生態(tài)足跡研究現狀及展望

范 瑋，張 麗，李惠芳，楊 鵬

(1.巴中市恩陽區(qū)天然林資源保護工程管理站，四川 巴中 636600；2.四川省林業(yè)科學研究院，四川 成都 610081)

生態(tài)足跡(Ecological Footprint,簡稱EF)是加拿大生態(tài)經濟學家Rees[1,2]提出，由Wackernagel[3]進一步完善的一個較好的可持續(xù)發(fā)展定量分析指標，在世界范圍內得到廣泛的應用和認可[1,4]。

我國利用生態(tài)足跡理論進行相關的研究比較晚，1999年張志強等人將生態(tài)足跡的概念引入國內[5]，最早被翻譯為生態(tài)基區(qū)，或生態(tài)痕跡、生態(tài)腳印、生態(tài)空間、生態(tài)踩占[6]、生態(tài)空間占用[7]、生態(tài)占用[8]。其定義是:指生產一定人口所消費的所有資源和吸納這些人口所產生的所有廢棄物所需要的生物生產土地的總面積和水資源量[9]。即生態(tài)足跡就是指能夠用于持續(xù)地為一定地域空間的人口提供資源和消納廢物的土地的總面積和水資源量；其本質就是某一區(qū)域人口消耗的資源和產出的廢棄物所需要的生物生產土地的總面積和水資源量。

1 生態(tài)足跡理論的相關研究

我國區(qū)域生態(tài)足跡研究的實踐成果最早見于2000年[7]，且主要是在西部和東部沿海的發(fā)達地區(qū)[10]。隨后國內掀起生態(tài)足跡研究的熱潮，研究方法不斷修正和發(fā)展，研究領域不斷拓展，主要體現在以下兩個方面：

1.1 生態(tài)足跡理論應用研究

生態(tài)足跡模型提出的主要目的是將生態(tài)足跡與生態(tài)承載力進行比較來衡量一個地區(qū)的可持續(xù)發(fā)展狀況。如果生態(tài)承載力小于生態(tài)足跡時,則出現生態(tài)赤字，表明該地區(qū)的人類負荷超過了其生態(tài)容量，說明地區(qū)發(fā)展模式處于相對不可持續(xù)狀態(tài)；生態(tài)承載力大于生態(tài)足跡時,則產生生態(tài)盈余，表明該地區(qū)的生態(tài)容量足以支持其人類負荷，該地區(qū)消費模式具相對可持續(xù)性,可持續(xù)程度用生態(tài)盈余來衡量。

潘洪義等人采用生態(tài)足跡模型對2009年至2014年成都市生態(tài)足跡、生態(tài)承載力狀況進行了測算，并結合空間分析揭示了其空間演化規(guī)律[11]；王冠運用能值-生態(tài)足跡法，以1985—2014年為時間序列，通過追蹤焦作市生態(tài)安全演變過程，定量呈現資源型城市生態(tài)安全演變規(guī)律和發(fā)展變化趨勢[12]。另外，還有很多學者基于生態(tài)足跡理論和模式對化工企業(yè)[13]、旅游[14～16]、貨物貿易自然資本[17]以及我國區(qū)域可持續(xù)發(fā)展狀態(tài)[18]、人口容量[19]等方面進行研究，旨在表明我國現階段資源的可持續(xù)發(fā)展情況和資源利用現狀。

1.2 分析方法與其他指標、模型結合的創(chuàng)新應用研究

生態(tài)足跡模型通常由三部分構成，一是生態(tài)足跡的計算[20～23]，二是生態(tài)承載力計算[24]，三是將二者進行比較[25]。生態(tài)足跡的計算，其數據的獲取方式通常有兩種方法[26～27]，一種是通過發(fā)放調查問卷或者查閱統(tǒng)計資料等調查方法直接獲取各種消費數據；另一種方法是根據地區(qū)性或全國性的統(tǒng)計資料查取地區(qū)各消費項目的有關總量數據，再結合人口數得到人均的消費量值。生態(tài)足跡的計算是基于以下兩個基本事實[28]：一是人類能夠確定或者估計自身消費的絕大多數資源、能源及其所產生廢棄物的數量； 二是這些資源和廢棄物流能轉換成生產和消納這些資源和廢棄物的生態(tài)生產性面積。

陳薇等通過對傳統(tǒng)的生態(tài)足跡模型[29]進行改進，計算了2014年威縣各消費項目的生態(tài)足跡、生態(tài)承載力。并以生態(tài)足跡作為循環(huán)經濟發(fā)展水平的判定依據，對其進行客觀、科學的量化分析[30]。吳隆杰最早提出生態(tài)足跡指數，用于反映一定區(qū)域的生物承載力與生態(tài)足跡的差額占生物承載力的百分比[31]。馬曉鈺基于區(qū)域生態(tài)適度人口而提出生態(tài)人口赤字的，其值為生態(tài)總承載力與人均生態(tài)足跡的比值然后與實際人口數量之差[32]。為了確定區(qū)域所處可持續(xù)狀態(tài)，張穎還引入了級差系數、集中指數[33]。

