生态承载力常用研究方法

考虑到人类活动与资源环境各要素对区域承载力所 起的作用不同，状态轴的权重也不一样，当考虑到 状态轴的权重时，承载力的数学表达式为:
RCC = ������ =
������
෍ ������������������������������ 2
������=1
式中：������������ 为������������������ 轴的权重。
满载
< 0，∀ ������������������ > ������������������ 可载
式中,|RCS|表示现实的区 域承载力矢量的模;|RCC| 表示理想状态时的区域
承载力矢量的模;θ为两 者的夹角。
������
������
������������ = ෍ ������������(������������������) = ෍(������������������/������������)
������=������������
������=������������
������������ = ෍ ������������(������������������) = ෍(������������������/������������)
表1 不同的等价因子表
生态生产性土地类型 耕地 草地 森林 水域
建筑用地 化石能源（森林）
等价因子 2.51 0.46 1.26 0.37 2.51 0.31
注：建筑用地假设是占用了基本农业土地，因此建筑用地和耕地具有 相同的等价因子。
计算各类人均生态承载力，计算公式为 ：
某类用地人均生态承载力 = 某区域某类用地生产 力系数 × 某区域某类用地生产力系数 × 某类生态 生产性土地的等价因子。
一 生态承载力的概念、内涵 二 生态承载力的研究方法
生态足迹法 状态空间法
一、生态承载力的概念、内涵
生态承载力是生态系统的自我维持、自我调节能力， 资源与环境的供容能力及其可维系的社会经济活动强 度和具有一定生活水平的人口数量。
生态承载力包括两层内涵，一为生态系统的支持部分， 是指生态系统的自我维持与自我调节能力，以及资源 与环境子系统的供容能力; 二为生态承载力的压力部 分，是指生态系统内社会经济子系统的发展能力。对 于某一区域，生态承载力主要强调的是系统的承载功 能，而突出的是对人类活动的承载能力，其内容包括 资源子系统、环境子系统和社会子系统。
某消费项目人均占用生态生产性土 地面积=某消费项目人均年消费量 （kg）/ 单位年均生产量（kg/hm2）
汇总生产各种消费项目人均占用的 各类生态生产性土地，然后六类生 态生产性用地分别乘上等价因子。
求和六类生态生产性用地的人均生态 足迹，得出人均生态足迹。再乘以区 域总人口，就得出总生态足迹。
生态承载力和生态足迹的计算公式如下：
2、生态足迹法
（1)生态足迹( ecological footprint，EF) 的基本思想是 以具有等价生产力的生物生产性土地面积为衡量指标， 定量表征人类活动的生态负荷和自然系统的承载能力， 从而判断系统是否安全。 其定义为: 任何已知人口的生态足迹是生产这些人口
所消费的所有资源和吸纳这些人口所产生的所有废 弃物所需要的生物生产土地的总面积和水资源量。
据此,可采用状态空间中的原点同系统状态点所构成 的矢量模表示其大小,如图1中的OC和OD。由此得出 区域承载力的数学表达式为:
RCC = ������ =
������
෍ ������������������ 2
������=1
式中: RCC为区域承载力的大小; M为区域承载力的有向
矢量的模数;������������������为区域人类活动与资源处于理想状态时 在状态空间中的坐标值(i=1，2，…，n)。
式中:RCS为现实的区域承载状况;RCC为区域承载力;θ 为现实的区域承载状况矢量与该资源环境承载体组 合状态下的区域承载力矢量之间的夹角(即图1中OA 与OD的夹角)。
根据矢量夹角计算公式可求得:
������, ������ cos ������ = ������ ������ =
σ������������=1 ������������������������������������ σ������������=1 ���������2��������� × σ������������=1 ���������2���������
生态足迹法从一个全新的角度考虑人类及其发 展与生态环境的关系，通过跟踪区域能源与资源消 费，将它们转化为这种物质流所必需的各种生物生 产土地的面积，即人类的生物生产面积需求。
在计算中，不同的资源和能源消费类型均被折算为 耕地、草地、林地、建筑用地、化石燃料用地和水 域6 种生物生产土地面积类型( 这6 种土地类型在空 间上被假设是互斥的) 。考虑到 6 类土地面积的生态 生产力不同，因此将计算得到的各类土地面积乘以 一个均衡因子。
（2）状态空间法对区域承载力状况的定量描述
由于现实的区域承载状况同状态空间中理想的区 域承载力并不完全吻合,通常会有一定的偏差,从而导 致区域承载状况出现超载、满载与可载3种情况。区 域承载状况的计算公式为:
