中国生态足迹的多尺度变化及驱动因素分析

在基于生态足迹模型计算1953年-2007年中国人均生态足迹(Ecological Footprint,EF)数据基础上,采用经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)方法研究发现,1953年-2007年中国人均EF存在明显的4.3a、10.8a两个波动周期和一个递增趋势。选取与中国人均EF变化高度相关的产业结构、能源消费、发电量、居民消费、城市化水平等7个指标,不同时间尺度下的驱动因素逐步回归分析发现,人均GDP、第二产业产值、重工业、原油消费、发电量、居民消费、城市化率7个因素是驱动其不同周期性变化和持续增长的主要因素。稳定经济增长,优化产业机构,降低原油消费,提高天然气、水电及可再生能源消费比重,提高电力利用效率,适当控制城镇化等是中国减少生态足迹、降低人类环境影响的有效措施。     

基于生态足迹模型的中国未来发展情景分析

生态足迹是近年来国际上一种重要的判别可持续发展程度的生物物理量方法。本文对1949年-2008年中国人均生态足迹和生物承载力进行了测算,在此基础上使用经验模态分解方法建立一个非线性的动态预测模型,并进行长时间的模拟验证,后又分"惯性发展"和"稳步调整"两个情景对中国未来20年发展的生态潜力进行预测,结果表明:①建国60年以来中国的人均生态足迹在小幅波动中不断上升,同时人均生态承载力不断降低,从1985年起中国整体上处于生态赤字期;②若按照惯性发展,则2030年人均生态赤字将达到3.9024hm2/cap,可持续发展形势非常严峻;③若按照"稳步调整"情景,则2030年人均生态赤字为1.5217hm2/cap,这种程度的生态超载有可能通过一些技术手段如国际贸易等来缓解。最后,基于计算和情景分析提出可持续发展建议。     

生态足迹的分析预测及其驱动力研究

运用生态足迹和生态承载力的理论和计算方法对徐州市2005年人均生态足迹、人均生态承载力和人均生态赤字进行计算,对其土地利用可持续程度进行评价.运用一元线性回归模型对人口约束力进行预测分析,并通过灰色GM(1.1)预测模型,对总生态足迹、可利用生态承载力进行了预测。最后对驱动其变化的因子进行相关性分析。     

基于生态足迹法的区域水生态承载力研究——以浙江省湖州市为例

本文初步界定了水生态足迹和水生态承载力的内涵,将水生态足迹分为水产品生态足迹、水资源生态足迹与水污染生态足迹,并建立了水生态足迹模型。其中,采用了Wackemagel的水产品生态足迹模型;水资源生态足迹采用了基于水资源消耗量的计算模型;采用零维模型计算污染稀释净化需水量,构建水污染生态足迹模型。最后,以扣除60%生态需水为前提建立了水生态承载力计算模型。以浙江省湖州市为例,模型计算了湖州市2000年-2007年水生态足迹和水生态承载力,结果显示,湖州市2000年-2007年水生态承载力超过水生态足迹,呈现生态盈余,但是水生态承载力波动较大,水生态足迹在不断增大;由于水产品的消费量逐年增大,水产品生态足迹在水生态足迹中所占比例也相应增大。     

西安市生态足迹与生态承载力动态变化与预测

生态足迹法通过将区域的资源和能源消费转化为提供这种物质流所必须的各种生物生产土地的面积,并同区域能提供的生态生产型土地面积(生态承载力)进行比较,能定量判断一个区域的发展是否处于生态承载能力的范围内。本文运用生态足迹法和ARIMA模型,以2013年以及1994-2013年西安生物资源账户和碳足迹账户的消费数据,进行静态生态承载力与动态生态承载力分析并预测未来5年生态安全情况。结果表明：2013年西安市生态足迹大于生态容量,同时1994-2013年西安市均表现出生态足迹超出生态承载力8倍左右,出现严重的生态赤字。西安市的生产、生活强度超过了生态系统的承载能力,西安市生态系统处于人类的过度开发利用之下。ARIMA模型预测表明未来5年生态足迹虽有逐年减小的趋势,但和生态承载力差距较大。通过分析西安市人类活动对自然生态系统的压力和影响程度,可为城市生态研究、生态建设和可持续发展提供新的思路和方向。通过研究提出加强城市生态建设,优化城市管理模式,优化产业结构是维持西安可持续发展和生态安全的有效途径。     

