（自然地理学专业论文）基于生态足迹模型的包头市可持续发展研究.pdf

摘要 基于生态足迹模型的包头市可持续发展研究 自然地理专业硕士研究生李静 指导教师况明生教授 摘要 人口资源环境危机已在多个尺度上严重威胁到人类社会发展j 区域可持续发展是全球可 持续发展的基础，是全球可持续发展的阶段性表现。在当今经济全球化进程加速，国际竞争 日益尖锐的形势下，转变增长方式，追求可持续发展正成为世界的潮流，正确评价各地区人 口、资源、环境的相互协调程度和可持续发展能力，对制定和实施可持续发展战略具有十分 重要的意义。生态足迹理论是由加拿人生态经济学家w 1 l i 锄和他的学生w a c k e m a g e l 于2 0 世纪9 0 年代初提出的用于度量可持续发展程度的一种新方法。近年来，生态足迹模型在对 可持续发展进行定量评估方面得到了广泛应用，生态足迹用于定量判断一个区域的发展是否 处于生态承载力的范围内，从而能定量反映人类活动对自然生态环境产生的压力和影响程度。 本文在介绍生态足迹概念、计算方法、计算模型以及目前国内外研究进展等理论基础上， 以内蒙古包头市2 0 0 1 q 0 0 7 年统计年鉴的数据为依据，应用生态足迹模型对包头市7 年的生 物资源与能源消费生态足迹进行了测算，并分析了该市7 年来各类土地生态足迹消费和供给 的动态变化趋势。结果表明随着人口增加、经济快速发展和人们消费水平的提高，包头市近7 年生态足迹呈不断上升趋势：包头市2 0 0 1 年的生态足迹为2 8 3 9 8 h m 2 人，可利用的人均生态 承载力为o 9 3 5 5 h m 2 人，生态赤字为1 9 0 4 3 h m 2 人；2 0 0 7 年人均生态足迹为5 1 7 1 5 h m 2 ，人，可 利用的人均生态承载力为0 7 9 9 1h m 2 从，生态赤字为4 3 7 2 4 h m 2 人。通过分析可知生态欠帐 主要为化石能源消费，化石能源足迹组分占总生态足迹的7 0 以上且每年呈递增状态。生态赤 字逐年上升，意味着包头市生产生活强度对自然的影响超过了其生态承载力的范围，该市社 会经济发展处于不可持续状态，城市的总体经济发展模式还有待进一步改进。 在文章中对包头市7 年的生态足迹多样性和发展能力进行了测算。结果表明包头市7 年 的生态足迹的多样性指数均低于全国平均水平，但其发展能力指数呈明显的上升趋势。同时 通过万元g d p 生态足迹的计算分析，表明其资源的利用效率在不断提高。但与国内外其他地 区横向比较时，仍有很大差距。建议包头市应尽快进行产业结构调整，控制人口和提高资源利 用效率，提倡集约型生产和生活消费模式，减少生态赤字，促进社会经济协调和可持续发展。 关键字：可持续发展生态足迹生态承载力生态赤字包头市 a b s t r a c t s t u d yo f s u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n tb a s e do n t h e e c o l o g i c a lf o o t p r i n tm o d e l i nb a o t o u p h y s i c a lg e o g r a p h yp o s t 铲a d u a t e ：l ij i n g 1 u t o r ：p r o f k u a n gm i n g s h e n g a bs t r a c t p o p u l a t i o n - r e s o u r c e - e n v i r o 砌e n t c r i s i sh 嬲 s e r i o u s l yt h r e a t e n e dd e v e l o p m e n to f h u m a n s o c i 啊o ns e v e r a ls c a l e s s u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n ti s 锄i m p o r t a n tm i l e s t o n eo fm o d e mc i v i l i z a t i o n ， a 1 1 da l s oi st h et 鹕e tt h a tt h em a n k i n di sp u r s u i n g r e g i o ns u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n ti st h ef o u n d a t i o n o fw o r l ds u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n t ，a n da l s ot h es t a g ep e 0 咖a n c eo fw o r l ds u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n t n o w a d a y su n d e rt h es i 删i o n0 fe c o n o m i cg l o b a l i z a t i o np r o g