生态足迹分析理论与方法
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(ecolog ica l footpr in t) 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, 它由人口自身规模和人均对环境 的影响规模共同决定。 生态足迹分析法用生态足迹 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 与能量的生态生产性土地的面积。 所以, 人类系统 的所有消费理论上都可以折算成相应的生态生产性 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 土地的面积即为生态足迹, 它既是既定技术条件和 消费水平下特定人口对环境的影响规模, 又代表既 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生态容量; 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力。 2. 3 生态赤字 盈余(ecolog ica l def ic it rema inder) 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生态足迹的 差数; 生态承载力大于生态足迹时, 则产生生态盈 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生态容量, 要满足其人口在现有生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来弥补收入供给流量的 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生态赤字来衡量。 相反, 生态盈余表明该地区的生态容量足以支持其 人类负荷, 地区内自然资本的收入流大于人口消费 的需求流, 地区自然资本总量有可能得到增加, 地区 的生态容量有望扩大, 该地区消费模式具相对可持 续性, 可持续程度用生态盈余来衡量。
1 生态足迹分析的基本概念
1. 1 生态生产性土地与全球生态标杆 “生态生产性土地”是生态足迹分析法为各类自
然资本提供的统一度量基础。 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 (eco log ica l p roductivity) 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。
(6) 海洋 ( sea) 海洋覆盖了地球上 366 亿 hm 2 的面积, 相当于 人均 6 hm 2。但是, 海洋里 95% 的生态生产量归功于 这 6 hm 2 中的大约 0. 5 hm 2, 它是海洋所能给予人 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. 5 hm 2 大约每年能提供鱼 18 kg, 而其中仅有 12 kg 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, 它就不可能同时是森林、可耕地、牧草地等。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 态性土地的分析, 我们已知道现在全球人均对各类 生态性土地的拥有量分别为: 0 hm 2 化石能源地、 0. 25 hm 2 可耕地、0. 6 hm 2 牧草地、0. 6 hm 2 林地、 0. 03 hm 2建成地及 0. 5 hm 2 海洋面积。 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、 0. 5、1. 1、2. 8、0. 2 的权重[1], 然后将上述值加权求 和, 得到人均拥有约 1. 8 hm 2 生态土地的一个结果。 根据世界环境与发展委员会 (W CED ) 的报告, 至少 有 12% 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. 8 hm 2 拥有量中需扣除约 0. 2 hm 2 土地来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. 6 hm 2 人。 这个 1. 6 hm 2 的 土 地 即 是 所 谓 的“全 球 生 态 标 杆”( g loba l eco log ica l benchm a rk) 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。
第 6 期 杨开忠等: 生态足迹分析理论与方法 6 31
p roductive a rea) 是指具有生态生产能力的土地或 水体。 这种替换的一个可能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 大类:
2 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量人地系统间自然资本 的供需情况和可持续程度。 2. 1 生态容量与生态承载力 (ecolog ica l capac ity)
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“生态承载力”指标功 能发出挑战。 人们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
(1) 化石能源地 (fo ssil 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 定量的土地来补偿因化石能源的消耗而损失的自然 资本的量。 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 着资本。 (2) 可耕地 (a rab le land) 从生态分析来看, 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 2, 都 已处于耕种的状态; 并且每年其中大约 100 万 hm 2 的土地又因土质严重恶化而遭废耕。这意味着, 今天 世界上平均每个人所能得到的可耕地面积已不足 0. 25 hm 2 了。 (3) 牧草地 (p a stu re) 即适用于发展畜牧业的土地。 全球目前大约有 33. 5 亿 hm 2 的牧草地, 折合人均约 0. 6 hm 2。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 率而使 得实际上可为人所用的生化能的量减少了。 (4) 森林 (fo rest) 指可产出木材产品的人造林或天然林。当然, 森 林还具有其它许多功能, 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 hm 2, 相当于人均 0. 6 hm 2 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 面积减少的主要原因之一。 (5) 建成地 (bu ilt2up a rea s) 包括各类人居设施及道路所占用的土地。 这类 地的世界人均拥有量现已接近 0. 03 hm 2。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。
