地理科学进展  2018 , 37 (10): 1328-1339 https://doi.org/10.18306/dlkxjz.2018.10.003

研究论文

基于三维生态足迹的中国自然资本利用时空演变及驱动力分析

郑德凤, 刘晓星, 王燕燕, 吕乐婷

辽宁师范大学城市与环境学院,辽宁 大连 116029

Spatiotemporal evolution and driving forces of natural capital utilization in China based on three-dimensional ecological footprint

ZHENG Defeng, LIU Xiaoxing, WANG Yanyan, LV Leting

School of Urban and Environmental Sciences, Liaoning Normal University, Dalian 116029, Liaoning, China

收稿日期: 2018-04-20

修回日期:  2018-06-14

网络出版日期:  2018-10-28

版权声明:  2018 地理科学进展 《地理科学进展》杂志 版权所有

基金资助:  国家社会科学基金项目(17BJL105)

作者简介:

作者简介:郑德凤(1970-),女,黑龙江伊春人,博士,副教授,主要从事资源评价与管理、生态经济评价研究,E-mail: defengzheng@lnnu.edu.cn

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摘要

目前基于三维生态足迹的中国省际自然资本利用研究,仅从生产视角测度评价了区域自然资本存量、流量利用的空间格局。本文以消费视角对2006-2015年中国30个省(市、自治区)及不同地类足迹深度、足迹广度进行动态评估,进而通过存量流量利用比和资本流量占用率刻画了中国自然资本利用可持续性现状,并利用全局和局部回归模型量化其驱动因素及因素效应的空间差异性。结果显示:①中国足迹深度从3.04升至4.17又降至4.06,存量资本消耗有减弱趋势;足迹深度大致表现为:东部>中部>西部,其中上海最高达30.69,青海最低为1.70;②中国足迹广度在0.36~0.39 ghm2/人之间波动;足迹广度总体表现为:西部>中部>东部,其中最大值为新疆0.81 ghm2/人,最小值为上海0.09 ghm2/人;③从组分构成看,化石能源用地和草地是存量资本消耗的主要方式,耕地和建设用地是流量资本占用的主要方式;④中国自然资本利用可持续性呈现变好趋势,省际呈东弱西强的格局;通过回归分析发现,生态足迹强度、城市化率、生态承载力是导致自然资本利用可持续性空间差异的显著因素,且这些因素的效应特征表现出不同的空间模式。生产视角和消费视角的测算结果相结合,可提供全面丰富的生态足迹信息,为相关实际应用提供一定的借鉴。

关键词: 三维生态足迹 ; 自然资本 ; 可持续性 ; 最小二乘法 ; 地理加权回归 ; 时空演变 ; 中国

Abstract

Dynamic assessment of natural capital utilization can help to track consumption demand of residents and ecological sustainability of regions. To date, studies on natural capital utilization in China's provinces based on the three-dimensional ecological footprint has only measured and evaluated the spatial patterns of regional natural capital stock and flow from the perspective of production. In this study, the footprint depth and size of regions and different land use types in 30 provinces (municipalities, autonomous regions) of China from 2006 to 2015 were first calculated from the consumption perspective. Then the regional sustainability of natural capital utilization was characterized by utilization ratio of stock to flow and occupancy rate of capital flows. Lastly, the driving factors and effects of natural capital utilization were quantified by the methods of ordinary least squares (OLS) and geographically weighted regression (GWR). The results are as follows: (1) China's footprint depth was highly consistent with the changing trend of ecological footprint and ecological deficit—it showed a trend of first growing and then decreasing during 2006 to 2015, and the value changed from 3.04 to 4.06. The main reason is that the continuous rising trend of ecological pressure was reversed due to the reduced contribution of fossil energy land. Ecological footprint depth presented significant differences from east to west—in Shanghai it is up to 30.69 and in Qinghai it is a minimum of 1.70. (2) Ecological footprint size in China was influenced by resource endowments and showed a small fluctuation through time, with an overall pattern of western region > central region > eastern region in space, and the maximum and minimum footprint sizes were respectively 0.81 ghm2 in Xinjiang and 0.09 ghm2 in Shanghai. Natural capital flow can be improved greatly in the central and western regions. (3) The main components of footprint depth in Chinese provinces were fossil energy land and grassland, and the utilization degrees of other lands varied in different regions. The main components of footprint size in Chinese provinces were cultivated land and construction land, followed by woodland, grassland and water area accounting for a small proportion. (4) The sustainability of natural capital utilization has become better in China, and it showed the spatial pattern of "weak east and strong west". By using OLS regression and GWR, we found that the significant factors that affected the sustainability of natural capital utilization were the intensity of ecological footprint, urbanization rate, and ecological carrying capacity. The influence degree of these factors in different geographical locations showed spatial differences.