云南省耕地资源利用的可持续性及其动态预测——基于“国家公顷”的生态足迹新方法

借助传统的生态足迹方法,以"国家公顷"为计量单位,运用"中国平均生态生产力"对单产因子和产量因子进行调整,引用"中国平均均衡因子",提出"中国标准"的生态足迹新方法,构建了区域耕地资源可持续利用的评价模型。在此基础上,运用灰色系统预测GM(1,1)模型分别建立了云南省人均耕地生态足迹和人均耕地生态承载力的预测模型,残差检验与误差检验结果满足模型精度要求,以此对云南省耕地资源利用的可持续状态进行预测。结果表明:①1998年-2009年,云南省人均耕地生态足迹和人均耕地生态承载力均呈波动上升态势,耕地资源利用总体上呈现弱不可持续状态;②在人口增长、经济发展、自然灾害和土地利用方式等不出现明显"突变"的前提下,2010年-2015年,云南省人均耕地生态足迹和人均耕地生态承载力将呈稳步增长趋势,区域耕地资源利用的可持续程度将进一步增强,但这种增强只是从弱不可持续状态向弱可持续状态逐渐逼近,并没有达到中等可持续状态或强可持续状态。保住耕地面积"红线"和对山区耕地资源进行整理、技术改造是提高耕地生产能力,实现云南省耕地资源可持续利用的良策。     

吉林省生态足迹动态分析与预测

生态足迹模型是度量可持续发展的一种方法，运用它对吉林省可持续发展状况的评价和未来发展趋势进行研究，为吉林省可持续发展提供决策依据。利用生态足迹模型研究了吉林省1978-2002年生态足迹和生态承载力，运用回归分析对吉林省2004-2016年生态足迹和生态承载力做出了预测。结果表明：1978-2002年，吉林省人均生态足迹从1.090 hm2增加到2.457 hm2，年平均增长率达到3.45%；人均生态承载力从1.210 hm2下降到1.096hm2，年均下降率为0.4%。除1978、1980年存在生态盈余，其余年份均是生态赤字，且生态赤字总体呈扩大趋势。2004-2016年，吉林省人均生态足迹年平均增长率将达到1.99%，人均生态承载力下降率达0.5%。探讨了生态足迹模型存在的一些问题以及尚需研究的内容。     

基于生态足迹理论的中国生态供需平衡时空动态

生态供需平衡是生态文明研究的一个科学问题,也是生态文明建设的实践基础。生态足迹因其所具有的社会-生态属性和宏观可度量性,成为生态供给与生态需求平衡关系研究的一个切入点。本文在生态足迹理论的基础上,构建生态足迹账户,优化生态足迹、生态承载力计算,评价了1995—2015年中国生态供需平衡状况。研究发现：①中国生态足迹2000年以后增长快速,最终形成东部>中部>西部的“阶梯化”的空间格局;生态承载力呈“局部调整,总体稳定”动态特征;②中国生态供需平衡状况于2005年前后发生质的变化,即由生态盈余转入“生态超载”状态。2015年,中国对自然环境的“占用”需要1.39个中国才能满足现有的生态需求;③东部地区生态超载状况远大于其他地区,西部地区生态承载力基础较差,生态足迹的增长引起了西部地区生态超载加速。其中,宁夏、新疆生态超载严重,且生态足迹呈中高速增长,应引起重视;④能源足迹与污染足迹的控制是改善地区生态供需平衡状况的关键内容。研究结果可为中国区域生态文明建设与生态规划提供参考。     

基于生态足迹的北京市土地生态承载力评价

北京市是我国土地利用集约程度较高,土地利用与经济发展和生态环境矛盾最尖锐的地区之一。本文利用生态足迹的原理和模型计算了北京市1990年~2003年的生态足迹和土地生态承载力,以期为适应北京大都市社会经济功能的特点,寻求在资源环境承载力范围内实现该市可持续发展的途径和对策。结果表明:1990年~2003年,北京市的人均生态足迹呈阶段性变化,1995年以前人均生态足迹逐渐增大,1995年以后呈逐渐减小趋势;而万元产值生态足迹呈持续减小趋势。1996年~2003年,北京市总的生态足迹和人均生态足迹均大大超过其土地生态承载力,出现生态赤字。从横向比较看,北京市的人均生态足迹超出全球和中国平均水平。可见,北京市人口、经济和消费模式对自然的需求远超过北京市生态系统承受能力,北京市生态发展处于不可持续状态。为适应北京大都市社会经济功能的特点,尽可能减小对周围和其它地区生态环境负担的转移,必须建立起资源高效型、消费生态型、观念环保型的新型社会经济发展模式。     

基于生态足迹理论的安徽省可持续发展评价

运用生态足迹理论对安徽省17年来的可持续发展状况进行了实证分析,并在此基础上预测了该省2007-2012年间生态足迹、生态承载力以及万元GDP生态足迹的变化趋势.研究结果表明,该省生态足迹与生态承载力之间的矛盾有加剧趋势,生态环境面临着较大压力,需要加强相--应政策干预转变经济发展方式以实现经济、环境、社会的可持续发展.最后,作者结合安徽生态省建设从降低生态足迹和提高生态承栽力两个方面提出了政策建议.     

