中部6省生态足迹的测算与比较分析

生态足迹方法是区域可持续发展研究的一种重要方法,在中部6省大区域框架下,运用生态足迹模型对中部6省1989—2011年的生态足迹进行了测算和对比研究。研究结果表明:中部6省1989—2011年的生态承载力较为平稳,其中江西、河南、湖北和湖南4省的生态承载力略有上升,而山西、安徽两省的生态承载力有下降趋势。中部6省的社会经济活动对生态系统的消耗远大于生态系统本身的承载能力,并且这种差距正在不断增大,导致生态赤字不断增大。考察期间,山西省生态赤字的绝对值最小,平均生态赤字为0.49 hm2 cap-1,湖北省生态赤字最大,平均值为1.15 hm2 cap-1,其次为河南和湖南,生态赤字增长最快的是山西省和河南省,增长倍数分别达到了7.38和4.27倍。中部6省6种生态生产性土地的生态足迹均呈现出上升趋势,平均来看,6类生态生产性土地在中部6省总的生态足迹中所占比重由高到低依次为耕地、化石能源地、草地、建筑用地、水域、林地。耕地生态足迹是生态足迹中最重要的组成部分,在总的生态足迹中所占比重最大,中部6省耕地的生态足迹时间序列数据比较平稳,在考察时间内从1989年的0.4241上涨到2011年的0.5851,上升趋势较平稳,但由于耕地生态足迹所占比重大,尽管增长速度缓慢,但对中部6省生态足迹总的影响较大。建筑用地和林地生态足迹虽然增长幅度较大,但由于基数小,因此建筑生态足迹和林地生态足迹对中部6省生态足迹总的影响较小。草地、水域和化石能源用地生态足迹基数大,增长幅度也大,加上耕地生态足迹,共同决定了中部6省人均生态足迹的逐年上升趋势。     

基于净初级生产力的生态足迹模型及其与传统模型的对比分析

生态足迹模型因其可以定量度量生态可持续发展、计算简单、结论易懂、全球可比等特点,提出之后得到了大量的关注和应用,同时也面临着一些质疑和争论。文章介绍了一种基于净初级生产力的生态足迹理论和计算方法,并以该方法和传统生态足迹模型分别计算了中国1961—2007年的生态足迹,对计算结果进行了对比分析。结果表明,两种生态足迹模型的计算结果具有较高的相关性,表明基于净初级生产力的生态足迹模型结果可信。该种方法能够克服传统生态足迹模型的部分缺陷,在均衡因子选取、土地生态功能假设、CO2吸收等方面有了较大改进,能够较好地反映不同生态系统在生产力上的差异;在时间序列分析方面也更加合理。但该方法本身同时存在着计算方法不完善、对生态系统变化不敏感等问题,如何更紧密地结合生态足迹和净初级生产力是需要进一步研究的内容。     

基于净初级生产力的生态足迹模型及其与传统模型的对比分析

生态足迹模型因其可以定量度量生态可持续发展、计算简单、结论易懂、全球可比等特点,提出之后得到了大量的关注和应用,同时也面临着一些质疑和争论。文章介绍了一种基于净初级生产力的生态足迹理论和计算方法,并以该方法和传统生态足迹模型分别计算了中国1961-2007年的生态足迹,对计算结果进行了对比分析。结果表明,两种生态足迹模型的计算结果具有较高的相关性,表明基于净初级生产力的生态足迹模型结果可信。该种方法能够克服传统生态足迹模型的部分缺陷,在均衡因子选取、土地生态功能假设、CO2吸收等方面有了较大改进,能够较好地反映不同生态系统在生产力上的差异;在时间序列分析方面也更加合理。但该方法本身同时存在着计算方法不完善、对生态系统变化不敏感等问题,如何更紧密地结合生态足迹和净初级生产力是需要进一步研究的内容。     

湖南省生态足迹与生态承载力的动态变化分析

生态足迹是定量研究区域可持续发展的一种重要方法。为了定量评价湖南省可持续发展程度的动态变化,利用生态足迹理论,计算分析了湖南省1998--2006年间的生态足迹变化过程。结果表明,湖南省人均生态足迹由1998年的1．2441hm。上升至2006年的1．6377hm^2;人均生态承载力由1998年的0．4819hm^2减少为2006年的0．4556hm^2,人均生态赤字由1998年的0．7622hm0上升到2006年的1．1821hm0。生态赤字逐年提高,生态足迹与生态承载力之间的矛盾加剧,区域生态环境处于不安全状态。生态足迹供需结构分析表明,湖南省人均生态足迹供需存在严重的不平衡,其需求以草地、耕地是构成湖南省人均生态足迹的主要组成部分,分别占人均生态足迹的30．11％～37．34％以及29．83％-33．53％,其次是化石能源地（17．60％～22．85％）。而供给以耕地为主,占人均生态承载力的51．02％～53．23％。研究期间万元GDP生态足迹总体上呈下降趋势,表明湖南省的资源利用率不断提高。同时根据生态盈亏的影响因素,并结合湖南省经济发展现状和资源分布特点,探讨了降低和消除区域生态赤字的措施建议。     

