基于生态系统服务的生态足迹模型构建与应用

生态足迹(EF)自提出以来得到了世界各国学者的广泛关注。然而,核算内容的不完整导致其无法全面衡量人类活动对生态系统造成的各种影响。本文完善了基于生态系统服务的生态足迹(ESEF)概念与通用模型,并拓展出基于资源供给和废弃物吸纳两大类服务的足迹模型。案例研究则利用基于废弃物吸纳的足迹模型,对太湖流域上游常州市和湖州市水污染物排放的环境影响进行评估。研究表明,就水污染物吸纳而言,当地水环境处于不可持续状态;氮磷营养盐的累积对当地水环境造成的压力远远大于有机物。这些信息能够为当地水环境管理政策的制定提供参考。ESEF概念的提出与模型的建立,有助于实现足迹方法对人类活动影响的全面衡量,并推动足迹理论的进一步发展与完善。     

基于改进模型的广西水资源生态足迹动态分析

传统水资源生态足迹仅核算人类活动对水资源供应的占用情况而未测算其对水环境净化功能的占用程度.为此,本文提出了改进的水资源生态足迹模型,并用该模型对2003-2010年广西水资源生态足迹进行了计算与分析.结果表明:①水资源账户中,淡水生态足迹2003-2005年较快上升,随后几年缓慢下降;水资源承载力较高,水资源生态盈余较多,水资源生态压力较低,三者2007-2010年起伏较大;②水环境账户中,有机物污染水生态足迹＜磷污染水生态足迹＜氮污染水生态足迹;最终水污染生态足迹很大,2003-2006年逐年升高,2007年迅速下跌,之后缓慢回升;水环境承载力变化趋势与水资源承载力相同;水环境生态赤字甚多,水环境生态压力很大,两者2007-2010年波动剧烈;③传统模型下广西水资源安全度很高,而改进模型下该地区水资源处于严重不安全状态.与传统模型相比,改进模型计算方法更科学,计算结果更符合广西的实际.     

污染足迹：一种基于生态系统服务的生态足迹

传统生态足迹理论虽然在可持续发展评价等方面得到了广泛的应用,但仍然存在着明显的缺陷和不足,其无法全面评估人类活动的根源在于土地功能排他性假设限制了其对利用生态系统非生物生产性产品和服务的人类活动的衡量。为了摆脱传统生态足迹理论的局限性,应当承认土地功能多样性的客观事实。本文提出了基于生态系统服务的生态足迹概念和计算方法,并以污染足迹为例进行了系统分析。污染足迹,即基于污染物吸纳的生态足迹,是一类典型的基于生态系统服务的生态足迹,它不是对传统生态足迹中能源足迹的简单置换,而是能够囊括人类活动产生的大部分污染物,并可以根据不同的污染物类别或类型进一步细化。污染足迹计算的难点在于必须明确污染物的迁移转化规律,进而确定进入各种土地类型的污染物量以及各种土地类型的纳污能力,而应用的难点在于如何确定不同类别或类型污染物污染足迹之间的关系。     

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。     

海南岛河流水体纳污分析

海南岛有大小河流154条,纳污主要来自四大源头：城镇生活污水排放、工业污染源、畜禽养殖污染源、面源（面排放污染源）。2002年海南岛各河流容纳主要污染物的量分别为COD量75 345t、无机氮10 946t、磷酸盐2 477t;河流（河段）纳污量最大的污染源是城镇生活污水排放,COD、无机氮、磷酸盐分别占全岛河流纳污总量的44.89%、45.04%、46.14%。海南岛河流全年监测值中出现超过Ⅲ类水质标准的河段主要是COD、氮的影响,湖库则主要受COD及氮、磷影响;河口水质受氮的影响较大,城市河段主要受氮、磷的污染;城镇生活污水、生活垃圾以及农业面源污染是影响流域水质的主因。     

基于生态足迹的长山群岛土地承载力分析

根据生态足迹原理和方法,计算出2003-2007年间长海县土地资源人口承戡力,评价研究了海岛可特续发展状况.结果表明,长海县近五年期间,人均生态承载力由0.7418hm2增加到1.1364 hm2,年均增长11.25%,人均生态足迹由0.0946 hm2增加到0.1393hm2,年均增长10.16%.可见长海县生态保持良好,也是北黄海经济带开发开放的重要组成部分.     