生态足迹若干不足、修正与完善以及应用拓展

首先针对产量因子调整、生态赤字与生态盈余指标与生态足迹实物量特性方面不足以及其实践应用中局限,分别构建生产足迹、污染物排放足迹、贸易足迹计算方法、生态可持续指数,对产量因子进行调整、推导最大可持续生产量、消费量的计算模型.其次应用方面与资源环境核算相连接,两者的共同点为生态足迹应用到资源环境核算上提供了可能,为彼此计算提供基础与拓展,比如根据资源环境核算计算生产足迹,也可根据生态足迹计算自然资源耗减与环境污染的计算方法,推导生态足迹的价值量核算模型等,进一步拓展生态足迹的应用范围与相关理论.最后对若干修正与扩展模型进行计算,构建完整的生态足迹指标体系,进行实证分析.     

生态赤字下非再生资源对生态空间的替代作用

通过评估生态空间占用和生态承载力，发现我国的年人均生态赤字从1980年的0.275hm²增加到了2000年的0.548hm^{2,伴随着人口和经济的快速增长，我国的生态赤字区不断扩大，1980年，我国有19个省（市、自治区）处于生态赤字区，2000年生态赤字区扩大到了26个省（市、自治区）。说明我国已长时间处于大范围生态透支状态。这让人们对于我们未来生存与发展的自然基础感到担忧。生态赤字表征的是某个特定区域所有资源消耗所需要的生态空间面积与该区实际具有的生态空间面积之差，也就是说它是支持特定区域内一定人口在现有生活水平下生存的生态空间短缺。生态空间基于可再生性的生物生产面积，我们目前所消耗的自然资源中，有很大一部分属于像煤炭、石油、天然气等此类不可再生的自然资源。在生态赤字中化石能源消耗占了很大的比重，因此，如果将这部分不可再生的资源也考虑在内并折算为我们可消费的生态空间，那么我们实际拥有的生态承载力就会明显扩大，非再生的自然资源基础为我们提供了巨大的生态空间替代。}     

基于特征参量调整法的中国省域生态足迹研究

本文以中国各省(市、自治区)2004年统计数据为基础,采用适合中国国情的生物生产性土地分类体系和世界自然基金会(WWF)发布的《Living Planet Report 2006》中最新的均衡因子,计算并分析了各省、直辖市、自治区和东部、西部、中部、东北四大经济板块2004年的生态足迹、各地区地均生态承载力及地区万元GDP生态足迹。引入了"地均生态承载力"概念,讨论了不同地区生态足迹和生态承载力与经济发展的关系,探讨了各地区自然资源环境和生态平衡的关系。将计算结果与1999年,2002年,2003年,2005年中国生态足迹进行了比较,就其异同进行了讨论。研究表明:2004年中国人均生态赤字为1.35hm2,省际人均生态足迹差异较大,地区生态足迹与经济发展程度具有明显相关性。本研究调整特征参量后,生态足迹法能够更好地反映中国的生态可持续发展现状。最后,结合各地区生态环境压力和经济发展水平,提出了促进可持续发展应采取的对策和措施。     

基于生态足迹的西藏自然保护区生态承载力分析——以工布自然保护区为例

在全球变化的大背景下,自然保护区是维持西藏生态环境可持续发展的重要手段。本文以西藏工布自然保护区为例,基于生态足迹模型,计算该保护区2007年有效物质消费量与有效可利用生态生产性土地面积,分析其生态足迹和生态承载力,为宏观指导西藏地区如何处理经济发展与生态环境保护的关系提供科学依据。分析表明:西藏工布自然保护区2007年人均生态足迹为1.5785hm2,人均生态承载力为21.2453hm2,人均生态盈余为19.6668hm2,盈余比例达92.57%。人均生态足迹中,对耕地的需求最大,其次为化石燃料产地、林地、草地、建筑用地,对于水域的利用缺乏统计数据。工布自然保护区生态承载力远大于生态足迹,其中以林地为主,体现了当地的生态特色。     

