生態(tài)足跡研究文獻綜述

□文/吳文彬

（中國社會科學院研究生院浙江·金華）

生態(tài)足跡研究文獻綜述

□文/吳文彬

（中國社會科學院研究生院浙江·金華）

一、生態(tài)足跡理論的提出

（一）生態(tài)足跡理論形成的背景。20世紀五十年代以來，工業(yè)化和技術進步提高了人類改造自然的能力，大大提高了生產(chǎn)力，但同時人類的生存環(huán)境遭到了巨大的破壞，森林大量砍伐、河流與大氣污染、農(nóng)田沙漠化日益嚴重、化學物品的過度使用導致土壤污染、能源匱乏以及氣候異常等等，環(huán)境的變化嚴重威脅了人們生活。1962年，卡爾遜發(fā)表了《寂靜的春天》，通過大量的事實向人們展示工業(yè)生產(chǎn)在創(chuàng)造工業(yè)文明的同時也在殘忍的破壞人類的生存環(huán)境。1972年，羅馬俱樂部發(fā)表了震驚世界的《增長的極限》，認為如果世界人口、工業(yè)化、污染及資源消耗等以繼續(xù)增長趨勢發(fā)展下去，地球可能會面臨災難性的崩潰，因此需要盡快采取行動終止這種不正常的發(fā)展狀態(tài)。

為了應對嚴峻的環(huán)境形勢，1987年世界環(huán)境與發(fā)展委員會發(fā)表了《我們共同的未來》正式提出了可持續(xù)發(fā)展的模式。1992年，聯(lián)合國環(huán)境與發(fā)展大會通過了《里約熱內(nèi)盧宣言》和《21世紀議程》，號召各國政府和公眾采取措施，協(xié)調(diào)合作，防治環(huán)境污染和生態(tài)惡化。可持續(xù)發(fā)展作為協(xié)調(diào)經(jīng)濟發(fā)展和環(huán)境保護的一種新的發(fā)展模式逐步被人們接受和實施。

可持續(xù)發(fā)展的核心觀點在于：一是強調(diào)經(jīng)濟發(fā)展與環(huán)境保護之間的關系，即經(jīng)濟發(fā)展不應以犧牲生態(tài)環(huán)境為代價以致威脅人類生存的基礎，環(huán)境的承載力應足以支持經(jīng)濟發(fā)展；二是強調(diào)代際之間的公平，即當代人滿足自己發(fā)展的同時必須考慮后代人的發(fā)展，給予后代人同等的發(fā)展機會和資源基礎，保證發(fā)展的公平性?？沙掷m(xù)發(fā)展作為一種新的發(fā)展理念，超越了傳統(tǒng)的片面強調(diào)經(jīng)濟增長、忽視保護環(huán)境的觀念，它強調(diào)人類的需求要建立在大自然可以再生的范圍之內(nèi)，強調(diào)生態(tài)承載力閾值對人類生存和發(fā)展的重要性。

評估可持續(xù)發(fā)展需要通過篩選、界定和建立環(huán)境資源承載力的指標體系以反映可持續(xù)發(fā)展的標準和程度。隨著研究的深入，不同的學者從不同角度提出衡量可持續(xù)發(fā)展的指標，比較有影響力的包括人文發(fā)展指數(shù)、綠色GDP、生態(tài)系統(tǒng)服務價值指標、社會-生態(tài)指標以及生態(tài)足跡等。生態(tài)足跡作為定量衡量可持續(xù)發(fā)展的指標，以其簡明、直觀和易操作性成為評價可持續(xù)發(fā)展程度的重要工具。

（二）生態(tài)足跡的概念及基本理論。生態(tài)足跡由加拿大人William及其博士生Wackernagel在20世紀初提出，是指生產(chǎn)一定人口所消費的資源和吸納這些人口消費生產(chǎn)的廢棄物所需要的生態(tài)生產(chǎn)性土地的面積（Wackernagel，1996）。William曾將其形象地比喻為：“一只負載著人類與人類所創(chuàng)造的城市、工廠……的巨腳踏在地球上留下的腳印”。1996年以后，William和Wackernagel從不同側面對其進行了解釋：“一個國家范圍內(nèi)給定人口的消費負荷”、“能夠持續(xù)地提供資源或消納廢物的、具有生物生產(chǎn)力的地域空間”。1999年，Wackernagel將生態(tài)足跡定義為能夠持續(xù)地提供資源或消納廢物的、具有生物生產(chǎn)力的地域空間。