源自文库
毁。生态足迹分析法从需求面计算生态足迹的大小, 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W ackernagel 为代表的“加拿大生态足迹小组”的 努力下, 该方法正以其较为科学、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。
可持续发展作为一种新的发展理念和模式, 自 1987 年《我们共同的未来》发表以来, 已经从理论走 向实践。可持续发展是全球共同的责任, 它的实现需 要世界各国间的广泛合作。 有效地对世界各国的可 持续发展程度进行客观的度量, 是全球性可持续发 展合作的重要基础。 因此, 继 1992 年里约热内卢联 合国环境与发展大会之后, 各国学者开始致力于量 化可持续发展程度的研究, 先后提出了一些富有价值 的评价方法和指标体系, 生态足迹分析法即是其中一 例。
63 2 地球科学进展 第 15 卷
影响规模, 因此单从其中一个方面来衡量生态容量 是不准确的。
H a rd in 在 1991 年进一步明确定义生态容量为 在不损害有关生态系统的生产力和功能完整的前提 下, 可无限持续的最大资源利用和废物产生率。生态 足迹研究者接受了 H a rd in 的思想, 并将一个地区所 能提供给人类的生态生产性土地的面积总和定义为 该地区的生态承载力, 以表征该地区生态容量。 2. 2 人 类 负 荷 ( human load ) 与 生 态 足 迹
第 15 卷第 6 期 2000 年 12 月
学术论文
地球科学进展 ADVAN CE IN EA R TH SC IEN CES
生态足迹分析理论与方法Ξ
V o l. 15 N o. 6 D ec. , 2000
杨开忠, 杨 咏, 陈 洁
(北京大学城市与环境学系, 北京大学中国区域经济研究中心, 北京 100871)
摘 要: 可持续发展的量度问题是持续发展的重要课题。加拿大生态经济学家W illiam 和其博士生 W ackernagel 倡导的生态足迹分析法, 以基于生态生产性土地的量化指标、创新的思路和方法的普 适性而日益流行。 系统地介绍了生态足迹分析法的理论框架、指标体系和计算方法, 并通过介绍世 界 52 个国家和地区的生态足迹具体地阐述生态足迹分析法的应用。 最后, 对该方法及其应用前景 进行了评价。 关 键 词: 生态足迹; 可持续发展; 可持续性 中图分类号: F 06212 文献标识码: A 文章编号: 100128166 (2000) 0620630207
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生产性土地的概念来代表 自 然 资 本。 所 谓 生 态 生 产 性 土 地 ( eco log ica lly
Ξ 基金项目: 国家自然科学基金项目“区域复杂空间格局演化规律的研究”(编号: 49971027) 资助。 第一作者简介: 杨开忠 (19622) , 男, 教授, 主要从事区域发展研究。 收稿日期: 2000203230; 修回日期: 2000205229。
生态足迹分析法是由加拿大生态经济学家 W illiam 和其博士生W ackernagel 于 90 年代初提出 的一种度量可持续发展程度的方法, 它是一组基于 土地面积的量化指标, 其中最具代表性的是生态足 迹:“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 ]。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。这就是, 当地球所能提供的土 地面积容不下这只巨脚时, 其上的城市、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
1 生态足迹分析的基本概念
1. 1 生态生产性土地与全球生态标杆 “生态生产性土地”是生态足迹分析法为各类自
然资本提供的统一度量基础。 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 (eco log ica l p roductivity) 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。
(6) 海洋 ( sea) 海洋覆盖了地球上 366 亿 hm 2 的面积, 相当于 人均 6 hm 2。但是, 海洋里 95% 的生态生产量归功于 这 6 hm 2 中的大约 0. 5 hm 2, 它是海洋所能给予人 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. 5 hm 2 大约每年能提供鱼 18 kg, 而其中仅有 12 kg 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, 它就不可能同时是森林、可耕地、牧草地等。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 态性土地的分析, 我们已知道现在全球人均对各类 生态性土地的拥有量分别为: 0 hm 2 化石能源地、 0. 25 hm 2 可耕地、0. 6 hm 2 牧草地、0. 6 hm 2 林地、 0. 03 hm 2建成地及 0. 5 hm 2 海洋面积。 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、 0. 5、1. 1、2. 8、0. 2 的权重[1], 然后将上述值加权求 和, 得到人均拥有约 1. 8 hm 2 生态土地的一个结果。 根据世界环境与发展委员会 (W CED ) 的报告, 至少 有 12% 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. 8 hm 2 拥有量中需扣除约 0. 2 hm 2 土地来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. 6 hm 2 人。 这个 1. 6 hm 2 的 土 地 即 是 所 谓 的“全 球 生 态 标 杆”( g loba l eco log ica l benchm a rk) 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。
