國內外生態足跡模型的應用研究文獻回顧與展望

侯培 朱有祿

摘要?通過文獻閱讀法，對國內外生態足跡模型的起源、應用范圍、應用空間、修正方法進行詳細解讀，并對現有生態足跡相關研究提出不足與展望，以期為生態足跡模型的未來應用及具體修訂提供理論支撐。

關鍵詞?生態足跡模型;國內外;回顧與展望

中圖分類號?X?144??文獻標識碼?A

文章編號?0517-6611（2019）23-0001-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2019.23.001

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Review and Prospect of the Application of Ecological Footprint Model at Home and Abroad

HOU Pei，ZHU You?lu

（Xian Engineering Investigation & Design Research Institute of China National Nonferrous Metals Industry Co.，Ltd.，Xian，Shaanxi 710054）

Abstract??This paper made a detailed interpretation of the origin，application scope，application space and correction methods of ecological footprint models at deomestic and foreign by means of literature reading method，and put forward the shortcomings and prospects of the current research on ecological footprint.The aim is to provide theoretical support for the future application and modification of ecological footprint model.

Key words?Ecological footprint model;Domestic and foreign;Review and expectation

生態足跡（ecological footprint，EF）指能夠持續地提供資源或處理廢物的、具有生物生產力的地域空間[1]。因此，生態足跡越大，自然資源的利用越多，生態壓力越大。

生態足跡模型最初由加拿大生態經濟學家William Rees[2]于1992年提出，該模型是一種以土地作為衡量單位的生態可持續性評估方法，假設6種生態生產用地，即化石能源土地、耕地、草地、林地、建筑用地和水域的空間差異。該方法計算過程簡便，計算結果直觀綜合，數據獲取途徑相對容易，因而獲得全球多個國家和多領域專家及機構的認可，隨后由其博士生Wackernagel等[3-4]于1996年進一步完善和論證該模型。

筆者回顧了國內外學者的研究，總結了研究經驗和研究修訂，以期為促進我國生態環境與經濟發展之間的可持續發展、生態足跡模型的進一步精準應用及修正提供理論支撐。

1?模型綜述

1.1?生態足跡模型

該模型主要沿用Rees等[5]已有成果。其計算公式為[6]：

EF=N×ef=Nni=1riai=Nni=1（rici/Pi）

式中，EF為總的生態足跡;N為人口數;ef為人均生態足跡;n為消費商品數量;i為消費商品和投入的類型;ri為當量因子;ai為人均i種交易商品占用的生物生產土地面積; ci為i種商品的人均消費量;Pi為i種消費商品的世界平均生產能力。

1.2?生態承載力模型?生態承載力即在某一特定環境條件下，某種個體存在數量的最高極限。其計算公式為[7]：

EC=Nec=N6j=1（ajri/yj）

式中，EC為區域總生態承載力;N為人口數;ec為人均生態承載力; ai為人均生物生產性土地面積; ri為當量因子;yi為產量因子。

1.3?生態赤字/生態盈余模型?比較生態足跡與生態承載力計算結果，如果生態足跡大于生態承載力，則是生態赤字，阻礙了生態環境的可持續發展;如果生態承載力大于生態足跡，則是生態盈余，將有利于生態環境的可持續發展。這一方法簡單明了，從定量上可以直接判斷某一地區生態環境的可持續發展。

2?國外模型應用領域

2.1?理論及應用發展

生態足跡模型理論始于Wackernagel等[8]基于聯合國官方統計數據，1997年對居住著世界上80%人口的52個國家的《國家生態足跡》（Ecological Footprint of Nations）生態環境影響數據進行了比較分析，這些數據表明，當時已有43個國家出現生態赤字，人類所使用的資源和生態服務比大自然所能再生的資源和生態服務多出約1/3。

隨后，Senbel等[9]將生態足跡模型應用于北美地區，研究了人類消費、生態生產力和物質效率的幾種情況，以探討在未來一個世紀中，哪些變量會對北美的生態預算產生影響。他們認為只有人類消費大幅度減少，才有可能產生生態盈余。經濟活動和消費的增加能造成一個區域生態生產力和消費平衡方面的赤字，并可能限制生態可持續性發展。

