生態(tài)足跡研究綜述*

吳孟孟，賈培宏,2

(1.南京大學(xué) 地理與海洋科學(xué)學(xué)院，江蘇 南京 210023； 2.南京大學(xué) 連云港高新技術(shù)研究院，江蘇 連云港 222000)

一、生態(tài)足跡研究背景

20世紀(jì)中期以來，科技的進步和生產(chǎn)力的提高在促進經(jīng)濟增長的同時，也導(dǎo)致了地球資源的過度消耗，不斷帶來全球性的資源和環(huán)境危機[1]，使傳統(tǒng)發(fā)展模式受到嚴峻挑戰(zhàn)。1962年Carson發(fā)表《寂靜的春天》，通過大量事實展示工業(yè)生產(chǎn)創(chuàng)造工業(yè)文明的同時也在破壞人類生存環(huán)境，標(biāo)志著人類生態(tài)意識的覺醒和生態(tài)學(xué)時代的到來。1972年羅馬俱樂部發(fā)表《增長的極限》，認為地球是有限性的，如果一味追求經(jīng)濟快速增長，人口、工業(yè)化、污染及資源消耗等持續(xù)增加，地球?qū)⒚媾R災(zāi)難性的資源和環(huán)境大崩潰。同年6月，聯(lián)合國人類環(huán)境會議通過《聯(lián)合國人類環(huán)境會議宜言》和《只有一個地球》的報告，喚起各國政府對環(huán)境污染問題的覺醒。1987年世界環(huán)境與發(fā)展委員會發(fā)表《我們共同的未來》，正式提出可持續(xù)發(fā)展的概念，指出可持續(xù)發(fā)展模式應(yīng)是一種建立在資源和環(huán)境可承受基礎(chǔ)之上的經(jīng)濟、社會和自然協(xié)調(diào)、全面、同步的發(fā)展機制。1992年聯(lián)合國環(huán)境發(fā)展委員會通過《里約熱內(nèi)盧宣言》和《21世紀(jì)議程》，標(biāo)志著可持續(xù)發(fā)展被全世界普遍認同。

可持續(xù)發(fā)展強調(diào)經(jīng)濟發(fā)展與環(huán)境保護之間的關(guān)系以及代際之間的公平。1987年世界環(huán)境與發(fā)展委員會將可持續(xù)發(fā)展定義為：“既滿足當(dāng)代人的需求，又不損害子孫后代滿足其需求能力的發(fā)展。”傳統(tǒng)發(fā)展模式片面強調(diào)經(jīng)濟增長、忽視環(huán)境保護。可持續(xù)發(fā)展作為一種新的發(fā)展理念，強調(diào)經(jīng)濟發(fā)展與環(huán)境保護之間的關(guān)系，認為經(jīng)濟發(fā)展不應(yīng)以犧牲生態(tài)環(huán)境為代價，環(huán)境承載力應(yīng)足以支撐經(jīng)濟發(fā)展；強調(diào)代際之間的公平，認為當(dāng)代人在滿足自身發(fā)展的同時也應(yīng)考慮后代發(fā)展。

自20世紀(jì)60年代以來，眾多學(xué)者從不同角度提出一些衡量可持續(xù)發(fā)展的指標(biāo)，旨在量化人類對資源的利用，測度人類對生態(tài)系統(tǒng)所產(chǎn)生的壓力。1972年Meadows等提出世界資源動態(tài)模型；1974年Holdren等提出IPAT公式；1975年Whittaker計算全球生態(tài)系統(tǒng)凈初級生產(chǎn)力；1986年Vitousek等進行人類對凈初級生產(chǎn)力的占用研究；1994年Odum提出能值分析理論。1992年聯(lián)合國環(huán)境與發(fā)展大會之后比較有影響力的包括1996年Christian等的可持續(xù)性的社會—生態(tài)指標(biāo)，1997年Costanza等的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值指標(biāo)，1992年Rees和1996年Wackernagel等的生態(tài)足跡指標(biāo)等。生態(tài)足跡指標(biāo)作為一種衡量自然資源可持續(xù)利用程度和區(qū)域可持續(xù)發(fā)展?fàn)顩r較為常用的定量評價方法，以其簡單、通用和易操作等特性成為評價可持續(xù)發(fā)展的重要工具，目前被廣泛應(yīng)用于從全球到各個不同區(qū)域的時空尺度可持續(xù)發(fā)展研究中。