生態(tài)足跡理論將人類活動的影響表達為各種生態(tài)空間的面積，進而判斷人類的發(fā)展是否處于生態(tài)承載力的范圍之內(nèi)（李利鋒、成升魁，2000），其理論基礎在于：1、人類可以測度自身所消費的絕大多數(shù)資源以及產(chǎn)生的廢棄物的數(shù)量；2、所消費的資源和產(chǎn)生的廢棄物可以轉換成相應的生物生產(chǎn)面積。生物生產(chǎn)性面積是表達的基礎，為各類不同的自然資本提供統(tǒng)一度量的轉換標準。生物生產(chǎn)是指生態(tài)系統(tǒng)中的生物從外界環(huán)境中吸收生命過程所必須的物質和能量轉化為新的物質，從而實現(xiàn)物質和能量的積累，生物生產(chǎn)性土地包括耕地、草地、森林、化石能源用地、建筑用地和海洋6大類。而生態(tài)承載力是指將一個地區(qū)所能提供給人類的生態(tài)生產(chǎn)性土地的面積，以表征該地區(qū)的生態(tài)容量。生態(tài)足跡與生態(tài)承載力進行比較，如果生態(tài)足跡大于生態(tài)承載力為生態(tài)赤字，相反則為生態(tài)盈余，比較結果測度了人均占有資源量與生態(tài)承載力之間的關系，衡量了可持續(xù)發(fā)展的程度。

二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

（一）研究尺度

1、全球尺度。Wackernagel等（1997）首先應用生態(tài)足跡分析方法對世界上52個國家和地區(qū)1997年的生態(tài)足跡進行了測算。研究表明，全球平均人均生態(tài)足跡為2.8hm2，而可利用生物生產(chǎn)面積僅為2hm2，全球人均生態(tài)赤字0.8hm2。WWF從1998年開始發(fā)布顯示自然世界的狀況以及人類活動對自然環(huán)境影響的《地球生命力報告》?！兜厍蛏蟾妫?006）》顯示：從1970年到2003年，全球“生命地球指數(shù)”下降了30%，人類正在以一種歷史上前所未有的速度破壞著自然生態(tài)系統(tǒng)；2003年，全球的生態(tài)足跡為141億公頃，人均足跡為2.2全球公頃，生產(chǎn)性面積提供的總量為11.2個全球公頃，人均生物承載力為1.8全球公頃。報告指出，從八十年代后期以來，一直處于“生態(tài)足跡”過度超過地球的生物承載力的狀況，2003年超過的幅度達到了25%，人們的生存環(huán)境正在遭受嚴重的威脅。

2、國家和區(qū)域尺度。在國外研究方面，《Ecological Footprint Atlas 2010》提供了2007年各大洲的生態(tài)足跡狀況，非洲人均消費生態(tài)足跡1.4gha，亞洲為1.8gha，歐洲為4.7gha，拉美和加勒比海地區(qū)為5.5gha以及北美為7.9gha。Lenzen和Murray（2001）利用實用土地面積和排放物對澳大利亞的生態(tài)足跡進行了測算，結果表明其生態(tài)足跡為13.6ha/cap，Rawshan Ara Begum等（2009）基于改進的投入產(chǎn)出方法和生態(tài)賬戶計算了馬拉西亞的生態(tài)足跡，認為馬來西亞人均0.304公頃就可以滿足現(xiàn)有消費和生活方式。

