生态占用——衡量可持续发展的新指标_地理论文

1、生态占用衡量可持续发展的新指标_地理论文    文章摘要：                         提要简要地介绍了生态占用的基本概念及利用此指标衡量可持续性的理论与方法，分析了生态占用与资源承载力的异同点；基于国家的生态占用估算结果，分析了生态占用方法在全球、国家、区域和城市 3 个层面上的应用效果，探讨了生

2、态占用作为可持续发展指标的政策含义以及运用于青藏高原研究的可能性。关键词生态占用；指标体系；可持续性；青藏高原中图分类号Q14文献标识码A文章编号10003037(2000)04037508可持续发展是当前国内外的一个研究热点，但是，如何衡量发展的可持续性，一直是理论界的一个难点。目前主流的货币化指标和非货币化指标体系在衡量可持续性时都存在着或多或少的不足，生态占用 (ecological footprint)1从一个全新的角度，试图向我们描述我们所面临的世界的现状与未来，告诉人们“我们是否接近或者远离了可持续发展的目标”。本文旨在阐述生态占用的基本理论与方法，并采用国家的生态占用估算结果，探

3、讨生态占用方法在全球、国家、区域和城市 3 个层面上的应用效果及其政策含义。1 概念21 世纪议程充分认识到了指标体系的重要性，并倡议建立衡量可持续发展的指标体系，以便能够在不同的国家和地区进行可持续发展的比较2；然而，里约热内卢会议 8 年后的今天，全球人口、资源消耗和废物排放更多，贫困加剧，贫富差距继续拉大；与此同时，生物多样性、可供利用的新鲜淡水、耕地资源和平流层臭氧则在减少，森林遭到破坏，。许多迹象表明：我们离可持续发展的目标更远了！但究竟有多远？生态占用试图来回答这个问题。什么是生态占用？这一概念是由著名生态经济学家 Rees 教授及其学生 Wackernagel 教授和 Wada

4、博士提出并加以发展的1、3、4。生态占用就是能够持续地提供资源或消纳废物的、具有生物生产力的地域空间 (biologically productive areas)5。针对于不同的研究层次，生态占用可以是个人的、区域的、国家甚至全球的，其含义就是要维持一个人、地区、国家或者全球的生存所需要的或者能够吸纳人类所排放的废物的、具有生物生产力的地域面积。生态占用是一个和人口承载力既相似又不同的概念。所谓人口承载力是指一定技术水平条件下，一个地区的资源能够承载的、一定生活质量的人口的数量。而生态占用则是反其道而行之，试图估计要承载一定生活质量的人口，需要多大的生态空间。这里的生态空间主要是指可供人类使

5、用的可再生资源或者能够消纳废物的生态系统。因此，我们又称之为“占用的承载力”(appropriated carrying capacity)。对于其他动物而言，这两类方法的结果是相等的，但对于人类，承载一定数量的人口所需要的面积在不同区域差异相当大，这源于人类的资源利用强度、消费水平、废物排放水平的区域差异性6。例如，中国能够养活 16 亿中国人，但决不是美国人或者欧洲人。所以，用人口承载力这一概念必须十分谨慎，必须清楚资源所承载的人口的生活质量，对于不同生活质量的人口，资源的承载力显然是不同的。因此，人口承载力难以进行区域之间的比较。此外，人口承载力还难以分析贸易的影响。国际资源贸易改变了资

6、源利用的空间格局，无疑，许多发达国家（如日本）的人口承载力远远低于其目前的人口规模。但是，超载的人口具有不同的文化背景，特别是不同的生活质量，不具有直接可比性。而生态占用将每个人消耗的资源折合成为全球统一的、具有生态生产力的地域面积，这种面积是不具有区域特性的，可以很容易地进行比较。区域的实际生态占用如果超过了区域所能提供的生态占用，就表现为生态赤字 (ecological deficit)；如果小于区域所能提供的生态占用，则表现为生态盈余 (ecological surplus)。区域生态占用总供给与总需求之间的差值生态赤字或生态盈余，准确地反映了不同区域对于全球生态环境现状的贡献。2 基本

7、理论与方法目前，无论在自然科学还是社会科学领域内，越来越多的观点认为：可持续性依赖于自然资本特别是人类赖以生存的生命支持系统的保持711。20 世纪 60 年代以来的能值理论12、全球资源动态模型1314、世界生态系统的净初级生产力计算15、生命周期评估16、净初级生产力的人类占用17等研究都在企图将人类利用的资源加以量化。生态占用就是建立在这些研究的基础上，用一种生态学的方法将人类活动影响表达为各种相互独立的、被人类占用的、自然界向人类提供服务的生态空间的面积。生态占用分析基于两个基本的事实18：我们能够追踪我们所消费的资源和所排放的废物，找到其生产区和消纳区。由于全球化和贸易的发展，追踪其