r e s sa c c e l e r a t i o na n di n t e m a t i o n a l c o m p e t i t i o ni n c r e 雏i n g l ys h a r p i n g ，c h a n g i n gt h e 粤o w t hm e t h o d a n d p u r s u i n g s u s t a i n a b l e d e v e l o p m e n t i s b e c o m i n gaw o r l dc u r r e n t t b e v a l u a t e e x a c t l y t h em o d e r a t e d e 伊e ea n d s u s t a i n a b i l i t yo ft h ep o p u l a t i o i l r e s o u r c e sa n d e n v i r 0 1 1 i n e n to fe v e 呵a r e ah 丛v e ui m p o n m t m e a n i n gf o re s t a b l i s h i n g a n d i m p l e m e n t i n gt h e s u s t a i n a b l e d e v e l o p m e n ts 仃a t e g y e c o i o g i c a i f o o t p r i n tt h e o 巧w 嬲p u tf o n v a r db yc a n a d i a ne c o s y s t e me c o n o m i s tw i l l i 锄a n dh i ss t u d e n t w r a c k e m a g e la tt h eb e g i 衄i n go f9 0 si nt h e2 0c e n t u r i e s ni sak i n do fn e wm e t h o dt h a tc a nb eu s e d f o rc a l c u l a t i n gt h e d e g r e eo ft h e s u s t a i na _ b l ed e v e l o p m e n t n o w a d a y s ，鹊o n eo fq u a n t i t a _ t i v e a s s e s s m e n tt o o l st om e a l s u r e ss u s t a j n a b l ed e v e l o p m e n t ，e c o l o g i c a lf o o t p r i n t ( e f ) m o d e lh a sg a i n e d m u c ha t t e n t i o nf b mi n t e m a t i o n a l s c i e m i s t s ，w o r l d sg o v e m m e n t a n d n o n - g o v e m m e n t o 略a n i z a t i o n s e c o l o g i c a lf o o t p r i mm e t h o di sa n e wm e t h o dt os u r v e ya n dc a l c u l a t e dt h el e v e lo f h u m a nm a l ( i n gu s eo ft h en a t u r er e s o u r c e s w h e t h e rt h ed e v e l o p m e n to fa 豫西o ni sw i t h i n e c o l o g i c a lc a r 叫i n gc a p a c i t yc a nb eq u a m i f i c a t i o n a i l yd e t e n n i n e db ye c 0 1 0 9 i c a lf o o t p r i mm e t h o d ； t h e nt h e p r e s s u r ea i l dm ei n f l u n e n c ee x t e n to fh u m a nl i v i n ga c t i c i t i e st ot h en a t u r ec a n b e q u 觚t i f i c a t i o n a l r e n e c t e d t h er e s u l t so fq 啪t i t a t i v ee v a l u a t i o n b ye c o l o g i c a lf - 0 0 t p r t i n t m e t h o d t h ep a p e ri n t r o d u c e st h e c o n c e p to fe c o l o g i c a lf o o t p r i n t ，t h e c a l c u l a t i o n a lm e t h o d ，t h e c a l c u l