青岛市生态足迹的计算与动态分析

1、青岛大学硕士学位论文青岛市生态足迹的计算与动态分析 姓名:赵杰申请学位级别:硕士专业:环境科学指导教师:隋玉柱20070613青岛市生态足迹的计算与动态分析摘 要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。加拿大生态经济学家w订liam和其博士生 Wackernagell996年以来提出和发展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转化为提供这种物质流所必须 的各种生态生产性土地的面积(生态足迹,并同区域能提供的生态生产性土地面积 (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

2、生念承载力的范围内。 本文在介绍生态足迹的概念、计算方法及目前的研究成果的基础上,以青岛市近年 统计年鉴的数据为依据,对青岛市的生态足迹进行计算和动态分析。首先,通过回 顾生态足迹模型出现的理论背景,分析国内外研究现状,以及确定本课题的研究意 义,引出本文的主要工作和研究思路。在介绍了生态足迹基本概念和指标体系的基 础上,详细论述了生态足迹计量分析方法,并以部分国家和地区的生态足迹分析为 例,对生态足迹分析方法进行了评价。然后,对当前青岛市人口、资源、环境和经 济发展问题进行了分析,运用生态足迹法对青岛市2000年至2004年连续5年的生态足 迹进行了计算。最后,根据计算出的2000年至200

3、4年各年份的青岛市生态足迹指标 值进行了纵向的动态分析,并将该市生态足迹现状与其他一些国家和地区进行了横 向的比较分析。在动态分析中,笔者利用最小二乘法并通讨MATLAB科学计算软件来 实现对各组指标值的拟合,最终建立青岛市各生态足迹指标的预测模型,根据这些 预测模型对今后几年的生态足迹相关指标进行了预测,这是本文的核心和创新点。 纵向的动态分析表明:青岛市人均生态足迹从2000年到2004年5年时间增长了0.5%, 2009年将达到5.231hm2;人均生态承载力5年时间减少0.85%,2009年将减少到 2.400hm2;人均生态赤字5年时间增长1.7%,2009年将达到2.830hm2。

4、青岛市与其他一 些国家和地区生态足迹的横向比较分析表明:青岛市2004年人均生态足迹为 5.188hm2,高于全球平均水平(2.4h桶;人均生态承载力为2.424hm2,高于全球平均水 平(2hm2;人均生态赤字远远高于全球平均水平(O.4hmz。关键词:可持续发展:生态足迹:动态分析:青岛市ECoLOGICAL FOOTPRINT CACULATION AND DYNAMIC ANAI.YSiS OF QlNGDAoAbstractThe measure of sustainable development has always been a key field of sustainable

5、 development studying,whose core is whether the human load stay within global carryingcapacity or not.The ecologicalfootprint method put forward and improved byWilliamE.Rees,Canadian ecological economist,and Wackernagel Mathis,the former postgraduate since 1996presents a simple framework for nationa

6、l natural capital accounting.Based on the ecological footprint theory and calculation method,a flow network analysis method WaS introduced to illuminate the structure of complex ecological economic system,and the relationship among ecological footprint diversity and development capacity was analyzed

7、.In this paper,the ecological footprint of Qingdao was calculated,dynamically analyzed and compared with the local ecological carrying capacity.Firstly,on the basis of recalling and analyzing the sustainable development studying achievements,it is stated what are the main work and the studying idea

8、of the paper.On the basis of introducing the basic conception and the indicator system of ecological footprint,the ecological footprint analysis method is particularly discussed.In case of countries,the method is appraised.Secondly,the writer analyzes the problems on population,resource,environment

9、and economics of Qingdao,and calculates ecological footprints of Qingdao in the period from 2000to 2004.Finally,according to calculatedecological footprint indexes of Qingdao for the 5years above,the writer ultimately used calculation software MATLAB to build the forecast models of ecological footpr

10、intindexes of the city with least squares method,and forecasted the indexes in the future, which are the core and the innovative point in the paper.The results demonstrated that the ecological footprint per capita of Qingdao increaSed by 0.5%in the 5years.the ecological capacity decreased by 0.85%,a

11、nd the ecological deficit increased by 1.7%.These forecast models are linear models,which call tell US that the ecological footprint of the city will be 5.231hm2in 2009,the ecological capacity will be 2.400hm2,and the ecological deficit will be 2.830hm2.Compared with other countr/es and districts in

12、 the world,the ecological footprint of Qingdao in 2004(5.188hm2is higher than global average level(2.4hm2'and the ecological capacitY(2.424hm2is higher than the global average level(2hm,too.The ecological deficit is much higher than the global average level(0.4hm2,instead. .Key words:sustainable

