生态足迹研究综述*

吴孟孟，贾培宏,2

(1.南京大学 地理与海洋科学学院，江苏 南京 210023； 2.南京大学 连云港高新技术研究院，江苏 连云港 222000)

一、生态足迹研究背景

20世纪中期以来，科技的进步和生产力的提高在促进经济增长的同时，也导致了地球资源的过度消耗，不断带来全球性的资源和环境危机[1]，使传统发展模式受到严峻挑战。1962年Carson发表《寂静的春天》，通过大量事实展示工业生产创造工业文明的同时也在破坏人类生存环境，标志着人类生态意识的觉醒和生态学时代的到来。1972年罗马俱乐部发表《增长的极限》，认为地球是有限性的，如果一味追求经济快速增长，人口、工业化、污染及资源消耗等持续增加，地球将面临灾难性的资源和环境大崩溃。同年6月，联合国人类环境会议通过《联合国人类环境会议宜言》和《只有一个地球》的报告，唤起各国政府对环境污染问题的觉醒。1987年世界环境与发展委员会发表《我们共同的未来》，正式提出可持续发展的概念，指出可持续发展模式应是一种建立在资源和环境可承受基础之上的经济、社会和自然协调、全面、同步的发展机制。1992年联合国环境发展委员会通过《里约热内卢宣言》和《21世纪议程》，标志着可持续发展被全世界普遍认同。

可持续发展强调经济发展与环境保护之间的关系以及代际之间的公平。1987年世界环境与发展委员会将可持续发展定义为：“既满足当代人的需求，又不损害子孙后代满足其需求能力的发展。”传统发展模式片面强调经济增长、忽视环境保护。可持续发展作为一种新的发展理念，强调经济发展与环境保护之间的关系，认为经济发展不应以牺牲生态环境为代价，环境承载力应足以支撑经济发展；强调代际之间的公平，认为当代人在满足自身发展的同时也应考虑后代发展。

自20世纪60年代以来，众多学者从不同角度提出一些衡量可持续发展的指标，旨在量化人类对资源的利用，测度人类对生态系统所产生的压力。1972年Meadows等提出世界资源动态模型；1974年Holdren等提出IPAT公式；1975年Whittaker计算全球生态系统净初级生产力；1986年Vitousek等进行人类对净初级生产力的占用研究；1994年Odum提出能值分析理论。1992年联合国环境与发展大会之后比较有影响力的包括1996年Christian等的可持续性的社会—生态指标，1997年Costanza等的生态系统服务价值指标，1992年Rees和1996年Wackernagel等的生态足迹指标等。生态足迹指标作为一种衡量自然资源可持续利用程度和区域可持续发展状况较为常用的定量评价方法，以其简单、通用和易操作等特性成为评价可持续发展的重要工具，目前被广泛应用于从全球到各个不同区域的时空尺度可持续发展研究中。

二、生态足迹模型

(一) 基本概念

生态足迹指给定人口和经济条件下，维持资源消费和吸收废弃物所需的生物生产型土地面积[2]。其基本思想是将人类消费需要的自然资产的“利息”(生态足迹)与自然资产产生的“利息”(生态承载力)转化为可以共同比较的土地面积，二者的比较用来判断人类对自然资产的过度利用情况[2]。

(二) 计算方法

生态足迹的计算基于以下6基本假设[3]：(1) 计算人类社会在生产和消费过程中消耗的大部分资源和产生的废弃物是有可能的；(2) 这些资源或废弃物流可以折算为生产或消纳它们的生物生产性面积； (3) 各类具有生物生产能力的土地，可以根据各自产量大小折算成标准单位“全球公顷”(ghm2)，全球公顷的生物生产力等于当年全球土地平均生物产量； (4) 各土地类型在空间上是互相排斥的，加权后得到人类生物生产性土地需求；(5) 自然的生态服务供应也可用以全球公顷表示的生物生产面积表达；(6) 生态足迹可超过生态承载力。

生态足迹计算公式[4，5]为：

EF=N·ef=N·∑(ri·ai)

式中，EF为总的生态足迹，N为总人口数，ef为人均生态足迹，ri为均衡因子，ai为生产第i种产品的生物生产性土地面积。

生态承载力计算公式[4，5]为：

EC=N·ec=N·∑(aj·rj·yj)

式中，EC为总的生态承载力，ec为人均生态承载力，aj为人均拥有生物生产性土地面积，rj为均衡因子(与计算生态足迹时所用的均衡因子相同)，yj为产量因子。

在计算生态足迹时，生物生产性土地面积主要考虑6种类型：耕地、林地、草地、水域、建筑用地和化石能源用地。均衡因子和产量因子都是参考Wackernagel等[6，7]计算的世界各国生态足迹估算的结果[8]。其中，产量因子是根据全国产品平均产量与江苏省平均产量之间的比值，并结合文献[6]中计算中国生态足迹时的取值确定的[8]。WCED的报告《我们共同的未来》建议应留出12%的生物生产面积以保护生物多样性[9]，因此在生态承载力计算时扣除12%的生物多样性保护面积[10]。

