可持续发展定量研究的一种新方法——生态足迹法

1、可持续发展定量研究的一种新方法生态足迹法可持续发展衡量的指标体系及其评价方法和模型研究是可持续发展研究的重要内容，它可以为政府的可持续发展决策提供重要的科学依据和优先考虑的问题，还可以为公众提供可持续发展的有效信息。可持续发展的定量评价方法是当前可持续发展研究的前沿和热点1,2。20世纪90年代以来，国际上提出了一些直观的、较易操作的指标体系及其定量评价的计算方法。如世界银行的“国家财富”指标体系；Wackernage1等提出的“生态足迹”(EF)的概念及其模型3,4；Daly和Cobb提出的“可持续经济福利指数”(ISEW)5；Cobb等提出的“真实发展指标”(GPI)；PrescottA1

2、ten提出的“可持续性的睛雨表”(Barometer of Sustainablity)模型6。这些新的指标体系及其定量计算方法和模型已在一些国家和地区的可持续发展评价中得到了应用。然而可持续发展指标和评价模型总体上仍处于探索之中，并且存在着许多局限性，现在还没有一套公认的标准方法7。本文将详细介绍基于具体生物物理量度量可持续发展程度的新方法生态足迹分析法，分析生态足迹法的优点和局限性及其在国内外的研究进展，并对其局限性提出一些完善的方法。1 生态足迹法1.1 生态足迹的概念关于生态足迹的概念，William E R曾将其形象地比喻为“一只负载着人类与人类所创造的城市、工厂的巨脚踏在地球上留下

3、的脚印”8。1996年以后William E R和Wackernagel又从不同的侧面对其进行了定义：“一个国家范围内给定人口的消费负荷”、“用生产性土地面积来度量一个确定人口或经济规模的资源消费和废物吸收水平的账户工具”9。总之，无论如何定义，关于生态足迹总有一个清晰、科学而严格的定义，那就是：生态足迹是一种可以将全球关于人口、收入、资源应用和资源有效性汇总为一个简单、通用的进行国家间比较的便利手段一种账户工具3”；生态足迹(Wackernagel，1999)是指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9，它从具体的生物物理量角度研究自然资本消费的空间8。1.2 生态足迹法的

4、基本假设生态足迹是基于以下5个基本假设来进行计算的10：人类可以确定自身消费的绝大多数资源及其产生废物的数量；这些资源和废物流能够转换成相应的生物生产土地面积；一旦采用生物生产力来衡量土地时，不同地域间的土地可以用相同的单位（公顷或者英亩）来表示，即：每单位不同地区的土地面积都能够转化为全球均衡面积，每一个单位的全球均衡面积代表着相同的生物生产力；各类土地在空间上是互斥的，例如：一块土地当它被用来修建公路时，它就不可能同时是森林、可耕地、牧草地等；既然分析地球上哪些地域具有生物生产力是可行的，自然系统的生态服务总供给能力和人类系统对自然系统的总需求数量就能够相比较。1.3 生态足迹计算模型生态

5、足迹模型通过计算人类为了自身生存而消费的自然的量来评价人类对生态系统的影响。任何个人或区域人口的生态足迹，应该是生产这些人口所消费的所有资源和吸纳这些人口所产生的废弃物而需要的生态生产性土地的面积总和。其计算公式为：EF= （1） EC= （2） 其中，i为消费商品或生产生物的类型；cci为第i种消费商品的生产足迹；aci为第i种消费商品的消费总量；pi为第i种商品的生物生产单位面积产量；epi为第i种生物资源的生产足迹；aei为第i种资源生物生产总量；wi为第i种消费品或生物资源土地类型生产力权值；EF为某一地区的生态足迹总量；EC为地区生态承载力供给。在生态足迹指标计算中，把人类使用的各种

6、资源和能源消费项目折算为6种类型生物生产土地面积（可耕地、林地、草地、化石燃料土地、建筑用地和水域），然后再分别乘以相应的均衡因子11，就可以得到某类生物生产性面积，然后再加总计算生态足迹和生态承载力。将计算得到的生态足迹与生态承载力面积进行比较，从而为分析和判断一个国家或地区可持续发展的程度提供定量的依据。1.4 生态足迹法的优缺点生态足迹法的优点：生态足迹分析方法首先通过引入生态生产性土地概念实现了对各种自然资源的统一描述，其次通过引入等价因子和生产力系数进一步实现了各国各地区各类生态生产性土地的可加性和可比性。这使得生态足迹分析具有广泛的应用范围，既可以计算个人、家庭、城市、地区、国家乃

7、至整个世界这些不同对象的生态足迹，对它们的足迹进行纵向的、横向的比较分析。总之，生态足迹分析指标为度量可持续性程度提供了一杆“公平秆”，它能够对时、空二维的可持续性程度做出客观量度和比较，使我们能明确知晓现实距离可持续性目标尚有多远，从而有助于监测可持续方案实施的效果。另外，生态足迹计算具有很强的可复制性。这使得将生态足迹计算过程制作成一个软件包成为可能，从而可以推动该指标及方法的普及化12,13。生态足迹法的局限性:计算过程较为复杂；在归纳的基础之上再进行归纳，从而假设太多；在采用土地面积作为测量单位上还存在争议；对生态系统的考虑不完整，完全人类中心制，从而忽略了其他物种的存在和影响；生态足