13、 development;ecological footprint;dynamic analysis;Qingdao青岛人学硕b学位论文学位论文独创性声明奈勃 日期卵丐毋/学位论文知识产杖权属声明蝴一船锄 翩躲债参挂 日岬乒 日期:砷V月“日(本声明的版权归青岛大学所有,未经许可,任何单位及任何个人不得擅自使用引言引言定量测度国家和地区的可持续性指标是可持续发展的重要内容之一。人类社会 要取得发展的可持续性,就必须维持自然资产的存量及可持续利用。只要人类对自然系 统的压力处于地球生态系统的承载力范围内,地球生态系统就是安全的,人类经济社会 的发展就处于可持续的范围内”3。因此,可持续发展评估研

14、究的核心是定量了解人类 对自然的利用状况,定量测度人类需求是否处于自然的再牛产能力之内心1。从牛态经济学的角度而言,人类社会要取得发展的强可持续性,就必须维持自己的 自然资产存量。然而,自1987年世界环境与发展委员会(WcED提出可持续发展的概念至 今,伴随人口的不断增加和贫困的日益加剧,以及生物多样性、森林面积大幅减少,人 类已经处在了一个更加危险的境地,我们正在远离可持续性D】。为了将可持续发展理 念变成现实的可操作的目标,人类必须知道自己对自然资产利用的状况,因此,需要一 个可操作的工具去量度人类的需要是否仍在自然资产能提供的范围内n一。同样,可持续发展作为一种全新的发展理念和模式,可

15、对世界各国的可持续发展程 度进行基础度量,为区域开发及其是否健康运行提供最基本的诊断”1。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问的发展做一 比较,即定量测度发展的可持续状态H1,但由于传统的国民经济帐户指标GDP在测度发 展的可持续方面存在明显局限,使得这一研究领域长期以来成为理论界的一个难题”1。 本文拟就上述问题,结合青岛市实际进行探讨。青岛人学硕I:学侮论文第一章 绪论1.1生态足迹模型出现的背景自20世纪60年代以来,科学家们就一直在努力发展并改进一些旨在测度人类对地球 牛态系统所产牛的压力的方法,以量化人类资源的利用程度01,期间比较有影响的

16、包 括Meadows等(1972,1992的世界资源动态模型”、Holdren等(1974的IPAT公式、 whitaker(1975对全球牛态系统净初级牛产力的计算“”1、Vitousek等(1986对净初 级牛产力的人类占用研究“、Odum(1994的能值分析理论“”,等等。1992年里约 热内卢联合国环境与发展大会之后,可持续发展指标体系更成为国际上可持续发展研究 的热点和前沿,并涌现诸如Christian等(1996的可持续发展的社会一生态指标“、 Constanza等(1997的牛态系统服务价值的评估研究“、Rees(1992、Wackernagel 等(1996的生态足迹指标“7。

17、州等一批价值不凡的研究成果。虽然这些指标的应用和表 示方法不同,但它们的出发点和目标是相同的,即定量表示人类对自然的利用,使人类 了解自身的存在和发展对自然的胁迫状态,用以减少对自然的负面影响口1.在上述背景之下,生态足迹分析法由加拿大生态经济学家Rees和其博士生 Wackernagel于90年代初首先提出,它是一组基于土地面积量化指标的一种可持续发展 程度度量方法。生态足迹最具代表性的表述是:“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”啪1。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,也包含了可持续性机制当地球所能提供的土地面积容不下这只 “巨脚”时,其

18、上的城市、工厂就会失去平衡;如果“巨脚”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将最终坠落、崩毁。生态足迹分析法从需求面计算牛态足迹的大小,从供给面计算生态承载力的大小, 通过对这二者的比较,评价研究对象的可持续发展状况。近年来,在以Wackernagel为 代表的“加拿大生态足迹小组”的努力下,该方法正以较为科学完善的理论基础、形象 明了的概念框架、精简统一的指标体系以及方法本身的普适性而开始流行乜“。1.2国内外研究现状分析1.2.1国外研究现状分析目前,生态足迹分析法已应用于从全球到国家“”删、从地区到城市啪”别,从 社区到家庭、从商业企业到个人出行活动以及各种人口的

19、不同规模、不同领域的分析研 究中,并用来进行养鱼呻、种植西红柿口“等方面的技术比较。既往研究主要从以下3 2第一章绪论个空间尺度展开。(1全球尺度的研究Wackernagel等(1997率先应用牛态足迹分析法,对全球人类可利用的生态空间和 牛态占用空间两方面分别进行了测算。结果表明:1997年全球人均生态承载力仅为 2.3hm2恤】,若按世界环境与发展委员会(WCED的报告我们共同的未来所建议的, 留出12%的牛态牛产性土地面积以保护牛物多样性即保护地球上3000万个物种的话,实 际上人均可利用的面积包括海洋在内将缩减到不足2.Oh,所以人均2hm2的牛态牛产性 面积就是1997年全球人均牛态