生态足迹分析法在生态持续发展定量研究中的应用--以南京市1998年的生态足迹计算为例

利用生态足迹分析方法计算了南京市1998年的生态足迹和生态承载力.认为南京市生态足迹需求对本地生态系统持续发展不构成威胁,但对全国或全球可持续发展造成负面影响.     

青岛市生态足迹动态研究

利用生态足迹和生态承载力度量和评价1995—2004年间的青岛市可持续发展程度。结果发现,随着经济的发展和社会的进步青岛市的生态足迹显著上升,各类用地都呈现增加趋势,耕地增加程度最大,而水域则表现出不稳定;承载力明显下降,其中主要是耕地承载力下降,林地、水域等其他用地则有相对的提高。生态足迹和承载力的变化造成生态赤字进一步加大。将单位生态足迹内产生的GDP作为生态效率,可以发现青岛市的生态效率呈现增加趋势,表明青岛市的资源利用效率明显增加。按照1995到2004年的发展趋势,青岛在未来十年的生态赤字将进一步加大,通过科学技术提高生态效率是青岛降低生态赤字的主要途径。文章首次分析了青岛市的生态足迹动态,提出了降低生态赤字的途径,为青岛市的可持续发展提供了理论参考。     

基于生态足迹模型的贵州省生态可持续性动态分析

生态足迹是定量研究区域可持续发展的一种重要方法。运用生态足迹方法分析了贵州省1999—2008年生态足迹的动态变化,并利用生态足迹指数和生态足迹强度等指标对贵州省1999—2008年的生态可持续性进行了评估。结果表明：10年来,贵州省人均生态足迹由1999年的2.094 28 hm^2上升到2008年的3.613 48 hm^2;人均生物承载力由1999年的0.785 42 hm^2下降到2008年的0.734 81 hm^2;人均生态赤字由1999年的1.308 87 hm^2上升到2008年的2.878 68 hm^2;万元GDP生态足迹由1999年的8.287 91 hm^2下降到2008年的4.111 70 hm^2;生态足迹强度指数由1999年的2.666 46上升到2008年的4.917 61;生态足迹多样性呈现缓慢上升的趋势,社会发展指数总体呈逐年上升趋势;说明发展能力逐年提高,但这是以生态足迹增加为代价的。据此,提出减少了生态足迹和缓解生态环境压力的对策和建议。     

小流域可持续发展能力的生态足迹法分析--以重庆市万州区五桥河流域为例

以三峡库区五桥河流域为例,将生态足迹理论与方法运用于小流域尺度的可持续发展研究中,采用问卷调查的数据获取方式,保守地估算了该区居民的生态足迹需求和生态足迹供给,并与其他国家(地区)作比较,分析了该区的资源利用效益.结果表明,五桥河流域人均生态足迹需求为1.020 7 hm2·人-1,而生态承载力仅为0.465 2 hm2·人-1,生态赤字达到-0.555 5 hm2·人-1;生态足迹需求及亏缺主要源于林地和草地类产品的消费;五桥河流域生态足迹赤字已经高于全球水平(-0.4 hm2·人-1),资源利用效率仅为世界平均水平的12%,该区发展呈相对不可持续状态.     

1995-2004年河北省生态足迹分析与生态恢复措施

生态足迹从具体的生物物理量角度研究自然资本消费的空间,为核算地区自然资本利用状况提供简明框架,进而可判断区域可持续发展状态。河北省正大力实施可持续发展战略,但在绿色战略问题上还面临一些难题。文章利用生态足迹模型,对河北省1995—2004年的生态足迹进行了时间序列的测度以及可持续发展的定量测算,根据计算结果进行分析提出相应对策。结果表明,10年间河北省的人均生态足迹增长率达47.9%,赤字增长率达58.5%,人类负荷超过其生态容量,生态承载力严重不能满足生态足迹的需求,区域的经济社会发展处于一种不可持续的发展状。从而加深了对河北省可持续发展状况的认识,对生态建设决策提供科学依据,并提出河北省生态恢复的措施。     

