（自然地理学专业论文）重庆市生态足迹模型的计算与评价探讨.pdf

西南大学硕十学位论文摘要 重庆市生态足迹模型的计算与评价探讨 自然地理学专业硕士研究生刘贵芬 指导教师刁承泰教授 摘要 生态足迹作为一种直观的较易操作的可持续发展指标及其定量评价的计算方法，在测度 可持续发展状况方面得到了广泛应用对城市进行生态足迹分析研究。是掌握城市可持续发 展状况及未来方向的一种有效工具，因此，进行城市生态足迹研究，意义重大。 本文在生态足迹模型的基础上，根据重庆市实际情况，对重庆市生态足迹进行计算分析， 全文共分为六个部分。 第一部分，文献综述。介绍了国内外目前生态足迹的研究现状。 第二部分。绪论介绍了论文选题的背景、意义，并说明了本文的研究思路和方法。 第三部分，简单介绍生态足迹模型，分别从概念，理论、计算分析方法、指标体系、优势 与不足方面进行分析 第四部分，根据重庆区域特性，对重庆市生态足迹计算方法进行探讨。 第五部分，对重庆市1 9 9 7 2 0 0 绰的生态足迹进行综合分析，分别从生态足迹变化趋势、 生态足迹构成生态足迹的多样性指数与发展能力评价方面进行分析。 第六部分，结论与讨论部分。 本文的结论如下： 1 通过分析重庆市实际概况，根据数据来源，对重庆市生态足迹计算方法进行了探讨。 2 通过计算重庆市生态足迹，可知重庆直辖8 年来，随着人口增加、经济快速发展和人 们消费水平的提高生态足迹总体趋势在不断上升；生态承载力总体上也呈增加趋势，但与 生态足迹相比增幅较小；以致于出现高额生态赤字，并呈逐年增加趋势。重庆市万元g d p 生态 足迹逐年下降，但与国内其他地区横向比较时，仍有很大差距。 3 、通过分析生态足迹构成，发现： ( 1 ) 生态足迹需求中，耕地类型比重最大，其次是化石能源用地，耕地和化石能源用地 一起构成了生态足迹总量的绝大部分；而水域、牧草地、林地、建设用地、果园、桑园和茶 同面积则很少。8 年来，耕地、化石能源用地增加较快，林地和茶嗣面积有所减少。而果园、 西南大学硕士学位论文摘要 建设用地、水域和牧草地面积有所增加。 ( 2 ) 在生态承载力供给中，耕地类型所，i 比重最大：其次是林地；再次是建设坩地1 9 9 7 年以来，在构成生态承载力供给的比例结构中：牧草地、果园用地、水域星较明显上升趋势。 ( 3 ) 就生态赤字分布来说：耕地生态赤字占绝大部分，其次是化石能源用地，再次是牧 草地林地，茶园、建设用地类型出现生态盈余。果园、桑园及水域用地类型供需基本平衡。 4 、通过计算生态足迹的多样性指数与发展能力，发现：多样性指数在增加，发展能力在 提高。对多样性指数与万元g d p 足迹进行相关性分析发现：二者呈现明显的负相关关系：对发 展能力与人均g d p 进行相关性分析发现：二者呈现明显的正相关关系 关键词：重庆市生态足迹与生态承载力生态盈余与生态赤字多样 性指数与发展能力 西南大学硕十学位论文 a b s t r a c t s t u d i e so nc a l c u l 姐l o na n de _ 、後i ，u a h n go f e c o l o g i c a lf o o t p r i n tm o d e li nc h o n g q i n g m u n l c l p a ij t y m a j o r ：p h y s i c a lg e o g r a p h yp o s t g r a d u a t e ：l i u g u i - f e n t u t o r ：p r o f d i a oc h e n g t a i a b s t ra c t e c o l o g i c a lf o o t p r i n t ，a sad i r e c ta n de a s i l ym a n i p u l a t i v es u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n t i n d e xa n d q u a n t i t a t i v ee v a l u a t i n gm e t h o d ，h a s b e e nw i d e l yu s e di ne s t i m a t i n g s u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n t r e s e a r c ho ne c o l o g i c a tf o o t p r i n to fc i t i e si so n eo fe f f e c t i v e i n s t r u m e n t si nc o m m a n d i n gs u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n ts t a t u s s o ，i th a sm u c hm o r e i m p o r t a n c et or e s e a r c he c o l o g i c a lf o o t p r i n to fc i t i e s t h i st h e s i sm a i n l ys t u d ye c o l o