20、承载力的底线(bottom-1ine或阈值 (ecologicalbenchmark“。因此,从全球范围而言,人类的生态足迹己超过了全球 生态承载力的30%,人类现今的消费量已超出自然生态系统的再生产能力,即人类正在 耗尽全球的自然资本存量。据最新报道,在未来5年内,全球生态足迹仍将以5%的速度增长。在静态分析的基 础上,(Living Planet Report2000o钉又对全球1961至1997年的各类型生态足迹进 行了时间维的动态分析。(z国家尺度的研究Wackernagel于1997年在(Ecological Footprint of Nations研究中,首次对国 家尺度的的生态足

21、迹进行了计算“2“,这些国家和地区包括了对全球可持续发展举足 轻重恤1、并在世界经济论坛全球竞争力报告中所涉及的大部分国家。研究结果表明, 所计算的国家和地区中的大多数国家和地区存在牛态赤字,只有部分个国家和地区的人 均生态足迹低于全球人均生态承载力。这些数据可能仍然低估了这些国家的人口维持现 今的生活水平所实际需要的生态生产性土地和海洋总面积。需要指出的是,在 Wackernaget等的计算中,生态足迹最大的是美国,人均10.9hm2,孟加拉国的最低,人 均仅0.5hm2;中国1997年的人均生态足迹为1.2hm2,人均生态承载力仅为0.8hm2,人均 生态赤字为0.4hm2。随后,国家尺度

22、的生态足迹研究方兴未艾乜“一1最近出版的(Living Planet Report2000一书更是对世界上超过100万人口的150多个国家和地区的生态足 迹进行了测算和人口规模的类型分析。(3区域和城市层次Folk等(1997以欧洲波罗的海流域29个大城市为案例计算得出,占波罗的海流域面 积0.1%的城市的生态足迹至少需要整个波罗的海流域75%到1.5倍的生态系统,是这些城 市面积的5651130倍:全球744座大城市中生活的占全球2096的人口的海产品消费占用了 全球25%的生产性海洋生态系统,而要消纳这些城市排除的C02,则需要全球森林全部碳 汇能力再增加10%汹1:Wackernagel

23、等将生态足迹指标应用于瑞典及其亚区,改进了生 3青岛人学硕,:学位论文态足迹与牛物承载力的计算方法“”;Vuuren(2000等计算与分析了贝宁、不丹、哥斯 达黎加和荷兰等国家的牛态足迹o。牛态足迹概念的提出及指标计算在国际可持续发展研究领域引起了极大的反响, (Ecological Economics杂志2000年出版专集,对牛态足迹指标理论及其优缺点进行 了深入的讨论。正如Van den Bergh等(1999所指出的,尽管生态足迹指标在判定目前 全球发展的可持续状况方面具有一定的价值,仙在国家层次上它仍难以作为政策制定的 充分依据。“1。1.2.2国内研究现状分析国内对生态足迹的研究尚处

24、于起步阶段。生态足迹的概念1999年被引入国内,杨开 忠等(2000介绍了生态足迹分析理论与方法“,张志强等(2000介绍了生态足迹的 概念和计算模型”,生态足迹指标的有关应用研究也同时展开。国家层面的牛态足迹 研究有徐中民等(2001进行的中国1999年生态足迹计算与发展能力分析。刚,区域生态 足迹研究的实践成果最早见于2000年,徐中民等(2000计算了甘肃市1998年的生态足迹 D1,谢高地等(2001研究了中国的生态空间占用陋】,鲁春霞等对青藏高原自然资产利 用的生态空间占用作出评价哺1,李金石等(2003计算了澳门特别行政区2001年的生态 足迹啪】,台湾省也做了一些本地区的相关研究

25、“”。城市研究仅停留在生活消费生态足 迹的测算1,更小尺度的全面研究尚未可见。1.3本项研究的意义本文选取了相对完善的可持续发展评估指标一生态足迹计算模型,研究了生态足迹 的理论和方法,并进行了小尺度区域生态足迹的计算和分析,以期把生态足迹方法引入 到可持续发展规划中,达到我国资源高效利用,人与自然高度和谐的目标。理论上讲,我们选择青岛市进行生态足迹的研究,一方面可以就生态足迹的小区域 尺度研究作进一步论证,通过实证研究发现生态足迹模型的缺陷和问题,对如何改进生 态足迹理论和计算模型进行探讨;另一方面,也可对区域性可持续发展的定量评估进行 探索。从城市层面或者说是小区域上讲,由于青岛市的独特自