生态足迹与生态承载力动态变化研究——以辽宁省为例

利用生态足迹理论和计算方法、生态承载力分析方法分析了辽宁省1998--2007年十年期间的人均生态足迹和人均生态承载力变化过程。结果表明：辽宁省人均生态足迹由1998年的2．9187上升到2007年的4．3578,人均生态承载力由1998年的0．6676下降到2007年的0．6520,生态赤字逐年增加,生态系统处于人类过度开发利用状态之中;万元GDP生态足迹始终处于下降的趋势,表明辽宁省对区域生物生产面积利用效率逐年提高,但与全国平均水平相比还有提高的空间;从供需结构分析,辽宁省土地供给以耕地为主,但是从消费结构来看以化石燃料土地为主。     

Urban ecological security assessment and forecasting,based on a cellular automata model: A case study of Guangzhou,China

Forecasting changes in urban ecological security could be important for the maintenance or improvement of the urban ecological environment. However, there are few references in this field and no landmark research work has been reported, particularly quantitative research. A forecasting model for ecological security based on cellular automata (CA) was developed using preliminary spatial data from an ecological security assessment of Guangzhou conducted previously (1990–2005). The model was constrained using transformation rules based upon proposed planning for 2010–2020. A simulation accuracy of 72.09% was acquired. Using a one-bit assessment grid for 2005 as the starting state for the simulation, the model was used to forecast ecological security for 2020. This revealed that although the ecological security status would be improved relative to current trends, there would still be an overall decline in ecological security over the next 15 years. Even if new urban plans were implemented, landscape pattern analysis suggested a more scattered and homogenous distribution in the urban landscape of Guangzhou and significant variation in landscape characteristics among districts. This suggests that further measures must be adopted to reverse the current trends in Guangzhou's ecological security. The model highlights the need to make ecological protection an integral part of urban planning. This study demonstrates the potential of CA models for forecasting ecological security. Such models could make an important contribution to decision-making for regional governors and to the development of urban planning incorporating assessment and prediction of ecological security.     

基于属性识别理论的城市生态安全评价——以广州市为例

城市生态安全评价可以使管理者和公众及时了解城市发展中生态环境压力的严重态势,为城市可持续发展战略的制定和生态系统的管理提供依据和指导。文章构建了由活力、组织结构、恢复力、生态系统服务功能和人类健康状况5个要素构成的城市生态安全评价指标体系。在有序分割类和属性识别准则的基础上,建立了城市生态安全评价的属性识别模型。采用层次分析法（AHP）和熵权法赋予指标权重,充分利用了主观和客观评价方法的优势。根据此模型对广州市1991—2007年间的生态安全状况进行了实证分析。结果表明城市生态安全状况呈现出,从＂较不安全级＂上升到＂临界安全＂级。在5个评价要素中,除人群健康状况外,其他4个评价要素呈现出逐年改善的趋势。属性识别理论能对事物进行有效识别和比较分析,且原理直观、计算简便、评价结果准确,在评价、预测、决策等领域中具有广泛的适用性。     

基于改进模型的1992—2010年中国省域生态足迹核算

生态足迹可以从生物生产角度定量评估区域社会经济发展的可持续程度。本文运用改进的生态足迹模型对我国各省级行政区1992—2010年的生态足迹进行核算及聚类和相关性分析,以衡量各区域发展的差异及相似程度和分析各省域生态足迹变化的主导因素,并根据核算结果建立了各省区市的生态足迹预测模型,进一步明确各省级行政区的生态足迹变化趋势,以期为区域社会经济发展决策提供参考和借鉴。研究结果显示：近20年来,我国各省域社会经济发展对自然资源的依赖程度及对环境的总体影响存在较大差异。生态足迹的变化可以分为3种类型,即逐渐下降型、明显上升型和基本平稳型。北京和上海的生态足迹变化属于逐渐下降型,分别受对化石燃料用地和耕地需求的减少所主导,其中北京市生态足迹与化石燃料用地的相关系数为0.96,上海市生态足迹与耕地的相关系数为0.703,这2个城市在过去20年中的社会经济发展对自然资源的依赖程度逐渐降低;以内蒙古、山西为代表的化石燃料资源较为丰富的省域生态足迹呈明显上升趋势,这些省域生态足迹的增长受区域化石燃料生产的影响较大,个别省级行政单位生态足迹与化石燃料的相关系数为1;东北三省、东南沿海地区及西部自然资源相对匮乏省区的生态足迹属于基本平稳型。     