g i c a lf o o t p r i n to fc h o n g q i n gm u n i c i p a l i t yb u s e do n t h ef a c t so fc h o n g q i n gm u n i c i p a l i t ya n de c o l o g i c a lf o o t p r i n tm o d e l t h ew h o l et h e s i s i sd i v i d e di n t os i xp a r t st o t a l l y i np a r to n e ，t h ed o c u m e n t a r ys u m m a r i e so f e c o l o g i c a lf o o t p r i n ta r es t a t e ds i m p l y i np a r tt w o , t h eb a c k g r o u n da n ds i g n i f i c a n c eo ft h et h e s i sa n dad o c u m e n t a r y s u m m a r i e so ft h ef o c a lp o i n t sa r es t a t e ds i m p l y b a s e do nt h i s ，t h ec l u ea n dm e t h o da n d e s s e n t i a lp r o b l e m sa r ei l l u s t r a t e d i np a r tt h r e e ，e c o | o g i c a lf o o t p r i n tm o d e li n c l u d i n gi t sc o n c e p t i o n s 、t h e o r i e s 、 c a l c u l a t i o na n da n a l y s i sm e t h o d s 、i n d e xs y s t e m 、a d v a n t a g ea n ds h o r t a g ea r es t a t e d s i m p l y i n p a r tf o u r , p r o b i n gi n t ot h ec a l c u l a t i n gm e t h o d so fe c o l o g i c a lf o o t p r i n t i n c h o n g q i n gm u n i c i p a l i t y i np a r tf i v c s y n t h e t i c a l l ya n a l y z ee c o l o g i c a lf o o t p r i n ti nc h o n g q i n gm u n i c i p a l i t y f r o m1 9 9 7t o2 0 0 4 ，i n c l u d i n ge c o l o g i c a lf o o t p r i n tc h a n g i n gc u r r e n t 、f 虻o l o g i c a l f o o t p r i n tc o m p o s i n g 、e c o l o g i c a lf o o t p r i n td i v e r s i t ye x p o n e n ta n dd e v e l o p m e n t a l c a p a b i l i t y p a r ts i xi sc o n c l u s i o na n dd i s c u s s i o n a c c o r d i n gt ot h ea b o v e - m e n t i o n e da n a l y s e s a n ds t u d i e s ，w ec a na r r i v ea tt h ef o l l o w i n gm a j o rc o n c l u s i o n s ： 西南大学硕士学位论文a b s t r a c t 1 t h ec a l c u l a t i n gm e t h o d so fe c o l o g i c a lf o o t p r i n ti nc h o n g q i n gm u n i c i p a l i t y b a s e do nt h ef a c t so fc h o n g q i n gm u n i c i p a l i t ya n dd a t ag a i n e dw e r ef o u n d 2 a f t e rc a l c u l a t i n g e c o l o g i c a lf o o t p r i n to fc h o n g q i n gm u n i c i p a l i t y , w ef o u n d t h a ts i n c ec h o n g q i n gm u n i c i p a l i t yd i r e c t l yu n d e rt h