生态赤字与生态盈余计算公式为：

K=EF-EC

当K值为正时，此区域存在生态赤字，当K值为负时，此区域存在生态盈余。K值大小可以表明区域可持续发展程度。

三、生态足迹研究进展

(一) 国外研究进展

生态足迹概念提出后，特别是《我们的生态足迹——减少我们对地球的影响》(Wackernagel and Ress，1996)一书的出版，使生态足迹模型风靡全球，受到各国政府和学者的重视，成为分析人类对自然影响、评价可持续发展的重要工具之一。

1997年Wackernagel等人在《国家生态足迹》报告中首次应用生态足迹模型对世界上52个国家和地区1993年的生态足迹进行了测算。结果表明，1993年全球人均生态足迹为2.8 hm2，而人均生物承载力仅为2.1 hm2，所以出现人均生态赤字0.7 hm2；其中35个国家和地区出现生态赤字。自1998年以来，世界野生生物基金会(WWF)每两年发布一份《地球生命力报告》，显示生态环境状况和人类活动对生态环境的影响，公布世界各国生态足迹。《地球生命力报告2012》显示：2008年，全球生态承载力是120亿ghm2，人均1.8 ghm2，而人类生态足迹是182亿 ghm2，人均2.7 ghm2；这一差距意味着我们正处于生态超载状态——地球要花费一年半的时间才能重新生产人类一年所用掉的可再生资源[11]。《国家生态足迹和生物承载力帐户2005》把全球按照收入和地区分别分类，计算了不同组的生态足迹和生物承载力，并对全球100万人口以上的150个国家2002年的生态足迹和生物承载力进行了计算。

(二) 国内研究进展

徐中民等计算分析中国和部分省(区、市)1999年的生态足迹，结果表明，1999年中国人均生态足迹为1.326 hm2，人均生物承载力为0.681 hm2，人均生态赤字达0.645 hm2。徐中明等分析了1998年甘肃省生态足迹；陈东景等评价了中国西北五省区陕、甘、宁、青、新1999年的发展状况；黄青等利用地区资源与遥感数据对黄土高原1991年的生态足迹进行分析；赵秀勇等计算了南京市1998年的生态足迹和生态承载力；郭秀锐等估算了2000年广州市生态足迹，并对1995—2000年间广州生态足迹动态变化进行分析；邓砾等计算分析了四川省2001年的生态足迹；李金平等对澳门2001年的生态足迹进行了计算和分析；赵云龙等对河北省怀来县生态足迹进行测算。国内研究表明，我国大部分省市存在生态赤字，处于不可持续的发展状态，生态环境状况不容乐观。

四、生态足迹评价

生态足迹模型作为一种计算人类生态消费、衡量生态可持续性的测量工具，概念形象、内涵丰富，理论思想角度全面、新颖，实现了对生态目标的定量测度，可操作性强。它是全面分析人类对自然环境影响并用简单术语表示的最有效工具之一，是国家、地区的一种廉价而快速的计算框架。

但是，生态足迹也有其不足之处，在学术界引起不少争议：(1) 对均衡因子和产量因子的争论，许多学者认为采用均衡因子与产量因子将指标过于简化，无法反映区域个体实际，对区域制定有效可持续发展战略的启示意义不强；(2) 对理论假设的争论，李明月等认为“各类土地互相排斥”的假设忽略土地功能多样性和一定程度替代性，造成生态足计算结果偏低，将区域CO2吸收能力视为0，忽略森林、草地、耕地等的CO2吸收能力，造成生物承载力计算结果严重偏低[2，7]；吴隆杰认为大、小尺度生态足迹计算运用同一套假设，结果偏差较大[2]；(3) 对计算方法的争论，生态足迹模型忽略地下资源和水资源、环境污染和毒性物质、臭氧层破坏、土地沙漠化、水体富营养等问题，未考虑CO2之外的其它温室气体，忽视海洋吸收CO2的作用[12]；(4) 对静态性、缺乏预测性和结论单一性的争论，现有生态足迹研究结论比较单一，具体的政策建议少而一致，而且大多是启发性的，缺乏具实际操作价值的建议[2]。

虽然存在不少争议，但生态足迹作为当前衡量区域可持续发展的一个简单通用的重要指标，自1992年被首次提出以来在全世界得到广泛关注，其方法正不断得到改进。生态足迹方法具有广阔的应用前景和重要的理论与实践价值，今后应进一步展开更深入的研究。

参考文献:

[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,程国栋,张志强.生态足迹方法的理论解析[J].中国人口资源与环境,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]岳东霞,李自珍,惠苍.甘肃省生态足迹和生态承载力发展趋势研究[J].西北植物学报,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]张芳怡,濮励杰,张健.基于能值分析理论的生态足迹模型及应用——以江苏省为例[J].自然资源学报,2006(4)：653-660.

[9]徐中民,程国栋,张志强.生态足迹方法:可持续性定量研究的新方法——以张掖地区1995 年的生态足迹计算为例[J].生态学报,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]陈成忠,林振山.生态足迹模型的争论与发展[J].生态学报,2009(12):6252-6263.