杜悦悦
, 彭建, 高阳
DU Yueyue, PENG Jian, GAO Yang
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作者简介:
作者简介：杜悦悦(1991-),女,湖北襄阳人,博士生,研究方向为综合自然地理学与景观生态, Email: duyueyue91@pku.edu.cn。
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摘要
生态足迹是区域可持续评估的重要方法,三维生态足迹模型能区分并追踪自然资本存量的消耗与流量的占用。目前三维足迹与自然资本利用研究主要集中在全球和国家尺度。本文以京津冀城市群为例开展区域尺度研究,核算并分析了2010年研究区13个城市的人均区域足迹深度、足迹广度及其组成差异与影响因素,揭示了京津冀城市群自然资本利用格局及生态可持续现状。结果表明：13个城市普遍生态赤字,足迹深度差异受能源消费数量和结构的突出影响,与城市经济发展水平呈“倒N型”库兹涅茨曲线关系。京津冀城市群内4种自然资本利用类型分别为存量资本消耗水平相对于流量资本占用水平严重超前(北京、天津、唐山)、显著超前(石家庄、邯郸)、一般超前(沧州、廊坊、衡水、邢台、保定)及基本一致(秦皇岛、张家口、承德)。上述4种类型地域的区域生态持续性依次从最弱转向较弱、较强、最强。本文在城市群自然资本持续利用的刻画和表达方面取得了较优于传统二维足迹模型的评价结果。
关键词：
Abstract
Ecological footprint analysis is an important method of sustainability assessment. Three-dimensional ecological footprint model (3DEF) can distinguish and track the occupation of natural capital stock and the consumption of natural capital flows, and consequently elucidating the core issues of sustainable development. To date, studies that apply the 3DEF method for the evaluation of sustainable utilization of natural capital are relatively few and mainly concerned with the global or the national scale. Taking the Beijing-Tianjin-Hebei region as the study area, this research evaluated natural capital utilization sustainability based on a 3DEF model at the scale of metropolitan region. Using statistical data in 2010, this research first calculated the ecological footprint depth (EFdepth) and footprint size (EFsize) of 13 cities. It then, analyzed the difference in the composition of the 13 cities' EFdepth and EFsize, as well as its influencing factors and examined the pattern of the Beijing-Tianjin-Hebei Metropolitan region's natural capital use in 2010. Lastly, it examined the ecological sustainability status of this metropolitan region. The main conclusions of the study are as follows: Ecological deficit is prevalent in the 13 cities of the metropolitan region. EFdepth is deeply influenced by the amount and structure of fossil energy consumption. The relationship between EFdepth and economic development may be described by the environmental Kuznets curve (EKC) with an inverted N shape. According to the relationship between the depletion of stocks and the appropriation of flows, the 13 cities in the Beijing-Tianjin-Hebei Metropolitan region are divided into four categories, namely, the depletion of stocks is seriously, significantly, or generally ahead of the appropriation of flows, and the average level of the depletion of stocks and the appropriation of flows are the same. The ecological sustainability status of these four types of cities is, respectively, the weakest, weaker, stronger, and the strongest. The results presenting the natural capital utilization at the metropolitan region scale based on the 3DEF model are better than that with traditional ecological footprint model method.
Keywords：
自然资本作为提供产品流或服务流的自然收益和自然资源贮藏,是社会可持续发展不可替代的必要保障(Costanza et al, 1992; Farley et al, 2006; 邬建国等, 2014)。自然资本由流量资本和存量资本组成,二者分别用于维持和补充年际可再生资源流和生态系统服务的供给(Daly, 1994)。国内外学者提出若干富有价值的指标和方法以实现自然资本的度量和可持续性分析,如Wackernagel等(1996)提出的生态足迹即为一例。生态足迹模型将生态生产性土地作为产生有形资产和无形服务的自然资本,用生态足迹表征一定人口规模通过资源消费、废弃物排放产生的生态环境占用和自然资本需求,用生态承载力表征自然资本供给能力,进而比较区域自然资本供需状况,以判断人类对自然资本的利用是否可持续(Wackernagel et al, 2004)。生态足迹方法因其概念形象、易于操作、框架简明的特点被广泛认同(徐中民等, 2001; 方恺, 2013),但该模型也存在一定局限,其中之一即是无法区分流量资本和存量资本的相互关系,也难以体现生态透支在时间维度上的积累和不可持续状况(周涛等, 2015)。基于此,Niccolucci等(2009)提出三维生态足迹模型,引入生态足迹深度和生态足迹广度指标来区分和追踪自然资本存量的消耗与自然资本流量的占用,提供了将“资本存量是否减少及减少的程度”作为可持续性强弱判定的定量化途径,对可持续发展的核心议题尤其是生态经济学界公认的可持续发展基本准则作出了很好的回应。三维生态足迹模型兼具空间属性和时间属性,在表征不同区域同一时期或同一区域不同时期的资源消费及生态系统服务使用的公平性差异方面也具有独到优势(方恺, Reinout, 2012; 方恺, 2013),被认为显著丰富了生态足迹理论的经济学内涵(Niccolucci et al, 2011)。
三维足迹模型作为相关领域的国际最新进展,强调了自然资本存量恒定对维持可持续的生态系统结构、功能与过程所起的关键作用,提供了基于自然资本利用的可持续评价新视角。近年来,国内外学者开始逐步将生态足迹评估的重点从二维转向三维模型。例如,Niccolucci等分析了1961-2006年全球尺度生态足迹广度、深度的变化趋势,并讨论了三维足迹模型应用于国家尺度足迹核算的有效性,提供了追踪生态承载力来源及流量、存量压力的理论基础(Niccolucci et al, 2009; Niccolucci et al, 2011)。方恺(2013)针对三维足迹计算中不同类型生态赤字可能因累加而抵消并影响足迹深度真实性的缺陷,提出改进的三维足迹模型并应用于中国分省(方恺, 李焕承, 2012)、全国(方恺, 2013)及全球尺度(方恺等, 2013; 方恺, 2014a, 2015)的自然资本利用时空变化特征分析;继而对表征土地足迹的三维生态足迹进行拓展研究,探索了整合足迹家族和行星边界的全球环境可持续性综合评估新框架(Fang et al, 2014, 2015; 方恺, 2014b; 方恺等, 2015)。Peng等(2015)基于三维生态足迹构建了“生态—公平—效率”的自然资本可持续利用多维评估框架,将资本利用的公平、效率测度与生态持续性分析结合,定量解析了足迹广度基尼系数、足迹深度变异系数、人类发展指数。此外,也有学者基于三维生态足迹核算结果分析资源型城市自然系统资源贮存,从而测度了城市发展转型现状与趋势(朱琳等, 2013; 王冠, 2016);基于最小二乘回归、投影重要性分析等方法,定量诊断了区域自然资本利用变化的主导影响因素(胡美娟等, 2015; 张星星等, 2016)。
总体来看,在三维生态足迹短暂的发展历程中,全球、国家尺度的研究相对较为丰富,城市群尺度的分析较为少见(张星星等, 2016)。近10年来,作为中国城镇化发展的战略依托,城市群提供了社会经济发展的骨架形态和新型城镇化的空间主体(方创琳, 2014);关注城市群自然资本可持续利用的整体水平和内部分异,可为城市化进程自然资本供需矛盾解析提供新的视角。京津冀城市群作为中国的政治、文化中心和北方经济的重要核心区,面临自然生态脆弱、环境污染、资源消耗的严峻问题,区域社会经济发展水平和自然资本供需对比差异悬殊。因此,本文基于三维生态足迹模型分析2010年京津冀城市群自然资本可持续利用状态,并对比分析自然资本耗竭差异成因,以期为京津冀社会经济和生态环境协同发展提供决策参考。
京津冀城市群是中国三大城市群之一,地处36.07°N~42.65°N、113.46°E~119.79°E的华北平原,总面积约21.66万km2。区域内地势由西北向东南倾斜,坝上高原、燕山、太行山、山麓平原、滨海平原等地貌类型多样,山区与平原分别约占京津冀总面积的48.2%和43.8%。土地覆被/土地利用类型空间分异明显,海岸滩涂、滨海湿地、农田、城市、灌丛、森林、草原从东南到西北依次更替(刘金龙等, 2013),整体呈东南部种植业用地向西北部林牧业用地过渡的格局。该区域属暖温带大陆性湿润与半湿润性气候,降水量自东南向西北递减,年均300~700 mm。
京津冀城市群涉及2市1省,包括北京和天津2个直辖市,以及河北省的石家庄、唐山、保定、秦皇岛、廊坊、沧州、承德、张家口、邯郸、衡水、邢台等11个地级市。京津冀城市群为中国人口密集区,2013年总人口10919.41万,占全国比重的8%,且预计2020年人口总数将达到1.2亿。2000-2012年,京津冀地区城镇人口比例平均增速为3.51%,2013年城镇化率达60.14%,超过全国同期平均值6.41%。快速城镇化背景下的京津冀地区生态环境相对脆弱,水资源短缺、空气污染较重,自然资本耗竭严重,制约着区域经济社会的进一步发展。