ej u r i s d i c t i o no fa d m i n i s t r a t i o n8 y e a r sb e f o r e , a l o n ew i t hp o p u l a t i o ni n c r e a s i n g 、e c o n o m i cg r o w t h 、c o n s u m p t i o n i n c r e a s i n g o t h ee c o l o g i c a lf o o t p r i n ta n de c o l o g i c a lc a r r y i n gc a p a c i t yh a di d s e u , b u t e c o l o g i c a lf o o t p r i n tr o s em o r eq u i c k l y , 5 0h u g ee c o l o g i c a ld e f i c i ta p p e a r e da n d b e c a m el a r g e ra n dl a r g e r e c o l o g i c a lf o o t p r i n tp e r1 0 0 0 0y u a nb e c a m es m a l l e ra n d s m a l l e r ，b u tc o m p a r i n gw i t ho t h e r sa r e a s ，i tw a sn o to p t i m i s t i c 棚t h es a m e 3 a f t e r a n a l y z i n g t h e c o m p o s i n go fe c o l o g i c a lf o o t p r i n t o f c h o n g q i n g m u n i c i p u t r y , w ef o u n dt h a t ( 1 ) o ne c o l o g i c a lf o o t p r i n t ，t h ep r o p o r t i o no fp l o w l a n d w a st h el a r g e s t ，t h ep r o p o r t i o no ff o s s i le n e r g ys o u r 5l a n di nt h en e x tp l a c e ，p l o w l a n d a n df o s s i le n e r g ys o u l - c e sl a n df o r m e dt h em o s t , t h eo t h e r sw a sv e r ys m a l l f o r8y e a r s ， p l o w l a n da n df o s s i le n e r g ys o u r c e sl a n da r e a sh a di n c r e a s e dq u i c k l y , w o o d l a n da n dt e a g a r d e n a a - - e ah a dd e c r e a s e d ，a n dt h eo t h e r si n c r e a s e dl i t t l e ( 2 ) o ne c o l o g i c a lc a r r y i n gc a p a c i t y , t h ep r o p o r t i o no fp l o w l a n dw a s t h el a r g e s t ，t h e p r o p o r t i o no fw o o d l a n da n dl a n df o rc o n s t r u c t i o ni nt h en e x tp l a c e f o r8y e a r s ， g r a s s l a n d 、g a r d e na n dw a t e ra r e ah a di n c r e a s e do b v i o u s l y ( 3 ) o nt h ep o c k e t yo fe c o l o g i c a ld e f i c i t ，t h ee c o l o g i c a ld e f i c i t o fp l o w l a n d a c c o u n t e df o rt h em o s t ，f o s s i le n e r g ys o u r c e sl a n da n dg r a s s l a n di nt h en e x tp l a c e w o o d l a n d 、t e eg a r d e na n dl a n df o rc o n s t r u c t i o nh a de c o l o g i c a ls u r p l u s ，g a r d e n 、 w a t e ra r e ar e a c h e dt h eb a l a n c eo ft h es u p p l ya n dr e q u i r e m e n t 4 a f