a t i o n a lm e t h o da n dt h er e s e a r c hp r o g r e s s0 np r e s e n td o m e t i ca n df o r e i g n ，锄dt a k eb a o t o u 嬲 a ne x a m p l e，c a l c u l a t et h ee c o l o g i c a lf o o t p r i n tn o m2 0 0 1 t o2 0 0 7 ，a n da n a l y z e di t sd y n 锄i cc h a i l g e i 两南大学硕十学伊论文 p r o c e s s o ft 1 1 ee c o l o g i c a lf o o t 州n td u r i n gt h i sp e r i o d t h er e s u l to fc u l c u l a t i o n 锄da n a l y z a t i o n s h o w st h a tt h ee c 0 1 0 舀c a lf o o t p r i n to fb a o t o uc i t ) ， p e rp e r s o n i n c r e a s e d仔o m2 8 3 9 8h ai n 2 0 0 1t 05 1 7 1 5 h ai n 2 0 0 7 ，t h e b cp e rp e r s o nd e c r e a s e d矗o mo 9 3 5 5h m 2i n2 0 0 1t o0 7 9 9 1 h m 2 i n2 0 0 7 a i l d t h ec i t yf a c e dt h e e c o l o g i c a l d e f i c i to f1 9 0 4 3h m 2i n2 0 01a n d4 3 7 2 4 h m 2i n2 0 0 7 a r e ra n a l y z i n gt h ec o m p o s i n go f e c o l o g i c a lf o o t p r i n to fb a o t o uc i 吼w ef o u n d ：o n t h ee c o l o g i c a lf o o t p r i n t ，t h ep r o p o n i o no ff o s s i le n e 唱ys o u r c e sl a n dw 笛t h el a 唱e s ta n dh a d i n c r e a s e dq u i c k l y a sa w h 0 1 e ，t 1 1 ea b o v ep h e n o m e n o n s h o w st l l a tt h e g e n e r a lp a t t e mo f e c o n o m yd e v e l o p m e n ti nb a o t o uc i 锣n e e d st ob ef u “h e ri m p r o v e d t h e p a p e r a l s oc a l c u l a t e d e c o l o g i c a lf o o t p r i n t 7 sd i v e r s i t ) ， i n d i c a t o ro fd e v e l o p m e n t c 印a c i t y ，t h ei n d i c a t o ro fe c o l o g i c a lf o o t p r i n tp r e s s u r ea n d t h ee c o l o g i c a l c o o r d i n a t e di n d e xo f b a o t o ub a s eo nt h er e s u l t so fe fc a l c u l a t i o n s ，a n d a n a l y z e dt h ee c o l o g i c a lf o o t p r i n t so ft e n t h o u s 硼e d ”a ng d pb e t 、v e e n2 0 0l 锄d2 0 0 7 ，t h ep a p e rc l e a r l yd e m o n s n a t e st h a tt h ee 娟c i e n c eo f n a t i l r a lr e s o u r c eu s ei nb a o t o uc i t ) ，w 弱i m p r o v e t h i st h e s i sw i l ll e a dt h ee c o l o 舀c a lf o o t p r i mt h e o 巧 t ot h er e s e a r c ho fr e 舀o n a le c o l o g i c a ls y s t e m ，a n de x p r e s st h ep r e s s u r ea n di t sd e g r e eo ft h en a t u r a l e c o s y s t e ms y s t e mu s i n gt h ef | x e dr e 西o n a le c o l o 舀c a lf o o t p r i n t s ，a n dc a r 叮o nas t u d yt or e 酉o n a l s u s t a i n a b i l i t ) ，如r t h e r s ot op r o v i d er e a s o n a b l ec o u n t e m e a s u r e sf o ri t 。