26、然条件和历史原因,青岛市 一直是山东省沿海区域较发达的区域之一,在其经济得到极大发展的同时,其生态环境 的变化也是我们应该关注的。对青岛市进行生态足迹计算与动态分析也为指导当地生产 和生活提供了一种指导和借鉴。而该市地处沿海,对其生态足迹的研究对于其他沿海区 域也是一种借鉴。从更大层次上看,研究青岛市的自然资源的利用状况、人类生存对区4第。章绪论域牛态系统的压力,定量衡量青岛市国民经济发展的可持续性状况,对山东省乃至东部 地区甚至全国的可持续发展决策都具有重要意义。从国家层面上说,十六届四中全会提出了构建社会丰义和谐社会,实现可持续发展 的管理模式,这就要求我们必须知道自己目前所处的状态以及实

27、现可持续发展还有多远 的路要走,而定量测度发展的可持续性状态就是其中非常重要的一环。衡量可持续性的 指标体系、评价方法和模型研究是可持续发展研究的重要内容,它可以为政府的可持续 发展决策提供重要的科学依据和优先考虑的问题,还可以为公众提供可持续发展的有效 信息。我国人口众多,由于多方面原因对生态系统的压力非常大,如何定量评估人类对自 然系统的压力是否处于生态系统的承载力范围之内,及测度我国经济社会发展是否处于 可持续的范围内,是指导可持续性利用自然资源和我国社会取得和谐发展的重要前提和 内容。所以,对生态足迹的应用研究及完善对我国的整体发展也有着积极的意义。 1.4本研究的主要工作毒?本论文的

28、主要工作有以下三点:系统地探讨生态足迹分析法的理论框架、指标体 系、计算方法及其应用;计算青岛市2000年至2004年连续5年的牛态足迹相关指标:按时间序列(2000年至2004年对青岛市生态足迹进行动态分析,建立生态足迹相关指 标的预测模型弗预测其未来的变化趋势,对青岛市的牛态足迹现状和其他一些国家与地 区进行横向比较分析。本文研究遵循从理论到实践的研究框架,其技术路线见下图(图 1.1:图1.1研究流程图5青岛人学硕I:学位论文第二章生态足迹分析理论与方法2.1生态足迹分析的基本概念2.1.1生态生产性土地与全球生态标杆“牛态牛产性土地”是牛态足迹分析法为各类自然资本提供的统一度量基础o“

29、。 牛态牛产也称牛物牛产,是指牛态系统中的牛物从外界环境中吸收牛命过程所必须的物 质和能量转化为新的物质,从而实现物质和能量的积累。牛态牛产是自然资本产牛自然 收入的原因。自然资本产牛自然收入的能力由牛态牛产力(ecological productivity 衡量。牛态牛产力越大,说明某种自然资本的牛命支持能力越强。由于自然资本总是与一定的地球表面相联系,因此生态足迹分析用生态牛产性土地 的概念来代表自然资本。所谓牛态牛产性土地(ecological productive area是指具有 生态生产能力的土地和水体。这种替换的一个好处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

30、杂的自然资本项目之间容易建立等价关系,从而方便于计 算自然资本的总量。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。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类:(1化石能源地(fossil energy land生态足迹分析法强调资源的再生性。从理论上讲,为了保证自然资本总量不减少, 我们应该储备一定的土地来弥补因化石能源的消耗而损失的量。但实际情况是,我们并 没有作这样的保留。所以,从这个角度来看,我们现在是在直接消费资本。(2可耕地(arable land从生态分柝来看,可耕地是所有生态生产性土地中生产力最大的一类:它所能集聚 的生物量是最多的。根

31、据联合国粮农组织(FAO的报告,目前世界上几乎所有最好的可 耕地,大约13.5亿hm',都已处于耕种的状态:并且每年其中大约100万hm2的土地又因土 质严重恶化而遭废弃。这意味着,今天世界上平均每个人所能得到的可耕地面积己不足 0.25hm2-j"。(3牧草地(pasture即适用于发展畜牧业的土地。全球目前大约有33.5-fT,hm2的牧草地,折合人均约 0.6hm2。绝大多数牧草地在生产力上远不及可耕地,不仅是因为它们积累生物量的潜力 不如可耕地,也因为由植物能量转化到动物能量过程存在着著名的1/10法则而使得实际 上可为人所用的生化能的量减少了。(4森林(forest

32、6第章生态足迹分析理论与方法指可产出木材产品的人造林或天然林。当然,森林还具有许多功能,如防风固沙、 涵养水源、改善气候、.保护物种多样性等。全球现有森林约34.4亿hm2,相当于人均0.6hm2的面积。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丰要原因。(5建成地(bui Itup area包括各类入居设施及道路所占用的土地。这些地的世界人均拥有量现已接近 0.03hm2。由于人类的大部分建成地位于地球最肥沃的土地上,建成地对可耕地的减少 具有不可推卸的责任。(6海洋(sea海洋覆盖了地球上366亿hm2的面积,相当于