t e rc a l c u l a t i n gd i v e r s i t ye x p o n e n ta n dd e v e l o p m e n t a lc a p a b i l i t yo fe c o l o g i c a l f o o t p r i n t ，w ef o u n dt h a td i v e r s i t ye x p o n e n ta n dd e v e l o p m e n t a lc a p a b i l i t yh a d i n c r e a s e d r e s e a r c h e do nt h er e l a t i v i t yb e t w e e nd i v e r s i t ye x p o n e n ta n de c o l o g i c a l f o o t p r i n tp e r1 0 0 0 0y u a na n dw ef o u n dt h a tt h e yh a v eo b v i o u sn e g a t i v er e l a t i v i t y r e s e a r c h e do nt h er e l a t i v i t yb e t w e e nd e v e l o p m e n t a lc a p a b i l i t ya n dg r o s sd o m e s t i c p r o d u c tp e rc a p i t aa n d w ef o u n dt h a tt h e yh a v eo b v i o u sp l u sr e l a t i v i t y k e y w o r d s ：c h o n g q i n gm u n i c i p a l i t y ,e c o l o g i c a lf o o t p r i n t a n d e c o l o g i c a lc a r r y i n gc a p a c i t y , e c o l o g i c a ls u r p l u sa n de c o l o g i c a ld e f i c i t ， d i v e r s i t ye x p o n e n ta n dd e v e l o p m e n t a lc a p a b i l i t y i i 独创性声明 究成果。论文中引用他人已经发表或出版过的研究成果，文中已加了 特别标注。对本研究及学位论文撰写曾做出贡献的老师、朋友、同仁 在文中作了明确说明并表示衷心感谢。 学位论文作者：专1 壤苈 签字日期： 2 彬7 年9 月7 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解西南大学有关保留、使用学位论文的规 定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允 许论文被查阅和借阅。本人授权西南大学研究生院( 筹) 可以将学位 论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩 印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书，本论文：曰不保密， 口保密期限至年月止) 。 学位论文作者签名：季1 凑菪 导师签名：，7 锯 签字目期： 1 d 司年蝴77 日 签字日期：阢州7 年月圹日 西南大学硕十学位论文第l 章文献综述 重庆市生态足迹模型的计算与评价探讨 第1 章文献综述 1 1 国外文献综述 生态足迹分析最早是由加拿大生态经济学家w i l l i a mr e e s 等在1 9 9 2 年提出并 在1 9 9 6 年由其博士生w a c k e r n a g e l 完善的一种用于衡量人类对自然资源的利用程 度以及自然晃为人类提供的生命支持服务功能的方法。近年来，在以w a c k e r n a g e l 为代表的“加拿大生态足迹小组”和“发展重定义组织”( r e d e f i n i n gp r o g r e s s ) 的 努力下，该方法已经用于测算世界上不同国家和地区的生态足迹，特别是对于国 家帐户的生态足迹，目前的研究结果比较充分。 w a c k e r n a g e l 于1 9 9 7 年在国家生态足迹( e c o l o g i c a lf o o t p r i n to f n a t i o n s ) 的论文中，对5 2 个国家和地区的生态足迹进行了计算，研究结果表明：生态足迹 最大的是美国，人均1 0 9h m 2 ；孟加拉国的最低，人均仅0 6h m 2 ；中国1 9 9 7 年的 人均值为1 2h m ，而其人均生态承载力仅为0 8h m 2 ，人均生态赤字为0 4h m 2 。“发 展重定义组织”在2 0 0 0 年采用1 9 9 6 年数据，对1 5 2 个国家的生态足迹和生态承载力 进行了计算嗍，研究覆盖了世界人口的9 9 7 ；这些国家使用1 6 3 1 0 8 姘的生态 足迹，却只能够提供1 2 2 i o k m 2 的承载力，过载3 4 。 