國內(nèi)研究方面，謝高地等（2001）計算了1995年中國自然資產(chǎn)利用的生態(tài)空間占用情況，結果表明中國人均占用生態(tài)空間為1.848hm2，中國實際人均生態(tài)承載力為0.65hm2。陳敏等（2005年）采用可變世界單產(chǎn)法計算了1978～2003年中國生態(tài)足跡，表明中國的人均生態(tài)足跡由0.873hm2上升到1.547hm2，生態(tài)赤字逐年增加。陳成忠、王暉（2009）利用新的產(chǎn)量因子計算方法，對中國1949～2006年的生態(tài)可持續(xù)性進行了長時間序列的動態(tài)評估。此外、徐中民、劉宇輝和彭希哲以及陳麗萍和楊忠直也對中國的生態(tài)足跡狀況進行了測算和分析。從區(qū)域層面上，陳東景等（2001）應用中國西北五省區(qū)的截面統(tǒng)計資料對該區(qū)域1999年的發(fā)展狀況進行評價，彭希哲，劉宇輝（2004）對中國西部12省、直轄市、自治區(qū)生態(tài)適度人口進行了估算。在不同的省份研究上，不同學者對不同省市的生態(tài)足跡進行測算和研究，包括李金平、王志石、陳立群、郭秀銳以及談靜華等，結果表明我國各省市的生態(tài)環(huán)境狀況不容樂觀，大部分省市處于生態(tài)赤字狀態(tài)。

（二）研究方法的改進。從國外研究情況來看，Bicknell（1998）首先將投入產(chǎn)出法應用到新西蘭的生態(tài)足跡核算中。Ferng（2001）提出利用復合土地乘數(shù)（the composition of land multipliers）替代土地乘數(shù)計算生態(tài)足跡，并以1991年臺灣為例計算了生產(chǎn)用地和能源用地的生態(tài)足跡。Erb（2004）利用地區(qū)恒定產(chǎn)量（country-specific yields）對奧地利1926～2000年的生態(tài)足跡進行了計算，并且在計算木材時采用可持續(xù)產(chǎn)量（sustainable production）估計森林面積。Hubacek等首先用PIOTs估算了國際貿(mào)易中的土地占用。Wackernagel等（2001）采用“實際土地使用”方法，通過動態(tài)的均衡因子和產(chǎn)量因子計算了1961～1999年奧地利、菲律賓和韓國的生態(tài)足跡，結果顯示，韓國的快速工業(yè)化導致了生態(tài)足跡的提高，奧地利變化不大。Habel等（2001）利用持續(xù)世界產(chǎn)量（constant global yields）、可變世界產(chǎn)量（variable global yields）以及可變地方產(chǎn)量（variable local yields）計算了1926～1995年奧地利的生態(tài)足跡，結果表明不同的方法其結果不同，因此設定生物生產(chǎn)量是必要的。Lenzen（2001）等對澳大利亞的生態(tài)足跡研究中，溫室氣體排放一項考慮了除草、堆肥、工業(yè)、煤層、天然氣開采滲露等在該國不可忽略的過程，并將進口、國產(chǎn)、出口消費進行了區(qū)分，有助于分析環(huán)境壓力在各地區(qū)間的流向。Ferng（2002）在計算能源足跡的框架中，考慮了最終產(chǎn)品和服務消費、最終能源消費和最初能源需求之間的關系，并以臺灣為例說明如何計算及在將來的研究中需要哪些改進。Cuadra等（2007）采用生態(tài)足跡、經(jīng)濟成本與收益評價和能值分析3種方法，評估了尼加拉瓜甘藍、番茄、玉米、波羅、菜豆和咖啡等6種熱帶作物生產(chǎn)的經(jīng)濟效益及可持續(xù)性。Moran等（2007）將人類發(fā)展指數(shù)和生態(tài)足跡結合起來衡量國家的可持續(xù)發(fā)展。Siche等（2008）通過環(huán)境可持續(xù)指數(shù)、生態(tài)足跡和能值的對比分析，認為生態(tài)足跡和能值具有較好的聯(lián)系性，考慮能值的優(yōu)點對改進生態(tài)足跡方法是一個不錯的選擇。