33、人均6hm2。但是,海洋里95%的生态生产 量归功于这6hm2中的大约0.5hm2,它是海洋能给予人类最慷慨的量了。由于人们喜欢吃 的鱼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。具体说来, 这0.5hd大约每年能提供鱼18kg,而其中仅有12kg能最后落实在人们的饭桌上,其所 能保证的仅是人类卡路里摄入量的1.5%。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,它就不可能是森林、可耕地等。这条“空间互斥性”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总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

34、态性土地的分析,我们已经知道现在全球人均对各 类牛态生产性土地拥有量分别为:Ohmz化石能源地、0.25hm2可耕地、0.6hm2牧草地、.6hm2林地、0.03hm2建成地及0.5hm2海洋面积。对其进行均衡化处理,同时扣除12%的生态生 产性土地以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 1.6hmZ/人.这个1.6时的土地即是所谓的“全球生态标杆”(global ecological benchmark的值。可见,全球生态标杆实际上是全球人均总生态承载力,衡量的是人均 全球总生态容量。2.1.2生态生产性土地的均衡化处理由于上述6类生态生产面积的生态生产力不同,要将这

35、些具有不同生态生产力的生 态生产面积转化为具有相同生态生产力的面积,以加总计算生态足迹和生态承载力,需 要对计算得到的各类生态生产面积乘以一个均衡因子(equivalence factor。某类生态 生产面积的均衡因子等于全球该类生态生产面积的平均生态生产力除以全球所有各类 生态生产面积的平均生态生产力。现采用的均衡因子分别为:耕地、建筑用地为2.8,森 林、化石能源地为1.1,草地为0.5,海洋为0.2。均衡因子为2.8表明生态生产面积的生7青岛人学硕I:学位论文态牛产力是全球牛态系统平均牛产力的2.8倍,取后者为1。均衡处理后6类生态系统的 面积即为具有全球平均牛态牛产力的、可以相加的世界

36、平均牛态牛产面积。2.2建立生态足迹指标体系的原理与方法2.2.1指标的概念界定指标一词的英文是indicator,它源于拉丁文indicare,意指:指出、表明、意味、 确定、估计等。指标是综合反映社会某一方面情况的绝对数、相对数或平均数的定量化 信息的某一参数或某些参数导出的值。所有的指标都必须既要尽可能地把信息定量化, 使得这些信息清楚和明了:又要能够简化那些反映复杂现象地信息,即使得所表征的信 息具有代表性,又便于人们了解、掌握“。 .根据指标的表现形式和作用的不同,指标可以分为数量指标和质量指标两种。用于 反映总体单位数目和标志总量的指标,统称为数量指标,如GDP,人口数、排污量等。

37、数 量指标用绝对数表示,并且有计量单位。质量指标反映现象达到的平均水平和相对水平, 它通过相应的数量指标对比得来.如人均GDP、人口密度、单位面积产量等属于质量指 标。只用一个指标,不管这个指标的综合性有多大,都不能准确地反映各方面的真实情 况,因此,今天对系统进行评价已不用或很少用单一指标,而是借助于指标体系。指标 体系是由若干相_瓦联系、相互补充、具有层次性和结构性的指标组成的有机系列。 2.2.2指标设置的目标与原则通过建立生态足迹指标体系,构建评估信息系统,提示区域发展过程所遇到的问题 的原因,从公平性、共同性来评价可持续发展水平,并对区域发展做出预测,引导政府 部门更好地制定区域发展

38、战略和发展规划,最终达到区域的可持续发展。指标体系是建立在某些原则之上的指标集合,但它们并不是一些指标毫无牵连的简 单堆砌。它是一个统一的整体,建立指标体系一般要遵循一下原则:(1整体完备性指标作为反映社会情况的值,应能从各个角度反映所要评价的主要特征和状况。 (2科学性原则指标体系一定要建立在科学基础之上,指标概念必须明确,覆盖面广.(3简洁性原则指标的选择并不是越多越好,贵精贵不多,因此选择那些具有典型代表性的指标, 8第_章生态足迹分析理论与方法剔除与其他指标有重叠现象的指标。(4可操作性原则指标的选择应考虑量化及数据获取的难易度和可靠住,要具有可比性和可测量性。 能够通过统计资料整理或

39、直接从有关部门获得。(5复合型原则单一指标包含的信息量少,难以全面反映现象的本质,因此要多选择住处容量大的 复合性指标即质量指标。(6动态性与稳定性结合的原则指标体系内容不宜变动过频,在一定时期内,应保持相对的稳定性。但区域不断发 展,指标体系也应随之调整,能反映未来趋势。总之,在设置和筛选指标时,应根据建立指标体系的甘标坚持整体完备性、科学性、 简洁性、可操作性、复合性、动态性和稳定性结合原则的统一。科学性、整体完备性是 设置和筛选指标的幕础,复合性、简洁性、可操作性和动态性与稳定性结合原则有利于 指标在实践评价中的推广应用。并能为区域比较提供参考。2.2.3指标筛选的思路与方法建立科学合理