t h a ti s t os a y ，t 1 1 em o d e l s h o u l db e 打雒s f 0 咖e d行o mt h eh e a td i s s e m i n a t i v em o d e lt ot h e a b s t e m i o u sm o d e l w h a ti s m o r e 汕ee 衢c i e t l c yo fr e s o u r c e s1 1 s i n gs h o u l db ei m p r o v e d ，a 1 1 d a ：b s t e m i o u sp r o d u c t i o na n d c o n s u m p t i o n m o d e ls h o u l d b ea d v o c a t e d ，t h e nt h e e c o l o g i c a lf o o t p r i n tc a nb ed e c r e a s e d a c c o r d i n 9 1 y ，t h u st h ec i 够i sh o p e f u lf o rb e i n ge c o l o g i c a lc i 够s t e pb ys t e p r e a l i z i n gt h ec o n t i n u a b l e d e v e l o p m e n ti nb a o t o ui st h et a 略e tp a t t e mo ft h ed e v e l o p m e n to fs o c i e t ya n de c o n o m yo ft 1 1 ec i t yi n t h e n l t u r e i v k e yw o r d s ：s u s t a i n a b l ed e v e i o p m e n te c o l o g i c a if b o t p r i n t e c o l o g i c a lc a p a c i t ye c o l o g i c a id e 6 c i t b a o t o u 独创性声明 学位论文题目：j l = 玉兰i 乙显建l 壑型j 曼里丝事声豆翌醋螂 本人提交的学位论文是在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。论文中引用他人已经发表或出版过的研究成果，文中己加了 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。 撇? 签字日期：2 。【。争午月刁日 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：口不保密，口 保密期限至年月止) 。 导师签名：谬、彪越 签字魄驯。年甲月刁日 羁 棉糊 名 参小 判 作 ： 第1 章文献综述 第1 章文献综述 1 1 国外文献综述 可持续发展是一种全新的发展战略和发展观，但要将这种发展理念变成可操作的发展模 式，就必须对发展的可持续性程度进行定量的测度【l 】。自可持续发展的概念提出以来，如何定 量测度可持续发展就成为了可持续发展问题研究领域的热点。2 0 世纪6 0 年代以来，诸多以生 态经济学为背景的科学家们就一直在努力发展并改进一些在测度人类对地球生态系统所产生 压力的方法，以量化人类对自然的利用程度【2 1 ：如：b o 曙s t r o m l 9 6 7 年提出“虚拟英亩( g h o s t a c r e a g e ) ”概念，o d u m 称之为“影子面积( s h a d o wa r e a ) ”；j a s s o n 分析了波罗的海哥特兰岛海岸 渔业所要求的海洋生态系统面积，v i t o u s e k 测算了人类占用自然系统的净初级生产力州e t p r i m a r yp r o d u c t i c i t y ) 【3 1 等。由加拿大生态经济学家w i l l i a mr e e s 4 1 于1 9 9 2 年提出，并在1 9 9 6 年由其博士研究生w a c k e m a g e l 进一步发展和完善的生态足迹理论与方法，是生态经济和可持 续发展理论与方法研究的前沿领域。生态足迹是一种测量人类对自然资源生态消费的需求( 生 态需求) 与自然所能提供的生态供给( 生态承载力) 之间的差距的方法，近年来被认为是可持 续发展定量评估的理论方法中影响最大、受到相关学科人员最为关注的理论方法，是定量测度 可持续发展领域最重要的进展之一。 目前。