在生命行星报告2 0 0 2 ( l i v i n gp l a n e tr e p o r t2 0 0 2 ) 中，研究人员重新 核算了世界1 9 7 0 - 1 9 9 9 年的生态足迹。研究结果和2 0 0 0 年的测算结果有所不同： 1 9 9 9 年全球入均生态足迹为2 3h m 2 ，而全球人均生态承载力只有1 9h m 2 ，过载约 2 0 。此外，该报告还做了世界上人口超过一百万的国家生态足迹分布图：研究 出世界生态足迹的动态增长趋势与人口增长几乎同步；将1 9 9 9 年世界七大地区的 生态足迹进行了对比，结果北美最高，其次是西欧、中欧和东欧，非洲最低；高 收入国家人均生态足迹平均比低收入国家高了6 倍以上，超出世界平均承载力3 倍 以上。 地区生态足迹的测算工作，在世界上也开展得较多。包括对美国加利福尼亚 州s o n e m ac o u n t y 郡的测算，以及对加拿大弗雷泽盆地和荷兰海牙的测算等等。例 如：加拿大弗雷泽盆地人均生态足迹为4 8h m ：，要想能够提供满足消费水平的物 质和能量，需要目前土地面积的2 0 倍。 1 2 国内文献综述 生态足迹方法于1 9 9 9 年被徐中民等学者引入国内，区域生态足迹研究的实践 成果最早见于2 0 0 0 年。国内学者对此做出了不少探讨与尝试，早期研究主要包括 理论评述及单年份区域核算，具代表性的如张志强、王书华、徐中民、谢高地等 所作的工作。刮；近年来，国内学者多热衷于生态足迹的长时问序列分析帆”。总之， 我国的学者先后对中国吼m 、中国西部十二省伽以及单个省区3 1 1 1 幻做过研究，但 西南大学硕十学位论文 第1 章文献综述 对城市的生态足迹研究“。“”1 较少。 杨开忠等“”、李利锋等n 町和张志强等”1 分别对生态足迹从理论、方法及计算 模型方面进行了评价。在实践研究方面，我国学者分别对不同空间尺度和时间尺 度的生态足迹进行了计算，并对计算结果进行了研究分析。如：徐中民等在中 国1 9 9 9 年生态足迹计算与发展能力分析一文中，计算了中国和部分省( 区市) 1 9 9 9 年的生态足迹，1 9 9 9 年中国入均生态赤字为0 6 4 5h d ，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，这一切表明区域的经 济社会发展处于一种不可持续的发展状态；并测算了中国和部分省( 区市) 1 9 9 9 年生态足迹的多样性和各省的发展能力等。岳东霞，李自珍等汹1 对甘肃省1 9 9 1 年 一2 0 0 1 年1 1 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1 0 年甘肃省 的可持续发展趋势，结果表明：1 9 9 1 - 2 0 0 1 年甘肃省生态足迹与生态承载力供给呈 反向发展趋势；预；剔2 0 1 0 年的人均生态足迹为2 6 5h i n 2 左右，人均生态承载力为 1 0 6h m 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。杨世琦， 孙兆敏在陕西省2 0 0 1 年生态足迹分析一文中计算了陕西省2 0 0 1 年的生态足迹， 结果表明：生态足迹是生态承载力的1 8 倍，说明陕西省2 0 0 1 年生态系统承受着较 大压力，这种压力主要来源于耕地足迹，耕地生态赤字占总生态赤字的6 4 6 2 。 郭秀锐等对广州生态足迹计算结果表明，2 0 0 0 年广州市生态足迹是生态承载力的 1 2 倍半，近5 年间万元g d p 生态足迹逐年下降，但人均生态足迹略有上升，说明广 州市总体上经济发展方式正逐步由粗放型转变为集约型。 此外，在生态足迹研究领域，还出现了一些新视角：如刘建兴等o ”对中国 1 9 9 0 2 0 0 0 年问第一、二、三产业的生态足迹及其生态占用强度进行了计算与分析， 对中国2 0 0 0 年三产业部门的投入产出进行了生态足迹分析。赖力等以江苏省 1 9 9 5 - 2 0 0 3 年的人均生态足迹时间序列作为模型因变量，并根据区域社会经济发展 与生态占用变化的作用机理选择了8 个社会经济发展相关指标作为自变量，建立多 元线性回归模型，对生态足迹的社会经济驱动作用做出了相关分析，结果表明， 江苏省社会经济发展指标对人均生态足迹有强烈驱动作用。舒肖明等陶1 以大别山 区岳西县2 0 0 2 年统计数据为依据，对其主要农产品进行计算分析，建立以经济生 态综合效益最大化为原则的农产品生产种植结构优化模型，提出通过计算比较主 要农产品的产值足迹的方法来优化山区农业结构。 秦耀辰等1 、熊德国等还针对生态足迹分析法在评价区域可持续发展中的 不足，对生态足迹分析法的改进进行了探讨。 2 西南大学硕士学位论文 第2 章绪论 第2 章绪论 2 1 选题背景 可持续发展己成为许多国家和地区政策制定的指导思想和战略选择。而要衡 量一个区域是否实现可持续发展就必须定量研究区域的发展状况以及对区域之间 的发展状况作一个比较，即定量测定发展的可持续状态，这一研究领域是当前可持 续发展研究的前沿与热点慨“ 2 0 世纪9 0 年代以来，国际上提出了一些直观的、较易操作的可持续发展指标 及其定量评价的计算方法。