理論研究多起源于國外，將其應用于全球各地的計算成果表明，整體上全球各地環境正在面臨嚴峻的考驗，人類涉足的領域生態赤字在逐步擴大，為保障全球人類可持續發展及生命的延續，采取相應積極措施與生態環境和諧共處迫在眉睫。

2.2?模型演變

自20世紀80年代后期以來，可持續發展已成為世界上許多國家的首要目標。1998年，Bicknell等[10]以新西蘭為實證應用，利用作為大多數發達國家國民一部分賬戶體系收集的數據，提出了一種改進的投入-產出分析方法來計算生態足跡，并計算出新西蘭經濟活動水平與其對環境的相應影響之間的聯系：每年只有3.49片具有生態生產力的土地維持新西蘭人當前的平均消費水平。

Wackernagel等[11]于2004年又研究了在時間序列中計算生態足跡的方法進展，采取了2種不同的方法：①以“全球公頃”或具有全球平均生物生產力的正?；暠硎镜膫鹘y生態足跡方法的最新演變;②“實際土地使用”方法，計算每個國家的社會經濟新陳代謝所占的實際面積。并將其應用于1961—1999年的奧地利、菲律賓和韓國。計算表明，韓國的快速工業化導致其生態足跡急劇增加，而奧地利的足跡在1961年已經很大，但在整個分析過程中只是緩慢增長。

值得探討的是，生態足跡的模型在Rees和Wackernagel M提出后便逐步得到大尺度范圍應用，其計算結果取決于數據的可獲取性與完整性，指標選取的細微差別將會使其計算結果產生很大差異。

2.3?拓展研究

2018年Ossberger等[12]以奧地利維也納為例，對不同城市公共交通模式擴大的生態足跡為研究對象，將生態足跡擴展到公共交通用地方面，研究了這些由地鐵、有軌電車和公共汽車運輸組成的多式聯運公共客運網絡的土地用途。土地用途的區別是城市的直接土地用途，全球腹地提供能源和資源的直接土地用途，以及減少二氧化碳排放所需的土地。就后者而言，對能源消費（可操作能源二氧化碳內地使用）和貨物和材料中所含二氧化碳（含二氧化碳內地使用）的二氧化碳排放量進行了區分。最后確定了公共交通系統的總體土地使用情況，并利用對廢舊貨物和材料的生命周期進行的擴展生態足跡分析加以說明。

在拓展研究方面查到的文獻中，國外學者研究居多。這也從側面反映了國內生態足跡現狀，亟需關注以實現可持續發展。

2.4?概念創新類

“旅游生態足跡（touristic ecological footprint）”這一概念最早是由英國學者Colin Hunter等[13]于2002年提出[13-14]，隨后Cole等[15]運用該概念對喜馬拉雅快速發展的旅游中心馬納利鎮進行旅游生態足跡評價。Gssling等[16]以塞舌爾為例，構建了旅游目的地生態足跡計算模式，揭示了在計算過程中必須克服并注意的統計難題，并討論了這種方法的優缺點。

總體上看，概念性理論多起源于國外學者，而國內學者多為實證性研究。

3?國內模型應用領域

3.1?理論、方法與計量

楊開忠等[17]系統地介紹了生態足跡分析法的理論框架、指標體系和計算方法，并通過引入世界52個國家和地區的生態足跡，具體解釋了生態足跡分析方法的應用。李利峰等[18]討論了生態占用作為可持續發展指標的政策含義以及將其應用于青藏高原的可能性。王書華等[19]詳細分析了生態足跡方法的當前研究趨勢和發展趨勢，指出其動態性、多指標的整合性、污染影響分析等日益完善的發展趨勢。

蔣依依等[20]采用文獻綜述方法，回顧了國內外生態足跡模型的發展歷程及其在區域可持續發展計量和生態經濟領域的廣泛應用，展望了生態足跡模型的未來發展方向。

國內理論研究總體上滯后于國外，在模型應用方面創新總體偏低。隨著模型應用的不斷深化，在理論研究逐步拓展到應用領域，從國際視角逐步轉向國內省市級地方性研究，用于判定當地生態足跡。

3.2?時間跨度研究

國內生態足跡模型應用時間跨度3～70年不等，于興麗等[21]對甘肅省1990—2002年生態足跡的計算與分析;陳敏等[22]分析了1978—2003年中國生態足跡動態水平。另外，張紹修等[23]、曲哲等[24]分別對成都市、遼寧省朝陽市5年生態足跡進行動態分析。杜軼[25]基于不同年份的生態足跡，評估了1978—2001年山西省可持續發展能力，并對山西省社會經濟的可持續發展能力進行了比較分析，明確了山西省社會經濟可持續發展現狀，為山西省社會經濟可持續發展、以及政策制定提供科學依據。