Comprehensive urban planning and management at multiple scales based on ecological principles: a case study in Beijing,China

SUMMARY

Rapid urbanisation and serious environmental problems have led people worldwide to realise the significance of urban planning and management towards a sustainable environment. Beijing was used as a case study to develop a framework and strategies for sustainable development using ecological principles. At the regional level, Beijing-Tianjin agglomeration and Hebei Province are considered together. At the Beijing administrative level, some important measures are put forward for revision of the Beijing Urban Master Plan. At the Beijing plain level, the future spatial structure of Beijing city and the relationship between settlements, green space and transportation are considered, and three basic development patterns are proposed. At the inner district level, the ecological corridor system is suggested, based on ecosystem services. At the selected area level, a comprehensive strategy and key measures for conservation and renewal of old Beijing city core are provided. Once strategies for Beijing urban development are implemented step-by-step, a vision for future development can be achieved. This paper provides considerations for improvement of urban planning and management in China and other countries.     

基于生态足迹法的区域水资源生态承载力计算与评价——以珠海市为例

研究了人类社会对水资源的消耗、对自然生态环境的影响以及该影响的量化方法和量化指标,将生态足迹法引入区域水资源承载力系统,构建珠海市水资源生态承载力计算模型,分析计算水资源供给对区域经济社会发展的生态承载力,并对该地区的水资源生态承载力进行生态盈亏和敏感性评价.结果表明,总体上珠海市水资源系统呈现生态亏损,亏损率为37%,水资源生态承载呈现超载现象,珠海市城市化进程中流动人口增长对区域水资源的生态承载压力较大.研究结果还表明,将生态足迹模型运用到地区水资源承载力中具有较高的可信度,对地方尺度具有适用性.     

The calculation of equivalence factor for ecological footprints in China: a methodological note

The Ecological Footprint (EF), a physical indicator to measure the extent of humanity’s use of natural resources, has gained much attention since it was first used by Wackernagel and Rees in 1996. In order to appraise land area types with different levels of productivity, they introduced the concept of an equivalence factor. This relates to the average primary biomass productivities of different types of land (i.e. arable land, pasture, forest, water/fishery, built-up land and fossil energy land) to the regional average primary biomass productivity of all land types in a given year. Hence, the equivalence factor is an important parameter in the EF model and it directly affects the reliability of all results. Thus, this article calculates equivalence factors on the national and provincial levels in China based on Net Primary Production (NPP) from MODIS 1 km data in 2008. Firstly, based on the Light Utility Efficiency and CASA model, the NPP of different biologically productive lands of China and of different provinces was calculated. Secondly, China’s equivalence factor for 6 land area types was calculated based on NPP: arable land and built-up land has an equivalence factor of 1.71, forest and fossil energy land has a factor of 1.41, pasture has a factor of 0.44 and water/fishery 0.35; Finally, the equivalence factor of 6 land area types in different provinces was also calculated. The NPP of each ecosystem type varies along with the equivalence factor in different provinces. However, the ranking of the equivalence factors in different provinces remain the same, with that of arable land being the largest, and the water/fishery being the smallest.     

Contribution of national bioassessment approaches for assessing ecological water security: an AUSRIVAS case study

River managers in Australia are managing in the face of extremes to provide security of water supply for people, production and the environment. Balancing the water requirements of people, environments and economies requires that water security is viewed holistically, not just in terms of the water available for human consumption. Common definitions of water security focus on the needs of both humans and ecosystems for purposes such as drinking, agriculture and industrial use, and to maintain ecological values. Information about achieving water security for the environment or ecological purposes can be a challenge to interpret because the watering requirements of key ecological processes or assets are not well understood, and the links between ecological and human values are often not obvious to water users. Yet the concepts surrounding river health are inherently linked to holistic concepts of water security. The measurement of aquatic biota provides a valuable tool for managers to understand progress toward achieving ecological water security objectives. This paper provides a comprehensive review of the reference condition approach to river health assessment, using the development of the Australian River Assessment System (AUSRIVAS) as a case study. We make the link between the biological assessment of river health and assessment of ecological water security, and suggest that such an approach provides a way of reporting that is relevant to the contribution made by ecosystems to water security. The reference condition approach, which is the condition representative of minimally disturbed sites organized by selected physical, chemical, and biological characteristics, is most important for assessing ecological water security objectives.     