在基于土地面积的可持续发展量化指标中，其中最具 代表性的是生态足迹：“一只承载着人类与人类所创造的城市、工厂的巨脚， 踏在地球上留下的脚印”。生态足迹这一形象化概念，既反映了人类对地球环境的 影响，也包含了可持续机制。即，当地球所能提供的土地面积再也容纳不下这只 巨足时，其上的城市、工厂就会失去平衡；如果巨足始终得不到一块允许其发展 的立足之地，那么它所承载的人类文明终将坠落与崩溃。 而城市作为人类最主要的聚居地，是“人类在不同历史阶段，改造自然的价值 观和意志的真实体现”嘲，因此城市成为人类验证可持续发展理论、实现可持续发 展目标的首要领地。然而，正当世界各国的城市化进程看似以不可阻挡之势迅猛推 进之时，城市发展的内在的可持续性却在面临着严峻的挑战：粮食短缺、能源危机、 环境污染、生态环境被破坏等。随着世界范围内城市化进程不断加快，城市可持 续发展问题日益成为人们关注的热点。依据可持续发展的定义和内容，城市可持 续发展是指在一定的时空尺度上，以长期持续的城市增长及其结构进化，实现高 度发展的城市化和现代化，从而满足当代城市的现实需要，又满足未来城市的发 展需要。概括地说，城市可持续发展是城市的数量、结构和规模由小到大、由低 级到高级、由不协调到协调、由非可持续到可持续的变化过程。 如何保持城市可持续发展是摆在每个城市决策者面前的一个重要课题。城市 可持续发展的道路需要采取必要的监测以获得经验，进行合适的调控来调整前进 的方向。而城市生态足迹研究就是能够完成这项任务的一种有效工具。对于决策 者而言，它是决策的依据，对公众而言，它是信息公开的手段。城市生态足迹研 究是我们把握城市未来的一种有效方法。 2 2 选题意义 在目前我国实施西部大开发的战略背景下，对西部直辖市重庆市进行针对其 区域特点的生态足迹计算和评价研究意义重大。重庆市是长江上游的经济中心， 具有承东启西的区位优势，其生态可持续发展状况将直接影响它的城市竞争力和 区域影响力。由于自然地理条件的限制、历史原因及人类活动原因，重庆市大部 分地区生态环境脆弱；自重庆市直辖以来，随着城市化进程的加速，人口、资源、 环境问题更为加剧，对城市生态环境产生了猛烈冲击。在国家实施西部大开发战 3 西南大学硕十学位论文 第2 章绪论 略的过程中，只有关注人类活动对生态环境的影响，对生态可持续发展程度进行 定量的评价和测度，避免片面追求经济发展而对本来就脆弱的生态环境造成更为 严重的破坏，才能促进经济、社会与环境协调发展，不因眼前利益而损害长远的、 可持续的利益。 2 3 研究思路 本文以重庆市整个行政区域作为研究对象，运用生态足迹模型，根据中国统 计年鉴和重庆市统计年鉴1 9 9 7 - 2 0 0 4 年与重庆市生态足迹有关的资料，计算 重庆市生态足迹，汇总分析了重庆市这一时期的生态足迹发展趋势，然后分别从 生态足迹构成、万元g d p 足迹、生态足迹的多样性指数与发展能力等方面进行动态 的深化分析，以评价该市的可持续发展历程，揭示其发展中面临的问题和潜力。 最后，对关于重庆市生态足迹模型的计算与评价进行总结，得出结论。 2 4 研究方法 用生态足迹模型评价区域可持续发展，涉及面广，包含要素多，因此应当运用 综合分析法进行研究。本文将多门学科的理论和方法进行综合运用，运用可持续 发展理论、生态足迹模型理论、生态经济理论等；采用生态足迹指标体系计量分 析方法、数学方法和有关的统计分析法，坚持理论与实证结合、定性与定量结合 以及纵向分析与横向比较相结合，对研究区域进行全面深入的分析研究。 4 西南大学硕十学位论文第3 章生态足迹模型简介 第3 章生态足迹模型简介 3 1 生态足迹模型的概念及理论 3 1 1 生态足迹模型的概念 生态足迹( e c o l o g i c a lf o o t p r i n t ，e f ) 是指在当时生产技术水平和资源管理配 置下，人类对生物生产性土地面积的占用量，也就是生产人类消费所需的资源和 吸收人类排放的废弃物所必需的生物生产性土地面积。生态足迹的计算基于两个 基本事实前提：人类活动所消费的绝大多数资源以及产生的废弃物的数量，是可 以追踪确定的；人类消费的这些资源和产生的废弃物等物质流，可以转换成生产 这些消费资源和吸收排放的废弃物所必需的生物生产性土地面积。 生态足迹模型( e c o l o g i c a lf o o t p r i n tm o d e l ) 是区域可持续发展定量评价工具， 提供了一套测算人类利用资源和影响环境程度的综合性评价指标体系。该模型将 区域的生物资源和能源的消费与供给，用“全球性公顷”进行标准化处理后折算为一 定的生物生产性面积需求( 生态足迹) 与自然供给( 生态承载力) ：然后通过比较 分析这种供需状况，定量判断研究区域过去或者现在发展的可持续性。 3 1 2 生态足迹模型理论及其相关概念 3 1 2 1 生态足迹模型的基本假设 为了将生态足迹模型应用于全球、国家或地区以至个人活动对自然生态的影 响评价，w a c k e m a g e l 等提出了科学合理的理论和计算假设，主要体现在以下七个 方面： ( 1 ) 人类活动消费的资源和排放的废弃物，其绝大部分是可以确定的：也就是 说，通过统计指标记录和相关的文献记载，可以较为完整和准确地反映出人类消 耗自然资源与产生废弃物的具体数量情况。 ( 2 ) 对人类消费的这些资源和排放的废弃物等物质流的测度，可以通过计算维 持产生这些资源和吸纳废弃物所必需的、相应的生物生产性土地面积来实现；而 那些不能转化为生物生产性土地面积的资源和废弃物，则暂不纳入模型评估。 ( 3 ) 通过测度与每种生物生产性土地面积成比例的可用生物量生产力( 即年可 用生物量产量) ，不同的生物生产性土地类型即可用代表全球平均生产力水平的面 积单位进行标准化处理。这个面积单位称之为“全球性公顷”，其代表的可用生物量 生产力等值于当年的全球平均生产力水平。 “) 因为不同的生物生产性土地意味着相互排斥的资源用途，即一块土地被用 来作为耕地，就不能同时用作森林或其他用地；而且每一单位的全球性公顷都表 示等量的给定年份的可用生物生产量：因此，将这些全球性公顷数汇总，即可得 到人类活动对自然生态的需求总量。 ( 5 ) 自然提供的产品和服务，也可以经折算而统一表述为生物生产性土地面积， 从而得到自然生态供给的总量水平。 5 西南大学硕士学位论文第3 章生态足迹模型简介 ( 6 ) 用生态足迹计算并经标准化处理的人类活动对自然的生态需求，与经标准 化处理的自然生态供给，可以直接进行比较分析。 ( 7 ) 生物生产性面积需求可能会超出其供给。例如，如果森林砍伐的速度是森 林再生率的两倍，那么在生态足迹模型帐户里就反映为对林地面积的需求是自然 供给的两倍：这种现象，被称为“生态超载或过载( e c o l o g i c a lo v e r s h o o t ) ”。 基于上述七个方面的合理假设，那么任何给定年份里人类活动对自然的生态 影响就可以量化为：生产人类消费的资源和吸收人类产生的废弃物所必需的相应 的生物生产性土地面积与水域面积。于是，生态足迹模型就将人类异常复杂地影 响自然的状况简化成了适当的生物生产性面积，从而提供了一种可能不完全但却 简洁有效的人类活动可持续性定量评价方法。 3 1 2 2 生态足迹模型的生物生产性土地面积类型 生物生产性土地面积是生态足迹模型计量分析的基础，它是指具有显著的光 合作用活动和生物量生产的土地或水域；也即具有生物生产能力、资源再生能力 和自净能力的土地或水域，而其他不具有生物生产能力或人类目前还无法利用的 土地面积则不计入生物生产性面积中，如沙漠、深海等。生态足迹模型所有指标 都是基于生物生产性土地这一替代自然资本的概念而定义的，它为各类自然资本 提供统一的度量基础，将纷繁复杂的自然资本极大地简化为容易建立等价关系的 不同土地类型。 根据生产力大小的差异，在生态足迹模型帐户计算中，将生物生产性土地面 积划分为耕地、草地、林地、水域、建设用地和化石能源用地共6 类。在研究人类 活动消费的各种资源、排放的废弃物以及自然的生态供给时，就将这些消费项目 和自然生态供给折算成相应的生物生产性面积。这6 类生物生产性土地如下： ( 1 ) 耕地( a t 曲l el a n do rc r o p l a n d ) ，即人类进行作物种植的土地类型，这 是最具有生物生产能力的土地类型，人类消费的食物、动物饲料、纤维、油料等 均来源于耕地。今天世界上平均每个人所能得到的耕地面积已不足0 2 5h m 2 。 ( 2 ) 草地( p a s t u r eo rg r a z i n gl a n d ) ，用来饲养牲畜以获得人类所需的肉类、 皮毛和奶等消费项目。据f a o 数据，目前全球人均草地约0 6h m 2 。 ( 3 ) 森林或林地( f o r e s ta r e a ) ，这包括天然林和人工林，主要提供人类所需 的木材、造纸用材以及保持水土、调节气候和c o , 吸收等生态环境功能。根据f a o ( 2 0 0 3 ) 最新调查数据，目前全球有3 9 亿h m 2 森林；但仅1 9 9 0 年到2 0 0 0 年，全球森 林就遭到了以年均0 2 速率递增的砍伐厄运。 ( 4 ) 水域( f i s h i n gg r o u n d ) ，指人类开展渔业捕捞或从事渔业生产的水域面积， 为人类提供鱼虾等水产品。目前全球人均水域面积约0 4h m 2 。 ( 5 ) 建设用地( b u i i t u pl a n d ) ，指为人类提供住房、交通、工业和水电站等 基础设施而占用的土地。由于建设用地一般都占用最肥沃的可耕地，因此建设用 地的扩张能明显地造成生物生产量的降低。这类土地的世界入均拥有量已接近 0 0 3h m 2 。 6 西南大学硕十学位论文第3 章生态足迹模型简介 ( 6 ) 化石能源用地( e n e r g yl a n d ) ，主要用以评估人类使用化石燃料排放c 0 ：对 环境造成的影响。c 砚浓度的变化对包括人类在内的地球生命会产生至关重要的影 响；为了使大气中c 也含量不因化石燃料的使用而升高，就需要森林等生物生产性 土地来吸收过量的c 魄。通过将化石能源转化为等量未提炼的生物能量或者吸收其 燃烧排放的c q 所需的生物生产性土地面积，就可以直观地评价人类使用能源对自 然的生态需求状况。因此，化石能源用地实际上是一种转化为林地吸收c q 的虚拟 土地类型，其生物生产力均衡因子等同于林地。但在现实中，并没有国家或是地 区专门划出用于吸收c 仉的林地等能源用地，因此，在自然生物生产性土地供给中， 能源用地的供给被认为是0i n n 2 。 