第 6 期 杨开忠等: 生态足迹分析理论与方法 6 31
p roductive a rea) 是指具有生态生产能力的土地或 水体。 这种替换的一个可能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 大类:
2 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量人地系统间自然资本 的供需情况和可持续程度。 2. 1 生态容量与生态承载力 (ecolog ica l capac ity)
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“生态承载力”指标功 能发出挑战。 人们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
(1) 化石能源地 (fo ssil 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 定量的土地来补偿因化石能源的消耗而损失的自然 资本的量。 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 着资本。 (2) 可耕地 (a rab le land) 从生态分析来看, 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 2, 都 已处于耕种的状态; 并且每年其中大约 100 万 hm 2 的土地又因土质严重恶化而遭废耕。这意味着, 今天 世界上平均每个人所能得到的可耕地面积已不足 0. 25 hm 2 了。 (3) 牧草地 (p a stu re) 即适用于发展畜牧业的土地。 全球目前大约有 33. 5 亿 hm 2 的牧草地, 折合人均约 0. 6 hm 2。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 率而使 得实际上可为人所用的生化能的量减少了。 (4) 森林 (fo rest) 指可产出木材产品的人造林或天然林。当然, 森 林还具有其它许多功能, 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 hm 2, 相当于人均 0. 6 hm 2 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 面积减少的主要原因之一。 (5) 建成地 (bu ilt2up a rea s) 包括各类人居设施及道路所占用的土地。 这类 地的世界人均拥有量现已接近 0. 03 hm 2。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。
源自文库
毁。生态足迹分析法从需求面计算生态足迹的大小, 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W ackernagel 为代表的“加拿大生态足迹小组”的 努力下, 该方法正以其较为科学、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。
可持续发展作为一种新的发展理念和模式, 自 1987 年《我们共同的未来》发表以来, 已经从理论走 向实践。可持续发展是全球共同的责任, 它的实现需 要世界各国间的广泛合作。 有效地对世界各国的可 持续发展程度进行客观的度量, 是全球性可持续发 展合作的重要基础。 因此, 继 1992 年里约热内卢联 合国环境与发展大会之后, 各国学者开始致力于量 化可持续发展程度的研究, 先后提出了一些富有价值 的评价方法和指标体系, 生态足迹分析法即是其中一 例。
63 2 地球科学进展 第 15 卷
影响规模, 因此单从其中一个方面来衡量生态容量 是不准确的。
H a rd in 在 1991 年进一步明确定义生态容量为 在不损害有关生态系统的生产力和功能完整的前提 下, 可无限持续的最大资源利用和废物产生率。生态 足迹研究者接受了 H a rd in 的思想, 并将一个地区所 能提供给人类的生态生产性土地的面积总和定义为 该地区的生态承载力, 以表征该地区生态容量。 2. 2 人 类 负 荷 ( human load ) 与 生 态 足 迹
第 15 卷第 6 期 2000 年 12 月
学术论文
地球科学进展 ADVAN CE IN EA R TH SC IEN CES
生态足迹分析理论与方法Ξ
V o l. 15 N o. 6 D ec. , 2000
杨开忠, 杨 咏, 陈 洁
(北京大学城市与环境学系, 北京大学中国区域经济研究中心, 北京 100871)
摘 要: 可持续发展的量度问题是持续发展的重要课题。加拿大生态经济学家W illiam 和其博士生 W ackernagel 倡导的生态足迹分析法, 以基于生态生产性土地的量化指标、创新的思路和方法的普 适性而日益流行。 系统地介绍了生态足迹分析法的理论框架、指标体系和计算方法, 并通过介绍世 界 52 个国家和地区的生态足迹具体地阐述生态足迹分析法的应用。 最后, 对该方法及其应用前景 进行了评价。 关 键 词: 生态足迹; 可持续发展; 可持续性 中图分类号: F 06212 文献标识码: A 文章编号: 100128166 (2000) 0620630207
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生产性土地的概念来代表 自 然 资 本。 所 谓 生 态 生 产 性 土 地 ( eco log ica lly
Ξ 基金项目: 国家自然科学基金项目“区域复杂空间格局演化规律的研究”(编号: 49971027) 资助。 第一作者简介: 杨开忠 (19622) , 男, 教授, 主要从事区域发展研究。 收稿日期: 2000203230; 修回日期: 2000205229。
生态足迹分析法是由加拿大生态经济学家 W illiam 和其博士生W ackernagel 于 90 年代初提出 的一种度量可持续发展程度的方法, 它是一组基于 土地面积的量化指标, 其中最具代表性的是生态足 迹:“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 ]。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。这就是, 当地球所能提供的土 地面积容不下这只巨脚时, 其上的城市、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