本文主要核算消费性生态足迹,即依据区域年际资源消费量计算生态生产性土地面积的占用。其中,资源、能源消费数据来源于统计资料,包括《中国城市统计年鉴2011》《中国能源统计年鉴2011》《中国2010年人口普查资料》《河北经济年鉴2011》及京津冀城市群所涵盖的北京、天津、石家庄等13个城市的2010年统计年鉴。主要农业初级产品全球平均产量和各类消费项目对应的生态生产性土地类型主要参考谢鸿宇等(2008)的研究成果。生态承载力则依据第二次全国土地调查京津冀地区相关数据计算得到,土地分类参见国土资源部2007年颁布的全国土地分类标准。此外,本文采用的均衡因子来自全球生态足迹网络(Global Footprint Network, http://www.footprintnetwork.org/en/index.php/GFN/)2010年国家账户生态足迹核算方法指南,产量因子引自刘某承等(2010)的研究成果。需要说明的是,为增强与京津冀城市群相关研究的可对比性,并考虑到该地区自然资本利用格局短期内相对稳定,本文最终采用2010年数据资料进行相关分析。
首先根据传统二维生态足迹的理论和方法(徐中民等, 2001),并考虑数据可获得性,将2010年京津冀城市群生态足迹账户分解为生物资源消费、建设用地(非水电)消费、能源消费3个部分;进而基于二维模型下的生态足迹指标计算得到三维模型下京津冀城市群13个城市的生态足迹深度与广度。
根据Niccolucci等(2009)的三维足迹理论,足迹广度表征人类占用自然资本流量的水平,表明了区域生态承载力限度内实际占用的生态生产性土地面积,具有空间属性。足迹深度表征人类消耗自然资本存量的程度,表明了人类对超出生物承载力部分资源的累积需求,具有时间属性;可表征为维持区域现有资源消费水平理论上所需占用的区域土地面积的倍数,或者相同政策及技术条件下再生出区域1年资源消耗量所需的时间(方恺, Reinout, 2012)。计算公式如下(Niccolucci et al, 2009)：
式中：EFdepth表示足迹深度;EFsize表示足迹广度;EF、BC、ED分别表示生态足迹、生态承载力和生态赤字;1表示足迹深度的自然原长,EFdepth≥1。当EF≤BC时,EFdepth=1。此外,流量自然资本占用水平主要由自然资源禀赋决定,故EFsize的取值范围为0<EFsize≤BC。
基于方恺等(2013)的改进算法,可由地类水平的三维足迹指标得到区域水平的三维生态足迹：
式中：i表示生态生产性土地的地类;EFsize,region和 EFsize,i分别为区域和地类足迹广度;EFdepth,region为区域足迹深度;EDregion为区域生态赤字;EFi、BCi、EDi分别为地类i的生态足迹、生态承载力和生态赤字;BC为扣除12%的生物多样性保护土地面积后该区域的生态承载力。由各地类的生态赤字求得区域生态赤字的过程,避免了某些地类生态赤字可能被其他地类生态盈余所补偿,从而使区域足迹广度偏大、足迹深度偏小的问题,可以更真实地反映资本消耗的严峻现状(方恺等, 2013; 方恺, 2015)。
足迹广度刻画自然资本的流动性强弱和人类活动占用流量资本的程度。人均区域足迹广度高值多集中在资源富足且人口密度较小地区,而足迹广度低值则更易出现在人口稠密、资源相对匮乏的区域。13个城市的人均区域足迹广度依次为：张家口>承德>秦皇岛>保定>衡水>邢台>唐山>沧州>廊坊>石家庄>邯郸>天津>北京,河北省平均值介于秦皇岛与保定之间(图1)。
图1 京津冀城市群人均区域足迹广度
Fig.1 Per capita regional ecological footprint size of cities in the Beijing-Tianjin-Hebei Metropolitan region
人均区域足迹广度理论上由可更新资源生态足迹广度和不可更新资源(能源)生态足迹广度2个部分组成。化石能源是最主要的资本利用方式,但根据生态足迹理论,人类并未专门留出用于吸纳化石能源燃烧排放CO2的生态生产性土地(Wackernagel et al, 1996),故13个城市的化石能源用地足迹广度均为0。其余的5种生态生产性土地中,耕地组分对京津冀城市群足迹广度贡献较大,各城市耕地足迹广度相对于该城市人均区域足迹广度的占比高达49.79%~76.35%(最小和最大值分别对应北京和邯郸);其次是建设用地(组分占比为16.96%~27.48%,最小值和最大值分别对应邯郸和衡水)及林地(组分占为1.16%~26.00%,最小值和最大值分别对应衡水和张家口);水域和草地对各城市的足迹广度贡献较小(图2)。上述5类资源的利用情况在各城市间也不尽相同。
图2 京津冀城市群人均区域足迹广度构成
Fig.2 Composition of per capita regional ecological footprint size of cities in the Beijing-Tianjin-Hebei Metropolitan region
进一步以京津冀城市群耕地、建设用地、林地的人均足迹广度占比为例重点分析。耕地人均足迹广度的组分占比较大,除北京外各市耕地均有生态盈余,表明农业生产仍然是该城市群非常重要的自然资本利用方式,并与该地区特别是河北中部和南部平原坚守粮食生产耕地红线等密不可分。除耕地外,建设用地是京津冀城市群大多数城市流量占用水平次高的生态生产性土地类型,这与快速发展中各市建设用地需求持续增加、建设用地面积扩张有关。足迹广度核算结果表明,建设用地组分在人均区域足迹广度中的占比与城市人口密度呈正相关关系,意味着人口聚集、城市化较快的区域,其耕地、林地、草地、水域等组分的足迹广度占比会随以上生态生产性地类向建设用地转化而有所降低。林地的占用主要反映木材对国民生产生活的必要性,除张家口、秦皇岛、承德外,其余城市林地消费足迹均为赤字,林地的足迹深度超过其自然深度,此时林地足迹广度EFsize不再与林地消费足迹EF关联,而是对应于林地生态承载力BC(即EF≥BC时,EFsize=BC)。
足迹深度刻画自然资本存量消耗的程度。13个城市的人均区域足迹深度依次为：衡水<承德<张家口<保定<沧州<廊坊<邢台<秦皇岛<邯郸<石家庄<北京<天津<唐山,河北省平均值位于秦皇岛和邯郸之间(图3)。总体上,资源富足型城市足迹深度普遍较低,资源匮乏型城市则较高。京津冀城市群的城市均处于生态赤字状态,各城市足迹深度均大于原长1。
图3 京津冀城市群人均区域足迹深度
Fig.3 Per capita regional ecological footprint depth of cities in the Beijing-Tianjin-Hebei Metropolitan region
从足迹深度构成来看,除了化石能源用地之外的其他5种生态生产性土地中,草地是多数城市足迹深度的主要构成部分且城市间分异明显,主要与本地草地资源禀赋相关,而牛羊肉奶类等消费影响甚微;人均草地承载力和人均草地足迹在13个城市间的变异系数分别为247.5%和21.4%,表明前者对草地足迹深度区际差异的影响远超后者。除北京外的各城市水域、建设用地、耕地的足迹深度均为1,表明在城市整体赤字的情形下,某些土地分项存在盈余;快速城市化过程中产业规模化、集约化的空间布局以及其他类型土地向建设用地的转化缓解了建设用地的生态承载压力。在林地组分方面,除张家口、秦皇岛、承德外,其余城市林地消费足迹均为赤字,林地足迹深度因而超过原长1。从足迹深度影响因素来看,化石能源碳排放是存量自然资本利用的主要方式和生态超载的主要驱动力(方恺等, 2013)。能源的消耗多而又无专门的碳汇土地来承载其足迹,故能源足迹账户成为各市最大的赤字缺口项。例如,唐山市在发展重化工业尤其是钢铁工业大规模发展的背景下,2010年能源消费生态足迹总量高达6384.87万全球公顷,分别占河北省和京津冀城市群能源消费足迹的32.1%和22.9%;人均能源足迹高达8.42全球公顷,为河北省人均能源消费足迹的3倍,最终足迹深度高达20.98。此外,人均区域足迹深度与人均能源消费足迹呈正向线性关联,相关关系的决定系数R2达到0.6556且通过置信度为95%的显著性检验(图4)。
图4 京津冀城市群人均区域足迹深度与人均能源消费生态足迹的相关关系
Fig.4 Relationship between per capita regional ecological footprint depth and per capita ecological footprint of energy consumption in the Beijing-Tianjin-Hebei Metropolitan region
区域足迹深度通过生态赤字与能源消费密切相关,能源消费赤字是京津冀各城市足迹深度超过原长的主要原因。不同城市迥异的足迹深度受能源消费数量和能源消费结构2个方面共同影响。以北京和天津为例,2010年北京市能源消费总量为6954万吨标准煤,高于天津的6818万吨标准煤;但北京市能源足迹总量为3443.9万全球公顷,小于天津的4553.4万全球公顷;人均能源足迹为1.7560全球公顷,亦小于天津的3.5045全球公顷。比较能源消费结构可知,天津市以煤炭、原油、焦炭为主,其中煤炭消费总量足迹在能源消费总量足迹中的占比高达50.57%,这些传统能源虽然热量高但单位能源碳排放量较大,燃料过程也更易产生硫化物、温室气体和固体颗粒物污染;而北京市煤炭足迹仅占全市能源消费总足迹的36.65%,原油占24.05%,焦炭占4.17%,汽油、煤油、天然气、水电等使用量占比较高。因此,北京能源消费的绝对数量虽比天津稍高,但能源结构比天津更优,最终前者的能源足迹总量、人均能源消费足迹、人均区域足迹深度均小于后者(图5)。也就是说,较优的能源结构使得北京市在能源消费总量更大的情况下带来相对较小的能源消费足迹和区域足迹深度。由此可见,当社会经济发展尚较多依赖能源消费且短时间内难以规模降低总能耗水平时,可尝试通过逐步改善能源消费结构、多使用清洁能源的途径来削减能源消费足迹赤字、减小足迹深度、降低自然资本存量耗竭程度。
图5 2010年北京市和天津市能源消费足迹结构对比
Fig.5 Comparison of the structures of energy consumption ecological footprint of Beijing and Tianjin in 2010
能源消费问题是影响区域足迹深度的首要因素,经济发展则对其形成重要外部驱动。对比分析地区足迹深度与经济规模,可以发现足迹深度总体上依赖富裕水平。例如,2010年唐山和石家庄的GDP总量和人均GDP居河北省前2位,在足迹深度方面,2个城市也均数倍于河北省平均值(6.26),表明发达地区有可能以透支后代特别是周边欠发达地区后代的自然资本享用权为代价来增加自身财富(方恺等, 2013)。进一步研究发现,足迹深度随GDP的增长,存在类似于环境库茨涅兹曲线的拐点(图6)：人均GDP低于3.5万元时,人均区域足迹深度与人均GDP呈现出一定的正相关趋势;人均GDP达6万元及以上时,人均区域足迹深度随GDP的增长反而下降,这显然与产业结构的调整优化、高新技术及清洁能源的使用、能源利用效率的提高、低资源密集型活动的减少等密切相关。相关研究证明,生态足迹与经济发展(增长)间可能存在“倒U”或“倒N”型曲线关系,二者的演化规律基本符合库兹涅茨曲线特征(何蓓蓓等, 2009; 钱文婧等, 2010)。本文中,拟合人均区域足迹深度与人均GDP关系的三次项方程各项系数分别为：β1=-23.701<0,β2=7.7586>0,β3=-0.6582<0,说明京津冀城市群足迹深度与该区域经济发展很可能也存在“倒N型”的曲线关系;尽管受样本数及截面数据单时点等的限制,曲线的客观性及其拐点的存在机理尚需进一步验证,然而经济发展对足迹深度的影响是显而易见的,二者的曲线关系可为探索京津冀城市群经济增长中资源环境压力的缓解途径提供有益思路。