生态足迹理论发展较为成熟，已经用于测算世界、国家和区域的生态足迹，下面对 国际上己经开展的生态足迹应用研究进行简要介绍： ( 1 ) 全球尺度的应用研究 w a c k e m a g e l 【5 】等( 1 9 9 7 年) 率先应用生态足迹分析方法，对全球人类可利用的生态空间 和生态占用空间两方面分别进行了测算。结果表明：1 9 9 7 年全球人均生态承载力仅为2 2h l l l 2 ， 扣除1 2 的生物生产土地面积，实际上人均可利用的面积将缩减到不足2 0h m 2 。也就是说人 均2 oh m 2 的生物生产面积就是1 9 9 7 年全球人均生态承载力的底线或阈值，各国的研究结果 表明：生态足迹最大的是美国，人均1 0 9h n l 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 2 ，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 。在中国 生态足迹研究中，可以将上述数据作为“中国生态标杆”来衡量区域生态组集合生态承载力的水 平和可持续发展现状。“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，研究覆盖了世界人口的9 9 7 ，研究的结果表明：这些国家使 用1 6 3 1 0 8h m 2 的生态足迹，却只能够提供1 2 2 1 0 8h m 2 的承载力，过载3 4 。在生命行星 报告2 0 0 2 ( 1 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： 1 9 9 9 年全球人均生态足迹为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 。 ( 2 ) 地区与国家尺度的应用研究 地区尺度的生态足迹研究报告主要有：国家生态足迹和生物承载力帐户2 0 0 5 版、生 1 两南大学硕+ 学位论文 命行星报告2 0 0 2 、欧洲生态足迹报告2 0 0 5 和亚太地区生态足迹与自然财富报告2 0 0 5 等【们。其中在国家生态足迹和生物承载力帐户2 0 0 5 版中作者把全球按照收入和地区分别 分类，计算了不同分组的生态足迹和生态承载力。国家尺度的应用研究主要有：【3 ，5 1v 瓢v u u r e n 等分别选取了1 9 8 0 、1 9 8 7 和1 9 9 4 年为研究年度，对贝宁、不丹、哥斯达黎加和荷兰等国家的 生态足迹进行了比较研究。c a n ym c d o n a l d 和阢m u n a yp a 位c r s o n 于2 0 0 3 年计算了新西兰1 9 9 7 和1 9 9 8 年的生态足迹和生态承载力。 ( 3 ) 区域和城市层次上的应用研究 w 1 i i 啪r e e s 等人，最早估计了典型城市工业区( 人口大于3 0 0 人h m 2 ) 要占用比其所包含 的区域面积大1 0 2 0 倍的土地( 包括水域面积) ，由此外推，人类的物质需求现在已超过了地球 的承载力。c a r lf o l k e 等生态经济学家，估算了北欧波罗的海地区和全球城市发展的生态足迹。 w i l l i 锄r e e s 【7 墩授对加拿大的范库弗峰市进行了生态足迹分析，结论显示范库弗峰市占用的 生态面积是其行政面积的17 4 倍。区域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 锄ac o u n t 叫郡的测算，以及对加拿大弗雷泽盆地和荷兰海牙的测算等 等。 ( 4 ) 生态足迹的前沿研究 目前，国外生态足迹模型广泛应用于各个领域，力图从多角度与多层面寻求人地关系和 谐与可持续发展的路径，并取得了积极的进展，具有代表性的成果有：g e r b e n s l e e n e s 等( 2 0 0 2 ) 把人们消费的l o o 余项食谱分成九类主要消费项目，以荷兰为例，利用1 9 9 0 年家庭生活消费 项目及数量、物价等数据计算了五种食物消费模式下的十地需求量，探讨了不同食物模式的生 态足迹。m 撕a 1 1 0 ( 2 0 0 3 ) 从全球生态责任公平的角度出发，运用生态债务的概念，探讨了发 达国家应减免不发达国家债务问题的必要性与可能性，并从生态足迹与国家外债两个角度，对 全球国家进行了分类。蹦v t s o v 等( 2 0 0 4 ) 以英国和瑞士作为研究区域，分别研究了玻璃、塑 料废弃物同收循环利用效率高低与国家能源消耗的关系，从循环经济的角度探讨了地区的生态 足迹。f e d e r i c i 等( 2 0 0 3 ) 以意大利中部城市s i e n a 为例，运用不同的能源分析方法，研究了 s i e n a 公路与铁路交通系统的能源消耗与利用效率以及对区域生态足迹与可持续发展的影响。 g o s s l i n g 等( 2 0 0 2 ) 计算了研究区的旅游业的生态足迹。 同时，对生态足迹及其相关问题的研究也十分活跃，如生态足迹计算方法的改进，小区 域尺度上的区域公顷、区域产量因子研究。当前研究的主要研究领域是从全球、国家、地区、 城市、社区、企业、学校、家庭和个人等不同尺度的生态足迹研究以及特定产业与行业生态足 迹分析研究。 