8、具体的区位还需要大量的科学研究。大多数资源流量和废物流量能够被转化为提供或消纳这些流量的、具有生物生产力的陆地或水域面积。那么，如何核算区域或国家的生态占用？基本步骤如下：（1）追踪资源消耗和废物消纳：将消费（包括直接的家庭消费、间接消费、最终使家庭受益的商业和政府消费、服务等）分门别类地折算成资源消耗量；将资源消耗量和人类活动所排放的废物按照区域的生态生产能力和废物消纳能力分别折算成具有生态生产力的耕地、草地、化石能源用地、森林、建筑用地和海洋等六类主要的陆地和水域生态系统的面积 Aj：其中，Aj 为生态系统的面积；EPi 为生态生产力；Ci 为资源消费量；Pi 为资源生产量，Ei 为资源出

9、口量；Ii 为资源进口量。（2）产量调整：不同的国家或者地区，有不同的资源禀赋，或者不同的生态生产力。因此，要进行区域之间的比较，就需要进行适当的调整，方法是将其生物生产力乘以产量调整因子 (yield factor)。产量调整因子是所核算区域单位面积生物生产力与全球平均生物生产力相比较而得到的。如果该因子1，那么意味着该地区单位面积的生态生产力或者废物吸收能力高于全球平均水平；如果1，那么意味着该地区的生态生产力或者废物吸收能力低于全球的平均水平。调整后的面积我们称之为“产量调整面积”(yield adjusted area)6。用公式可以表示为：其中，YFi 表示产量调整因子。（3）等量化

10、处理：这六类生态系统的生产力是不同的，为了将不同生态系统类型的空间汇总为区域的生物生产力和生态占用，各种类型的生态系统面积需要乘以一个等量化因子 (equivalence factors)，这个等量化因子是在比较不同类型生态系统的生物生产量的基础上得到的。也就是说，这些等量化因子将每一个类型的主要生物资源的生产潜力进行了等量化处理，每一种生态系统类型的等量化因子依据其单位空间面积的相对生物量产量而定。目前采用的等量化因子分别为：森林和化石能源用地为 1.1，耕地和建筑用地为 2.8，草地为 0.5，海洋为 0.218。当因子为 2.8 时，说明这种生态系统的生物生产力是全球生态系统平均生产力的

11、 2.8 倍，将后者作为 1。通过等量化因子，将六类生态系统的面积调整为具有全球生态系统平均生产力的、可以直接相加的生态系统的面积，加总后就是生态系统占用，公式表示为：其中，EQj 为等量化因子。3 现有成果3.1 全球生态占用全球可利用的生态空间有多大？研究表明：就耕地、草地、森林、海洋、建筑用地和能源用地等 6 种主要资源而言，前景不容乐观19、20。从生态学的观点来看，耕地是生态生产力最高的，估计全球人均耕地不足 0.25hm2；全球 33.5亿hm2 或者人均 0.6hm2 草地的积累或者生产生物量的潜力明显低于耕地。此外，从植物到动物再到人类的能量传递过程也直接降低了人类可以利用的生

12、物化学能量；森林，除了能够生产木材，还提供其它的功能，诸如保持水土、调节气候、净化空气以及保护生物多样性等。全球共有 34.4亿hm2 或人均 0.6hm2 森林。大多数森林占用了生态生产力较低的土地；全球有 363亿hm2 或人均 6hm2 的海洋，但 95% 的海产品来自于 8% 的沿海岸带，也就是说人均 0.5hm2 的海岸带是生态生产力较高的区域；建筑用地，包括居住和交通用地，全球大约人均 0.03hm2。因为大部分居民点都集中在全球最肥沃的土地地带，建筑用地造成了全球生态能力的无法挽回的损失；能源用地是用来吸收化石燃料燃烧所排放的 CO2，以及通过木质生物量积累可利用能源的土地。后者

13、的用途比 CO2 的吸收需要更大的面积，因为不是所有的生物量都能够用作能源。而现在，还没有土地被仅仅用来吸收 CO2 或者补充化石燃料燃烧所丧失的生物化学能源。那么，我们每个人能够占用的具有生态生产力面积就是上述六类面积之和，也就是，0.25hm2 的耕地、0.6hm2 的草地、0.6hm2 的森林、0.03hm2 的建筑用地、0.5hm2 的海岸带，总计 1.98hm2。然而，并不是所有这些都能够为人类所利用，我们还必须与其他的物种共享这些资源。根据世界环境与发展委员会的报告，我们至少要保护全球 12% 的生态承载力，包括各种生态系统类型，以保护生物多样性，尽管从长远看来，这并不足以安全地保