图6 京津冀城市群足迹深度与经济发展的关系
Fig.6 Relationship between per capita regional ecological footprint depth and per capita GDP of cities in the Beijing-Tianjin-Hebei Metropolitan region
比较京津冀城镇群各城市人均区域足迹广度和人均区域足迹深度的分布情况(图7①),可以发现
由足迹深度表征的存量资本的消耗与足迹广度表征的流量资本的占用存在地域互补性,按足迹深度升序排列的13 个城市其足迹广度大体呈现出下降趋势。其中,衡水、承德、张家口等为存量消耗低值区和流量占用高值区,廊坊、邢台、秦皇岛为存量消耗和流量占用中值区,而北京、天津、唐山等则为存量消耗高值区和流量占用低值区。各城市足迹深度均大于自然深度1,流量资本不足导致存量资本大幅消耗已成为京津冀城镇群乃至整个中国社会发展的常态。
图7 京津冀城市群人均区域足迹深度和足迹广度综合比较
Fig.7 Comparison between per capita regional ecological footprint depth and ecological footprint size in the Beijing-Tianjin-Hebei Metropolitan region
图8 京津冀城市群标准化人均区域足迹深度和足迹广度象限分布
Fig.8 Quadrantal diagram of standardized per capita regional ecological footprint depth and per capita regional ecological footprint size of cities in the Beijing-Tianjin-Hebei Metropolitan region
将京津冀城市群人均区域足迹深度、人均区域足迹广度进行Z-Score标准化,并用象限图进行展示(图8);进而基于各市标准化人均区域足迹深度、人均区域足迹广度开展SOFM聚类,并借助ArcGIS对聚类结果进行空间表达,以反映京津冀城市群自然资本利用格局。如图9所示,京津冀城市群自然资本可持续利用分区具有明显的地域集聚性,与京津冀地区自然地形地貌、土地利用/土地覆被以及社会经济发展现状的空间格局基本吻合：
(1) Ⅰ类城市(北京、天津、唐山)：各市人均区域足迹深度很大(12.8~21.0)、人均区域足迹广度很小(0.157~0.252全球公顷)。由足迹深度表征的存量资本消耗严重超前于由足迹广度表征的流量资本占用水平,经济高度发展需要自然资本支撑,同时由于资源禀赋很差,因而资源消费的生态压力最大,生态持续性在京津冀城市群中最弱。该类型3个城市平均足迹深度为16.3840,平均足迹广度为0.2080全球公顷。
(2) Ⅱ类城市(石家庄、邯郸)：各市人均区域足迹深度较大(9.6~10.1)、人均区域足迹广度较小(0.237~0.239全球公顷),存量资本消耗显著超前于流量资本占用;生态持续性在京津冀城市群中较弱。该类型2个城市平均足迹深度为9.8508,平均足迹广度为0.2378全球公顷。
(3) Ⅲ类城市(沧州、廊坊、衡水、邢台、保定)：各市人均区域足迹深度较小(2.6~4.9)、人均区域足迹广度较大(0.246~0.274全球公顷)、存量资本消耗一般超前于流量资本占用,生态持续性在京津冀城市群中较强。该类型5个城市平均足迹深度为4.0232,平均足迹广度为0.2595全球公顷。
(4) Ⅳ类城市(秦皇岛、张家口、承德)：各市人均区域足迹深度较小(5.2~3.1)、人均区域足迹广度很大(0.314~0.401全球公顷);存量资本消耗与流量资本占用的平均水平基本一致。在生态赤字普遍存在的情形下,城市生态容量亏空不严重,生态持续性在该城市群中相对最强。该类型3个城市平均足迹深度为3.8611,平均足迹广度为0.3574全球公顷。
图9 京津冀城市群自然资本可持续利用分区
Fig.9 Classification of natural capital sustainability in the Beijing-Tianjin-Hebei Metropolitan region
对比京津冀可持续发展分区已有的相关研究结果,可发现与本文对该地区的整体空间差异认知基本一致。例如,张达等(2015)以县为基本单元的京津冀可持续发展主要资源和环境限制性要素研究表明,张家口、承德以及北京西北部是生物多样性优先保护区,衡水、邢台和邯郸等为耕地优先保护区,与本文各市足迹广度和足迹深度的高低及构成分析结果基本一致。同时,由于可持续发展定义的广泛性与研究主题的多样性,相关分区又不完全吻合,主要受限于不同分区目的、内容、要素、方法的差异。例如,以生态环境承载力作为京津冀可持续发展的量度,基于指标加权集成比较压力和支撑力,分区结果表明北京、承德、秦皇岛、衡水、沧州、廊坊属于生态健康,张家口为生态适宜,天津、唐山、石家庄、邯郸、保定、邢台为生态超载(文魁等, 2013)。本文结果与其略有差异,同各自的研究侧重及相应统计指标的类型和汇总方式有关。前者关注子系统行为与地区可持续发展总体运行态势的关联,围绕资源、环境及社会系统承载力3个方面,基于丰富的指标得到综合承载力的无量纲数值;本文基于三维生态足迹的分区方法,从自然资本利用视角出发,采用均衡因子等参数将不同形式的资源能源消耗整合为统一的土地占用面积量纲,且强调不可再生能源的消费对于存量资本耗竭及可持续性的影响。
为比较生态足迹三维模型和传统二维模型在刻画城市群自然资本利用及生态持续性状况方面的有效性差异,本文基于京津冀城市群标准化人均生态足迹、人均生态承载力指标开展SOFM聚类,聚类参数设置保持一致。结果表明：传统生态足迹视角下,唐山单独成为一类自然资本利用区,北京、天津、石家庄、邯郸聚为一类,秦皇岛、保定、邢台、沧州、廊坊聚为一类,张家口、承德、衡水为一类。三维足迹指标评价结果与传统二维足迹模型存在较大出入,相对而言,前者相对更优,大致有以下方面的理由。
从标准化数值象限图直观分析,三维足迹指标下自然资本利用类型相同的样本点分布集中且大多位于同一象限内,不同类型的点群分布范围差异明显(图8);二维足迹指标下的分布特征则不如前者有规律,除唐山自成一类之外,每类点群都跨越2个象限,且同类点群内各样本点分布相对离散(如衡水与承德、张家口),不同类的样点间分布相对密集(如北京与邢台、秦皇岛)(图10)。从模型理论和指标内涵分析,三维足迹模型将生态赤字分解成表征时间维的足迹深度和表征空间维的足迹广度,体现了前者对生态持续性的显著影响,与传统二维模型相比,能以其丰富的信息解析生态持续性的结构及性质差异。例如,二维足迹指标下,北京与邢台、秦皇岛人均赤字相似,分别以1.99、1.81、2.22全球公顷居于第5~7位;而三维足迹指标下,北京、邢台、秦皇岛人均区域足迹广度的排序依次为13、6、3,人均区域足迹深度排序11、7、8,揭示了北京以较小足迹广度和较大足迹深度明显呈现出存量消耗为主的自然资本利用方式,而秦皇岛和邢台的存量资本消耗与流量资本占用水平差距相对不悬殊。从客观实际分析,基于三维足迹指标的自然资本利用格局比二维评价结果更能指示地区经济发展水平、资本分配流向与资源集聚的特征差异。因此,资源消费和供给的矛盾在生态足迹三维模型上能得到更直观的反映,一定程度上弥补了传统二维模型对人类环境影响评估的不足。
图10 京津冀城市群标准化人均生态足迹和生态承载力象限分布
Fig.10 Quadrantal diagram of standardized per capita ecological footprint and per capita ecological carrying capacity of cities in the Beijing-Tianjin-Hebei Metropolitan region
本文基于改进的生态足迹三维模型核算分析了2010年京津冀城市群13个城市人均区域足迹深度、人均区域足迹广度及其构成差异与影响因素,并进一步探讨了京津冀城市群自然资本可持续利用分区。研究表明,京津冀城市群13个城市足迹深度均超过原长,流量资本不足导致存量资本大幅消耗已成为京津冀城市群社会发展的常态。存量资本的消耗与流量资本的占用存在一定地域互补性。13个城市的4类自然资本利用类型表现出明显的地域集聚格局。其中,北京、天津、唐山属于存量消耗高值区和流量占用低值区,存量资本消耗严重超前于以足迹广度表征的流量资本占用水平;区域发展的生态压力较大,生态持续性在京津冀城市群中相对最弱。本文基于三维生态足迹理论区分自然资本存量消耗与流量占用,并强调前者对于生态持续性的影响,从而在城市群自然资本利用表达方面取得了较优于传统二维足迹模型的评价结果。
在生态赤字普遍存在的背景下,提高自然资本流动性并减少存量资本消耗是生态经济学视角下促进可持续发展的可行途径之一(方恺等, 2013; Fang et al, 2015)。因而,需尽可能增加足迹广度并减少足迹深度。前者由本地自然资源禀赋决定不易改变,而后者与能源消费足迹赤字密切相关,可尽量减少化石能源使用总量并优化能源消费结构以减小足迹深度、降低自然资本存量耗竭程度。
此外,本文基于2010年截面数据初步探索了京津冀城市群足迹深度及自然资本利用现状与经济增长之间可能存在的“倒N”型曲线关系。下一步可基于包含时间序列和截面2个维度的面板数据开展生态足迹与经济发展的关联研究,以增强库兹涅茨曲线表达城市群内各城市足迹深度与GDP关系的可靠性,以及不同城市演变特征的可对比性;并尝试将库兹涅茨曲线的相关理论和作用机制用于该区域的自然资本分区管理和可持续发展统筹,以期缓解资源环境保护与社会经济发展的矛盾。
The authors have declared that no competing interests exist.
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中国城市群研究取得的重要进展与未来发展方向 [J].https://doi.org/10.11821/dlxb201408009 Magsci [本文引用: 2] 摘要
中国的城市群是近30 年来伴随国家新型工业化和新型城镇化发展到较高阶段的必然产物,自21 世纪初期城市群成为国家参与全球竞争与国际分工的全新地域单元之后,中国连续10 年把城市群提升为推进国家新型城镇化的空间主体,首次召开的中央城镇化工作会议和《国家新型城镇化规划(2014-2020 年)》进一步明确了城市群作为推进国家新型城镇化的主体地位.然而,城市群在中国的研究目前尚处在亟待加强的薄弱环节.系统总结从1934-2013 年的80 年间发表在地理学报的城市群主题论文,只有不到19 篇,仅占总篇数的0.55%,不仅发表篇数少,而且发表时间短,首次发表城市群研究成果不到10 年,研究单位和作者群体集中,研究内容瞄准国家需求但比较发散.即便如此,仅有的城市群研究成果还是对国家城市群总体格局的形成起到了引领作用,做出了重要贡献.具体体现在,提出的城市群空间格局推动国家形成了中国城市群空间结构的基本框架,引导国家新型城镇化规划把城市群作为推进新型城镇化的主体形态,提出的城市群空间范围识别标准与技术流程对界定国家城市群范围起到了重要作用,提出的城市群系列研究领域带动城市群的研究向着纵深与实用方向拓展,提出的中国城市群形成发育中存在的问题对未来城市群的选择与发展起到了警示作用.以这些研究进展和成果为基础,未来中国城市群选择与培育的重点方向为:以问题为导向,深刻反思检讨中国城市群选择与发育中暴露出的新问题;以城市群为主体,重点推动形成“5+9+6”的中国城市群空间结构新格局;以城市群为依托,重点推动形成“以轴串群、以群托轴”的国家城镇化新格局;以国家战略需求为导向,继续深化对城市群形成发育中重大科学问题的新认知,包括深入研究城市群高密度集聚的资源环境效应,科学求解城市群高密度集聚的资源环境承载力,创新城市群形成发育的管理体制和政府协调机制,研究建立城市群公共财政制度与公共财政储备机制,研究制定城市群规划编制技术规程与城市群空间范围界定标准等.