40、的评价指标体系是对可持续发展进行正确评价的关键和摹础。目前, 国内外虽然提出了不少的指标体系,但依然存在不少问题,丰要表现在:一方面,受评 价方法和目标不同的限制,不同指标体系之间缺乏可比性;另一方面,由于缺乏科学有 效的指标体系,研究者为追求指标体系的完备性,不断地增加新指标,使指标种类增多、 数目增大,并且由于统计口径不一致,缺乏推广应用的价值。因此,指标筛选直接影响 到评价的准确性和科学性。在青岛市生态足迹计算中,我们严格遵循完备性、复合型、简洁性、操作性等原则 筛选指标。在对区域可持续发展的内涵、特征、基本因素、主要问题进行分析、比较、 综合的基础上选择了那些重要的发展条件针对性强的指

41、标。2.3生态足迹指标体系在生态生产性土地的概念基础上,生态足迹研究者建立了一系列指标来计算人地系 统间自然资本的供需情况和可持续程度“。2.3.1生态容量与生态承载力(ecologicaI capacity传统研究中所采用的生态承载力以人口计量为基础,它反映在不损害区域生产力的 9青岛人学硕_I学7:论文前提下,一个区域有限的资源能供养的最大人口数。然而,在现实世界中,贸易、技术 进步、地区之间迥异的消费模式等因素不断地向这个基于人口的“牛态承载力”指标功 能发出挑战。人们终于认识到人类对环境的影响不仅取决于人口本身的规模,而且也取 决于人均对环境的影响规模,因此单从其中一个方面来衡量牛态容

42、量是不准确的。 Hardin在1991年进一步明确定义牛态容量为在不损害有关牛态系统的牛产力的前提下, 可无限持续的最大资源利用和废物产牛率。牛态足迹研究者接受THardin的思想,并将 一个地区所能提供给人类的牛态牛产性土地的面积总和定义为该地区的牛态承载力,以 表征该地区牛态容量。2.3.2人类负荷(human load与生态足迹(ecologicaI footprint人类负荷指的就是人类对环境的影响规模,正如前面所提到的,它由人121自身规模 和人均对环境的影响规模共同决定。生态足迹分析法用牛态足迹来衡量人类负荷。它的 设计思路是:人类要维持生存必须消费各种产品、资源和服务,人类的每一

43、项最终消费 的量都追溯到提供生产该消费所需的原始物质与能量的牛态生产性土地面积。所以,人 类系统的所消费理论上都可以折算成相应的牛态生产性土地的面积。在一定技术条件 下,要维持某一物质消费水平下的某一人口的持续生存必需的生态生产性土地的面积即 为牛态足迹,它既是技术条件和消费水平下特定人121对环境的影响规模,又代表即定技 术条件和消费水平下特定人口持续生存下去而对环境提出的需求。在前一种意义上,生 态足迹衡量的是人口目前所占用的牛态容量;从后一种意义讲,生态足迹衡量的是人口 未来需要的生态容量。由于考虑了人均消费水平和技术水平,生态足迹涵盖了人口规模 与人均对环境的影响。2.3.3生态赤字/

44、盈余(ecoIogicaI defiCit/remainder一个地区的生态承载力小于生态足迹时,出现生态赤字,其大小等于生态承载力减 去牛态足迹的差数:生态承载力大于牛态足迹时,则产牛牛态盈余,其大小等于生态承 载力减去生态足迹的余数。生态赤字表明该地区的人类负荷超过了其牛态容量,要满足 其人口在现有牛活水平下的消费需求,该地区要么从地区之外进口欠缺的资源以平衡生 态足迹,要么通过消耗自然资本弥补收入供给流通的不足。这两种情况都说明地区发展 模式处于相对不可持续状态,其不可持续的程度用牛态赤字来衡量。相反,生态盈余表 明该地区的牛态容量足以支持其人类负荷,地区内自然资本的收入流大于人1:3消

45、费的需 求流,地区自然资本总量有可能得到增加,地区的牛态容量有望扩大,该地区消费模式 具有相对可持续性,可持续程度用生态盈余来衡量。第_章生态足迹分析理论与方法2.3.4全球赤宇/盈余(globaI deficit/remainder假定地球上人人具有同样的利用资源的权利,那么各地区可利用的生态容量就可以 定义为其人口与全球牛态标杆的乘积。因此,如果一个地区人均牛态足迹高于全球牛态 标杆,即该地区对生态环境的影响规模超过其按照公平原则所分摊的可利用的牛态容 量,因而产牛赤字。这种赤字称为该地区的全球牛态赤字。相反,如果人均牛态足迹低 于全球牛态标杆,即该地区对环境的影响规模低于其按照公平原则所

