侯培 朱有祿

摘要?通過(guò)文獻(xiàn)閱讀法，對(duì)國(guó)內(nèi)外生態(tài)足跡模型的起源、應(yīng)用范圍、應(yīng)用空間、修正方法進(jìn)行詳細(xì)解讀，并對(duì)現(xiàn)有生態(tài)足跡相關(guān)研究提出不足與展望，以期為生態(tài)足跡模型的未來(lái)應(yīng)用及具體修訂提供理論支撐。

關(guān)鍵詞?生態(tài)足跡模型;國(guó)內(nèi)外;回顧與展望

中圖分類號(hào)?X?144??文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼?A

文章編號(hào)?0517-6611（2019）23-0001-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2019.23.001

開(kāi)放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)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(tài)足跡（ecological footprint，EF）指能夠持續(xù)地提供資源或處理廢物的、具有生物生產(chǎn)力的地域空間[1]。因此，生態(tài)足跡越大，自然資源的利用越多，生態(tài)壓力越大。

生態(tài)足跡模型最初由加拿大生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)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(tài)可持續(xù)性評(píng)估方法，假設(shè)6種生態(tài)生產(chǎn)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(jì)算過(guò)程簡(jiǎn)便，計(jì)算結(jié)果直觀綜合，數(shù)據(jù)獲取途徑相對(duì)容易，因而獲得全球多個(gè)國(guó)家和多領(lǐng)域?qū)＜壹皺C(jī)構(gòu)的認(rèn)可，隨后由其博士生Wackernagel等[3-4]于1996年進(jìn)一步完善和論證該模型。

筆者回顧了國(guó)內(nèi)外學(xué)者的研究，總結(jié)了研究經(jīng)驗(yàn)和研究修訂，以期為促進(jìn)我國(guó)生態(tài)環(huán)境與經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間的可持續(xù)發(fā)展、生態(tài)足跡模型的進(jìn)一步精準(zhǔn)應(yīng)用及修正提供理論支撐。

1?模型綜述

1.1?生態(tài)足跡模型

該模型主要沿用Rees等[5]已有成果。其計(jì)算公式為[6]：

EF=N×ef=Nni=1riai=Nni=1（rici/Pi）

式中，EF為總的生態(tài)足跡;N為人口數(shù);ef為人均生態(tài)足跡;n為消費(fèi)商品數(shù)量;i為消費(fèi)商品和投入的類型;ri為當(dāng)量因子;ai為人均i種交易商品占用的生物生產(chǎn)土地面積; ci為i種商品的人均消費(fèi)量;Pi為i種消費(fèi)商品的世界平均生產(chǎn)能力。

1.2?生態(tài)承載力模型?生態(tài)承載力即在某一特定環(huán)境條件下，某種個(gè)體存在數(shù)量的最高極限。其計(jì)算公式為[7]：

EC=Nec=N6j=1（ajri/yj）

式中，EC為區(qū)域總生態(tài)承載力;N為人口數(shù);ec為人均生態(tài)承載力; ai為人均生物生產(chǎn)性土地面積; ri為當(dāng)量因子;yi為產(chǎn)量因子。

1.3?生態(tài)赤字/生態(tài)盈余模型?比較生態(tài)足跡與生態(tài)承載力計(jì)算結(jié)果，如果生態(tài)足跡大于生態(tài)承載力，則是生態(tài)赤字，阻礙了生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展;如果生態(tài)承載力大于生態(tài)足跡，則是生態(tài)盈余，將有利于生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。這一方法簡(jiǎn)單明了，從定量上可以直接判斷某一地區(qū)生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。

2?國(guó)外模型應(yīng)用領(lǐng)域

2.1?理論及應(yīng)用發(fā)展

生態(tài)足跡模型理論始于Wackernagel等[8]基于聯(lián)合國(guó)官方統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，1997年對(duì)居住著世界上80%人口的52個(gè)國(guó)家的《國(guó)家生態(tài)足跡》（Ecological Footprint of Nations）生態(tài)環(huán)境影響數(shù)據(jù)進(jìn)行了比較分析，這些數(shù)據(jù)表明，當(dāng)時(shí)已有43個(gè)國(guó)家出現(xiàn)生態(tài)赤字，人類所使用的資源和生態(tài)服務(wù)比大自然所能再生的資源和生態(tài)服務(wù)多出約1/3。