3 1 2 3 生态足迹的其它基本概念 ( 1 ) 均衡因子和产量因子 由于6 类生物生产性土地面积的生产力水平各不相同，为了将这些不同类型的 生态系统空问汇总为区域的生物生产力并进行比较分析，就必须将它们的生物生 产力转化为统一标准的具有可比性的生物生产性面积。为此，生态足迹模型引入 均衡因子和产量因子对各类型生物生产性面积进行标准化处理，从而将其转化为 以全球平均生物生产力( 全球性公顷) 表述的面积总量。 均衡因子( e q u i v a l e n c ef a c t o r s ) 是给定年份的某类生物生产性土地平均 生物生产力与全球土地平均生物生产力的相对值。 在生态足迹模型计算中，全球土地平均生物生产力取值为1 目前采用较多的 6 类生物生产性土地面积的均衡因子为w a c k e e m a g e l 等测算的1 9 9 3 年的数据：耕地、 草地、林地、水域、建设用地和化石能源用地的均衡因子分别为2 8 3 、0 5 4 、1 1 4 、 o 2 2 、2 8 3 、1 1 4 产量因子( y i e l df a c t o r s ) ，描述的是不同国家或地区的某类生物生产性 土地的局部生物生产力与世界同类型生物生产性土地的平均生产力的比值。 在生态足迹模型中，全球各类生物生产性土地的产量因子均取1 。不同国家或 地区在不同年份的土地产量因子，则是各不相同的，在生态足迹帐户中需要重新 计算。 ( 2 ) 生态足迹帐户( e c o l o g i c a lf o o t p r i n ta c c o u n t i n g ) 生态足迹模型实际上是基于生物量的可持续发展评价指标体系之一，因此， 生态足迹帐户是目前自然资本帐户的一种，主要基于生态盈余和生态赤字等指标 的计算分析。 3 2 生态足迹模型的计算分析方法 生态足迹模型应用于区域可持续发展定量评价的关键是生态足迹的计算。根 据生态足迹模型理论和评价指标，生态足迹的计量分析过程包括4 个步骤和相关的 具体计算方法。 3 2 1 消费项目的具体划分 西南大学硕士学位论文第3 章生态足迹模型简介 根据我国对国民经济和社会发展的统计指标与口径，生态足迹计算涉及到的 消费项目及其对应的生物生产性土地如下： 耕地类型对应的消费项目主要有：农产品如粮食、蔬菜、油料、糖类、烟叶 等，动物产品中的猪肉、禽肉和禽蛋等。草地类型对应的消费项目主要指动物产 品及其相关制品，如牛肉、羊肉、奶类及其制品、羊毛，羊绒、蜂蜜等。林地类 型对应的消费项目主要有：原木、锯材、机制纸以及油桐籽、板栗、香菇等林产 品。水域类型对应的消费项目主要包括淡水鱼、海鱼等各种水产品的消费。 建设用地对应的消费项目主要有：道路交通、工业和住房等基础设施和是生 活设施对土地的占用，由于这些项目一般都是对耕地的占用，所以将其生物生产 力等值于耕地的生物生产力来处理。 化石能源用地对应的消费项目主要有：对各类能源的消费，如原煤、焦炭、 原油、天然气及电力等能源项目。 生态足迹模型以计量分析人类活动对资源的消耗和占用为核心，因此尽可能 多地将人们的消费项目纳入生态足迹计算，那么计算的结果也就越接近真实。 3 2 2 生态足迹的计算 ( 1 ) 计算区域各主要消费项目年消费量，计算公式为： 消费量= 生产量+ 进口量出口量 根据当年人口数计算出人均年消费量值c i ( k g a ) 。 ( 2 ) 根据平均生产能力数据，将各消费项目的人均年消费量折算为生态生产性 面积筋( h m j l 人) ，计算公式如下： a i = 酬 其中p i 为相应的生态生产性土地生产第i 类消费项目的世界年均生产力或产量 ( k g h m 2 ) 。 ( 3 ) 计算生产各消费项目人均占用的各类生态生产性土地总和。各消费项目均 与相应生态生产性土地相对应。 “) 由于单位面积耕地、草地、林地、水域、建设用地、化石能源用地的生物 生产能力差异很大，因此，给每种类型生态生产面积乘以一个均衡因子将各类生 态生产性土地面积转换为等价生产力的土地面积，对它们加和计算出人均生态足 迹总和。 ( 5 ) 计算区域总生态足迹。生态足迹计算公式： e f = n e f 式中：e f 为区域总生态足迹：n 为人口数：e f 为人均生态足迹总和，其值为： d y ( a i ) - 芝y ( c i p i ) 式中：y 为均衡因子；a i 为人均i 种消费项目折算的生态生产性面积，i 为消费 项目类型；p i 为i 种消费项目的平均生产能力；c i 为i 种消费项目的人均年消费量。 3 2 3 生态承载力计算 ( 1 ) 计算地区实际的各类生态生产性土地面积。 8 西南大学硕十学位论文第3 章生态足迹模型简介 ( 2 ) 根据人口数，计算人均拥有的各类生态生产性土地面积。 ( 3 ) 由于同类生态生产性土地的生产力在不同地区存在差异，利用产量因子将 不同地区同类生态生产性土地转化为可比面积，计算各类生态生产性土地的人均 承载力： 某类生态生产性土地人均承载力= 该类生态生产性土地人均面积均衡因子 产量因子 ( 4 ) 总计各类生态生产性土地人均承载力然后根据世界环境与发展委员会 ( w c e d ) 的报告我们共同的未来的建议一人类发展需要划出1 2 的生物多样性 保护面积，扣除1 2 的生物多样性保护面积，即得区域的人均承载力。 ( 5 ) 根据人口数，