北京市居民食物消耗生态足迹和水足迹

生态足迹和水足迹作为定量测度人类对自然资本利用程度和可持续性发展的综合性指标,已经被广泛应用到我国的生态评价和可持续发展能力评价。食物是人类首要的消费品,其消耗的生态足迹和水足迹将反映维持一个区域的人口基本食物需求所占用的土地资源和水资源。本研究在生态足迹和水足迹理论和模型的基础上,根据北京市的现状,重新计算了均衡因子和单位质量虚拟水含量等模型关键参数,改进计算方法,计算和分析了北京市居民食物消耗的生态足迹和水足迹。研究结果表明,北京市居民食物消耗人均土地面积达到1.967hm2/人,人均生态足迹为2.025hm2/人;北京市居民食品消耗人均虚拟水为1023.05m3/人,约为居民消耗实体水的5倍,反映了北京居民食物消耗需要大量的土地面积和水资源来满足,将对区域土地和水资源造成很大胁迫。本研究采用基于北京市实际食物来源的估算参数更能反应北京市的实际情况,其结果表明北京市食物供应选择从国内其他地方输入有利于减少北京市食物消耗所引起的生态足迹和水足迹,研究成果可为北京市农林渔牧产业结构调整布局,以及食物供应方案的制定提供决策依据。     

河北省氯化物排放标准制定的研究

河北省为加强地方流域的水环境管理,依法限制污染物的排放,提出了河北省特征污染物氯化物地方排放标准的制定原则、方法和基本思路。     

资源节约型校园建设中的生态足迹

生态足迹分析法是评价资源节约型校园建设水平最好的指标之一,文章以唐山师范学院为例,将该方法应用大学校园的研究.结果表明:2006年唐山师范学院能源和水的生态足迹分别为3721hm2和89.0hm2,人均生态足迹分别为0.372hm2和0.009 hm2.建议采取有效措施,降低校园生态足迹,促进资源节约型校园建设.     

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。     

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。     

海南省外来旅游者生态足迹测评

旅游生态足迹方法是评价旅游对生态环境影响的新方法。介绍了旅游生态足迹理论与方法,对海南省外来旅游者生态足迹进行了测评研究。结果表明,2004年海南省外来旅游者人均生态足迹和总生态足迹分别为0.1149hm²和147.63×10⁴hm²,分别是海南省本底人均生态足迹和本底总生态足迹的5.7%和9.0%,对海南省人均生态赤字和总生态赤字的贡献分别为16.9%和24.4%;在旅游活动各要素中,交通生态足迹所占比例最大,为64.3%,乘坐小汽车的旅游者仅占总数的12.5%,但却占着交通生态足迹的56.9%;在旅游者生态足迹类型中,化石能源用地所占比例最大,为77.4%。单位旅游生态足迹产值为940美元/hm²,是海南省本底单位生态足迹产值的1.56倍,但仅占全球平均水平的85%。单位旅游娱乐生态足迹产值高,而旅游交通、饮食的生态足迹产值低。由此表明,旅游活动是一种对自然资源高需求和高消耗的综合性生活方式,是影响旅游目的地生态环境的重要因素。旅游交通是旅游活动生态占用的主要因素,通方式决定着旅游交通生态足迹的大小。旅游业比当地各行业平均水平具有较高的经济效益。     

甘肃省能源消费碳足迹变化及影响因素分析

能源消费是人类活动影响全球气候变化的主要行为之一,对能源消费导致的碳足迹进行研究具有重要意义。本文首先应用能源消费碳足迹的相关概念和方法,计算得到了甘肃省1990年-2009年的总碳足迹、各能源消费类型的碳足迹、碳足迹产值和碳足迹生态压力;然后利用STIRPAT模型进行岭回归函数拟合,探讨了经济增长与碳足迹之间的定量关系,并验证了环境库兹涅茨曲线的存在性;最后通过脱钩指数分析进一步研究了经济增长与碳足迹之间的动态变化关系。结果表明：碳足迹从1990年的0.091hm2/人上升为2009年的0.191hm2/人,呈现波动上升的趋势。各能源消费类型的碳足迹构成中,煤和石油占据了绝对地位,其中又以煤所占比重最大,石油次之,天然气所起的作用甚微。碳足迹产值由1990年的1.18万元/hm2增加为2009年的2.51万元/hm2,碳足迹生态压力也从1990年的0.10上升至2009年的0.24。人口和人均GDP是驱动碳足迹增长的主要因素,且回归分析和脱钩指数分析都表明经济增长与碳足迹之间存在环境库兹涅茨曲线。     