������������������ = ������������������ × cos ������
图1 区域承载力概念模型示意图
图1所表示的三维状态空间包括作为 受载体的人口及其经济社会活动和作为 承载体的区域资源环境三个轴。
图中A、B、C三个点为承载状态点， 可表示一定时间尺度内区域的不同承载 状况。D、E两点代表了两种资源环境组 合下的区域承载力。
所有这些状态空间中由不同资源环 境组合形成的区域承载力点构成了区域 承载力曲面DYmax和CXmax。根据区域 承载力在状态空间中的含义,任何低于 该曲面的点(如A点)代表某一特定资源 环境组合下,人类的经济社会活动低于 其承载能力,而任何高于该曲面的点(如 B点)则表明人类的经济社会活动已超出 该特定资源环境组合的承载能力。
式中，a、b分别代表状态空间中的两个向量，假
设其顶点分别为A、B，������������������和������������������则代表顶点A、B 在状态空间中的坐标值(i=1,2,...,n)，n代表状态空间
的维数。
根据上述概念模型分析可得出如下结论:超载时的区 域承载状况的矢量的模必然大于区域承载力矢量的
一地区的生态足迹总量; EC为地区生态承载力供给。
③生态赤字 / 盈余的计算
人均生态赤字 = 人均生态承载力−人均生态足迹 若数字大于 0，则为人均生态盈余。 总生态赤字 = 总生态承载力−总生态足迹。
（3）生态足迹法的优缺点：
生态足迹法应用的范围广,计算结果直观明了,且 具有区域对比性,但该法动态评估还不成熟,只注 重区域生态的可持续性,而不关注经济、社会、 技术方面的可持续性,即存在生态偏向性,在生态 足迹计算中缺少由于水资源所造成的附加的生态 足迹面积,所以计算结果是乐观的最小值。
计算出一个参数以转化为全球平均水平。其计算公式为 ：
某区域某类用地生产力系数
=
该地区单位平均产量 该类用地全球平均产量
均衡因子，也称等价因子。其计算公式为：
某类生态生产性土地的等价因子 全球该类用地的平均生态生产力
= 全球所有生态生产用地的平均生态生产力
由于平均生态生产力用实物表达不能直接比较，故一般 用货币价值体现。
������=������
������=������
式中: n 为消费商品或生产生物的类型;������������������为第i种消费 商品的生产足迹; ������������������为第i种消费商品的消费总量; ������������ 为第i种商品的生物生产单位面积产量; ������������������为第i种生物 资源的生产足迹; ������������������为第i种资源生物生产总量; ������������为 第i种消费品或生物资源土地类型生产力权值; EF为某
生态足迹分析的一个基本假设是：以上六类土地用 途在空间上是互斥的。
(2)传统生态足迹的计算：
①生态承载力的计算
计算生态生产 性面积
计算生产力 系数
计算均衡因子
加总六类人均生 态承载力
计算各类人均生 态承载力
计算生态生产性面积，一般根据相关统计资料或实地测 量，得出各类生态生产性面积。
计算生产力系数，生态生产性面积不能直接比较，需先
加总六类用地人均生态承载力，得出人均生态承 载力，再乘上该区域总人口，就得出总生态承载 力。
②生态足迹的计算
计算各主要消费项目 的人均消费量
计算生产各种消费项目 人均占用的生态生产性 土地面积
计算各类用地的人 均生态足迹
计算生态足迹
对区域内的消费项目按生物资源类型 进行划分，并计算区域内每一项的人 均年消费量。
模;反之,可载时区域承载状况矢量的模则小于区域 承载力矢量的模。据此,可对夹角θ的符号及现实的 区域承载状况与区域承载力的关系用下式表明:
> 0，∀ ������������������ > ������������������
超载
������ = 0，∀ ������������������ > ������������������
2、状态空间法
（1）状态空间法的基本原理 状态空间是一种时域分析法,是欧氏几何空间用于定量 描述系统状态的一种有效方法。通常由表示系统各要 素状态向量的三维状态空间轴组成。利用状态空间法 中的承载状态点,可表示一定时间尺度内区域的不同承 载状况。利用状态空间中的原点同系统状态点所构成 的矢量模数表示区域承载力的大小。由承载状态点构 成承载曲面,高于承载曲面的点表示超载,低于承载曲面 的点表示可载,在承载曲面上的点表示满载。此法可以 定量的描述和测度区域承载力及其承载状态。
生态承载力的特性：
以包括人类在内的复合生态系统为研究对象； 既考虑自然系统的自我维持和调节能力（即
资源与环境的可持续供给与容纳能力），也 考虑人类社会活动对系统的正负能动反馈；
具有显著的时空尺度依赖性。
二、生态承载力的研究方法
1、常用的生态承载力wenku.baidu.com究方法
净初级生产力估测法（自然植被第一性生产力法） 生态足迹法 状态空间法 供需平衡法（资源与需求差量法） 模型预估法 综合评价法