《工业生态学》第五章 生态足迹分析

1、2022/10/41第五章 生态足迹分析第五章 生态足迹分析第一节 生态足迹相关的基本概念第二节 生态足迹和生态承载力的计算方法第三节 全球的生态足迹第四节 我国的生态足迹2022/10/4总物流分析和生态足迹分析都是用来测定和表征人类对生态环境造成的环境大小的分析方法。2022/10/432022/10/44总物流分析是采用重量作为单位，即测量和度量的是一个国家或地区所消耗的资源总量和排放的废物总量。形象地说，通过它，我们可以测量一个国家或地区的体重。2022/10/4生态足迹是什么？2022/10/46生态足迹分析是采用面积作为单位，是测量或度量一个国家或地区所消耗的资源总量和排放的废物总

2、量要用多少土地或海洋面积来吸纳其产生的环境影响。形象地说，通过它可以测定一个国家或地区的足迹。2022/10/47加拿大不列颠 哥伦比亚大学 教授 里斯1992年提出 生态足迹的概念1996年里斯的博士生 瓦克纳格尔将其完善为一种测度的方法，以衡量人类对自然资源的利用程度以及自然界为人类提供的生命支持服务功能，并将生态足迹定量研究可持续发展的指标之一。生态足迹的方法以其形象、综合、简明和易于计算的特点受到生态经济学界的广泛关注。生态足迹是在一定的经济规模条件下维持人口的资源消费和废弃物消钠所必需的生物生产土地面积，它把人类的消费与提供消费物质和消纳废弃物所需的各类土地联系起来。把人类的消费形象

3、地比喻为负载着人类文明的巨脚踏在地球上留下的巨大脚印。以生态生产土地面积来度量人类消费对生态资源的占用和对生态环境的冲击。2022/10/48生态足迹通过测定人类维持自身生存而利用自然资源的数量评估人类对生态系统的影响。它度量人类消费的物质和能源数量，然后按照一定的转换因子，把他们转化为陆地和海洋的面积。2022/10/492022/10/4102022/10/411耕地是用来种植人类消费的实物和纤维 以及生产牲畜饲料、橡胶等农产品所需的农田面积。牧地是指支持农、畜、牧产品所需的草地、林地即为生产木材、纸浆等林产品所需的森林面积。化石燃料用地也可以称为碳足迹，它表示扣除海洋碳吸收贡献后吸收化石

4、燃料二氧化碳排放所需的森林面积。建筑用地指人类的住房、工厂交通等基础设施所占用的土地面积。海洋和渔业用地是指生产渔业产品所需的海洋面积。2022/10/412建筑用地用于吸收我们在生产和消费过程中产生的二氧化碳所排放的林地。由于耕地、牧地、林地、化学染料用地、建筑用地和海洋等六类生物生产面积的生产力不同，我们需要将它们转化为具有相同生态生产力的面积，需要给它们分别乘上一个当量因子。2022/10/4当量因子：某类生物生产面积的当量因子等于全球该类生物生产面积的平均生态生产力除以全球所有各类生物生产面积的平均生态生产力。普遍采用的当量因子有：耕地、建筑用地为2.8林地、化石燃料土地1.1牧地0.

5、5 海洋0.2统一的衡量单位：全球公顷。2022/10/414例如：如果稻田的生产能力是世界上土地平均能力的2.8倍，那1公顷稻田就相当于2.8全球公顷的土地。第二节 生态足迹和生态承载力的计算方法2022/10/4（1）综合法以各类物质的宏观统计量为基础，计算一个区域或群体对各类物质的整体消费及其对应的生态足迹，适合于全球、国家和区域层次的生态足迹研究。（2）成分法以构成消费成分的单体测量为基础计算研究对象的物质消费量和生态足迹，适合于小单元对象的生态足迹计算，如城镇、村庄、公司、学校、个人或单项活动等。2022/10/4生态足迹的计算-（综合法，Compound approach）（1）各