1 2 国内文献综述 生态足迹概念与模型于1 9 9 9 年被引入国内，随后有关生态足迹的研究在国内迅速展开。 国内许多学者对区域生态足迹研究的实践做出了不少探讨与尝试，早期研究主要包括生态足迹 2 第1 章文献综述 模型述评及单年份区域生态足迹的核算，具代表性的如张志强、王书华、徐中民、谢高地等所 作的工作。目前，不同尺度和不同角度的生态足迹分析是国内生态足迹实证研究的主要内容与 领域。如1 8 12 j ：徐中民等( 2 0 0 2 ) 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1 9 9 9 年的生态足迹：中国1 9 9 9 年人均生态足迹为1 3 2 6h m 2 ，人均生态承载力为 o 6 8 lh m 2 人均生态赤字为0 6 4 5 h m 2 ，分省的计算结果也表明大部分省( 区市) 都存在不同程度 的生态赤字，表明区域的社会经济发展处于一种不可持续的发展状态。刘宇辉等( 2 0 0 5 ) 计算 了中国1 9 6 1 2 0 0 1 年的时间序列的生态足迹，并分析了中国人地协调度的演变趋势【b 】。岳东霞， 李自珍等对甘肃省1 9 9 1 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，预测2 0 1 0 年的人均生态足迹为2 6 5h m 2 左右，人均生态承载力为1 0 6h m 2 左右。生态赤字的加剧，说明甘肃省的生态环境系统面临严峻的压力【l4 1 。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：2 0 0 1 年陕西省的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( 2 0 0 3 ) 以广 州为研究区域，计算并分析了1 9 9 5 2 0 0 0 年广州市生态足迹动态变化过程。 随着生态足迹研究领域的不断深入，在生态足迹研究也得到了多角度的发展：如刘建兴【1 5 】 等对中国1 9 9 0 _ 之0 0 0 年间第一、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 年第三产业部门的投入产出进行了生态足迹分析。赖力掣1 6 】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冈变量，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 个与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【17 】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。苏绮等运用生态足迹分析方法，估 算了1 9 9 9 年北京和上海两市居民家庭的食物、衣着、生活用品等主要生活消费占用的生态空 间。席建超以北京市海外入境旅游者为例，对2 0 0 2 年旅游消费生态占用进行初探。章锦河对 黄山市2 0 0 2 年的旅游生态足迹进行了研究。秦耀辰和牛树海针对区域可持续发展评价的需要 对生态足迹分析方法进行了改进，采用投入占用产出模式米完善生态足迹的方法，结合生态足 迹指标引入了一个综合发展度来全面反映可持续发展程度。熊德国等学者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。 3 第2 章绪论 第2 章绪论 2 1 研究背景 在人类发展进程中，决策者不容回避的一个基本问题是：可控制土地能够养活的人口数 量以及与之相应的社会经济活动方式。从当代观点来看：问题的本质是人口资源环境能否处 于可持续发展中。目前，可持续发展理论己在全球范围内达到共识。地球生态系统是人类社会 赖以生存和发展的物质基础，而地球生态系统的承载能力是有一定限度的，人类要实现可持续 发展，就必须生存于生态系统的承载力范围内。城市是社会进步的必然产物，它能极大地推动 经济、社会发展和文化繁荣，但是城市在发展过程中也带来的一些弊端。衡量城市在发展中是 否是可持续的日益成为国内外研究的热点。城市的可持续发展是指在一定的时空上，一个城市 的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，从而满足当代一个城 市的现实需求，又不损害未来城市的发展需求1 1 8 】。从生态经济学的角度而言，就是人类社会要 取得发展的强可持续性，人类必须维持自己的自然资产存量1 1 9 l 。一个城市的发展是否处于可持 续发展的状态，需要有一个科学的模型来进行客观的评估，以便对城市发展进行适当的调控和 调整。在度量区域可持续发展程度的各种定量分析方法中，生态足迹法是一种直观而又综合的 研究方法。生态足迹模型就是通过测定人类为了维持自身生存而利用自然资源存量进而评估对 生态系统的影响。它较好地揭示了自然资本与经济发展之间的互补关系侑邑够直观地反映出人 类生活与生产活动给自然生态系统带来的威胁和压力。