Progress and the future direction of research into urban agglomeration in China [J].https://doi.org/10.11821/dlxb201408009 Magsci [本文引用: 2] 摘要
中国的城市群是近30 年来伴随国家新型工业化和新型城镇化发展到较高阶段的必然产物,自21 世纪初期城市群成为国家参与全球竞争与国际分工的全新地域单元之后,中国连续10 年把城市群提升为推进国家新型城镇化的空间主体,首次召开的中央城镇化工作会议和《国家新型城镇化规划(2014-2020 年)》进一步明确了城市群作为推进国家新型城镇化的主体地位.然而,城市群在中国的研究目前尚处在亟待加强的薄弱环节.系统总结从1934-2013 年的80 年间发表在地理学报的城市群主题论文,只有不到19 篇,仅占总篇数的0.55%,不仅发表篇数少,而且发表时间短,首次发表城市群研究成果不到10 年,研究单位和作者群体集中,研究内容瞄准国家需求但比较发散.即便如此,仅有的城市群研究成果还是对国家城市群总体格局的形成起到了引领作用,做出了重要贡献.具体体现在,提出的城市群空间格局推动国家形成了中国城市群空间结构的基本框架,引导国家新型城镇化规划把城市群作为推进新型城镇化的主体形态,提出的城市群空间范围识别标准与技术流程对界定国家城市群范围起到了重要作用,提出的城市群系列研究领域带动城市群的研究向着纵深与实用方向拓展,提出的中国城市群形成发育中存在的问题对未来城市群的选择与发展起到了警示作用.以这些研究进展和成果为基础,未来中国城市群选择与培育的重点方向为:以问题为导向,深刻反思检讨中国城市群选择与发育中暴露出的新问题;以城市群为主体,重点推动形成“5+9+6”的中国城市群空间结构新格局;以城市群为依托,重点推动形成“以轴串群、以群托轴”的国家城镇化新格局;以国家战略需求为导向,继续深化对城市群形成发育中重大科学问题的新认知,包括深入研究城市群高密度集聚的资源环境效应,科学求解城市群高密度集聚的资源环境承载力,创新城市群形成发育的管理体制和政府协调机制,研究建立城市群公共财政制度与公共财政储备机制,研究制定城市群规划编制技术规程与城市群空间范围界定标准等.
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生态足迹深度和广度: 构建三维模型的新指标 [J].https://doi.org/10.5846/stxb201111051670 Magsci [本文引用: 7] 摘要
追踪自然资本存量消耗与流量占用是当前可持续发展研究的核心议题。系统阐述了国际上新近提出的生态足迹三维模型的概念与计算方法,重点对足迹深度和足迹广度两个指标进行了探讨,总结了模型的主要优势,并通过引入资本流量占用率和存量流量利用比两个新指标对模型作进一步完善,在此基础上实证分析了1961-2006年的中国生态足迹。结果表明,中国自1978年步入生态赤字时代以来,足迹深度增长了近2倍,足迹广度减少了11.84%,因自然资本流量不足导致资本存量大幅消耗已成为社会发展常态。到2006年时,中国需要2.9倍的国土才能持续支撑其资源消费量。研究表明,三维模型分别从时空两方面表征了人类对资本存量的消耗(足迹深度)和对流量的占用(足迹广度),增强了生态足迹在不同区域、不同时期之间的可比性,并在一定程度上克服了经典模型的评估缺陷。最后指出了三维模型今后发展的主要方向。
Ecological footprint depth and size: New indicators for a 3D model [J].https://doi.org/10.5846/stxb201111051670 Magsci [本文引用: 7] 摘要
追踪自然资本存量消耗与流量占用是当前可持续发展研究的核心议题。系统阐述了国际上新近提出的生态足迹三维模型的概念与计算方法,重点对足迹深度和足迹广度两个指标进行了探讨,总结了模型的主要优势,并通过引入资本流量占用率和存量流量利用比两个新指标对模型作进一步完善,在此基础上实证分析了1961-2006年的中国生态足迹。结果表明,中国自1978年步入生态赤字时代以来,足迹深度增长了近2倍,足迹广度减少了11.84%,因自然资本流量不足导致资本存量大幅消耗已成为社会发展常态。到2006年时,中国需要2.9倍的国土才能持续支撑其资源消费量。研究表明,三维模型分别从时空两方面表征了人类对资本存量的消耗(足迹深度)和对流量的占用(足迹广度),增强了生态足迹在不同区域、不同时期之间的可比性,并在一定程度上克服了经典模型的评估缺陷。最后指出了三维模型今后发展的主要方向。
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a. 1999-2008年G20国家自然资本利用的空间格局变化 [J].
各国自然资本利用的时空分异评价是近期可持续发展领域的研究热点。本文采用改进的三维生态足迹模型,对1999-2008年20国集团(G20)自然资本利用的空间格局变化进行了分析。结果表明:G20国家的自然资本利用格局具有显著的空间分异性,呈现流量自然资本占用西高东低、存量自然资本消耗北高南低的格局。根据1999-2008年自然资本利用的变化趋势,可将G20国家分为4类:流量和存量自然资本利用增强型(FI-SI型,2国)、流量和存量自然资本利用减弱型(FD-SD型,2国)、流量自然资本利用增强而存量自然资本利用减弱型(FI-SD型,4国)、流量自然资本利用减弱而存量自然资本利用增强型(FD-SI型,11国)。总体上,流量自然资本占用减弱、存量自然资本消耗增强已成为各国自然资本利用的主要变化趋势,可持续性趋于劣化,代内和代际不公平程度加剧。
a. Changes in the spatial distribution of natural capital use among G20 countries from 1999 to 2008 [J].
各国自然资本利用的时空分异评价是近期可持续发展领域的研究热点。本文采用改进的三维生态足迹模型,对1999-2008年20国集团(G20)自然资本利用的空间格局变化进行了分析。结果表明:G20国家的自然资本利用格局具有显著的空间分异性,呈现流量自然资本占用西高东低、存量自然资本消耗北高南低的格局。根据1999-2008年自然资本利用的变化趋势,可将G20国家分为4类:流量和存量自然资本利用增强型(FI-SI型,2国)、流量和存量自然资本利用减弱型(FD-SD型,2国)、流量自然资本利用增强而存量自然资本利用减弱型(FI-SD型,4国)、流量自然资本利用减弱而存量自然资本利用增强型(FD-SI型,11国)。总体上,流量自然资本占用减弱、存量自然资本消耗增强已成为各国自然资本利用的主要变化趋势,可持续性趋于劣化,代内和代际不公平程度加剧。
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b. 基于足迹家族和行星边界的主要国家环境可持续性多维评价 [J].https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5906.2014.11.022 URL [本文引用: 1] 摘要
足迹家族和行星边界都是国际可持续发展研究领域新近出现的热点概念。系统回顾了足迹家族和行星边界的概念缘起,首次提出了基于足迹家族和行星边界的环境可持续性概念及其评价框架。其中,足迹家族定义为:人类在自然资源消费和废弃物排放过程中占用的地球生态系统的再生和消纳能力;行星边界定义为:可供人类安全占用的地球生态系统的最大再生和消纳能力。由此,将环境可持续性定量描述为人类环境足迹小于或等于对应行星边界的情形,反之则为环境不可持续性。分析了该环境可持续性概念的6项基本特征:系统性、选择性、交互性、不确定性、尺度依赖性、赤字可权衡性。在此基础上,以全球30个主要国家为例,对提出的足迹家族-行星边界整合框架进行了实证应用。从与人类社会关系重大的环境问题入手,对各国在气候变化(碳排放)、水资源利用和土地利用3方面的环境可持续性进行了多维测度。结果显示:22国的碳排放呈现不可持续性,人均碳赤字最高为美国的26.1 t·a-1(以CO2当量计);17国的水资源利用呈现不可持续性,人均水赤字最高为西班牙的1 497.8 m3·a-1;15国的土地利用呈现不可持续性,人均土地赤字最高为荷兰的2.3 hm2·a-1。研究表明,碳排放的可持续性与社会经济发展水平关系密切,发达国家对气候变化的贡献明显大于发展中国家;水资源利用和土地利用的可持续性则更多地受各国人均资源禀赋制约。本研究对科学量化和比较不同国家的环境可持续性具有参考价值,该评价方法也适用于其他环境问题或国家以下尺度的核算分析。
b. Multidimensional assessment of national environmental sustainability based on footprint family and planetary boundaries [J].https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5906.2014.11.022 URL [本文引用: 1] 摘要
足迹家族和行星边界都是国际可持续发展研究领域新近出现的热点概念。系统回顾了足迹家族和行星边界的概念缘起,首次提出了基于足迹家族和行星边界的环境可持续性概念及其评价框架。其中,足迹家族定义为:人类在自然资源消费和废弃物排放过程中占用的地球生态系统的再生和消纳能力;行星边界定义为:可供人类安全占用的地球生态系统的最大再生和消纳能力。由此,将环境可持续性定量描述为人类环境足迹小于或等于对应行星边界的情形,反之则为环境不可持续性。分析了该环境可持续性概念的6项基本特征:系统性、选择性、交互性、不确定性、尺度依赖性、赤字可权衡性。在此基础上,以全球30个主要国家为例,对提出的足迹家族-行星边界整合框架进行了实证应用。从与人类社会关系重大的环境问题入手,对各国在气候变化(碳排放)、水资源利用和土地利用3方面的环境可持续性进行了多维测度。结果显示:22国的碳排放呈现不可持续性,人均碳赤字最高为美国的26.1 t·a-1(以CO2当量计);17国的水资源利用呈现不可持续性,人均水赤字最高为西班牙的1 497.8 m3·a-1;15国的土地利用呈现不可持续性,人均土地赤字最高为荷兰的2.3 hm2·a-1。研究表明,碳排放的可持续性与社会经济发展水平关系密切,发达国家对气候变化的贡献明显大于发展中国家;水资源利用和土地利用的可持续性则更多地受各国人均资源禀赋制约。本研究对科学量化和比较不同国家的环境可持续性具有参考价值,该评价方法也适用于其他环境问题或国家以下尺度的核算分析。
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基于改进生态足迹三维模型的自然资本利用特征分析: 选取11个国家为数据源 [J].https://doi.org/10.5846/stxb201308022011 Magsci [本文引用: 5] 摘要
自然资本利用评估是可持续发展量化领域的重要课题。生态足迹三维模型首次实现了流量资本与存量资本的分类测度, 为更全面、准确地反映人类利用自然资本的状况提供了可行的途径。从探讨模型缺陷入手, 通过细致追踪各地类载体上的流量资本与存量资本变化, 克服了地类间赤字转移问题, 明确了适用于区域尺度和地类尺度的足迹广度、足迹深度和三维足迹等指标的计算方法。运用改进后的模型, 分析了1999-2008年全球11 个国家自然资本利用的时空变化特征。结果表明: 在过去10年自然资本利用的国际格局中, 美国、法国和德国(后6年)为流量资本与存量资本双高型; 印度(前2年)为双低型; 英国、德国(前4年)、意大利、日本、印度(后8年)和中国为流量资本低、存量资本高型; 加拿大、巴西和俄罗斯为流量资本高、存量资本低型。研究表明: 各国的自然资本利用状况是自然资源禀赋与社会经济发展水平共同作用的结果, 发达国家的自然资本利用强度总体仍显著高于发展中国家; 流量资本占用与存量资本消耗之间存在负相关性, 资源富足型国家的人均区域足迹广度一般较高, 区域足迹深度相对较低, 资源贫乏型国家则相反。针对研究存在的局限性提出了进一步改进的优先方向。