基于數據的可獲取性，國內大部分人學者的時間跨度研究較為寬泛。生態足跡的跨時間研究更能從時間序列上表明生態赤字的不斷擴大，使人們對生態環境的保護與可持續發展產生更為深刻的認識。

3.3?空間跨度生態足跡分析

方愷等[26]以全球為研究尺度，對美國、英國等7個發達國家及中國、印度、俄羅斯和巴西4個發展中國家為案例，人均足跡廣度以加拿大最高（698 hm2）、印度最低（0.49 hm2）;足跡深度以日本最高、加拿大最低。這足以表明，足跡深度與足跡廣度在各國間基本呈逆向排列，發達國家社會財富的增加是以透支后代的自然資本為代價的。

另外，國家尺度方面，劉宇輝等[27]研究表明，1962—2001年，中國人均生態承載力逐漸下降，人均生態足跡則逐步加大，目前中國人均生態足跡已經超過人均生態承載力，并繼續擴大，中國目前的發展處于一種強不可持續狀態。

空間跨度上，國內研究基本覆蓋地市、省級、西部。總體上講，我國的經濟發展方式逐步從粗放型向集約型轉變，但未來仍需注重提高資源利用效率，逐步走向生態大國，實現城市的可持續發展。

3.4?特定資源研究

陳文輝等[28]以北京市日常消費食品生態足跡的距離為研究核心，得出北京市2008—2012年消耗食物的生態足跡里程不斷增長，達到676.75 km。各類食物的生態足跡距離最高為水果，較低為水產。蔬菜和水果的生態足跡距離存在明顯的季節波動，且冬季和春季遠高于夏季和秋季。

黃雨生等[29]對能源消費碳足跡進行應用研究。黃雨生等[30]計算了中國大陸30個省份的能源碳足跡和碳承載力，發現2012年碳足跡最大的省份是山東省，占9.43%，云南省碳承載力最大，占10.53%。他的研究表明，中國北方的碳足跡和凈碳足跡高于南部地區，而南部地區的碳攜帶能力高于北部地區。李俊等[31]測算出2012年新疆那拉提鎮旅游生態足跡是旅游生態承載力的13.56倍，說明旅游活動正在快速消耗那拉提鎮資源環境。另外，劉莉等[32]運用水足跡理論和計算方法，采用灰色關聯度法分析其驅動力因子，系統分析了2003—2011年四川省各市農業水足跡的時空動態變化趨勢與農業水資源利用效益。

生態足跡從一開始研究生態環境方面，逐漸涉及對生態環境有影響的因素諸如水果、碳能源、旅游等方方面面，不僅對生態環境保護進行定量評價，對于影響生態環境質量及變化的各種因子及調試也有較多的應用。

3.5?指標修正與創新

吳歌等[33]根據延安市地域特征及數據的可獲取性，在原有土地類型中增加了消納生活垃圾的污染排放用地，即7類用地，并采用陜西省人均消費生物資源量代替延安市人均生物資源消費量，對延安市的可持續發展進行分析。

張恒義等[34-35]、馮娟等[36]、程淑杰等[37]等用“省公頃”，張帥[38-39]用“市公頃”建立生態足跡模型，求得數據較傳統的全球公頃和國家公頃更加準確。

該模型從提出至今約20年，從學者的理論探索、模型應用，根據實地研究不斷模擬修正，逐漸趨于成熟，越來越多的學者在判定某地區的生態足跡后，逐漸趨向修正指標以便更加貼合當地實際情況，更有助于數據的探討結果。

4?研究展望

該研究運用文獻閱讀方法研究了國內外學者關于生態足跡的文獻，不難看出生態足跡已經引起相關領域學者越來越多的重視和實踐探索，將對未來研究生態足跡方面發揮重要作用。不足之處在于，生態足跡是運用已有的數據所做的測試計算，對現狀或已發生的狀態能進行量化展示，而難以對未來進行準確預測。另外，這類計算多起源于國外研究中，國內學者在創新性研發領域還缺乏足夠活力。

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