國內(nèi)研究主要集中在：1、建立預測模型。Rees認為，生態(tài)足跡分析法并沒有提供一個研究生態(tài)足跡的動態(tài)窗口，它只是一個時間點快照，因此它不具有預測功能。為了改變生態(tài)足跡缺乏預測的缺點，羅璐琴等（2008）以武漢市為例，在對武漢市1978～2004年生態(tài)足跡時間序列計算的基礎上，應用偏最小二乘算法構建了生態(tài)足跡動態(tài)預測模型。陳成忠、林振山（2009）生態(tài)足跡構成指數(shù)和生態(tài)承載力構成指數(shù)的概念，計算并構建了中國人均生態(tài)足跡構成指數(shù)和生物承載力構成指數(shù)較為理想的ARIMA預測模型分別為ARIMA（2，1，1）、ARIMA（1，1，1）。常斌等（2007）提出了生態(tài)足跡和生態(tài)承載力的預測模型：在生態(tài)足跡的預測方面采用消費預測模型和人口模型相結合的方法，在生態(tài)承載力的預測方面采用地理元胞自動機和地理信息系統(tǒng)技術相結合的方法，并以甘肅省河西走廊地區(qū)為例，預測了2005年的生態(tài)足跡和生態(tài)承載力。此外，張衍廣（2009）、尤飛等（2002）等也對生態(tài)足跡模型進行了計算和預測。2、提出新的概念。趙先貴等（2006）提出了生態(tài)壓力指數(shù)、生態(tài)占用指數(shù)、生態(tài)經(jīng)濟協(xié)調(diào)指數(shù)和可持續(xù)發(fā)展指數(shù)4個概念，且制定了相應的指標等級劃分標準。徐凌等（2009）提出區(qū)域生態(tài)安全指數(shù)的概念。吳隆杰（2005）提出了生態(tài)足跡指數(shù)的概念，并認為通過計算時間序列上的不同年份的生態(tài)足跡指數(shù)，可用來反映其可持續(xù)發(fā)展程度的變動及進行趨勢預測。秦耀辰、牛樹海（2003）引入了綜合發(fā)展度來全面反映可持續(xù)發(fā)展程度。3、生態(tài)賬戶的改進。顧曉薇、王青等（2005）提出以“國家公頃”為計量單位計算城市生態(tài)足跡模型，并分別利用gha和nha兩種方法分別對沈陽市2001年生態(tài)足跡進行計算。張恒義等（2009）在全球公頃和國家公頃的模型基礎上，建立省公頃生態(tài)足跡模型。熊德國等（2003）將生態(tài)足跡分為消費性生態(tài)足跡和生產(chǎn)性生態(tài)足跡，并以生產(chǎn)性生態(tài)足跡作為評價區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的指標。杜斌、張坤民等（2004）按照耕地、牧地、林地、化石能源用地、建筑用地和水域等土地類型以及食物、住宅、交通、商品、服務和廢物等消費類型進行核算，建立了生態(tài)足跡計算矩陣。賀成龍等（2008）在基于投入產(chǎn)出分析的生態(tài)足跡模型（IOA-EF）的基礎上，對“調(diào)整因子”和“進口產(chǎn)品作為中間投入所貢獻的生產(chǎn)性土地矩陣的計算”進行改進。洪棉棉和王菲鳳（2009）、張雪花等（2010）以及劉淼等（2008）在應用中也對生態(tài)賬戶進行了調(diào)整。4、對傳統(tǒng)生態(tài)足跡方法的改進。對傳統(tǒng)生態(tài)足跡的改進，主要體現(xiàn)在：一是能值分析的應用。趙志強（2008）等從系統(tǒng)論出發(fā)并具有基于流量算法優(yōu)點的能值分析理論，對傳統(tǒng)生態(tài)足跡模型加以改進。劉淼等（2008）在傳統(tǒng)生態(tài)足跡模型和Zhao Sheng的能值足跡法的基礎上，提出了區(qū)域能值足跡法，張雪花等（2010）提出了能值-生態(tài)足跡整合模型；二是與回歸分析方法的結合。例如馬曉鈺等（2006）、賴力（2006）、李中才等（2007）等；三是與其他方法結合應用，包括劉淼等（2007）、王健民等（2004）、陳成忠等（2008）以及張衍廣等（2009）等。