Assessing the natural capital use of eleven nations: An application of a revised three-dimensional model of ecological footprint [J].https://doi.org/10.5846/stxb201308022011 Magsci [本文引用: 5] 摘要
自然资本利用评估是可持续发展量化领域的重要课题。生态足迹三维模型首次实现了流量资本与存量资本的分类测度, 为更全面、准确地反映人类利用自然资本的状况提供了可行的途径。从探讨模型缺陷入手, 通过细致追踪各地类载体上的流量资本与存量资本变化, 克服了地类间赤字转移问题, 明确了适用于区域尺度和地类尺度的足迹广度、足迹深度和三维足迹等指标的计算方法。运用改进后的模型, 分析了1999-2008年全球11 个国家自然资本利用的时空变化特征。结果表明: 在过去10年自然资本利用的国际格局中, 美国、法国和德国(后6年)为流量资本与存量资本双高型; 印度(前2年)为双低型; 英国、德国(前4年)、意大利、日本、印度(后8年)和中国为流量资本低、存量资本高型; 加拿大、巴西和俄罗斯为流量资本高、存量资本低型。研究表明: 各国的自然资本利用状况是自然资源禀赋与社会经济发展水平共同作用的结果, 发达国家的自然资本利用强度总体仍显著高于发展中国家; 流量资本占用与存量资本消耗之间存在负相关性, 资源富足型国家的人均区域足迹广度一般较高, 区域足迹深度相对较低, 资源贫乏型国家则相反。针对研究存在的局限性提出了进一步改进的优先方向。
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全球主要国家环境可持续性综合评估: 基于碳、水、土地的足迹—边界整合分析 [J].https://doi.org/10.11849/zrzyxb.2015.04.001 URL 摘要
随着地球生态系统的交互性、复杂性与整体性特征日益显现,综合分析和比较各类人为环境影响及其最大安全阈值,对于从整体上判断人类活动的可持续性、揭示承载力的超载程度具有重要意义。基于环境足迹和行星边界两项新概念,运用极差法和目标距离法对全球30个主要国家的碳、水和土地赤字数据进行了标准化与权重化处理,得到一个复合的国家环境可持续性压力指数,并结合3项环境赤字的实际分布状况,将所有国家划分为4类:环境强可持续性(3国)、环境弱可持续性(8国)、环境弱不可持续性(9国)、环境强不可持续性(10国)。总体上,环境可持续性压力呈现南美洲国家低、亚洲和非洲国家居中、欧美发达国家高的地域格局,亚洲是4类国家并存的唯一大洲。全球的碳、水和土地足迹-边界比分别为3.0、0.6、0.7,表明就全球尺度而言,温室气体排放已处于严重超载状态,水资源消费和土地利用尚处于盈余状态,这与现有文献结果相吻合,从而在一定程度上验证了本研究结论的可靠性。
An integrated assessment of national environmental sustainability by synthesizing carbon, water and land footprints and boundaries [J].https://doi.org/10.11849/zrzyxb.2015.04.001 URL 摘要
随着地球生态系统的交互性、复杂性与整体性特征日益显现,综合分析和比较各类人为环境影响及其最大安全阈值,对于从整体上判断人类活动的可持续性、揭示承载力的超载程度具有重要意义。基于环境足迹和行星边界两项新概念,运用极差法和目标距离法对全球30个主要国家的碳、水和土地赤字数据进行了标准化与权重化处理,得到一个复合的国家环境可持续性压力指数,并结合3项环境赤字的实际分布状况,将所有国家划分为4类:环境强可持续性(3国)、环境弱可持续性(8国)、环境弱不可持续性(9国)、环境强不可持续性(10国)。总体上,环境可持续性压力呈现南美洲国家低、亚洲和非洲国家居中、欧美发达国家高的地域格局,亚洲是4类国家并存的唯一大洲。全球的碳、水和土地足迹-边界比分别为3.0、0.6、0.7,表明就全球尺度而言,温室气体排放已处于严重超载状态,水资源消费和土地利用尚处于盈余状态,这与现有文献结果相吻合,从而在一定程度上验证了本研究结论的可靠性。
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基于三维生态足迹模型优化的自然资本利用国际比较 [J].https://doi.org/10.11821/dlyj201309008 Magsci [本文引用: 1] 摘要
维持自然资本存量恒定是人类社会可持续发展的基础。在介绍三维生态足迹模型的基础上,根据推导的区域足迹广度和区域足迹深度的计算公式,评估和比较2007年全球11个主要国家的自然资本利用状况,并分析模型优化前后的结果差异。结果表明:①全球自然资本流量的人均占用为1.71 hm<sup>2</sup>,人类需要1.55个地球才能支撑其资源消费量,化石能源碳排放是最主要的存量自然资本利用方式和生态超载驱动力;②各国的流量资本占用能力依次为加拿大>俄罗斯>美国>巴西>法国>德国>全球>意大利>中国>英国>日本>印度,存量资本消耗程度则基本呈逆向排列;③美、法、德等发达国家所利用的人均流量资本和存量资本均明显高于全球平均水平,应给予印、中等发展中国家一定的配额补偿;④模型优化后,全球人均足迹广度减少了0.09 hm<sup>2</sup>,足迹深度则增加了0.05,这更符合各国自然资本利用和生态赤字的实际;⑤中国面临增加国民收入和控制生态赤字的双重挑战,应将草地作为资本利用的优先方向,并适当控制城镇扩张速度。
International comparison of natural capital use: A three-dimensional model optimization of ecological footprint [J].https://doi.org/10.11821/dlyj201309008 Magsci [本文引用: 1] 摘要
维持自然资本存量恒定是人类社会可持续发展的基础。在介绍三维生态足迹模型的基础上,根据推导的区域足迹广度和区域足迹深度的计算公式,评估和比较2007年全球11个主要国家的自然资本利用状况,并分析模型优化前后的结果差异。结果表明:①全球自然资本流量的人均占用为1.71 hm<sup>2</sup>,人类需要1.55个地球才能支撑其资源消费量,化石能源碳排放是最主要的存量自然资本利用方式和生态超载驱动力;②各国的流量资本占用能力依次为加拿大>俄罗斯>美国>巴西>法国>德国>全球>意大利>中国>英国>日本>印度,存量资本消耗程度则基本呈逆向排列;③美、法、德等发达国家所利用的人均流量资本和存量资本均明显高于全球平均水平,应给予印、中等发展中国家一定的配额补偿;④模型优化后,全球人均足迹广度减少了0.09 hm<sup>2</sup>,足迹深度则增加了0.05,这更符合各国自然资本利用和生态赤字的实际;⑤中国面临增加国民收入和控制生态赤字的双重挑战,应将草地作为资本利用的优先方向,并适当控制城镇扩张速度。
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基于生态足迹深度和广度的中国自然资本利用省际格局 [J].https://doi.org/10.11849/zrzyxb.2012.12.001 Magsci [本文引用: 1] 摘要
<p>自然资本利用的分类测度是可持续发展领域的前沿议题。基于改进的区域足迹深度和区域足迹广度两项指标,分析了2008年中国自然资本利用的省际格局,并对30个省级行政区(由于数据所限,不含西藏、香港、澳门、台湾)进行了聚类划分。结果表明:①存量资本与流量资本的利用状况具有显著的地域互补性,存量资本消耗水平由西向东呈递增态势,而流量资本占用水平由西向东则呈递减态势;②30个省份的自然资本利用状况聚为4类,包括重度利用型1个,中度利用型17个,轻度利用型4个,相对滞后型8个;③自然资本利用的省际格局具有明显的地域集聚性,东部和中部地区以中度利用型为主,西北地区以相对滞后型为主,西南地区以轻度利用型为主。研究表明,自然资本利用省际格局的形成,受资源禀赋、经济水平、土地利用、产业布局等诸多因素影响。应结合各省的具体特点及所处的格局类型,因地制宜地推行自然资本分区管理。</p>
Provincial pattern of China's natural capital use: A modification and application of ecological footprint depth and size [J].https://doi.org/10.11849/zrzyxb.2012.12.001 Magsci [本文引用: 1] 摘要
<p>自然资本利用的分类测度是可持续发展领域的前沿议题。基于改进的区域足迹深度和区域足迹广度两项指标,分析了2008年中国自然资本利用的省际格局,并对30个省级行政区(由于数据所限,不含西藏、香港、澳门、台湾)进行了聚类划分。结果表明:①存量资本与流量资本的利用状况具有显著的地域互补性,存量资本消耗水平由西向东呈递增态势,而流量资本占用水平由西向东则呈递减态势;②30个省份的自然资本利用状况聚为4类,包括重度利用型1个,中度利用型17个,轻度利用型4个,相对滞后型8个;③自然资本利用的省际格局具有明显的地域集聚性,东部和中部地区以中度利用型为主,西北地区以相对滞后型为主,西南地区以轻度利用型为主。研究表明,自然资本利用省际格局的形成,受资源禀赋、经济水平、土地利用、产业布局等诸多因素影响。应结合各省的具体特点及所处的格局类型,因地制宜地推行自然资本分区管理。</p>
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自然资本核算的生态足迹三维模型研究进展 [J].https://doi.org/10.11820/dlkxjz.2012.12.016 Magsci [本文引用: 2] 摘要
自然资本核算是可持续发展量化研究的重要课题。近年来颇具影响力的生态足迹方法, 为测度人类占用自然资本的状况提供了可行的途径。本文首先回顾了生态足迹方法应用于自然资本核算的研究成果, 然后从概念、计算方法和优缺点等方面评述了该领域的国际最新进展——生态足迹三维模型, 针对其存在的问题提出了改进和补充方案:①通过明确生态赤字与生态盈余在自然资本性质方面的差异, 将存量资本和流量资本的分类测度扩展到具体的地类层面, 改进了区域尺度上的足迹深度、足迹广度和生态足迹计算方法, 以避免可能存在的生态赤字与生态盈余错误抵消的情况;②构建了人均历史累积足迹广度、足迹广度基尼系数和理论足迹广度3 项新指标, 以分别表征人均自然资本占用的历史累积水平、区域自然资本占用的不公平程度和自然资本存量持续减少对自然资本流量的潜在影响。最后分析了上述新增指标的局限性, 以及自然资本存量方面需要进一步探索的问题。
A review on three-dimensional ecological footprint model for natural capital accounting [J].https://doi.org/10.11820/dlkxjz.2012.12.016 Magsci [本文引用: 2] 摘要
自然资本核算是可持续发展量化研究的重要课题。近年来颇具影响力的生态足迹方法, 为测度人类占用自然资本的状况提供了可行的途径。本文首先回顾了生态足迹方法应用于自然资本核算的研究成果, 然后从概念、计算方法和优缺点等方面评述了该领域的国际最新进展——生态足迹三维模型, 针对其存在的问题提出了改进和补充方案:①通过明确生态赤字与生态盈余在自然资本性质方面的差异, 将存量资本和流量资本的分类测度扩展到具体的地类层面, 改进了区域尺度上的足迹深度、足迹广度和生态足迹计算方法, 以避免可能存在的生态赤字与生态盈余错误抵消的情况;②构建了人均历史累积足迹广度、足迹广度基尼系数和理论足迹广度3 项新指标, 以分别表征人均自然资本占用的历史累积水平、区域自然资本占用的不公平程度和自然资本存量持续减少对自然资本流量的潜在影响。最后分析了上述新增指标的局限性, 以及自然资本存量方面需要进一步探索的问题。
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江苏省生态足迹与经济增长关系的实证研究 [J].