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。     

华北平原小麦、玉米作物生产水足迹的研究

水足迹概念将水问题拓展到了社会经济领域,是当前测度人类活动对水资源系统影响的理想指标。本文借助水足迹的概念,计算了华北平原地区(河北、北京、天津)小麦、玉米的虚拟水含量及其生长生产水足迹,并就绿水的重要性和灰水对环境的不利影响进行了相关分析。结果显示:2007年华北平原主要地区小麦虚拟水含量为1.054m3/㎏,生长用水以蓝水为主;玉米虚拟水含量为0.808m3/㎏,生长用水以绿水为主;小麦生产水足迹为172×108m3,其中绿水足迹30.85×108m3,蓝水足迹102.5×108m3,灰水足迹38.65×108m3;玉米生产水足迹为173.07×108m3,其中绿水足迹101.06×108m3,蓝水足迹26.92×108m3,灰水足迹45.09×108m3。通过分析表明:绿水在当地农作物生产中占有重要的地位,绿水的使用与作物的生长特点及作物生长周期有关;小麦、玉米总水足迹约为当地水资源总量的2.2倍,减少小麦、玉米作物生产水足迹对华北平原具有重要的意义。     

生产视角下的中国水足迹空间差异研究——基于经济区域分析层次

基于经济区域分析层次,运用多区域投入产出分析及有关差异分解方法,探寻生产视角下水足迹(生产水足迹)地区间差异及其成因,讨论有必要调整生产的地区及调整内容。研究结果显示:①中国生产水足迹总体空间差异主要源于经济区域间差异(贡献率69.46%);②中国西北、中部和东北区域生产水足迹高于其他经济区域;各经济区域生产水足迹均主要源于农林牧渔业;农林牧渔业生产水足迹经济区域间差异是中国生产水足迹经济区域间差异的最重要成因(贡献率59.19%),其关键因子为该部门最终需求量(贡献率74.57%);生产水足迹相关指标区域间比较中,京津区域水资源压力、西北区域生产水足迹强度、东北区域工业生产水足迹废弃率高于其他区域对应值;③各经济区域内省区间生产水足迹在总量、部门结构、差异成因上有异同,在生产水足迹相关指标上水平各异;④东北区域、上海等“很有必要”调整生产,而“有必要”调整的有京津区域、吉林等;具体调整应结合水足迹地区间差异及其成因分析结果进行。在生产视角下水足迹研究中引入经济区域分析层次、构建生产水足迹强度和工业生产水足迹废弃率指标,具有一定创新价值。     

桂林市水资源可持续利用定量测度与动态分析

为了定量评价水资源可持续利用的状态和程度,在阐述水资源足迹内涵的基础上,通过构建实体水消费、产品水消耗和生态水需求等账户对2000年-2009年桂林市的水资源利用进行定量测度,并根据水资源匮乏度和万元GDP水资源足迹等评价指标对其进行动态分析.结果表明:10年来,桂林市的水资源足迹总体呈上升趋势,水资源的利用越来越接近不可持续的临界状态;实体水消费在水资源足迹中占的比重最大,而农业灌溉用水又占据了实体水消费的80％以上,今后应进一步调整产业结构,减少传统农业尤其是猪肉、牛肉等水资源密集型产品的生产,大力发展电子信息产业和旅游业;尽管万元GDP水资源足迹逐步下降,但与国内发达地区相比还存在很大差距,水资源的利用效率和效益还应进一步提高.     

武威绿洲农业开发对民勤绿洲来水量的影响——基于水足迹的视角

基于历史观测数据统计分析了1956年-2003年石羊河上游天然来水量与下游民勤绿洲来水量变化趋势,采用生产法计算了1950年-2006年武威绿洲农业水足迹,定量揭示了石羊河中游武威绿洲农业开发对区域水资源的真实占用及其对下游民勤绿洲来水量的影响。研究结果表明:①由于石羊河中游武威绿洲人类活动加剧,下游民勤绿洲来水量呈减少趋势;②中游武威绿洲农业水足迹呈快速上升趋势,粮食作物水足迹占最大比重;③中游武威绿洲农业水足迹与下游民勤绿洲来水量呈显著负相关关系,中游农业水足迹每提高1×108m3,下游来水量将减少0.2543×108m3;中游粮食作物水足迹每提高1×108m3,下游来水量将减少0.5021×108m3,中游武威绿洲农业开发是下游民勤绿洲来水量减少的最重要人文活动,粮食作物种植规模的扩大对下游来水量的影响很大;④通过控制农业生产规模,调整农业内部结构,降低单位农产品的虚拟水量,进而控制中游武威绿洲农业水足迹增长趋势是缓解下游民勤绿洲生态恶化的重要手段。