14、护生物多样性，但现在要保护更多的土地可能不具有经济和政治上的可接收性21。这样，扣除 12% 的地球面积，实际上我们每个人可以利用的面积包括海洋在内仅有 1.74hm2。这就是我们人类的生态阈值 (ecological benchmark)18。因此，现有人口要实现可持续发展，平均的生态占用需要被缩小到 1.74hm2。在一个可持续的世界里，如果有人占用了更大的面积，那么，其他人就必须缩小相应的生态占用。据有关预测，按现在的人口增长速度，全球人口在 2030 年达到 100 亿。如果我们保持现有的生活水平，并且不使生态系统继续退化，届时人均生态占用就必须缩小到 1hm2，或者我们寄希望于生态生

15、产力或能量转化效率的大幅度提高。无论是人均的还是全球的生态占用，都已经超过了地球资源的持续供给能力。就人均而言，全球人均生态占用为 2.4hm2，而地球的供给能力仅人均 2.0hm2，也就是说，目前全球人均生态赤字 0.4hm2；就总体而言，人类总的生态占用为 13420.1万km2，地球的生态占用供给能力为 11207.4万km2，全球生态赤字高达 2212.7万km2，超出了地球承载力 20%。如果所假设的 12% 的地球表面还不足以保护生物多样性的话，那么人类的生态赤字将会更大！考虑到其它动物的生态占用，我们的地球已经变得不堪重负了。3.2 国家生态占用国家的生态占用19报告估算了 52

16、 个国家或地区的生态占用（表 1）。这 52 个国家的人口占全球的 80%，其 GDP 占全球 92%，其生态占用分析包括了食物、木材、能源等 20 类主要消费，基本结论如下：表 1 世界主要国家的生态占用 (1995)28Table 1 The footprints of major countries in the world (1995)国家生态占用可用的生态占用生态盈余/赤字生态盈余/超载率 (%)人均值 (hm2cap.)总值 (103km2)人均值 (hm2cap.)总值 (103km2)人均值 (hm2cap.)总值 (103km2)Argentina3.512304.91719

17、1.448928.45Australia10178616.329106.3112438.63Austria4.83864.2338-0.6-48-14.20Bangladesh0.66680.2265-0.3-403-152.08Belgium5.05261.6166-3.4-360-216.87Brazil3.860679.1144995.3843258.16Canada7.4216812.637075.2153941.52Chile2.73913.44870.79619.71China1.5180460.67892-0.8-10154-128.66Colombia2.48495.01776

18、2.692752.20Costa Rica2.8972.482-0.4-15-18.29Czech Rep4.14182.6264-1.5-154-58.33Denmark5.62925.4282-0.2-10-3.55Egypt1.59080.4228-1.1-680-298.25Ethiopia0.74040.5275-0.2-129-46.91Finland6.43259.85013.417635.13France5.431344.02340-1.4-794-33.93Germany4.839151.91549-2.9-2366-152.74Greece4.84971.8186-3.0-

19、311-167.20HongKong6.33850.00.019-6.3-385-2026215.79Hungary3.03172.6267-0.5-50-18.73Iceland6.61821.85915.24169.49India1.095260.54526-0.5-5000-110.47Indonesia1.427382.753351.3259748.68Ireland6.72377.22560.5197.42Israel3.72060.314-3.5-192-1371.43Italy4.425401.5877-2.9-1663-189.62Japan4.758830.81033-3.9

20、-4850-469.51Jordan4.758830.81033-3.9-4850-469.51Korea, Rep3.817160.5202-3.4-1514-749.50Malaysia3.16264.48761.225028.54Mexico2.624091.41270-1.2-1139-89.69Netherlands5.99171.2185-4.7-732-395.68New Zealand8.229226.895518.666369.42Nigeria1.011400.6658-0.4-482-73.25Norway6.22677.43201.25316.56Pakistan1.0

21、13600.4571-0.6-789-138.18Peru1.74037.617825.9137977.38Philippines1.711490.9601-0.8-548-91.18Poland, Rep415262.1794-2.0-768-96.73Portugal4.44312.6253-1.8-178-70.36Russian Federation4.769874.36315-0.5-672-10.64Singapore6.22050.00.178-6.2-205-115068.54South Africa3.112701.3543-1.8-727-133.89Spain4.1162

22、91.5608-2.6-1021-167.93Sweden6.55677.96911.412417.95Switzerland4.73391.9134-2.9-205-152.99Thailand2.011481.3741-0.7-407-54.93Turkey2.112651.3803-0.8-462-57.53United Kingdom4.928741.81069-3.1-1805-168.85United States10.9290176.717808-4.2-11209-62.94Venezuela4.39394.610110.3727.12Other countries1.0116