本研究选取1985年～2007年江苏省的生态足迹、经济数据，构建生态足迹消耗与人均收入、经济结构变量的计量模型，对江苏省经济增长与资源消耗之间的关系进行了实证研究。研究结果表明：①江苏省的资源消耗量与经济增长在实际取值区间呈“倒U”型曲线关系，二者的演化规律基本符合库兹涅茨曲线的特征；②经济结构变量对生态足迹消耗以及生态足迹与收入曲线产生影响，固定资产投入比例、城乡收入差距、城镇居民人均可支配收入增长率的提高会加大资源的消耗量，并刺激经济增长对资源的需求，促使生态足迹与收入曲线更加陡峭，相反，产业结构的升级则缓解了经济增长过程中资源的压力。
An empirical study on the relationship between economic growth and ecological footprint in Jiangsu Province, China [J].
本研究选取1985年～2007年江苏省的生态足迹、经济数据，构建生态足迹消耗与人均收入、经济结构变量的计量模型，对江苏省经济增长与资源消耗之间的关系进行了实证研究。研究结果表明：①江苏省的资源消耗量与经济增长在实际取值区间呈“倒U”型曲线关系，二者的演化规律基本符合库兹涅茨曲线的特征；②经济结构变量对生态足迹消耗以及生态足迹与收入曲线产生影响，固定资产投入比例、城乡收入差距、城镇居民人均可支配收入增长率的提高会加大资源的消耗量，并刺激经济增长对资源的需求，促使生态足迹与收入曲线更加陡峭，相反，产业结构的升级则缓解了经济增长过程中资源的压力。
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南京市三维生态足迹测算及驱动因子 [J].https://doi.org/10.3969/j.issn.1672-0504.2015.01.019 URL [本文引用: 1] 摘要
基于三维生态足迹模型测度2001-2011年南京市三维生态足迹的动态变化,并利用偏最小二乘回归对南京市三维生态足迹的驱动因子进行分析。结果表明:1)2001-2011年南京市人均三维生态足迹总体上呈上升趋势,年均增长率为16.5%,人均生态承载力以年均0.79%的速率呈逐年下降趋势;2)偏最小二乘回归分析表明,城市生态建设、环境污染等是导致南京市生态足迹逐年上升的重要因素,而交流与贸易、环境治理和土地利用结构则有利于缓解生态压力扩大的态势;3)变量投影重要性分析显示人均公共绿地面积及工业废弃物排放量指标对南京市生态足迹的影响较大,与回归分析的综合评价结果较为一致。未来应通过优化产业结构、使用清洁能源、积极发展对外贸易与交流、合理规划城市土地利用等提高城市生态建设效率。
Calculation and driving factor analysis of three-dimensional ecological footprint in Nanjing City [J].https://doi.org/10.3969/j.issn.1672-0504.2015.01.019 URL [本文引用: 1] 摘要
基于三维生态足迹模型测度2001-2011年南京市三维生态足迹的动态变化,并利用偏最小二乘回归对南京市三维生态足迹的驱动因子进行分析。结果表明:1)2001-2011年南京市人均三维生态足迹总体上呈上升趋势,年均增长率为16.5%,人均生态承载力以年均0.79%的速率呈逐年下降趋势;2)偏最小二乘回归分析表明,城市生态建设、环境污染等是导致南京市生态足迹逐年上升的重要因素,而交流与贸易、环境治理和土地利用结构则有利于缓解生态压力扩大的态势;3)变量投影重要性分析显示人均公共绿地面积及工业废弃物排放量指标对南京市生态足迹的影响较大,与回归分析的综合评价结果较为一致。未来应通过优化产业结构、使用清洁能源、积极发展对外贸易与交流、合理规划城市土地利用等提高城市生态建设效率。
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基于径向基函数网络的京津冀地区生态系统服务脆弱性评估 [J].Assessing the vulnerability of ecosystem services of Beijing-Tianjin-Hebei area based on radial basis function network [J]. |
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基于净初级生产力的中国生态足迹产量因子测算 [J].
<p>生态足迹作为一种非货币化的生态系统评估工具，是近年来国际上一种重要的判别可持续发展程度的生物物理量方法。产量因子是生态足迹计算中的一个重要参数，其准确与否直接影响到计算结果的可靠性与可比性。随着生态足迹方法的广泛应用，其标准化和本地化成为迫切需要。为了便于区域水平上的生态足迹空间分析，本文采用中国2001年1 km MODIS数据，根据植被的净初级生产力，计算出全国和不同省份各种土地类型的产量因子。结果表明：就中国产量因子而言，由于中国农地生产力水平高于全球平均水平，其产量因子为1.74，而其余几种类型土地的产量因子均<1，分别为林地0.86，畜牧地0.51，渔场0.74；就不同省份而言，由于区域内不同土地利用类型的相对生产能力不同，产量因子各不相同。</p>
Estimation of China ecological footprint production coefficient based on net primary productivity [J].
<p>生态足迹作为一种非货币化的生态系统评估工具，是近年来国际上一种重要的判别可持续发展程度的生物物理量方法。产量因子是生态足迹计算中的一个重要参数，其准确与否直接影响到计算结果的可靠性与可比性。随着生态足迹方法的广泛应用，其标准化和本地化成为迫切需要。为了便于区域水平上的生态足迹空间分析，本文采用中国2001年1 km MODIS数据，根据植被的净初级生产力，计算出全国和不同省份各种土地类型的产量因子。结果表明：就中国产量因子而言，由于中国农地生产力水平高于全球平均水平，其产量因子为1.74，而其余几种类型土地的产量因子均<1，分别为林地0.86，畜牧地0.51，渔场0.74；就不同省份而言，由于区域内不同土地利用类型的相对生产能力不同，产量因子各不相同。</p>
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经济增长与环境关系: 生态足迹视角 [J].
从生态足迹视角出发,采用1952～2007年的数据探讨我国经济增长与资源环境压力之间的关系.对生态足迹各个构成项的分析表明,煤、石油、天然气和电的消耗在各项中增长最快,要控制我国生态足迹的持续增大,必须严格控制能源消耗增长速率.回归分析结果则表明,在我国语境下,宏观意义上的资源环境综合压力符合环境库兹涅茨曲线假设,我国资源环境压力随着我国人均GDP的增长出现倒"U"形;同时,我国当前面临特殊的国际背景,必须采取有效手段进一步控制经济发展对资源环境的压力,否则倒"U"形曲线将转向环境质量再次降低的"N"形曲线.
The relationship of economic growth and environment: From the perspective of ecological footprint [J].
从生态足迹视角出发,采用1952～2007年的数据探讨我国经济增长与资源环境压力之间的关系.对生态足迹各个构成项的分析表明,煤、石油、天然气和电的消耗在各项中增长最快,要控制我国生态足迹的持续增大,必须严格控制能源消耗增长速率.回归分析结果则表明,在我国语境下,宏观意义上的资源环境综合压力符合环境库兹涅茨曲线假设,我国资源环境压力随着我国人均GDP的增长出现倒"U"形;同时,我国当前面临特殊的国际背景,必须采取有效手段进一步控制经济发展对资源环境的压力,否则倒"U"形曲线将转向环境质量再次降低的"N"形曲线.
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资源型城市转型生态可持续性分析: 以河南省焦作市为例 [J].
运用三维生态足迹模型,从足迹广度和足迹深度入手,以焦作市为例研究资源型城市转型发展过程中生态的可持续性.研究表明:2000～2014年焦作市生态赤字、生态足迹、足迹深度整体呈现倒“U”形,2008年人均生态赤字和足迹深度达到最大值,分别为1.615 hm2和1.969,生态环境虽然表现出好转的迹象,但始终处于生态赤字状态,足迹深度一直大于1,转型过程中的消费需求已超过生物生产性土地的生产能力,表明焦作市的转型发展是粗放型转型方式,建立在大量消耗存量资本的基础上,亟须制定提升生态可持续性的转型发展战略.
Analysis on ecological sustainability in resource-based cities in transformation period: A case of Jiaozuo City [J].
运用三维生态足迹模型,从足迹广度和足迹深度入手,以焦作市为例研究资源型城市转型发展过程中生态的可持续性.研究表明:2000～2014年焦作市生态赤字、生态足迹、足迹深度整体呈现倒“U”形,2008年人均生态赤字和足迹深度达到最大值,分别为1.615 hm2和1.969,生态环境虽然表现出好转的迹象,但始终处于生态赤字状态,足迹深度一直大于1,转型过程中的消费需求已超过生物生产性土地的生产能力,表明焦作市的转型发展是粗放型转型方式,建立在大量消耗存量资本的基础上,亟须制定提升生态可持续性的转型发展战略.