8、迹对某些微小变化的反应不敏感；对数据的要求较高；对政策分析还不尽合用，只是提供了单方面的信息，不能反映可持续发展的方方面面。2 生态足迹分析法在国内外已有的研究实践生态足迹评价方法已应用于各种规模的人口。从全球到国家14,15、地区到城市1618、社区到家庭、商业企业到个人出行活动各级水平。此外，还用来进行技术比较，应用到从养鱼19到种植西红柿20等各个方面。已有的研究主要从3个空间尺度展开。(1) 全球尺度的研究。Wackernagel等(1997)率先应用生态足迹分析方法，对全球人类可利用的生态空间和生态占用空间两方面分别进行了测算。结果表明，1999年全球人均生态承载力仅为2.2 hm2

9、14，扣除12的生物生产土地面积，实际上人均可利用的面积包括海洋在内将缩减到不足2.0 hm2。所以人均2 hm2的生物生产面积就是1999年全球人均生态承载力的底线或生态阈值10。另据最新报告15，在未来5年内，全球生态足迹仍将以5的速度增长。在静态分析的基础上，生命行星报告2002（Living Planet Report 2002,由世界野生动物基金自然国际组织、“发展定义组织”和联合国环境署世界守恒监测中心三家机构共同研究撰写的项目报告）中，研究人员重新核算了世界19701999年的生态足迹。此外，国际互联网上已经有很多专业网站提供生态足迹的相关信息和在线计算等（见,www.ecolo

10、,）。 (2) 国家尺度的研究。最早出现在1997年，Wackernagel在Ecological Footprint of Nations中，对世界上52个国家和地区的生态足迹进行了计算3,4。研究结果表明，生态足迹最大的是美国，人均10.9 hm2，孟加拉国的最低，人均仅0.6 hm2；中国1997年的人均量EF值为1.2 hm2，而其人均生态承载力仅为0.8 hm2，人均生态赤字为0.4 hm2。随后，Manfred Lenzen, Helmut Haberl21,22等也对国家尺度的生态足迹进行了研究。徐中民、陈

11、东景23等以中国2000年统计年鉴的数据为依据，对中国1999年的生态足迹进行了计算和分析。(3) 在区域和城市层次上。Folke等(1997)以欧洲波罗的海流域29个大城市为研究案例，计算得出占波罗的海流域面积0.1%的这些城市，其生态足迹至少需要整个波罗的海流域的75%到1.5倍的生态系统，是这些城市面积的5651130倍；全球744座大城市中生活的占全球20%的人口的海产品消费占用了全球25%的生产性海洋生态系统，要消纳这些城市排出的C02，需要全球森林全部碳汇能力再增加10；Wackernage1等将生态足迹指标应用于瑞典及其亚区，改进了生态足迹与生物承载力的计算方法10；Vuuren

12、等计算与分析了贝宁、不丹、哥斯达黎加和荷兰等国家的生态足迹。中国在区域生态足迹的研究始于90年代末，主要有：张志强等24对中国西部地区1998年生态足迹的分析和计算；秦耀辰等25运用生态足迹法对河南省的可持续发展进行了评价；王书华等26以河北省新乐市为例，基于生态足迹模型对城郊经济协调进行了评估；张坤民7等也对广州、宁波、扬州和苏州19912000年的生态足迹进行了计算和分析；赵秀勇27等对南京市1998年的生态足迹进行了计算；李金平和王志石28对澳门2001年的生态足迹进行了计算但城市研究仅停留在生活消费生态足迹的测算，更小尺度的全面研究尚未可见29。3 结 语随着全球性的人口、自然资源、生

13、态环境问题的复杂化和人们对可持续发展模式认识的深入，人类离可持续发展目标究竟有多远？生态足迹模型为人类衡量生态可持续提供了一种廉价而快速的计算框架，同时生态足迹指标对理解和解释可持续发展的逻辑关系很有帮助，是涉及到可持续性、公平性和发展等诸多方面的一个综合指标。然而，无论在理论上还是在方法上，生态足迹分析法都存在需要进一步完善的地方12。第一，可以试图将生态足迹分析法与其他能反映社会经济方面的可持续度量指标结合起来，使两者互相补充以全面反映可持续发展程度。传统的GDP也许是一个很好的“搭档”。其次，生态足迹分析法是一种基于静态指标的分析方法，生态足迹指标无法反映未来的可持续趋势。生态足迹分析法可以通过计算各指标的时间序列值来追踪各个时点的可持续程度，从而来补救指标静态性的缺憾。第三，生态足迹分析没有把自然系统提供资源、消纳废弃物的功能描述完全。另外，现有的生态足迹分析中有关污染的生态影响这一点墨迹寥寥。事实上，由于酸雨、工业废水等导致的资源条件的恶化，世界上的生态生产性土地