6、项消费项目的人均生态足迹分量计算式中，n为消费项目类型；An为人均n种消费项目折算的生物生产面积；Cn为n种消费项目的人均消费量；Yn为n种消费项目的世界平均生产能力；Pn为第n种消费项目的年生产量；In为第n种消费项目的年进口量;En为第n种项目的年出口量（计算一个地区时，In和En分别为地区外调入量和调出量）；N为人口数。2022/10/4生态足迹的计算-（综合法，Compound approach）（2）生态足迹的计算bm为当量因子，m=1,2,3，.6，分别对应耕地，牧地，化石燃料用地，建筑用地和海洋。普遍采用的当量因子有：耕地、建筑用地为2.8林地、化石燃料土地1.1牧地0.5 海洋

7、0.2统一的衡量单位：全球公顷。2022/10/42022/10/4生态足迹的计算-（综合法，Compound approach）(3) 生态承载力的计算：其中：ec为人均生态承载力（hm2/人），am为人均生物生产面积，ym为产量因子，bm当量因子。计算生态承载力时，不同国家和地区，同类生物生产土地面积的实际面积是不能直接对比的，需要对土地面积进行调整。不同国家或地区的某类生物生产面积所代表的局部产量与世界平均产量的差异，可用产量因子来表示。某个国家或地区某类土地的产量因子是其平均生产力与世界同类土地的平均生产力的比值。如某地区耕地的产量因子取为1.66，表明该地区耕地的生物产出率是世界平均

8、耕地产出率的1.66倍。将现有的耕地、牧地、林地、化石燃料用地、建筑用地、海洋的面积乘以相应的当量因子和当地的产量因子，就可以得到生态承载力。2022/10/4生态足迹的计算-（综合法，Compound approach）2022/10/4生态赤字：生态足迹生态承载力生态盈余：生态足迹生态承载力反应了区域人口对区域自然资源的利用状况。生态足迹的计算-（综合法，Compound approach）在成分法中，生态足迹是从研究对象的衣食住行等活动出发，通过收集和直射相关消费与排放成分的量进行计算的。成分的划分直接影响计算结果的精度；成分划分的种类及其精细程度与研究对象的消费与排放特点及数据的可获取

9、、可测性有关，应尽可能覆盖研究对象的全部消费与排放，并具有足够的分辨率，能分辨出相对独立的主要成分，作为降低生态足迹的依据。2022/10/4生态足迹的计算-（成分法，Component approach）生态足迹的成分法对于生态生产性土地的划分与综合法相同，仍旧分为6类，农耕地、牧草地、建筑用地、林地、化石燃料用地以及水域。2022/10/4生态足迹的计算-（成分法，Component approach）一、把每一成分的量根据土地占用特点转化为提供或者吸纳该成分所需的相应种类的生态生产性土地的面积。如谷物食品消费量转化为耕地面积，能源消费可转化为吸收所排放的二氧化碳需要的化石燃料用地面积。牛

10、羊肉消费量可转化为牧地面积；垃圾排放可转化为垃圾场直接用地和吸收垃圾释放的温室气体所需要的间接用地等等。转换中使用的土地生产力一般使用世界平均生产力。2022/10/4生态足迹的计算-（成分法，Component approach）基本步骤：二、将给成分的土地占用根据土地类别汇总得出六类土地中的每一类的占用总量；三、用各类土地的当量因子乘以相应类别土地的占用面积后，求得一个以全球公顷为度量单位的土地占用总面积，即生态足迹。对于小研究对象，如校园和个人，一般不做换算，而是直接把六类土地面积相加，就大类而言，成分法主要考虑能源、食物、垃圾、水、交通工具和纸张等。2022/10/4生态足迹的计算-（