调整特征参量的生态足迹新方法研究——以西安市为例

在传统生态足迹计算方法的基础上,本文提出了最终能源足迹概念.即地球上消耗的能源最终由太阳辐射提供,而能源生态足迹就是消耗能源所需的接收太阳辐射能的建成地面积.相应的,不再使用化石能源地概念.同时,将海洋提供的生态资源,纳入内陆居民人均生态承载力范畴.以西安市1997年～2006年的统计数据为基础,本文分别使用传统方法和上述调整后的方法对10年间西安市的生态足迹进行了计算.传统生态足迹法计算的结果表明西安市人均赤字由1997年的1.07hm~2,逐渐增加至2006年的1.40hm~2,始终处于生态赤字状况.而调整后生态足迹法的计算结果表明,西安市一直处于生态盈余状况,可持续发展状况良好,其人均生态盈余在1997年为0.64hm~2,至2006年为0.45hm~2.本研究调整原方法部分特征参量后,使生态足迹法更具前瞻性,更符合社会发展规律特征,能够更准确地反映区域生态可持续发展状况.     

国家生态压力与生态利用效率研究

基于生态足迹方法，提出并构建了度量国家生态压力总量与国家生态效率的本国生态足迹和生态利用效率指标。应用该指标对我国1990年～2003年的本国生态足迹、生态承载面积、本国生态赤字及本国生态利用效率进行了计算，分析了中国生态压力、生态利用效率的历史轨迹、发展趋势及其构成和主要矛盾。结果表明，我国的生态系统一直处于超载状态，现在的超载程度已很严重。这一期间我国的本国生态利用效率从2 070元/hm²增长到4 046元/hm²，年均增长率为5.3%。生态利用效率以较高的速度增长，说明我国经济实现了一定程度的生态压力相对减量；但这一时期的生态利用效率的增长率远低于经济总量的增长率，导致本国足迹增长较快。可见，我国经济的快速发展和工业化进程是以本国生态资源的大量消耗为代价的；而能源和农业是中国可持续发展需要解决的主要矛盾。所以，实现可持续发展仅注重环境末端治理是远远不够的，根本途径是从源头实现资源(尤其是能源)需求减量，并应特别重视农业对生态环境的冲击。     

区域生态足迹情景预测——以吉林省为例

生态足迹模型偏重于生态可持续性的评估,缺乏针对社会经济发展动态性特征的预测功能。为探索生态足迹变化的驱动因子,建立了吉林省生态足迹时间序列,结果表明:居民消费水平的上升和能源消费的增加是该省生态足迹上升的主要原因。以居民消费水平和能源强度为策略变量,构建区域生态足迹预测模型;检验结果显示,该模型的拟合优度较好,相对误差均低于4.3%。最后,结合情景分析法,对吉林省生态足迹进行了预测,并分析了策略变量对生态足迹变化的影响。维持现行发展趋势,2010年吉林省生态足迹将增至2.99 hm2/人,年均增长率为4.35%;按照“十一五”规划发展,2010年该省生态足迹升至3.53 hm2/人,年均增长率为6.84%;情景三下,生态足迹增长最慢,2010年该省生态足迹达到2.98 hm2/人;情景四下,生态足迹增长最快,2010年该省生态足迹为3.55 hm2/人;居民消费水平对生态足迹变化的影响远大于能源强度的影响,降低能源强度对于缓解生态足迹增长的作用是有限的。     

区域人均生态足迹的社会经济驱动模型

做为一种偏重生态的可持续评估手段，生态足迹方法往往难以全面地反映区域可持续发展能力。不少学者主张将生态足迹指标与其它社会经济指标相结合，以创建复合指标的方法来评估区域生态-经济协调性，从而弥补生态足迹方法的这一不足。不过，该手段忽视了生态足迹指标本身同相关社会经济指标的内在联系。因此，笔者试图对生态足迹的社会经济驱动作用做出相关分析，研究建立了江苏省1995年～2003年的人均生态足迹时间序列作为模型因变量，并根据区域社会经济发展与生态占用变化的作用机理选择了8个社会经济发展相关指标为自变量，建立多元线性回归模型。模型检验结果令人满意，并通过相关性分析、主成分分析等手段揭示了江苏省社会经济发展指标对人均生态足迹的强烈驱动作用。模型结果也从一个侧面说明江苏近年来社会经济发展模式的不可持续性。