二、生態(tài)足跡模型

(一) 基本概念

生態(tài)足跡指給定人口和經(jīng)濟條件下，維持資源消費和吸收廢棄物所需的生物生產(chǎn)型土地面積[2]。其基本思想是將人類消費需要的自然資產(chǎn)的“利息”(生態(tài)足跡)與自然資產(chǎn)產(chǎn)生的“利息”(生態(tài)承載力)轉(zhuǎn)化為可以共同比較的土地面積，二者的比較用來判斷人類對自然資產(chǎn)的過度利用情況[2]。

(二) 計算方法

生態(tài)足跡的計算基于以下6基本假設(shè)[3]：(1) 計算人類社會在生產(chǎn)和消費過程中消耗的大部分資源和產(chǎn)生的廢棄物是有可能的；(2) 這些資源或廢棄物流可以折算為生產(chǎn)或消納它們的生物生產(chǎn)性面積； (3) 各類具有生物生產(chǎn)能力的土地，可以根據(jù)各自產(chǎn)量大小折算成標(biāo)準(zhǔn)單位“全球公頃”(ghm2)，全球公頃的生物生產(chǎn)力等于當(dāng)年全球土地平均生物產(chǎn)量； (4) 各土地類型在空間上是互相排斥的，加權(quán)后得到人類生物生產(chǎn)性土地需求；(5) 自然的生態(tài)服務(wù)供應(yīng)也可用以全球公頃表示的生物生產(chǎn)面積表達；(6) 生態(tài)足跡可超過生態(tài)承載力。

生態(tài)足跡計算公式[4，5]為：

EF=N·ef=N·∑(ri·ai)

式中，EF為總的生態(tài)足跡，N為總?cè)丝跀?shù)，ef為人均生態(tài)足跡，ri為均衡因子，ai為生產(chǎn)第i種產(chǎn)品的生物生產(chǎn)性土地面積。

生態(tài)承載力計算公式[4，5]為：

EC=N·ec=N·∑(aj·rj·yj)

式中，EC為總的生態(tài)承載力，ec為人均生態(tài)承載力，aj為人均擁有生物生產(chǎn)性土地面積，rj為均衡因子(與計算生態(tài)足跡時所用的均衡因子相同)，yj為產(chǎn)量因子。

在計算生態(tài)足跡時，生物生產(chǎn)性土地面積主要考慮6種類型：耕地、林地、草地、水域、建筑用地和化石能源用地。均衡因子和產(chǎn)量因子都是參考Wackernagel等[6，7]計算的世界各國生態(tài)足跡估算的結(jié)果[8]。其中，產(chǎn)量因子是根據(jù)全國產(chǎn)品平均產(chǎn)量與江蘇省平均產(chǎn)量之間的比值，并結(jié)合文獻[6]中計算中國生態(tài)足跡時的取值確定的[8]。WCED的報告《我們共同的未來》建議應(yīng)留出12%的生物生產(chǎn)面積以保護生物多樣性[9]，因此在生態(tài)承載力計算時扣除12%的生物多樣性保護面積[10]。

生態(tài)赤字與生態(tài)盈余計算公式為：

K=EF-EC

當(dāng)K值為正時，此區(qū)域存在生態(tài)赤字，當(dāng)K值為負時，此區(qū)域存在生態(tài)盈余。K值大小可以表明區(qū)域可持續(xù)發(fā)展程度。