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什么是可持续性科学 [J].
<p>可持续发展是我们时代的主题，也是人类面临的最大挑战.自20世纪70年代，尤其是近20年来，可持续发展的概念日益频繁地出现在学术文章、政府文件以及公益宣传和商业广告之中.然而，为可持续发展提供理论基础和实践指导的科学——可持续性科学——是在21世纪初才开始形成的.该科学在短短的十几年中迅速开拓、不断发展，正在形成其科学概念框架和研究体系.中国是世界大国，是可持续性科学的哲学思想——“天人合一”——的故乡，有必要承担起时代之重任，在追求“中国梦”的同时促进全球可持续发展，并积极参与进而引领可持续性科学的研究和实践.为了帮助实现这一宏伟而远大目标，本文拟对可持续性科学的基本概念、研究论题和发展前景作一概述.可持续性科学是研究人与环境之间动态关系——特别是耦合系统的脆弱性、抗扰性、弹性和稳定性——的整合型科学.它穿越自然科学和人文与社会科学，以环境、经济和社会的相互关系为核心，将基础性研究和应用研究融为一体.可持续发展的核心内容往往因时、因地、 因人而异.因此，可持续性科学必须注重多尺度研究，同时应特别关注 50到100年的时间尺度和景观以及区域的空间尺度. 景观和区域不但是最可操作的空间尺度，同时也是上通全球、下达局地的枢纽尺度.可持续性科学需要聚焦于生态系统服务和人类福祉的相互关系，进而探讨生物多样性和生态系统过程，以及气候变化、土地利用变化和其他社会经济驱动过程对这一关系的影响.我们认为，景观和可持续性是可持续性科学的核心研究内容，也将是可持续性科学在以后几十年的研究热点.</p>
What is sustainability science [J].
<p>可持续发展是我们时代的主题，也是人类面临的最大挑战.自20世纪70年代，尤其是近20年来，可持续发展的概念日益频繁地出现在学术文章、政府文件以及公益宣传和商业广告之中.然而，为可持续发展提供理论基础和实践指导的科学——可持续性科学——是在21世纪初才开始形成的.该科学在短短的十几年中迅速开拓、不断发展，正在形成其科学概念框架和研究体系.中国是世界大国，是可持续性科学的哲学思想——“天人合一”——的故乡，有必要承担起时代之重任，在追求“中国梦”的同时促进全球可持续发展，并积极参与进而引领可持续性科学的研究和实践.为了帮助实现这一宏伟而远大目标，本文拟对可持续性科学的基本概念、研究论题和发展前景作一概述.可持续性科学是研究人与环境之间动态关系——特别是耦合系统的脆弱性、抗扰性、弹性和稳定性——的整合型科学.它穿越自然科学和人文与社会科学，以环境、经济和社会的相互关系为核心，将基础性研究和应用研究融为一体.可持续发展的核心内容往往因时、因地、 因人而异.因此，可持续性科学必须注重多尺度研究，同时应特别关注 50到100年的时间尺度和景观以及区域的空间尺度. 景观和区域不但是最可操作的空间尺度，同时也是上通全球、下达局地的枢纽尺度.可持续性科学需要聚焦于生态系统服务和人类福祉的相互关系，进而探讨生物多样性和生态系统过程，以及气候变化、土地利用变化和其他社会经济驱动过程对这一关系的影响.我们认为，景观和可持续性是可持续性科学的核心研究内容，也将是可持续性科学在以后几十年的研究热点.</p>
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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].
生态足迹是一种定量测量人类对自然利用程度的新方法。通过跟踪区域的能源和资源消费 ,将它们转化为提供这种物质流所必须的各种生物生产型土地类型的面积 ,并同区域能提供的生物生产型土地面积进行比较 ,能定量判断一个区域的发展是否处于生态承载能力的范围内。介绍了生态足迹的概念及生态足迹计算模型 ,分析总结了生态足迹模型的优缺点等 ,在此基础上 ,对张掖地区 1 995年的生态足迹进行了实证计算和分析 ,结果表明 1 995年张掖地区人均生态赤字为 0 .3 4 hm2。
Measuring sustainable development with the ecological footprint method: Take Zhangye prefecture as an example [J].
生态足迹是一种定量测量人类对自然利用程度的新方法。通过跟踪区域的能源和资源消费 ,将它们转化为提供这种物质流所必须的各种生物生产型土地类型的面积 ,并同区域能提供的生物生产型土地面积进行比较 ,能定量判断一个区域的发展是否处于生态承载能力的范围内。介绍了生态足迹的概念及生态足迹计算模型 ,分析总结了生态足迹模型的优缺点等 ,在此基础上 ,对张掖地区 1 995年的生态足迹进行了实证计算和分析 ,结果表明 1 995年张掖地区人均生态赤字为 0 .3 4 hm2。
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京津冀地区可持续发展的主要资源和环境限制性要素评价: 基于景观可持续科学概念框架 [J].https://doi.org/10.11867/j.issn.1001-8166.2015.10.1151. Magsci 摘要
<p>京津冀地区是我国社会经济发展的重要引擎,及时评估该区域的资源和环境限制性要素,对评价区域可持续性、促进该区可持续发展具有重要意义。鉴于目前对资源和环境限制性要素进行综合评价和分析的研究工作还比较缺乏,基于景观可持续科学概念框架,评估京津冀地区的资源和环境限制性要素。选择了地形、地质环境、水资源、土地资源和大气环境5种限制性要素,利用单要素评价法和多要素综合评价法,对京津冀地区资源和环境限制性要素以及区域本底特征进行了综合评价。在此基础上,划分出生物多样性优先保护区、地质灾害易发区、水资源严重短缺区、大气严重污染区和耕地优先保护区。结果表明,京津冀地区北部地形限制性较高,中部地质环境限制性和水资源限制性较高,而南部以土地资源限制性和大气环境限制性为主。同时,水资源是该地区人口增长和经济发展过程中所要面临的主要限制因素。2010年,在水资源严重短缺区中,人口总量为3 959.27万,城镇人口比例为76.90%,国内生产总值为24 555.66亿元,均高于其他区域。在当前推进京津冀地区协同发展的过程中,应从强可持续性角度出发,充分考虑资源和环境限制性要素,因地制宜地开展土地利用优化工作,保持土地利用方式和管理体制的多样性,促进区域可持续发展。</p>
Assessment of constraint factors of resources and environment of sustainable development in the Beijing-Tianjin-Hebei region: Based on the framework of landscape sustainability science [J].https://doi.org/10.11867/j.issn.1001-8166.2015.10.1151. Magsci 摘要
<p>京津冀地区是我国社会经济发展的重要引擎,及时评估该区域的资源和环境限制性要素,对评价区域可持续性、促进该区可持续发展具有重要意义。鉴于目前对资源和环境限制性要素进行综合评价和分析的研究工作还比较缺乏,基于景观可持续科学概念框架,评估京津冀地区的资源和环境限制性要素。选择了地形、地质环境、水资源、土地资源和大气环境5种限制性要素,利用单要素评价法和多要素综合评价法,对京津冀地区资源和环境限制性要素以及区域本底特征进行了综合评价。在此基础上,划分出生物多样性优先保护区、地质灾害易发区、水资源严重短缺区、大气严重污染区和耕地优先保护区。结果表明,京津冀地区北部地形限制性较高,中部地质环境限制性和水资源限制性较高,而南部以土地资源限制性和大气环境限制性为主。同时,水资源是该地区人口增长和经济发展过程中所要面临的主要限制因素。2010年,在水资源严重短缺区中,人口总量为3 959.27万,城镇人口比例为76.90%,国内生产总值为24 555.66亿元,均高于其他区域。在当前推进京津冀地区协同发展的过程中,应从强可持续性角度出发,充分考虑资源和环境限制性要素,因地制宜地开展土地利用优化工作,保持土地利用方式和管理体制的多样性,促进区域可持续发展。</p>
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珠江三角洲城市群三维生态足迹动态变化及驱动力分析[J/OL] .Dynamic of three dimensional ecological footprint in the Pearl River Delta and its driving factors[J/OL]. |
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生态足迹的模型修正与方法改进 [J].https://doi.org/10.5846/stxb201311182756 Magsci [本文引用: 1] 摘要
生态足迹是测定人类活动的资源消费需求,判明自然资产是否被过度利用的有效工具。介绍了生态足迹的基本概念和模型,简单分析基本模型存在的主要缺陷和争论,重点解析了近年来生态足迹模型在参数调整、项目计算、账户扩展等方面的演变和修正。介绍生态足迹研究的传统方法:综合法和组分法,评述了生命周期评价,基于投入产出分析,三维模型,净初级生产力,能值理论,时序分析等的方法改进。对未来的研究方向提出自己的看法,期望对我国的生态足迹研究有一定的启示作用。
Ecological footprint model modification and method improvement [J].https://doi.org/10.5846/stxb201311182756 Magsci [本文引用: 1] 摘要
生态足迹是测定人类活动的资源消费需求,判明自然资产是否被过度利用的有效工具。介绍了生态足迹的基本概念和模型,简单分析基本模型存在的主要缺陷和争论,重点解析了近年来生态足迹模型在参数调整、项目计算、账户扩展等方面的演变和修正。介绍生态足迹研究的传统方法:综合法和组分法,评述了生命周期评价,基于投入产出分析,三维模型,净初级生产力,能值理论,时序分析等的方法改进。对未来的研究方向提出自己的看法,期望对我国的生态足迹研究有一定的启示作用。
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资源枯竭城市转型生态足迹分析: 以徐州市贾汪区为例 [J].https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-8158.2013.05.012 URL [本文引用: 1] 摘要
研究目的：从生态学角度研究贾汪区煤炭资源枯竭城市转型发展的可持续性。研究方法：传统生态 足迹法和三维生态足迹法。研究结果：11年来,贾汪区生态足迹和生态赤字呈现逐步增长状态;2000—2003年,生态足迹尺度在生态承载力范围 内,2004—2010年,生态足迹尺度超出生态承载力。生态足迹高度从2004年开始超过1,即当年生产性土地生产量满足不了社会发展需求;2010 年,生态足迹高度增长到9.89,即在当年生产性土地生产能力下,以2010年的生产方式和资源消费速度,自然系统需要经历9.89年时间生产才能满足当 年城市发展的资源需求。研究结论：近年来贾汪区转型发展仍然延续粗放的经济发展方式,尚未摆脱资源约束,亟需制定可持续的转型发展战略。
Ecological footprint analysis in resource-exhausted cities in transformation period: A case study of Jiawang District in Xuzhou City [J].https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-8158.2013.05.012 URL [本文引用: 1] 摘要
研究目的：从生态学角度研究贾汪区煤炭资源枯竭城市转型发展的可持续性。研究方法：传统生态 足迹法和三维生态足迹法。研究结果：11年来,贾汪区生态足迹和生态赤字呈现逐步增长状态;2000—2003年,生态足迹尺度在生态承载力范围 内,2004—2010年,生态足迹尺度超出生态承载力。生态足迹高度从2004年开始超过1,即当年生产性土地生产量满足不了社会发展需求;2010 年,生态足迹高度增长到9.89,即在当年生产性土地生产能力下,以2010年的生产方式和资源消费速度,自然系统需要经历9.89年时间生产才能满足当 年城市发展的资源需求。研究结论：近年来贾汪区转型发展仍然延续粗放的经济发展方式,尚未摆脱资源约束,亟需制定可持续的转型发展战略。
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Natural capital and sustainable development [J].https://doi.org/10.1046/j.1523-1739.1992.610037.x URL [本文引用: 1] 摘要
Finalmente, proponemos algunos principios de desarrollo sostenible y describimos porque el mantenimiento del stock de capital natural representa una política prudente y posible para asegurar un desarrollo sostenido. Existe un desacuerdo entre optimistas tecnológicos (que ven el progreso tecnológico como eliminando todos los límites, en cuanto a recursos, sobre el crecimiento y desarrollo) y escépticos tecnológicos (que no ven espacio suficiente para esta posibilidad y temen un uso irreversible de los recursos y un da09o al capital natural). Manteniendo los stocks de capital natural (preferentemente usando un impuesto al uso exhaustivo de capital natural) podemos satisfacer tanto a los escépticos (dado que la recursos van a ser conservados para generaciones futuras) como a los optimistas (dado que esto va a incrementar el precio del uso exhaustivo de capital natural e inducirá más rápidamente los cambios técnicos que ellos predicen).