隨后，Senbel等[9]將生態(tài)足跡模型應(yīng)用于北美地區(qū)，研究了人類消費(fèi)、生態(tài)生產(chǎn)力和物質(zhì)效率的幾種情況，以探討在未來(lái)一個(gè)世紀(jì)中，哪些變量會(huì)對(duì)北美的生態(tài)預(yù)算產(chǎn)生影響。他們認(rèn)為只有人類消費(fèi)大幅度減少，才有可能產(chǎn)生生態(tài)盈余。經(jīng)濟(jì)活動(dòng)和消費(fèi)的增加能造成一個(gè)區(qū)域生態(tài)生產(chǎn)力和消費(fèi)平衡方面的赤字，并可能限制生態(tài)可持續(xù)性發(fā)展。

理論研究多起源于國(guó)外，將其應(yīng)用于全球各地的計(jì)算成果表明，整體上全球各地環(huán)境正在面臨嚴(yán)峻的考驗(yàn)，人類涉足的領(lǐng)域生態(tài)赤字在逐步擴(kuò)大，為保障全球人類可持續(xù)發(fā)展及生命的延續(xù)，采取相應(yīng)積極措施與生態(tài)環(huán)境和諧共處迫在眉睫。

2.2?模型演變

自20世紀(jì)80年代后期以來(lái)，可持續(xù)發(fā)展已成為世界上許多國(guó)家的首要目標(biāo)。1998年，Bicknell等[10]以新西蘭為實(shí)證應(yīng)用，利用作為大多數(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家國(guó)民一部分賬戶體系收集的數(shù)據(jù)，提出了一種改進(jìn)的投入-產(chǎn)出分析方法來(lái)計(jì)算生態(tài)足跡，并計(jì)算出新西蘭經(jīng)濟(jì)活動(dòng)水平與其對(duì)環(huán)境的相應(yīng)影響之間的聯(lián)系：每年只有3.49片具有生態(tài)生產(chǎn)力的土地維持新西蘭人當(dāng)前的平均消費(fèi)水平。

Wackernagel等[11]于2004年又研究了在時(shí)間序列中計(jì)算生態(tài)足跡的方法進(jìn)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(chǎn)力的正?；暠硎镜膫鹘y(tǒng)生態(tài)足跡方法的最新演變;②“實(shí)際土地使用”方法，計(jì)算每個(gè)國(guó)家的社會(huì)經(jīng)濟(jì)新陳代謝所占的實(shí)際面積。并將其應(yīng)用于1961—1999年的奧地利、菲律賓和韓國(guó)。計(jì)算表明，韓國(guó)的快速工業(yè)化導(dǎo)致其生態(tài)足跡急劇增加，而奧地利的足跡在1961年已經(jīng)很大，但在整個(gè)分析過(guò)程中只是緩慢增長(zhǎng)。

值得探討的是，生態(tài)足跡的模型在Rees和Wackernagel M提出后便逐步得到大尺度范圍應(yīng)用，其計(jì)算結(jié)果取決于數(shù)據(jù)的可獲取性與完整性，指標(biāo)選取的細(xì)微差別將會(huì)使其計(jì)算結(jié)果產(chǎn)生很大差異。

2.3?拓展研究

2018年Ossberger等[12]以?shī)W地利維也納為例，對(duì)不同城市公共交通模式擴(kuò)大的生態(tài)足跡為研究對(duì)象，將生態(tài)足跡擴(kuò)展到公共交通用地方面，研究了這些由地鐵、有軌電車(chē)和公共汽車(chē)運(yùn)輸組成的多式聯(lián)運(yùn)公共客運(yùn)網(wǎng)絡(luò)的土地用途。土地用途的區(qū)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(duì)能源消費(fèi)（可操作能源二氧化碳內(nèi)地使用）和貨物和材料中所含二氧化碳（含二氧化碳內(nèi)地使用）的二氧化碳排放量進(jìn)行了區(qū)分。最后確定了公共交通系統(tǒng)的總體土地使用情況，并利用對(duì)廢舊貨物和材料的生命周期進(jìn)行的擴(kuò)展生態(tài)足跡分析加以說(shuō)明。

在拓展研究方面查到的文獻(xiàn)中，國(guó)外學(xué)者研究居多。這也從側(cè)面反映了國(guó)內(nèi)生態(tài)足跡現(xiàn)狀，亟需關(guān)注以實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