生态足迹分析是目前国际上的热点，按 照生态足迹的计算模型计算城市的生态足迹可以同国际上不同发展水平的国家和地区进行比 较，可以作为了解城市可持续性水平的参考，同时也可以在一定程度上指导城市在发展过程中向 生态型发展。 2 2 研究意义 城市的发展是否处于可持续发展的状态，需要有个科学的模型来进行客观的评估，以 便能更准确地描述城市的发展状态，并能更好的把握和调整城市的发展方向。一些学者也曾利 用生态足迹模型对包头市近年来的可持续发展状况进行了研究，但是只是考虑单年份静态的生 态足迹，没有考虑生态足迹的动态变化，对包头市生态足迹进行深入研究的几乎没有。w i l l i 锄 认为，只有通过时问序列动态的分析，才能真正有助于识别目前发展状态与可持续发展之间的 差距，阐明经济扩展、人口增长、生物多样性损失等的生态趋势与经济发展关系，由此显现的 历史趋势能够指明未来预期的发展压力【2 0 1 。本文以内蒙古包头市为研究区域，对包头市 2 0 0 1 2 0 0 7 年的生态足迹进行研究，在生态足迹理论和方法上能够针对其发展中存在的问题进 行改善、完善与创新。在实践上，通过分析比较不同年份的生态足迹，有助于人们正确认识人 与自然的关系问题，进一步了解包头市在各年份的社会经济发展对生态系统的影响，定量度量 5 两南人学硕十学位论文 和掌握包头市利用自然资源的程度和支持人类生存的供给能力，并判断包头市所处的发展状 态，有效利用和保护包头市的自然资源、生态环境，寻找包头市正确发展模式，为包头市生态 建设和生态可持续发展的规划和决策制定提供科学依据。 2 3 研究思路 本文以内蒙古包头市作为研究区域，运用生态足迹模型，根据中国城市统计年鉴和 包头市统计年鉴2 0 0 1 2 0 0 7 年与包头市生态足迹有关的数据，计算了包头市7 年间的生态 足迹及生态承载力，然后分别从生态足迹构成、万元g d p 足迹、生态足迹多样性指数与发展 能力等指标进行了补充分析，通过模型和指标的分析，确定了包头市的发展现状，并定量的从 可持续发展的角度描述了该市的可持续发展历程，揭示其发展中面临的问题和发展的潜力。同 时，也为测度同类区域的发展状态提供借鉴方法。 2 4 理论方法和技术路线 本文运用的主要理论有：可持续发展理论、生态足迹模型理论、生态经济学理论和其他相 关学科的理论方法，采用生态足迹指标体系计量分析方法、系统分析方法、统计学方法，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，对包头市自然资源的消耗 情况及生态赤字进行评估；计算包头市2 0 0 l 2 0 0 7 年的生态足迹、生态承载力，并分析了包 头市2 0 0 1 2 0 0 7 年的生态足迹、生态承载力动态变化的原因，然后分别从生态足迹构成、万 元g d p 足迹、生态足迹多样性指数与发展能力等方面对研究区域进行全面深入的分析研究， 指出其生态环境压力日益加大的主要原因，并提出缓解方案。 本文技术路线如下图所示： 6 第2 章绪论 1r 图2 1 论文的技术路线 7 第3 章生态足迹的概念与计算模型 第3 章生态足迹的概念与计算模型 3 1 生态足迹的概念 生态足迹是一组基于土地面积的量化指标，w i l l i 锄曾形象地将生态足迹比喻为“一只负 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，1 2 0 2 7 1 。生态足迹 ( e c o l o g i c a lf o o t p r i n t ，简称e f ) 的定义为：蚀eb i o l o g i c a l l yp r o d u c t i v ea n dm u t u a l l ye x c l u s i v ea r e a s n e c e s s a 巧t oc o n t i n u o u s l yp r 0 v i d ef o rp e o p l e sr e s o u r c es u p p l i e s 柚dt h ea b s o r p t i o no f t h e i rw a s t e s ， 即任何已知人口( 个人、城市、国家或者社区) 的生态足迹是生产相应人口所消费的所有资源 和消纳这些人口所产生的所有废弃物所需要的生态生产性土地面积( 包括陆地和水域) 1 2 。 生态足迹概念的提出是基于这样一个思路：任何人的生存都要与生态罔生态生产性面积进 行新陈代谢的交换，人们要从生态圈中获取生存和发展所需要的产品和服务( 这些产品和服务 必然直接或间接地来自于生态圈) ，并且要把自身的一切废物( 包括生产和生活两方面) 排放 到生态圈中，对生态圈的这些索取与污染给自然生态系统造成了一定的压力【2 2 1 。只要人类对 自然的压力处于生态系统的承载力范围内，地球生态系统就是安全的，是可持续的；反之，就 是不可持续的。生态足迹就是反映人类占用生态系统服务状态是否安全的指标。 3 2 生态足迹模型的基本概念 3 2 1 生态足迹生产性土地与全球生态标杆 生态生产性土地( e c o l o g i c a l l yp r o d u c t i v el a i l d ) 是生态足迹分析法为各类自然资本提供的 统一度量基础【2 羽。