46、分摊的可利用的牛 态容量,因而产牛盈余。这种盈余称为全球盈余。全球赤字用于测度地区发展不可持续 程度,全球盈余用来衡量可持续程度。2.4生态足迹计量分析方法2.4.1生态足迹计算方法生态足迹计量分析的重点是生态足迹计算。按照数据的获取方式,计算一个地区的 牛态足迹通常有两种方法。第一种是自下而上法,即通过发放调查问卷、查阅统计资料 的方式先获得人均的各种消费数据;第二种是自上而下法,根据地区性或全国性的统计 资料查取地区各消费项目的有关总量数据,再结合人口数得到人均的消费量值掣。在 本课题中,本人拟采用自上而下法。其原因|丰要是便于获取相关统计资料,且数据相对 准确。但无论那种方法,生态足迹的

47、计算都遵循以下5个步骤和具体方法。第一步,计算各丰要消费项目的人均年消费量值。 诒。; (1划分消费项月。Wackernagel在1997年计算52个国家和地区的生态足迹时,将消 费分为消费性能源和食物,而在1998年对智利首都圣地亚哥的研究中将消费分为粮食及 木材消费、能源消费和日常用品消费等项目”“;(2计算区域第i项年消费总量,计算公式为:消费=产出+进口一出口,或C;州=Pi+I,一EI 2一(1式中,C;为第i种消费项目的人均消费量:Pi为第i种消费项目的年生产量:Ii第i种消费 项目年进口量:Ei为第i种消费项目的年出口量;N为人口数:(3计算第i项的人均年消费量值(C;,kg,第

48、二步,计算为了生产各种消费项目人均占用的生态生产性土地面积。利用生产力数据,将各项消费资源或产品的消费折算为实际牛态生产性土地的面 积,及实际生态足迹的各项组分。设生产第i项消费项目人均占用的实际生态生产性面 积为Ai(hm2/人,其计算公式如下:A;=ci/Wi-(Pi+I广E1/(Yi州t 2一(2青岛人学硕十学位论文式中,Y.为相应的牛态牛产性土地牛产第i项消费的年平均牛产力(kg/hm2。第三步,计算牛态足迹。(1汇总牛产各种消费项目人均占用的各类牛态生产性土地,及牛态足迹组分:(2计算等价因了(Y。6类牛态牛产性土地的牛态生产力是存在差异的。等价因子 就是一个使不同类型的牛态牛产性土

49、地转化为在牛态牛产力上等价的系数。其计算公式 为:某类牛态牛产性土地等价因了=某一区域或全球该类牛态牛产性土地的平均牛态 牛产力/某一区域或全球所有各类型牛态生产性土地的平均生态生产力 2一(3(3计算人均占用的各类型牛态牛产性土地等价量:(4求各类人均生态足迹的总和(ef:ef=yAt=(P:+I;一Ei/(Y;N; 2一(4(5计算地区总人口(N的(EF:EF=N*(ef 2一(5 式中,EF为区域总人口的牛态足迹(万hm2。N为人口数:第四步,计算生态容量。(1计算各类生态生产性土地的面积:(2计算生产力系数,由于同类生态生产性土地的生产力在不同国家和地区之间是 存在差异的,因而各国各地

50、区同类生态生产性土地的实际面积是不能赢接进行对比的。 生产力系数就是一个将各国各地区同类牛态生产性土地转化为可比面积的参数,是一个 国家或地区某类土地的平均生产力的比率.例如,加拿大牧地的生产力系数等于2.04, 表明相同面积条件下加拿大的牧地生产力要比世界平均的牧地生产力高出104%;(3计算各类人均牛态容量,其计算公式为:某类人均生态容量=各类生态生产性土地的面积等价因子生产力系数,或ec=ai*y。4Y;i=(1,2,3.6 2一(6 式中,ec为人均生态容量,ai为人均生态生产性土地面积,Y i为均衡因子,yi为产量因 子:(4总计各类人均生态容量,求得总的人均生态容量,其计算公式:E

51、C-J、I*(ec 2-(7式中,Ec为区域总人口的牛态容量(万hm2,N为人口数:第五步,计算生态赤字与生态盈余。第章生态足迹分析理论与方法2.4.2部分国家和地区生态足迹分析1997年,Wackernagel“”,在各国乍态足迹(Ecological Footprint of Nations 的论文中,对部分国家和地区的牛态足迹进行了计算,见表2.1。如绪论所说,这些国 家和地区包括了世界经济论坛全球竞争力报告中所涉及的大部分国家,它们对全球的可 持续发展举足轻重。分析它们的牛态足迹,有助于了解世界可持续发展的总形势,更为 理性地实践可持续发展。1.全球人地关系已十分紧张对表2.1中各个国