（三）時間序列的研究。Wackernagel等（2002）指出：“對于一個長時間序列生態(tài)足跡的計算和研究是對生態(tài)足跡法的一個挑戰(zhàn)”。生態(tài)足跡具有靜態(tài)特征，它反映的是某地區(qū)某一時期的生態(tài)環(huán)境狀況，因而忽略了時間序列上的生態(tài)足跡變化的內(nèi)在原因以及影響因素的變化狀況。因此，加強生態(tài)足跡時間序列的研究是研究中的熱點。

在國外研究方面，Haberl等（2001）對奧地利1926～1995年長達70年、Erb（2004）對奧地利1926～2000年長達75年的生態(tài)足跡度量，Jougenson等（2007）利用面板回歸探討了國家經(jīng)濟發(fā)展水平、出口強度、國內(nèi)經(jīng)濟結構等因素與人均生態(tài)足跡增長的關系。Wackernagel等（2001）對1961～1999年奧地利、菲律賓和韓國的生態(tài)足跡進行了測算。

國內(nèi)研究方面，閔慶文等（2004）探討了1986～2001年商丘市的居民生活消費生態(tài)足跡的變化和城鄉(xiāng)生態(tài)足跡情況的差異。于興麗等（2007）對甘肅省1990～2002年的生態(tài)足跡進行了計算和分析。符國基（2006）以2000～2004年統(tǒng)計年鑒的數(shù)據(jù)為標準，通過調(diào)整生產(chǎn)賬戶，對海南省1999～2003年代的生態(tài)足跡進行了計算和動態(tài)分析，表明海南省人均赤字呈逐年增加的趨勢。陳成忠、王暉（2009）提出新的產(chǎn)量因子計算方法，計算了中國1949～2006年人均生態(tài)足跡和生物承載力，利用生態(tài)足跡指數(shù)和生態(tài)足跡效率兩個指標，對中國1949～2006年的生態(tài)可持續(xù)性進行了長時間序列的動態(tài)評估。

（四）研究領域的擴展。國外研究中，生態(tài)足跡廣泛應用于其他領域，包括：水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)，如Gyllenhammar、Roth、Berg等；旅游業(yè)，如Gosslin（2002）；學校研究，美國科羅拉多大學、澳大利亞紐卡斯爾大學對校園的生態(tài)足跡進行了計算和分析；家庭，例如德國斯德哥爾摩研究所（SEI）以約克為案例分析了不同家庭類型的生態(tài)足跡。

國內(nèi)研究領域的擴展體現(xiàn)在：交通，如孫鵬等（2007）；轎車產(chǎn)業(yè)，如姚猛和韋保仁（2009）；學校，如顧曉薇（2005）；種植業(yè)，劉鳴達等（2010）；旅游，如章錦河和張捷（2004）。此外，生態(tài)足跡在貿(mào)易、耕地、城市規(guī)劃等領域也開始運用。

三、生態(tài)足跡方法的評價

Haberl（2001）等曾指出生態(tài)足跡法的成功之處就在于：將生態(tài)足跡與生態(tài)承載力進行直接數(shù)字比較，用簡單明了、易于理解的定量指標來度量和判斷可持續(xù)發(fā)展狀態(tài)。但是，生態(tài)足跡也有其自身的缺陷，主要表現(xiàn)在以下幾點：