生态生产也称生物生产，是指生态系统中的生物从外界环境中吸收生命过 程所必需的物质和能量转化为新的物质，从而实现物质和能量的积累。生态生产是自然资本产 生自然收入的原因。自然资本产生自然收入的能力由生态生产力( e c 0 1 0 9 i c a lp r o d u c t i v i t ) ，) 衡量， 生态生产力越大，说明某种自然资本的生命支持能力越强。所谓生态生产性土地是指具有生态 生产能力的土地或水体f 2 3 1 。事实上，生态足迹分析法的所有指标都是基于生态生产性土地这 一概念而定义的。这样替换的一个好处就是极大地简化了对自然资本的统计，并且，各类土地 之间总比各种繁杂的自然资本项目之间容易建立等价关系，从而便于计算自然资本的总量。根 据生产力大小的差异，地球表面的生态生产性土地可分为6 大类： ( 1 ) 化石能源用地 生态足迹分析法强调自然资源的再生性，人类所需的生态足迹反映了对自然资源的竞争 性索取。从理论上讲，为了保证自然资本总量不减少，我们应该储备一定量的土地来补偿因化 石能源的消耗而损失的自然资本存量，这部分土地主要是用来吸收c 0 2 的林地，但事实上人 类并没有做过这样的保留f 2 4 】。换句话说，人类消费的生物化石燃料的生物化学能既未被代替， 其废弃物也未被吸收，即人类在直接消耗自然资本。但是由于化石能源的再生是一个非常漫长 9 两南人学硕+ 学1 _ 7 ：论文 的过程，即使预留了土地，也很难保证它的再生。因此，化石能源用地的定义为“用于吸收化 石能源燃烧排放的温室气体的林地，【2 5 】。 ( 2 ) 耕地 从生态分析来看，耕地是所有生态生产性土地中生产力最大的一类土地，它所能集聚的 生物量最多的。根据联合国粮农组织( f a o ) 的报告，目前世界上几乎所有最好的耕地( 大约 1 3 5 1 0 8 h m 2 ) 均已处于耕种的状态，并且其中每年大约有1 1 0 6 h l t l 2 的土地又冈土质严重恶 化而弃置。这意味着，今天世界上平均每个人所能得到的耕地面积已不足0 2 5 h m 2 【2 6 1 。 ( 3 ) 林地 指可产出水果、木材等产品的人工林和天然林。森林除了提供木材以外还有涵养水源、 改善气候、保护生物多样性、防止水土流失等诸多功能。目前在地球上有3 9 4 1 0 8 h m 2 的林 地，人均o 65 h m 2 左右【2 7 1 。目前，除了少数偏远的、难以进入的密林地区外，大多数森林的 生态生产力并不高。此外，牧草地的扩充已经成为森林面积减少的主要原因之一。 ( 4 ) 牧草地 牧草地是指适用于发展畜牧业的土地。全球目前大约有3 4 5 x 1 0 8h m 2 的牧草地，人均约 o 5 2h m 2 。绝大多数牧草地在生产力上远不及耕地，不仅是因为它们积累生物量的潜力不如耕 地，也因为有植物能量转化到动物能量过程存在着著名的l 1 0 率，而使得实际上可为人类所 用的生物能的量大大减少了【2 7 】。 ( 5 ) 建筑用地 包括各类人居设施及道路所占用的土地。根据联合国的统计，目前人类定居和道路建筑 用地面积大约人均o 0 3h m 2 。由于人类的大部分建筑用地位于地球最肥沃的土地上，造成了 全球生态能力无法挽回的损失。 ( 6 ) 水域 水域包括淡水( 河流、淡水湖泊等) 和非淡水( 海洋、盐水湖泊等) 两种。地球上海洋面 积约3 6 6 1 0 8 h i i l 2 ，但是，相当于人均6 l l i i l 2 。海洋里大部分的生态生产量来源于只占海洋总面 积5 的沿海大陆架地区。由于人们食用的鱼类在食物链中排位较高，人类实际能从海洋中获 取的食物是比较有限的。河流和湖泊生态产品的获取方式比海洋要容易，但由于其在水域中所 占比重太小，因此，其对人类所能获得的生态产品总量的贡献不大【2 引。 生态足迹分析的一个基本假设是：各类土地在空间上是互斥的。譬如，一块地当它被用 来修建公路时，它就不可能同时是森林、耕地、牧草地等。这条“空间互斥性 【2 即使得我们能够 对各类生态生产性土地进行加总，从宏观上认识自然系统的供给能力和人类系统对自然系统 的总需求。根据上面对各类生态生产性土地的分析，我们知道现在全球人均对各类生态生产性 土地的拥有量分别为：oh m 2 化石能源地、o 2 5 h m 2 耕地、0 6h m 2 牧草地、0 6h m 2 林地、0 0 3 h m 2 建成地及0 5h m 2 水域面积。考虑到各类土地之间生产力的差异，分别赋予它们1 1 、2 8 、 o 5 、1 1 、2 8 、o 2 的权重，然后将上述值加权求和，得到人均拥有约1 8h m 2 生态土地的一 1 0 第3 章生态足迹的概念+ 孑计算模型 个结果。根据世界环境与发展委员会( w c e d ) 的报告，至少有1 2 的生态容量需被保存以保护 生物多样性，这意味着在人均1 8h m 2 拥有量中需扣除约o 2h m 2 土地米供给地球上其他生物 生存所需。这样能为人所使用的土地面积仅剩下1 6h m 2 人。这个1 6h i l l 2 的土地即是所谓的 “全球生态标杆( g l o b a le c o l o 舀c a lb e n c h m a r k ) 的值【2 9 1 。可见，全球生态标杆实际上是全球人均 总生态承载力，衡量的是人