三、生態(tài)足跡研究進展

(一) 國外研究進展

生態(tài)足跡概念提出后，特別是《我們的生態(tài)足跡——減少我們對地球的影響》(Wackernagel and Ress，1996)一書的出版，使生態(tài)足跡模型風(fēng)靡全球，受到各國政府和學(xué)者的重視，成為分析人類對自然影響、評價可持續(xù)發(fā)展的重要工具之一。

1997年Wackernagel等人在《國家生態(tài)足跡》報告中首次應(yīng)用生態(tài)足跡模型對世界上52個國家和地區(qū)1993年的生態(tài)足跡進行了測算。結(jié)果表明，1993年全球人均生態(tài)足跡為2.8 hm2，而人均生物承載力僅為2.1 hm2，所以出現(xiàn)人均生態(tài)赤字0.7 hm2；其中35個國家和地區(qū)出現(xiàn)生態(tài)赤字。自1998年以來，世界野生生物基金會(WWF)每兩年發(fā)布一份《地球生命力報告》，顯示生態(tài)環(huán)境狀況和人類活動對生態(tài)環(huán)境的影響，公布世界各國生態(tài)足跡?！兜厍蛏蟾?012》顯示：2008年，全球生態(tài)承載力是120億ghm2，人均1.8 ghm2，而人類生態(tài)足跡是182億 ghm2，人均2.7 ghm2；這一差距意味著我們正處于生態(tài)超載狀態(tài)——地球要花費一年半的時間才能重新生產(chǎn)人類一年所用掉的可再生資源[11]。《國家生態(tài)足跡和生物承載力帳戶2005》把全球按照收入和地區(qū)分別分類，計算了不同組的生態(tài)足跡和生物承載力，并對全球100萬人口以上的150個國家2002年的生態(tài)足跡和生物承載力進行了計算。

(二) 國內(nèi)研究進展

徐中民等計算分析中國和部分省(區(qū)、市)1999年的生態(tài)足跡，結(jié)果表明，1999年中國人均生態(tài)足跡為1.326 hm2，人均生物承載力為0.681 hm2，人均生態(tài)赤字達0.645 hm2。徐中明等分析了1998年甘肅省生態(tài)足跡；陳東景等評價了中國西北五省區(qū)陜、甘、寧、青、新1999年的發(fā)展?fàn)顩r；黃青等利用地區(qū)資源與遙感數(shù)據(jù)對黃土高原1991年的生態(tài)足跡進行分析；趙秀勇等計算了南京市1998年的生態(tài)足跡和生態(tài)承載力；郭秀銳等估算了2000年廣州市生態(tài)足跡，并對1995—2000年間廣州生態(tài)足跡動態(tài)變化進行分析；鄧礫等計算分析了四川省2001年的生態(tài)足跡；李金平等對澳門2001年的生態(tài)足跡進行了計算和分析；趙云龍等對河北省懷來縣生態(tài)足跡進行測算。國內(nèi)研究表明，我國大部分省市存在生態(tài)赤字，處于不可持續(xù)的發(fā)展?fàn)顟B(tài)，生態(tài)環(huán)境狀況不容樂觀。

四、生態(tài)足跡評價

生態(tài)足跡模型作為一種計算人類生態(tài)消費、衡量生態(tài)可持續(xù)性的測量工具，概念形象、內(nèi)涵豐富，理論思想角度全面、新穎，實現(xiàn)了對生態(tài)目標(biāo)的定量測度，可操作性強。它是全面分析人類對自然環(huán)境影響并用簡單術(shù)語表示的最有效工具之一，是國家、地區(qū)的一種廉價而快速的計算框架。