2 不同尺度和行業(yè)的生態(tài)足跡動態(tài)

生態(tài)足跡是衡量可持續(xù)發(fā)展的有效方法之一，近年來，利用生態(tài)足跡評價可持續(xù)發(fā)展的方法已應用于各種領域和行業(yè)，從全球到國家、地區(qū)到城市[34]。但是，我國還沒有全球尺度的生態(tài)足跡研究，全國尺度和微觀尺度的研究也極其少見；我國生態(tài)足跡的研究主要集中在區(qū)域和特定行業(yè)，尤其是東部沿海和西部地區(qū)以及旅游業(yè)。

2.1 不同尺度的生態(tài)足跡動態(tài)

在全國尺度上，徐中民等[35]計算得出中國1999年人均生態(tài)足跡1.326 hm2，人均生態(tài)承載力0.681 hm2，人均生態(tài)赤字0.645 hm2，大部分省區(qū)生態(tài)足跡超過了生態(tài)承載力，處于不可持續(xù)發(fā)展的狀態(tài)。在區(qū)域尺度研究上，徐中民等學者利用生態(tài)足跡的模型對甘肅省1998年生態(tài)足跡進行計算，結果表明甘肅省的生態(tài)足跡超過了生態(tài)承載力[36]。張志強等人率先對重慶市的生態(tài)足跡進行了計算[37]，研究結果揭示了城市對生態(tài)環(huán)境的負面作用。另外，在生態(tài)足跡的動態(tài)研究方面，陳成忠等對中國1961—2005年44年間的人均生態(tài)足跡波動的突變時間及影響因素進行了多時間尺度分析。研究結果表明44年來，中國人均生態(tài)足跡波動具有明顯的時間尺度和相應的周期性振蕩特征，中國人均生態(tài)赤字在未來幾年會有所好轉，可持續(xù)發(fā)展困境將會得到改善[38]。徐猛等基于生態(tài)足跡的時間序列研究了1990—2010年石河子綠洲動態(tài)變化[39]，從能值理論角度對石河子綠洲1990—2010年的生態(tài)足跡和生態(tài)承載力進行計算和動態(tài)分析研究，結果表明該地區(qū)人均生態(tài)足跡從1990年的2.1309 hm2增至2010年4.2368 hm2，增加了98.83%；人均生態(tài)足跡赤字呈逐年上升的趨勢，從1990年的0.7725 hm2增加至2010年的2.7190 hm2，說明石河子綠洲目前已超出了自然生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)承載力范圍。藺海明等學者對甘肅河西綠洲農業(yè)區(qū)1949—2000年生態(tài)足跡的動態(tài)變化進行了分析，結果表明河西全區(qū)的人均生態(tài)足跡呈遞增趨勢，生態(tài)承載力日益加重[40]。此外，對于生態(tài)足跡的時間序列動態(tài)研究還有很多[41～45]，涉及的研究區(qū)域有河北、上海市、重慶、澳門、青島等省市。在微觀研究上，趙銳等對校園生活垃圾的生態(tài)足跡估算與分析[46]，李廣軍等應用成分法計算了沈陽大學等4所高校的生態(tài)足跡[47]。

2.2 不同行業(yè)的生態(tài)足跡動態(tài)