Assessment of the erosion control function of forest ecosystems based on GIS: a case study in Zhangjiajie National Forest Park,China

Erosion control is one of the most important functions of forest ecosystems, and its accurate assessment is useful to illuminate the importance of forest ecosystem services for humans so as to rationally conserve forest resources. This paper examines Zhangjiajie National Forest Park, the first national forest park in China, to seek practical methods for assessment of the forest erosion control function using a geographical information system (GIS). The results show that the potential and actual amounts of soil erosion are 2.92 million ton and 0.14 million ton per year, respectively, in Zhangjiajie National Forest Park. The total reduction in soil loss reaches 2.77 million ton per year with the existence of a forest ecosystem. The erosion control function of near mature, mature and over mature broadleaf forest is excellent, and natural forest conservation and natural restoration of the degraded forest ecosystem can provide the largest benefits in soil erosion control. Nearly all the near mature, mature and over-mature forest in the park is at the top and in steep mountain areas, and could be rationally cut and utilized by local communities, but extensive timber felling should be strictly prohibited.     

资源-环境双重约束下的区域生态效率的时序特征——以广西壮族自治区为例

为了探讨资源—环境双重约束下我国生态赤字地区资源环境绩效水平,利用生态脆弱指数和资源环境绩效指数（REPI）对地处珠江三角洲的广西资源环境绩效进行了系统分析和比较研究。结果表明：尽管资源环境绩效水平从2000年的72.4上升为2007年的116.1,但趋势并不明显,资源环境综合绩效水平在全国的第24—26位徘徊。综合绩效指数、SO2排放绩效指数、工业固体废弃物排放绩效指数和生物资源指数呈现＂N＂型变动,水污染指数下呈＂∧＂变动态势,大气污染指数呈现＂W＂型剧烈变动,生态承载力处于超载状态,生态脆弱性趋势没有明显改变。资源消耗和污染物排放的下降态势并不稳定。1995—2007年,广西区域环境水平呈下降趋势,区域环境水平和资源转化效率呈剧烈变动的下降趋势,抗逆水平和生态保护指数有所提高,土地资源指数呈现下降态势,排放强度指数下降明显,生态脆弱指数保持恒定,气候变异指数呈波浪状变动,环境治理指数呈剧烈变动。广西面临生态环境的整体不稳定性和对外力干预敏感性的双重压力。广西应发挥地处泛珠三角的地缘优势和辐射＂东盟＂的区位优势,加大结构调整和制度创新力度,缩短目前资源密集型的发展阶段,改善生态效率和承载力,提升广西在泛珠江三角洲地区的综合竞争力。     

基于ARIMA模型的辽河流域生态足迹动态模拟与预测

将能值与生态足迹理论相结合,引入能量折算系数,通过能值密度构建能值-生态足迹模型,并应用此模型对辽河流域2001—2010年生态承载力和生态足迹进行计算。生态承载力计算主要是自然生态承载力和本地产品产出承载力,其中自然生态承载力主要考虑可更新资源的承载力,本地产品产出承载力主要包括生物资源产出承载力和工业产品产出承载力。生态足迹的计算主要包括消费足迹和污染足迹,消费足迹主要测算生物资源消费、能源消费和水资源消费足迹。污染足迹主要测算废气和生活废水、工业废水对自然生态系统带来的负荷。测算结果表明:2001—2010年辽河流域人均生态承载力和人均生态足迹均有所增加,但是生态足迹的增长速度远远大于生态承载力,致使流域内自2001与2009年生态略有盈余外,其余年份均出现生态赤字,处于不可持续发展状态。以能值-生态足迹模型测算结果为基础,基于EViews采用自回归综合移动平均模型(ARIMA),对流域内10年的生态足迹和生态承载力进行动态模拟。首先通过ADF与PP单位根检验时间序列的平稳性;其次分析序列的自相关函数图和偏自相关函数,初步确定AR和MA的阶次;再根据R2、AIC及SC准则,进行模型参数估计并诊断分析;最后确定最佳模拟模型。以ARIMA模型预测2011—2015年辽河流域生态足迹和生态承载力的演变趋势。预测结果表明,人均生态足迹在未来5年内会继续呈直线式增长,到2015年达到7.387 8 hm2,是2001年的2.16倍;而人均生态承载力在2011年之后开始下降,生态赤字继续扩大,到2015年增长到-4.167 67,约为2005年的10倍,流域内不可持续发展形势会更加恶化。最后提出辽河流域生态安全建设的对策。能值-生态足迹模型测算结果与实地调研基本相符,较真实反映了辽河流域可持续发展状况。基于ARIMA模型模拟预测结果可为未来流域开发和建设提供参考依据。