2.4?概念創(chuàng)新類

“旅游生態(tài)足跡（touristic ecological footprint）”這一概念最早是由英國(guó)學(xué)者Colin Hunter等[13]于2002年提出[13-14]，隨后Cole等[15]運(yùn)用該概念對(duì)喜馬拉雅快速發(fā)展的旅游中心馬納利鎮(zhèn)進(jìn)行旅游生態(tài)足跡評(píng)價(jià)。Gssling等[16]以塞舌爾為例，構(gòu)建了旅游目的地生態(tài)足跡計(jì)算模式，揭示了在計(jì)算過(guò)程中必須克服并注意的統(tǒng)計(jì)難題，并討論了這種方法的優(yōu)缺點(diǎn)。

總體上看，概念性理論多起源于國(guó)外學(xué)者，而國(guó)內(nèi)學(xué)者多為實(shí)證性研究。

3?國(guó)內(nèi)模型應(yīng)用領(lǐng)域

3.1?理論、方法與計(jì)量

楊開(kāi)忠等[17]系統(tǒng)地介紹了生態(tài)足跡分析法的理論框架、指標(biāo)體系和計(jì)算方法，并通過(guò)引入世界52個(gè)國(guó)家和地區(qū)的生態(tài)足跡，具體解釋了生態(tài)足跡分析方法的應(yīng)用。李利峰等[18]討論了生態(tài)占用作為可持續(xù)發(fā)展指標(biāo)的政策含義以及將其應(yīng)用于青藏高原的可能性。王書(shū)華等[19]詳細(xì)分析了生態(tài)足跡方法的當(dāng)前研究趨勢(shì)和發(fā)展趨勢(shì)，指出其動(dòng)態(tài)性、多指標(biāo)的整合性、污染影響分析等日益完善的發(fā)展趨勢(shì)。

蔣依依等[20]采用文獻(xiàn)綜述方法，回顧了國(guó)內(nèi)外生態(tài)足跡模型的發(fā)展歷程及其在區(qū)域可持續(xù)發(fā)展計(jì)量和生態(tài)經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，展望了生態(tài)足跡模型的未來(lái)發(fā)展方向。

國(guó)內(nèi)理論研究總體上滯后于國(guó)外，在模型應(yīng)用方面創(chuàng)新總體偏低。隨著模型應(yīng)用的不斷深化，在理論研究逐步拓展到應(yīng)用領(lǐng)域，從國(guó)際視角逐步轉(zhuǎn)向國(guó)內(nèi)省市級(jí)地方性研究，用于判定當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)足跡。

3.2?時(shí)間跨度研究

國(guó)內(nèi)生態(tài)足跡模型應(yīng)用時(shí)間跨度3～70年不等，于興麗等[21]對(duì)甘肅省1990—2002年生態(tài)足跡的計(jì)算與分析;陳敏等[22]分析了1978—2003年中國(guó)生態(tài)足跡動(dòng)態(tài)水平。另外，張紹修等[23]、曲哲等[24]分別對(duì)成都市、遼寧省朝陽(yáng)市5年生態(tài)足跡進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析。杜軼[25]基于不同年份的生態(tài)足跡，評(píng)估了1978—2001年山西省可持續(xù)發(fā)展能力，并對(duì)山西省社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展能力進(jìn)行了比較分析，明確了山西省社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展現(xiàn)狀，為山西省社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展、以及政策制定提供科學(xué)依據(jù)。

基于數(shù)據(jù)的可獲取性，國(guó)內(nèi)大部分人學(xué)者的時(shí)間跨度研究較為寬泛。生態(tài)足跡的跨時(shí)間研究更能從時(shí)間序列上表明生態(tài)赤字的不斷擴(kuò)大，使人們對(duì)生態(tài)環(huán)境的保護(hù)與可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生更為深刻的認(rèn)識(shí)。

3.3?空間跨度生態(tài)足跡分析

方愷等[26]以全球?yàn)檠芯砍叨?，?duì)美國(guó)、英國(guó)等7個(gè)發(fā)達(dá)國(guó)家及中國(guó)、印度、俄羅斯和巴西4個(gè)發(fā)展中國(guó)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(guó)間基本呈逆向排列，發(fā)達(dá)國(guó)家社會(huì)財(cái)富的增加是以透支后代的自然資本為代價(jià)的。

