市化对区域生态足迹供需的影响

基于1994-2003年吉林省生态足迹时间序列,建立了城市化水平与生态足迹、生态盈亏、生态足迹强度的关系模型.结果表明:吉林省生态足迹、生态盈亏、生态足迹强度与城市化率呈显著相关;生态足迹随城市化的发展由1994年的每人1.59 hm2增至2003年的每人2.23 hm2,主要受城市化率和第三产业比例的影响;建筑用地、草地和化石燃料用地生态足迹的变化较显著,建筑用地生态足迹变化的驱动因素以人均GDP和第三产业比例为主,草地和化石燃料用地生态足迹主要受居民消费水平的影响;源于居民消费水平的驱动作用,吉林省生态赤字渐趋恶化,从1994年的每人0.319 hm2增至2003年的每人0.923 hm2;草地和化石燃料用地生态盈亏的变化最显著;在经济结构和消费结构优化的驱动下,研究期间生态足迹强度从每万元4.14 hm2降至2.35 hm2,而且仍具有较大的降低空间.通过调整经济结构和消费结构,吉林省可以消除生态赤字、实现自然资源的供需平衡.     

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。     

基于国家生态足迹账户的海陆养殖产品研究

海陆养殖产品是人类蛋白质营养摄取的重要来源, 而生态足迹是评价评估人类在获取蛋白质对地球生态系统和环境的影响的重要方法。本文运用国家生态足迹账户分析法核算了我国海水养殖产品和畜牧业产品2009—2014年的生态足迹及2014年的单位蛋白质生态系数。结果表明: 2009—2014年我国海水养殖产品中扇贝的人均生态足迹最高, 从0.0005 hm2增长到0.0007 hm2; 2009—2014年畜牧产品中猪肉的人均生态足迹最高, 从1.2 hm2增长到1.4 hm2; 畜牧产品的人均生态足迹普遍高于海水养殖产品, 畜牧产品人均所需的生物生产性面积是海水养殖产品的2000倍; 由2014年的单位蛋白质生态系数核算得知, 畜牧产品的平均单位蛋白质生态系数为0.1381 hm2•kg–1, 其中羊肉的蛋白质生态系数最高, 达到0.1595 hm2•kg–1, 海水养殖产品的平均单位蛋白质生态系数为0.0020 hm2•kg–1, 其中海水鱼的单位蛋白质系数仅为0.0004 hm2•kg–1。因而在获取同等条件的蛋白质营养供给时, 我们可以优先考虑海水养殖产品, 这样既能改善国民蛋白质营养供给结构, 又能降低生态环境的生态负荷, 同时也是我们发展海洋经济、经略海洋的节点。     

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。     

新疆生态足迹与环境压力的时空分异

提高生态现代化总体水平是改善区域生态环境承载力的核心和关键。利用生态环境质量指数和生态现代化指数(EM I)对我国西部生态环境脆弱区的新疆维吾尔自治区生态足迹和环境压力的变动态势进行了系统分析。结果表明:2004年新疆生态现代化指数在全国排名为27位,仍然为我国生态现代化水平落后的地区之一。1980—2005年,新疆综合现代化水平远低于高收入国家、世界平均水平和中等发达国家。1998年新疆人均生态足迹由25957hm2增加到2007年的40551hm2,人均生态承载力由3.1270hm2减少到2.8266 hm2。区域环境水平呈下降趋势。资源转化率、生态保护指数呈明显上升态势。环境治理指数呈剧烈变动,1996-2003年呈"N"型变动态势,区域生态脆弱性没有明显逆转。     

纸张生态足迹

自1960年代以来,由于废纸浆在全球造纸浆中比例不断提高,原有的纸张生态足迹计算方法--以原木浆纸的木材消耗量为计算基础--需要改进.通过分析纸浆结构的变化、纸浆与纸的关系、纸浆耗木量、废纸成浆率等,定量地表征了废纸回收对纸张木材消耗的影响,得出1t纸消耗的木材应为3.879 m3而略小于原来的4 m3的结论.在此基础上,重新计算纸张的生态足迹,得出1t纸的生态足迹为2.569 hm2森林.     

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.     

基于生态足迹的大型水电工程建设生态补偿标准评价模型——以三峡工程为例

生态足迹作为重要的生态环境指标,已被广泛应用于可持续性分析中,但在生态补偿领域应用的较少。运用生态足迹思想,构建了6类大型水电工程建设的生态供给足迹与生态需求足迹模型,以此为基础,确立了大型水电工程建设的生态补偿标准评价模型;并进行了三峡工程案例研究。结果表明:(1)三峡工程建设6项正面影响的生态供给足迹为949.96×104hm2/a,换算成总经济价值为619.18×108元/a;三峡工程建设9项负面影响的生态需求足迹为188.98×104hm2/a,换算成总经济损失为123.18×108元/a。(2)发电产品、调蓄洪水和发电环境效益是三峡工程的主要正面影响,三者经济价值占总经济价值的95.06%;水库泥沙淤积和水库淹没是三峡工程的主要负面影响,两者经济损失占总经济损失的85.56%。(3)三峡工程建设的生态补偿标准为123.18×108元/a,水电开发业主、中央政府和地方政府是主要的生态补偿主体,两者承担了95.06%的生态补偿标准额度;河流生态系统和移民是主要的生态补偿对象,两者获得了91.39%的生态补偿额度。通过对比分析发现,构建的模型在三峡工程案例中得到了很好的验证。     

生态足迹研究——辽宁省生态足迹计算与分析

可持续发展的定量测度研究是当前国际上关于生态经济研究的前沿问题之一。生态足迹分析法是近年来发展的用于定量研究和判断一个国家或地区的可持续发展状况的新方法。应用生态足迹的方法 ,以辽宁省 2 0 0 0年 ,2 0 0 1年 ,2 0 0 2年统计资料为依据 ,对其 1999～ 2 0 0 1年 3a的生态足迹进行了实证计算和研究 ,从纵向比较并分析了辽宁省生态足迹的变化规律及其原因。研究结果表明 :辽宁省生态赤字呈逐年增加的趋势 ,1999年人均生态赤字为 2 .2 90 hm2 ,2 0 0 0年为 2 .36 8hm2 ,2 0 0 1年为 2 .4 74hm2 ,其主要影响因素是由于资源过度消耗 ,人口增长以及耕地减少等。通过生态足迹的研究 ,提出了辽宁省在振兴东北老工业基地 ,进行可持续发展过程中应采取的对策措施