生态足迹模型在多领域多层次的应用

生态足迹模型在多领域多层次的应用

生态足迹(EcologicalFootprint)的概念是加拿大生态经济学家WilliamRees和他的博士生Wack-ernagel于1992年在《我们的生态足迹———减轻人类对地球的冲击》中提出的，即“任何已知人口(某个人、城市或国家)的生态足迹是生产这些人口所消费的所有物质和能量及吸纳这些人口所产生的所有废弃物需要的生物生产土地的总面积”。1996年后，他们又从不同侧面对此概念进行了解释并提出将生态足迹计算模型用于衡量可持续发展，所谓的生态足迹是“一个国家范围内给定人口的负荷”，用生产性土地面积来度量一个确定人口或经济规模的资源消费或消纳废弃物吸收水平的账户工具，是“能够持续地提供资源或消纳废物的、具有生物生产力的地域空间”［1］。

生态足迹通过引入均衡因子和产出因子实现各国各地区各类生物生产性土地的可加性和可比性，以此作为度量区域可持续经济发展程度的方法简单明了，其概念一经提出在世界各国引起了强烈的反响，2000年被引入中国。目前，国内外对生态足迹的研究还处于摸索、完善的阶段，其模型的局限性已遭到一些研究者的质疑，诸多研究者结合不同的数理方法以求更加精准的核算模型对不同层次的生态足迹进行核算，其有意义的修正方法和模型也在迅速地发展和完善中［2］。

1生态足迹模型的改进及修正

在传统的生态足迹模型的实际运用中，越来越多的学者开始质疑其模型的科学性、合理性和功能性，NathanFiala［3］、G．CornelisvanKooten［4］、HansOpschoor［5］、MichelleL．M．Graymore ［6］等学者认为假设所有国家的能源用地供给都为零、没有用于吸收CO2的土地;未把区域的环境压力、自然系统提供资源、消纳废弃物的功能描述完全;未全面考虑区域的物质交换的开放程度而造成进口型和出口型地区边界定义的混乱;未考虑土地退化造成承载人类活动的生态生产性土地不断缩减等因素造成生态足迹模型在实际运用中的严重失真。MichelleL．M．Graymore［6］等学者通过评价指标矩阵评价各个可持续发展指标用于区域范围的有效性，结果指出生态足迹模型无法全面地评价区域可持续性、其累加运算不能清楚地反映土地利用变化的各个环节，基于此的分析也很难深入到各个环节，认为生态足迹法更多起到的是警示、教育的作用。因此，在对该模型的质疑和实际运用中，学者们衍生了一系列的生态足迹改进模型。

为了弥补生态足迹模型的瞬时性和非动态性，学者们在传统模型的基础上增加时间序列计算多年份的生态足迹将其转化为一种动态分析法，NickHanley等［7］学者利用7种不同指标对1980－1990年间的苏格兰地区做可持续性分析;荷兰学者Vuur-enoDoP等［8］分别选取1980年、1987年和1994年为研究时段，对贝宁、不丹、哥斯

达尼加和荷兰的生态足迹进行了时间序列的比较研究;HeimutHaberl 等［9］分别采用恒定世界单产、可变世界单产和可变地方实际单产法对奥地利l926－1995年长达70年生态足迹进行了度量;Wackernagel等针对当前时间序列生态足迹变化比较研究以及部分已经着手研究序列年的学者所提出的问题进行了比较深入的分析。

为了解决计算区域生态足迹贸易数据的缺失或不可得，1998年Bicknell［10］等首次将美国经济学家Leonfief［11］于1931年研究提出的投入产出分析法引入生态足迹研究，提出了“土地乘数”的概念并利用3个虚拟部门的真实土地面积与能源乘数阐述基于投入产出表的生态足迹模型，利用真实土地资源在部门间的流动与分配来展现各部门的生态消费情况，更加真实地反映土地占用情况;Ferng［12］在Bick-nell的研究基础上提出了“复合土地乘数”的概念;Mcdonald和Patterson［13－14］对Bicknell的模型进行了扩展，通过建立土地占用的投入产出模型，分析新西兰生态足迹情况以及16个区域的相互依存关系。

鉴于传统生态足迹模型没有考虑到在某些情况下如土地干扰程度、土壤恶化与生物多样性流失对当前与未来生物生产力的影响，Lenzen 等［5］修正了传统生态足迹模型，使用不同类型的土地干扰对澳大利亚的生态足迹进行核算。

为消除均衡因子和产量因子计算中可能带来的误差，ZhaoS［16］等对生态足迹方法做了重要的改进，在美国生态学家OdumH．T．［17－18］所创立的“能值分析”(EnergyAnalysis，EA)理论基础上，用统一标准的太阳能值替代传统生态足迹中的全球产量，把生态系统或生态经济系统中不同种类、不可比较的能量通过“能量转换率”转换成同一标准的能值进行衡量和定量分析，以评价其在系统中的作用和功能。

从国内研究看，生态足迹法于2000年被引入中国，前期较多学者概述国外的相关理论和改进模型，并尝试在Wackernagel提出的传统生态足迹模型和其他外国学者提出的改进模型的基础上纷纷计算了各个省市各年份的生态足迹，为以后该省市的可持续发展提出建议;中期国内有学者开始质疑生态足迹模型的局限性以及适用性，开始尝试改进传统的生态足迹模型，使其更适合用于中国，例如童亿勤［19－20］等通过一般生态足迹法的调整，运用本地生态足迹模型，对浙江省11个城市2002年和2005年的本地生态足迹进行了计算，对其本地生态足迹的时空特性和环境生态的潜在危险性进行了分析和评价;张恒义［21］等在全球公顷和国家公顷的模型基础上建立省公顷生态足迹模型，并采用2005年浙江省平均土地单位产量核算了浙江省各地的生态足迹，并与全球公顷和国家公顷法的结果进行了比较分析。

2生态足迹与其他指标的结合

可持续发展包括经济、社会和环境三个方面，而生态足迹强调的是人类发展对环境系统的影响及其可持续性，却没有涉及经济、社会、技术方面的可持续性［22－24］，有专家开始尝试用生态足迹指标与其他一些经济、社会测度指标相结合，以期能综合反映更完整意义上的可持续程度。Wilson［25］利用生态足迹、生物承载力盈余评价、环境可持续指数、福利指数、GDP和人文发展指数6个可持续指标，对世界132个国家6个指标的原始数据进行分析以评价世界各国的可持续发展状况;Hanley［7］以苏格兰为例，运用生态足迹模型配合绿色净国内生产、总值环境空间、净主要生产力、持续经济福利指数、真实储蓄等指标，测度评价了苏格兰发展的可持续性;Krate-na［26］把生态足迹与生态系统服务功能价值结合起来，从全球碳循环系统与能量价值角度构建了生态价值附加的生态系统———经济投入产出复合模型。国内诸多学者引入万元GDP生态足迹［27－28］、万元GDP生态赤字［29－30］来反映区域系统社会经济活动的生态经济整合效应;陈成忠等利用生态足迹效率(EFE)对中国1949年－2006年的生态可持续性进行了长时间序列的动态评估;王书玉基于弹性理论以及陈六君提出的资源生态足迹弹性系数提出区域生态经济弹性系数(Ree);任志远等提出生态压力指数(T)衡量区域生态环境的承压程度并划分生态安全等级划分体系;吴隆杰提出生态足迹指数(EFI)判断区域将来生态可持续发展的潜力;徐凌等提出生态安全指数(EEI)作为生态安全评价的指标并初步制定了其等级划分标准;杨天姿等提出用生态