但是，生態(tài)足跡也有其不足之處，在學(xué)術(shù)界引起不少爭議：(1) 對均衡因子和產(chǎn)量因子的爭論，許多學(xué)者認為采用均衡因子與產(chǎn)量因子將指標(biāo)過于簡化，無法反映區(qū)域個體實際，對區(qū)域制定有效可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的啟示意義不強；(2) 對理論假設(shè)的爭論，李明月等認為“各類土地互相排斥”的假設(shè)忽略土地功能多樣性和一定程度替代性，造成生態(tài)足計算結(jié)果偏低，將區(qū)域CO2吸收能力視為0，忽略森林、草地、耕地等的CO2吸收能力，造成生物承載力計算結(jié)果嚴重偏低[2，7]；吳隆杰認為大、小尺度生態(tài)足跡計算運用同一套假設(shè)，結(jié)果偏差較大[2]；(3) 對計算方法的爭論，生態(tài)足跡模型忽略地下資源和水資源、環(huán)境污染和毒性物質(zhì)、臭氧層破壞、土地沙漠化、水體富營養(yǎng)等問題，未考慮CO2之外的其它溫室氣體，忽視海洋吸收CO2的作用[12]；(4) 對靜態(tài)性、缺乏預(yù)測性和結(jié)論單一性的爭論，現(xiàn)有生態(tài)足跡研究結(jié)論比較單一，具體的政策建議少而一致，而且大多是啟發(fā)性的，缺乏具實際操作價值的建議[2]。

雖然存在不少爭議，但生態(tài)足跡作為當(dāng)前衡量區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的一個簡單通用的重要指標(biāo)，自1992年被首次提出以來在全世界得到廣泛關(guān)注，其方法正不斷得到改進。生態(tài)足跡方法具有廣闊的應(yīng)用前景和重要的理論與實踐價值，今后應(yīng)進一步展開更深入的研究。

參考文獻:

[1]HOLDREN J P,EHRLICH P R. Human population and the global environment: Population growth，rising per capita material consumption， and disruptive technologies have made civilization a global ecological force[J].American Scientist，1974(3):282-292.

[2]徐中民,程國棟,張志強.生態(tài)足跡方法的理論解析[J].中國人口資源與環(huán)境,2006(6):69-78.

[3]WACKEMAGEL M,SCHULZ N B,DEUMLING D,et al.Tracking the ecological overshoot of the human economy[J].Proceedings of the National Academy of Sciences,2002(14):9266-9271.

[4]WACKEMAGEL M,REES W E.Perceptual and structural barriers to investing in natural capital:economics from an ecological footprint perspective[J].Ecological Economics,1997(1):3-24.

[5]岳東霞,李自珍,惠蒼.甘肅省生態(tài)足跡和生態(tài)承載力發(fā)展趨勢研究[J].西北植物學(xué)報,2004(3):454-463.

[6]WACKEMAGEL M.An evaluation of the ecological footprint[J].Ecological Economics,1999(3):317-318.

[7]WACKEMAGEL M,ONISTO L,BELLO P.Ecological footprints of nations. commissioned by the earth council for the rio+ 5 forum[J].International Council for Local Environmental Initiatives Toronto.Rio,1997(5):3-17.

[8]張芳怡,濮勵杰,張健.基于能值分析理論的生態(tài)足跡模型及應(yīng)用——以江蘇省為例[J].自然資源學(xué)報,2006(4)：653-660.

[9]徐中民,程國棟,張志強.生態(tài)足跡方法:可持續(xù)性定量研究的新方法——以張掖地區(qū)1995 年的生態(tài)足跡計算為例[J].生態(tài)學(xué)報,2001(9):1484-1493.

[10]HABERL H,ERB K H,KRAUSMANN F.How to calculate and interpret ecological footprints for long periods of time:the case of Austria 1926—1995[J].Ecological Economics,2001(1):25-45.

[11]NI T.Living planet report 2012[R].London：A Banson Production,2012.

[12]陳成忠,林振山.生態(tài)足跡模型的爭論與發(fā)展[J].生態(tài)學(xué)報,2009(12):6252-6263.