52、家和地区的总指标进行加总,结果表明:这些国家总牛态承载力是 71670474hm2,而总生态足迹却高达95735364hm2,竟整整超支了34%。这表明,当前全球 人地关系已十分紧张,为实现可持续性,必须消除高达34%的生态赤字。表2.1国家生态足迹2”人U 生态足迹 生态承 人均生态 总生态足迹 总生态承载 总生态赤字 国 家 (千人 (hm2/人 载力 盈余 (hm2 力(hd (hd (hm2/人 (hm:/人澳人利弧 18.5509.O 14.O 5.01,669,5002,597,000927,500盂加拉 125。898O.5O.3一O.2629。490415,463214.027

53、巴西 167,045,178,42611,192,0826,013,656智利 14,69367,275470。112102.837哥伦比亚 36,2002.04.12.1724,0001,484,200760.200中国 1,247,3151.20.8一O.414,967,7809,978,5204,989,260捷克 10.3114.54.0一O.5463,995412.44051,555埃及 65,4451.2O.2一I.O 785,340130.890654,450芬兰 5,14360,693442.814133,874德国

54、81,844,337,7851,555,055273,312香港 5,9136.10.O 一6.1360,6930360,693冰岛 2747.421.714.320,26759,45839,182印尼 203.63l 2,850,8345,294,4062,443,572以色列 5,85199,03617.562181,474日本 125,675,403,8961,131,0484,272朝鲜 45,8643.4O.52.9l,559,376299,3201,330,056墨两哥 97,2452.61.4-1.22

55、,528,3701,361,4301,166,940新两兰 3,6547.620.412.8277.704745,416467,712挪威 4,37271。250275,6254。375秘鲁 24,69395,0561,901,2071,506,151波兰 38.5214.12.02.11,579,361770,420808,941俄罗斯 146,3816.O 3.72.38。782,8605,416,0973,366,763印度 970,2300.8O.5一O.37,761,8404,851,1502,910,690南非 43,3

56、1,386,400563,225823,175瑞典 8,8625.97.O 1.1522,858620,34097。48213青岛人学硕士学伊论文泰国 60,0462.81.2一1.61,681,288720,552960,736英凼 58.583,046,524995,9792,050,545美凼 268.189lO.36.73.627,623,46717,968,663.9,654,804世界 5,892,4802.82.1一O.72.对地球影响最大的5个国家对表2.1各国各地区的总牛态足迹进行排序,结果表明,美国、中国、俄罗斯、日 本、印度依次排在前五位。其中,中国和

57、印度虽然人均牛态足迹分别只有1.2hm:和0.8hm2, 低于世界2.8hm二的平均水平,Iu因人口规模很大,所以总的牛态足迹很高,对环境影响 规模很大:而其它3国,虽然人口规模远低于中国和印度,但人均牛态足迹很高,所以总 牛态足迹很高,对环境影响规模很大。3.可持续性类型按照目前是否处于可持续状态、处在怎样的可持续状态,我们可以把上述国家和地 区分为4种类型,如表2.2:表2.2可持续性的不同类型国家和地区 地方八度可持续性 地方尺度小可持续性全球尺度可持续性 中国、印度、 埃及、印度尼西亚、秘鲁、哥伦比亚全球尺度不可持续性 新两兰、芬兰、瑞典、奥 冰岛、美国、日本、俄罗斯、挪威、澳大利 地

58、利、智利 哑、德国、英国、捷克、波兰、以色列、泰 国、香港、巴西、南非、墨两哥(1地区一一全球可持续性的国家和地区:即人均生态足迹既未超出人均生态容量 也未超出全球生态标杆(其值为1.6hm2/人,因而其发展即保持在本国生态容量范围之 内同时又不危害全球生态安全的国家和地区。这种类型的国家仅有中国、印度2个,在 所有类型中是最少的。 .(2地方可持续一一全球不可持续性的国家和地区:即人均生态足迹未超出人均生 态容量但超出全球生态标杆、因而其发展虽然保持在本国生态容量之内但却危及了全球 可持续性。这类国家共有5个。(3地方不可持续一一全球可持续性的国家和地区:即人均生态足迹超出生态容量 但未超出全球牛态标杆,因而从地方来看是不可持续的,但从全球来看是可持续的国家 和地区。这类国家共有4个。(4地方一一全球不可持续性的国家和地区:即人均生态足迹即既超出人均生态容 14第章生态足迹分析理论与方法量也超出全球牛态标杆,因而无论从地方尺度还是从全球尺度来看目前都是处于不可持 续性状态的国家和地区。这种