11、成分法，Component approach）基本步骤：第三节 全球生态足迹2022/10/42022/10/4全球的生态足迹1961年，碳足迹占人类总生态足迹的36%，到2010年，碳足迹占比为53%。1961年，只有美国、加拿大、澳大利亚和欧盟等发达国家和地区的人均生态足迹达到了5全球公顷以上，大多数国家的人均生态足迹处于1和3全球公顷之间。从全球来看，只需要三分之二的地球就能满足人民的需求。2022/10/42022/10/42010年 全球的生态足迹分布出现了明显变化，无论发达国家还是发展中国家的人均生态足迹都出现了现状增长。从直观上看，中国、俄罗斯、欧盟、墨西哥、中东和北非地区的增长

12、最为显著。2022/10/4302022/10/4浅蓝：发达国家的生态足迹紫色：经济合作与发展组织红色：非欧联盟蓝灰：东盟国家的生态足迹绿色：金砖国家（巴西、俄罗斯、印度、中国和南非）2010年，全球的总生态承载力比1961年增长了1.2倍，但同期全球人口增长1倍以上，因此人均可用生物承载力下降了46%。从3.2全球公顷下降至1.7全球公顷。在所有经济区域人口增长的速度均超过了人均生态足迹的增长速度。其中2010年金砖国家人口比1961年增长了105%。金砖国家的人口增长幅度排到倒数第二位，最小的地区为金和组织国家，人口增长了59%，人口相对增长幅度最大的是非盟国家，人口增长了227%。金砖国

13、家人均生态足迹增长了32%，增长幅度仅次于东盟国家，东盟国家的人均生态足迹增长了41%。非盟国家是唯一一个人均生态足迹下降的国家集团，下降率为负3%.2022/10/42022/10/4332022/10/434不同国家间的人均生态足迹差异较大。主要由于不同国家间财富和生活水平不同。在2010年，全球人均生态足迹为2.6全球公顷，中国的人均生态足迹位列第75位，为2.2全球公顷，低于全球平均值，但已经超过了全球的人均生态承载力1.7全球公顷。科威特的人均生态足迹最大，达到了8.4全球公顷，是全球平均值的3.9倍。在几个典型发达国家中，丹麦、美国，瑞典和加拿大的人均生态足迹较大，分别为7.7公顷

14、，7公顷，6.6公顷和6.5公顷，位列第4,8,10,11位。在发达国家中，日本的人均生态足迹较小，为4.1全球公顷，位列第42位。2022/10/4如果考虑到人口，中国的生态足迹达到29.5亿全球公顷，超过美国的21.6亿全球公顷，成为世界上生态足迹总量最大的国家。2022/10/436第四节 我国的生态足迹2022/10/4我国的生态足迹自20世纪70年代，中国可再生资源的消耗速度开始超过其再生能力，出现了生态赤字。从那以后，中国一直处于生态赤字之中。而在此期间，中国的人均生态承载力却出现了缓慢下降的趋势。从1961年的1全球公顷，下降到2010年的0.9全球公顷。值得警示的是在2000年

15、以前，我国的人均生态足迹增长的较为缓慢，甚至出现了回落的现象。但是在2000年至2010年期间，我国的人均生态足迹却出现了大幅度攀升。短短8年期间，增幅高达0.7全球公顷。2022/10/42022/10/4我国的生态足迹1961年至2010年间，我国化石燃料用地，也就是碳足迹的增加是最多的。尤其是2000年以来快速增加，这也是导致我国2000年至2010年间人均生态足迹大幅度攀升的原因。中国整体情况是如此。2022/10/4我国的生态足迹2022/10/42022/10/442生态盈余：区域内人口的生态足迹总量在本地区生态承载力之内，如：甘肃、江西、云南人均生态足迹最低。生态赤字最多的地区：上海、北京、内蒙古，前三甲。中国大陆各省份人均生态足迹总体上，经济发达，人口相对集中的东部省份的人均生态足迹较高；经济欠发达，人口密度较小的西部省份的人均生态足迹较低2022/10/42022/10/42012年，中国只有两个省份是生态盈余