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Theoretical exploration for the combination of the ecological, energy, carbon, and water footprints: Overview of a footprint family [J].https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2013.08.017 Magsci 摘要
Over the past two decades, a continuously expanding list of footprint-style indicators has been introduced to the scientific community with the aim of raising public awareness of how humanity exerts pressures on the environment. A deeper understanding of the connections and interactions between different footprints is required in an attempt to support policy makers in the measurement and choice of environmental impact mitigation strategies. Combining a selection of footprints that address different aspects of environmental issues into an integrated system is, therefore, a natural step. This paper starts with the idea of developing a footprint family from which most important footprints can be compared and integrated. On the basis of literature review in related fields, the ecological, energy, carbon, and water footprints are employed as selected indicators to define a footprint family. A brief survey is presented to provide background information on each of the footprints with an emphasis on their main characteristics in a comparative sense; that is, the footprints differ in many aspects more than just the impacts they are addressed. This allows the four footprints to be complementarily used in assessing environmental impacts associated with natural resource use and waste discharge. We evaluate the performance of the footprint family in terms of data availability, coverage complementarity, methodological consistency, and policy relevance and propose solutions and suggestions for further improvement. The key conclusions are that the footprint family, which captures a broad spectrum of sustainability issues, is able to offer a more complete picture of environmental complexity for policy makers and, in particular, in national-level studies. The research provides new insights into the distinction between environmental impact assessment and sustainability evaluation, properly serving as a reference for multidisciplinary efforts in estimating planetary boundaries for global sustainability. (C) 2013 Elsevier Ltd. All rights reserved.
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Understanding the complementary linkages between environmental footprints and planetary boundaries in a footprint-boundary environmental sustainability assessment framework [J].https://doi.org/10.1016/j.ecolecon.2015.04.008 URL 摘要
While in recent years both environmental footprints and planetary boundaries have gained tremendous popularity throughout the ecological and environmental sciences, their relationship remains largely unexplored. By investigating the roots and developments of environmental footprints and planetary boundaries, this paper challenges the isolation of the two research fields and provides novel insights into the complementary use of them. Our analysis demonstrates that knowledge of planetary boundaries improves the policy relevance of environmental footprints by providing a set of consensus-based estimates of the regenerative and absorptive capacity at the global scale and, in reverse, that the planetary boundaries framework benefits from well-grounded footprint models which allow for more accurate and reliable estimates of human pressure on the planet's environment. A framework for integration of environmental footprints and planetary boundaries is thus proposed. The so-called footprint oundary environmental sustainability assessment framework lays the foundation for evolving environmental impact assessment to environmental sustainability assessment aimed at measuring the sustainability gap between current magnitudes of human activities and associated capacity thresholds. As a first attempt to take advantage of environmental footprints and planetary boundaries in a complementary way, there remain many gaps in our knowledge. We have therefore formulated a research agenda for further scientific discussions, mainly including the development of measurable boundaries in relation to footprints at multiple scales and their trade-offs, and the harmonization of the footprint and boundary metrics in terms of environmental coverage and methodological choices. All these points raised, in our view, will play an important role in setting practical and tangible policy targets for adaptation and mitigation of worldwide environmental unsustainability.
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Natural capital: The limiting factor: A reply to Aronson, Blignaut, Milton and Clewell [J].https://doi.org/10.1016/j.ecoleng.2006.05.012 Magsci [本文引用: 1] |
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How deep is the footprint? A 3D representation [J].https://doi.org/10.1016/j.ecolmodel.2009.07.018 URL [本文引用: 2] 摘要
Depletion of natural capital stocks and use of natural capital flows are the central issues in the sustainability debate. Differentiation of these two components, considering natural capital and its limits, is important for planning and management of land use. This paper offers insights into this issue and proposes a new perspective of the Ecological Footprint (EF) in three dimensions, considering not only its size but also its depth : according to this viewpoint the footprint is not an area but a volume, although maintaining the same value as the one in two dimensions. Use of annual flows provided by the Earth is represented by the footprint size, expressed in global hectares ( g ha) and plotted in the ( x , y ) plane. Footprint depth represents the demand for extra land to meet human needs through depletion of stocks of natural capital. It is plotted on the z -axis. It can be seen as the number of years necessary to regenerate resources liquidated in 1 year (and to absorb the respective wastes) or as the number of planets necessary to support the inhabitants of the planet Earth. The evolution of these two components in the last five decades is studied and discussed.
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Towards a 3D national ecological footprint geography [J].https://doi.org/10.1016/j.ecolmodel.2011.04.020 Magsci [本文引用: 2] 摘要
In the last decades several indicators have been proposed to guide decision makers and help manage natural capital. Among such indicators is the Ecological Footprint, a resource accounting tool with a biophysical and thermodynamic basis. In our recent paper (Niccolucci et al., 2009), a three dimensional Ecological Footprint ((3D)EF) model was proposed to better explain the difference between human demand for natural capital stocks and resource flows. Such (3D)EF model has two relevant dimensions: the surface area (or Footprint size - EF(size)) and the height (or Footprint depth - EF(depth)). EF(size) accounts for the human appropriation of the annual income from natural capital while EF(depth) accounts for the depletion of stocks of natural capital and/or the accumulation of stocks of wastes. Building on the 2009 Edition of the National Footprint Accounts (NFA), global trends (from 1961 to 2006) for both EF(size) and EF(depth) were analyzed. EF(size) doubled from 1961 to 1986; after 1986 it reached an asymptotic value equal to the Earth's biocapacity (BC) and remained constant. Conversely, EF(depth) remained constant at the "natural depth" value until 1986, the year in which global EF first exceeded Earth's BC. A growing trend was observed after that. Trends in each Footprint land type were also analyzed to better appraise the land type under the higher human induced stress. The usefulness of adopting such (3D)EF model in the National Footprint Accounts was also discussed. In comparing any nation's demand for ecological assets with its own biocapacity in a given year, four hypothetical cases were identified which could serve as the basis for a new Footprint geography based on both size and depth concepts. This (3D)EF model could help distinguish between the use of natural capital flows and the depletion of natural capital stocks while maintaining the structure and advantages of the classical Ecological Footprint formulation. (C) 2011 Elsevier B.V. All rights reserved.
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Sustainability evaluation of natural capital utilization based on 3DEF model: A case study in Beijing City, China [J].https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2015.06.002 URL 摘要
Natural capital is the limiting and irreplaceable factor in human welfare and sustainability. Regarding the “constancy of total natural capital” as a prudent minimum condition for sustainability, a three-dimensional ecological footprint ( 3D EF) model can distinguish the occupation of natural capital stock and the consumption of natural capital flows, and achieve reliable measures of the human demand on and nature's supply of natural capital. Taking the case of Beijing City, which faces a serious contradiction between its rapid social development and scarce natural capital, this paper presents a multidimensional “ecology-equity-efficiency” framework to quantify the sustainability of natural capital utilization. Our results indicate that (1) the consumption of capital stocks and capital flows complement each other through contrasting footprint size ( EF size ) and footprint depth ( EF depth ); (2) natural capital utilization in the 16 districts of Beijing City can be grouped into four categories. In Zone I (which includes Dongcheng, Xicheng, and Shijingshan), the depletion of stocks seriously exceeds the appropriation of flows, and thus its ecological sustainability status is the lowest compared to the other three zones; (3) according to the equity measures using both the Gini coefficient of EF size and the variation coefficient of EF depth , natural capital utilization within each of the current functional zones is significantly more balanced than that among the four functional zones or the 16 districts. Additionally, natural capital utilization within the Urban Function Extended Zone is more imbalanced than that of the other three functional zones, indicating that Shijingshan may be classified as part of the Core Function Zone; (4) the efficiency of natural capital utilization zones can be ranked as follows: IV02>02III02>02II02>02I, with Huairou possessing the best efficiency structure of low EF depth , medium HDI , and high EFF ; (5) according to our comprehensive evaluation of the sustainability of natural-capital use, Zone II effectively balances ecology, equity, and efficiency at present, whereas Zones I, III, and IV may benefit from a stronger emphasis on efficiency, equity, and ecology in the future, respectively. The results are conducive to the sustainability of natural capital utilization and associated socioeconomic development in Beijing City.
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Our ecological footprint: Reducing human impact on the earth [J]. |
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Using ecological footprint accounts: From analysis to applications [J].https://doi.org/10.1504/IJESD.2004.005077 URL [本文引用: 1] 摘要
It is argued in this paper that sustainability has specific, definable requirements, including the need to avoid ecological overshoot that is, a level of resource demand that exceeds ecological carrying capacity. This paper demonstrates how ecological overshoot can be measured. Our evidence suggests that humanity is already in overshoot. Indeed, most industrialised countries run significant ecological deficits. To move out of ecological deficit, governments can develop ecological accounts to track overshoot. Social marketing campaigns can also be run to gather popular support for reducing human pressure on the biosphere.
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