另外，國(guó)家尺度方面，劉宇輝等[27]研究表明，1962—2001年，中國(guó)人均生態(tài)承載力逐漸下降，人均生態(tài)足跡則逐步加大，目前中國(guó)人均生態(tài)足跡已經(jīng)超過(guò)人均生態(tài)承載力，并繼續(xù)擴(kuò)大，中國(guó)目前的發(fā)展處于一種強(qiáng)不可持續(xù)狀態(tài)。

空間跨度上，國(guó)內(nèi)研究基本覆蓋地市、省級(jí)、西部。總體上講，我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式逐步從粗放型向集約型轉(zhuǎn)變，但未來(lái)仍需注重提高資源利用效率，逐步走向生態(tài)大國(guó)，實(shí)現(xiàn)城市的可持續(xù)發(fā)展。

3.4?特定資源研究

陳文輝等[28]以北京市日常消費(fèi)食品生態(tài)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(tài)足跡里程不斷增長(zhǎng)，達(dá)到676.75 km。各類食物的生態(tài)足跡距離最高為水果，較低為水產(chǎn)。蔬菜和水果的生態(tài)足跡距離存在明顯的季節(jié)波動(dòng)，且冬季和春季遠(yuǎn)高于夏季和秋季。

黃雨生等[29]對(duì)能源消費(fèi)碳足跡進(jìn)行應(yīng)用研究。黃雨生等[30]計(jì)算了中國(guó)大陸30個(gè)省份的能源碳足跡和碳承載力，發(fā)現(xiàn)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(guó)北方的碳足跡和凈碳足跡高于南部地區(qū)，而南部地區(qū)的碳攜帶能力高于北部地區(qū)。李俊等[31]測(cè)算出2012年新疆那拉提鎮(zhèn)旅游生態(tài)足跡是旅游生態(tài)承載力的13.56倍，說(shuō)明旅游活動(dòng)正在快速消耗那拉提鎮(zhèn)資源環(huán)境。另外，劉莉等[32]運(yùn)用水足跡理論和計(jì)算方法，采用灰色關(guān)聯(lián)度法分析其驅(qū)動(dòng)力因子，系統(tǒng)分析了2003—2011年四川省各市農(nóng)業(yè)水足跡的時(shí)空動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì)與農(nóng)業(yè)水資源利用效益。

生態(tài)足跡從一開(kāi)始研究生態(tài)環(huán)境方面，逐漸涉及對(duì)生態(tài)環(huán)境有影響的因素諸如水果、碳能源、旅游等方方面面，不僅對(duì)生態(tài)環(huán)境保護(hù)進(jìn)行定量評(píng)價(jià)，對(duì)于影響生態(tài)環(huán)境質(zhì)量及變化的各種因子及調(diào)試也有較多的應(yīng)用。

3.5?指標(biāo)修正與創(chuàng)新

吳歌等[33]根據(jù)延安市地域特征及數(shù)據(jù)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(fèi)生物資源量代替延安市人均生物資源消費(fèi)量，對(duì)延安市的可持續(xù)發(fā)展進(jìn)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(tài)足跡模型，求得數(shù)據(jù)較傳統(tǒng)的全球公頃和國(guó)家公頃更加準(zhǔn)確。

該模型從提出至今約20年，從學(xué)者的理論探索、模型應(yīng)用，根據(jù)實(shí)地研究不斷模擬修正，逐漸趨于成熟，越來(lái)越多的學(xué)者在判定某地區(qū)的生態(tài)足跡后，逐漸趨向修正指標(biāo)以便更加貼合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況，更有助于數(shù)據(jù)的探討結(jié)果。

4?研究展望

該研究運(yùn)用文獻(xiàn)閱讀方法研究了國(guó)內(nèi)外學(xué)者關(guān)于生態(tài)足跡的文獻(xiàn)，不難看出生態(tài)足跡已經(jīng)引起相關(guān)領(lǐng)域?qū)W者越來(lái)越多的重視和實(shí)踐探索，將對(duì)未來(lái)研究生態(tài)足跡方面發(fā)揮重要作用。不足之處在于，生態(tài)足跡是運(yùn)用已有的數(shù)據(jù)所做的測(cè)試計(jì)算，對(duì)現(xiàn)狀或已發(fā)生的狀態(tài)能進(jìn)行量化展示，而難以對(duì)未來(lái)進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測(cè)。另外，這類計(jì)算多起源于國(guó)外研究中，國(guó)內(nèi)學(xué)者在創(chuàng)新性研發(fā)領(lǐng)域還缺乏足夠活力。

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