（一）土地功能的空間排斥性。“空間排斥性”使得我們能夠對各類生產(chǎn)性土地進行加總，從宏觀上認識自然系統(tǒng)的總供給能力和人類系統(tǒng)對自然系統(tǒng)的總需求，但是，這種假設暗含了土地之間簡單的加和線性關系。系統(tǒng)的相關性原理認為系統(tǒng)的要素存在非線性、非確定性的關系，要素之間并不是簡單的相加或相減的線性關系，如果土地功能是簡單的線性關系，就不會形成耗散結構，耗散結構的基本特征之一是“系統(tǒng)的各個元素之間的相互作用存在著一種非線性的機制”，如果不存在耗散結構，系統(tǒng)的發(fā)展就會具有不可逆性，最終導致系統(tǒng)走向混亂無序和滅亡。例如，如果森林遭到大面積砍伐，可能增加了森林的產(chǎn)出量，但更多地導致水土流失、氣候惡化現(xiàn)象的發(fā)生，從而導致整個生態(tài)環(huán)境的惡化。如果僅僅以森林的產(chǎn)出量作為土地空間的標準，無疑會降低森林的多功能特征。

（二）系統(tǒng)的相對封閉性。生態(tài)足跡強調(diào)的是生態(tài)的可持續(xù)性發(fā)展問題，它并沒有考慮經(jīng)濟、技術、人文以及社會的可持續(xù)性發(fā)展，也沒有考慮這些因素的進步對生態(tài)承載力帶來的積極影響。因此，生態(tài)足跡相對處于封閉狀態(tài)之中。系統(tǒng)的開放性原理認為，系統(tǒng)具有不斷與外界環(huán)境進行物質、能量與信息交換的性質和功能，系統(tǒng)的開放性是系統(tǒng)得以發(fā)展的前提和條件。如果一個系統(tǒng)處于封閉狀態(tài)，正熵流就會持續(xù)增加，最終走向無序。因此，在生態(tài)足跡的計算中，如果不考慮技術、經(jīng)濟以及人文社會進步對生態(tài)環(huán)境帶來的影響，可能導致生態(tài)足跡的計算結果與實際狀態(tài)相差甚遠，失去制定政策的指導性意義。但是，也并不是要求生態(tài)足跡必須考慮所有因素，否則系統(tǒng)失去相應的邊界而不是獨立的系統(tǒng)了。

（三）生態(tài)足跡模型的靜態(tài)性。Wackernagel明確指出，對于一個長時間序列生態(tài)足跡的計算和研究是對生態(tài)足跡法的一個挑戰(zhàn)。任何系統(tǒng)都具有動態(tài)性特征，動態(tài)包含兩種意思：一是系統(tǒng)結構的相對變化；二是系統(tǒng)與外部環(huán)境物質、能量及信息的交換。從生態(tài)足跡的計算過程來看，數(shù)據(jù)來源于統(tǒng)計數(shù)據(jù)，因此生態(tài)足跡屬于反饋系統(tǒng)，即事情發(fā)生后某個時間的狀況反映，具有明顯的靜態(tài)特征，它能做到的是“反饋”而不是“前瞻”；另一方面生態(tài)足跡相對屬于封閉系統(tǒng)，不考慮技術、經(jīng)濟、社會等變化，但事實上這些因素不斷變化并影響生態(tài)承載力的大小，因此加強生態(tài)足跡模型的動態(tài)研究非常必要。

（四）割裂了生態(tài)系統(tǒng)的整體性，不能真實反映生態(tài)承載力水平。整體性是系統(tǒng)之間相互區(qū)別的一種質的規(guī)定性，割裂系統(tǒng)的整體性會影響系統(tǒng)整體功能的發(fā)揮和系統(tǒng)要素之間相互聯(lián)系、相互制約的作用機制。生態(tài)足跡分析沒有把自然系統(tǒng)提供的資源和消納廢棄物的功能描述完全，也忽視了地下水和水資源的計算，可能導致生態(tài)承載力的計算結果過高。

雖然生態(tài)足跡有不少的缺點，有的學者甚至認為“生態(tài)足跡是一種不好的評價可持續(xù)發(fā)展的經(jīng)濟學和環(huán)境科學”，但從生態(tài)足跡的研究發(fā)展狀況來看，生態(tài)足跡理論的研究逐步深入；另一方面生態(tài)足跡為衡量生態(tài)環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展提供了一種定量方法，從而為定性研究提供參考和為政策制定提供依據(jù)。因此，生態(tài)足跡方法具有非常重要的理論和實踐價值。

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