行業(yè)生態(tài)足跡與可持續(xù)發(fā)展研究方面，旅游行業(yè)的生態(tài)足跡研究比較多[48-50]。我國學者田至美[49]等基于旅游生態(tài)足跡模型和來京旅游者的生物、能源消費及結構特征，通過計算分析2004—2006年北京市外來旅游者旅游餐飲生態(tài)足跡認為：北京市外來旅游者人均餐飲生態(tài)足跡特別是對能源的需求呈增加趨勢，平均增長率為4.41%；北京的生物資源及能源供給大部分來自外部，生態(tài)負擔轉嫁范圍大，旅游生態(tài)環(huán)境處在不可持續(xù)狀態(tài)。張海鷗[50]通過利用改進的生態(tài)足跡法來度量旅游城鎮(zhèn)可持續(xù)發(fā)展評價，將旅游生態(tài)足跡分為可轉移足跡和不可轉移生態(tài)足跡兩大類，并利用改進模型計算分析了2007—2009 年張家界旅游可持續(xù)發(fā)展狀況。在其他部門和行業(yè)中，賀成龍等[51]用生態(tài)足跡的成分分析方法首次計算了中國水泥生產的生態(tài)足跡，推導出水泥制造業(yè)CO2的單位排放量(排放強度)經驗公式，水泥制造業(yè)的單位排放量與水泥制造業(yè)的單位綜合能耗呈線性關系，降低單位綜合能耗就可降低CO2的單位排放量，進而減小水泥的生態(tài)足跡。崔維軍等[52]分析了重化工業(yè)生態(tài)足跡形成機理，將重化工業(yè)生態(tài)足跡的形成劃分為資源消耗與環(huán)境排放兩個階段，然后將重化工業(yè)生態(tài)占用劃分為化石能源、水資源、工業(yè)用地、工業(yè)廢水、工業(yè)廢氣以及工業(yè)固體廢棄物6個方面，分別詳細介紹了每個項目生態(tài)足跡的計算方法，最后分析了計算生態(tài)足跡時應注意的幾個問題，一是水資源生態(tài)足跡的重復計算問題及處理方法，二是石油加工、煉焦及核燃料加工業(yè)的碳固定化比率問題，三是水泥工業(yè)制造過程中碳排放問題。譚秀娟，鄭欽玉[53]通過構建水資源生態(tài)足跡和水資源生態(tài)承載力的計算模型，對我國1949—2007年水資源的可持續(xù)利用狀況做出了客觀的評價，并運用ARIMA模型對我國水資源生態(tài)足跡變動趨勢做出深入的研究；結果表明，1949—2007年，我國人均水資源生態(tài)承載力總體上呈下降態(tài)勢，而人均水資源生態(tài)足跡則逐年上升，從而造成人均水資源生態(tài)赤字逐漸增大，我國水資源處于一種不安全狀態(tài)。李朝嬋[54]博士等人運用生態(tài)足跡理論模型對貴州省2000年到2015年的林業(yè)生態(tài)足跡和生態(tài)承載力進行了研究。結果表明：2000—2015年貴州省林業(yè)生態(tài)足跡表現為整體增加的趨勢，生態(tài)足跡主要由木材、水果和茶葉構成，其他林產品所占比例較小。貴州省林業(yè)生態(tài)承載力逐年增長，與林地面積的不斷增加密切相關。貴州省林業(yè)生態(tài)供需一直處于盈余狀態(tài)且逐年增加，同時林業(yè)生態(tài)效率一直處于增長趨勢，表明貴州省林業(yè)生態(tài)可持續(xù)發(fā)展程度和森林資源利用率較高。

3 生態(tài)足跡分析方法的優(yōu)點及不足

生態(tài)足跡分析方法自從提出以來就在國內外得到了廣泛的研究和應用，與其他評價方法相比，它使得生物資源的消耗與自然生態(tài)的承載能力具有可比性，生態(tài)足跡模型緊扣可持續(xù)發(fā)展理論，是涉及系統(tǒng)性、公平性和發(fā)展的一個綜合指標[55～58]。但是，不是任何方法都是萬能的，生態(tài)足跡理論在理論和實際應用中還存在著不足。

(1)在計算生態(tài)足跡的過程中，數據的獲得一般是通過調查法和依據各級統(tǒng)計資料獲得，獲得的數據具有很大的不確定性，導致生態(tài)足跡模型的計算結果不一定準確。

(2)生態(tài)足跡理論僅考慮了靜態(tài)過程，未將人口流動、社會經濟發(fā)展等動態(tài)指標納入其中。

(3)生態(tài)足跡理論在對于國家尺度、區(qū)域及城市等大尺度的研究時，未考慮到各個國家、地區(qū)和城市的生活水平、消費能力不一樣；在研究特定行業(yè)、部門足跡分析時未考慮到不同行業(yè)和部門的生態(tài)承載力不一樣；導致研究結果具有片面，缺乏一定的不可比性。

(4)生態(tài)足跡分析方法是在土地功能單一性假設基礎之上進行的，實際上“土地功能的空間互斥性”只是一種理想狀態(tài)，未考慮到土地的實際用途和實際生產力，也未考慮到生態(tài)風險和資源的稀有性，沒有將地下資源、環(huán)境污染納入考慮，導致供給計算結果偏低。

4 生態(tài)足跡研究展望

生態(tài)足跡理論是度量可持續(xù)發(fā)展的重要方法，隨著其理論不斷修正完善，研究方向日益拓展，其優(yōu)勢和不足也凸顯出來，因此，結合已有的國內外研究進展，可以從以下幾方面進行研究：

(1)完善生態(tài)足跡分析、計算的方法。在不同的區(qū)域，選取不同的計算方式和計算因子，或者同一計算方式和計算因子選取不同的指標系數，使不同區(qū)域的生態(tài)足跡具有可比性，以全面反映可持續(xù)發(fā)展程度。

(2)生態(tài)足跡理論應充分考慮發(fā)展的動態(tài)因素。結合社會經濟、人口、社會技術的動態(tài)發(fā)展，通過大跨度時間序列的動態(tài)過程研究，來計算各指標的時間序列值進而追蹤各個時點的可持續(xù)程度，揭示區(qū)域生態(tài)足跡變化特征與區(qū)域發(fā)展演化的內在互動機制，從而來補救指標靜態(tài)性的缺憾。

(3)我國的生態(tài)足跡相關的研究起步晚，研究的尺度窄，在今后的研究中應主要集中于全球、國家等大尺度的分析應用和在家庭、個人以及特定單位和行業(yè)等小尺度生態(tài)足跡研究方面。