23、592.0220380.91037947.10World2.41342012.0112074-0.4-22127-19.74（1）就生态占用而言，美国居民人均生态占用 10.9hm2，为全球之最，是全球平均水平 (2.4hm2) 的 4.5 倍，而孟加拉国的最低，人均仅 0.6hm2；生态占用最大的国家是美国，为 2901.7万km2，最小的为冰岛，仅 1.8万km2。人均生态占用可以反映一个国家居民的资源消耗强度，生态占用越大，资源利用越多，可能生活质量越高。（2）就能够提供的生态占用而言，全球人均水平为 2hm2，新西兰、冰岛的人均生态占用供给能力最强，分别为 26.8hm2 和 21.8

24、hm2，城市化水平最高的香港地区和新加坡最低，为 0.0hm2；在国家水平上，资源丰富、面积广阔的国家提供的生态占用会较大，如美国和巴西，分别为 1780.8万km2 和 1449.9万km2，最小的为香港和新加坡，分别为 19km2 和 178km2。（3）以上二者的差值则表现为生态赤字或生态盈余。全球人均生态赤字为 0.4hm2，城市化水平最高的香港地区和新加坡的人均生态赤字最大，分别为 6.3hm2 和 6.2hm2；生态赤字最大的国家是美国，为 1120.9万km2，而生态盈余最大的国家是巴西，为 843.2万km2；新西兰和冰岛的人均生态盈余最大，分别为 18.6hm2 和 15.2

25、hm2。国家的生态占用，是一个表征潜在的生态脆弱性的指标，那些生态赤字较大的国家的资源消耗量已经超过了本国的资源再生能力，其结果就是加剧了环境恶化，或者将这种环境退化后果通过贸易转移到了其它国家或地区。生态赤字或生态盈余表明了居民、地区或国家对于全球生态环境现状的贡献。3.3 区域和城市生态占用在区域和城市层次上，渥太华、东京、伦敦等分别也被当作案例加以研究，基本结论是：渥太华的人均生态占用为 5.0hm2，其总生态占用是渥太华城市面积的 200 倍22；东京都（包括东京都 23 区和神奈川县、玉县、千叶县）的生态占用为 4811.94万hm2（仅仅计算了食物、森林和废弃物吸收）23，是日本国

26、土面积（3777万hm2）的 1.27 倍。而全日本可居住的土地面积仅占其国土面积的 1/3（1255万hm2），因此，要养活东京的现有人口，需要 3834 个日本；伦敦的总面积为 15.8万hm2，而考虑到其每年需要的燃料、氧气、水、食物、木材、纸张、塑料、玻璃、水泥、砖头、石料、沙子、金属、工业废弃物、家庭和商业废弃物、下水道污泥、CO2、SO2、NO2 等在内的总生态占用为 1970万hm2，是其面积的 1.25 倍，是英国国土总面积的 80.7%24。此外，有关研究还估计了波罗的海沿岸地区 29 个城市的生态占用。这 29 个城市占波罗的海流域面积的 0.1%，但其生态占用则至少需要整

27、个波罗的海流域的 75% 到 1.5 倍的生态系统25，至少是其城市面积的 5651130 倍。区域和城市的生态占用核算表明：越是经济发达的地区，其生态占用越大。城市化的过程，也是城市占用区外资源的过程；城市文明的背后，是发达地区将生态负担转移到其周围甚至全球的落后地区。4 讨论生态占用是一个很好的工具，它将资源供给和消耗统一到一个全球一致的面积指标，使可持续发展的衡量真正具有区域可比性。通过相同的单位比较人类的需求和自然界的供给，评估的结果清楚地表明在所分析的每一个时空尺度上，人类对生物圈所施加的压力及其量级6。用生态占用进行生物物理解释的结果更容易被人接受，因为每个人都体验过空间的概念，而其它的指标（如土壤侵蚀率）则可能需要更多的技术去解释才会被普遍接受。生态占用既能够反映出个人或地区的资源消耗强度，又能够反映出区域的资源供给能力和资源消耗总量，通过生态赤字或生态盈余这个指标，清楚地反映出个人或区域对于全球生态环境变化的贡献，从另一个角度向我们描述了谁应该对目前的全球生态危机负有更大的责任。全球化的背后是许多国家正在将其本国的生态危机转移到其他国家或地区甚至全球！生态占用揭示了人类持续生存的生态阈值。人类能够享用多大的生态占用呢？地球目前的生态供给能力为人均 1.98hm2，包括 0.5hm2 的海洋和 1.48hm2 的森林、草地、可