Keywords: three-dimensional ecological footprint ; natural capital ; sustainability ; ordinary least squares analysis ; geographical weighted regression ; spatiotemporal evolution ; China

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郑德凤, 刘晓星, 王燕燕, 吕乐婷. 基于三维生态足迹的中国自然资本利用时空演变及驱动力分析[J]. 地理科学进展, 2018, 37(10): 1328-1339 https://doi.org/10.18306/dlkxjz.2018.10.003

ZHENG Defeng, LIU Xiaoxing, WANG Yanyan, LV Leting. Spatiotemporal evolution and driving forces of natural capital utilization in China based on three-dimensional ecological footprint[J]. Progress in Geography, 2018, 37(10): 1328-1339 https://doi.org/10.18306/dlkxjz.2018.10.003

1 引言

自然资本可为人类提供资源流和生态系统服务,是人类生存与发展所必需的物质基础(徐中民等, 2006)。近年来,伴随中国城市化和工业化的快速推进,耕地、林地、草地等自然资本不断收缩,加之消费需求不断扩大,导致生态供需矛盾加剧。如何优化土地资源利用,保持并提高生态供给,实现绿色生产和消费,减少生态占用已成为亟待解决的热点问题。当前中国自然资本的消耗速度超过其再生速度,自然资本的不断减少已成为经济社会发展的障碍(Daly et al, 2004; Mancini et al, 2017)。因此,明确区域自然资本流量和存量的利用情况及合理规划、管理自然资本对于区域可持续发展有重要的指导意义。

为定量评估自然资本利用程度和可持续性状况,Rees(1992)从生态角度出发,将人类自然资源消耗折算成生态生产性土地面积,提出生态足迹概念;Wackernagel等(1996)将此概念进一步完善提出生态足迹模型。这些传统的生态足迹模型仅关注生态赤字情况,未考虑自然资本存量,因此Niccolucci等(2009)提出三维生态足迹概念,并引入足迹深度和足迹广度分别核算存量资本消耗和流量资本占用(Niccolucci et al, 2011)。方恺、Heijungs Reinout(2012)将三维生态足迹概念引入国内并进行了优化改进。近年来,国内生态足迹相关研究逐渐由传统二维模型向三维模型转化,方恺、李焕承(2012)基于改进的三维模型从生产角度分析了2008年中国自然资本利用的省际格局,并在全国(方恺, 2013)及全球尺度上(方恺等, 2013; 方恺, 2014, 2015)分析了自然资本利用的变化特征;杜悦悦等(2016)张星星等(2017)从城市群尺度分别研究了京津冀、珠三角地区自然资本利用可持续状况并探究其影响因素;靳相木等(2017)基于扩展的三维生态足迹模型,构建土地承载力评价指数,以温州市为例判断了市域土地是否超载及超载程度;马维兢等(2017)从流域尺度核算分析了2000-2015年九龙江流域不同地类及区域自然资本利用情况;孙才志等(2017)借鉴三维生态足迹模型,对水资源存量和流量资本进行区分,测算分析了中国大陆31个省区水生态足迹广度和深度。

目前,基于生态足迹广度和深度的中国自然资本利用研究,特别是消费视角下省际层面自然资本存量、流量的测度及动态评估还较为少见,且对不同地类自然资本利用情况缺乏深入研究,对自然资本省际格局形成的驱动力探讨也亟待深入。鉴于此,本文以2006-2015年中国30个省级行政区(未包括西藏、香港、澳门、台湾)的消费账户为数据源,核算了各区域及各地类的自然资本利用状况,定量分析了自然资本利用可持续性的影响因素和影响程度的空间差异,并与生产性的自然资本利用结果进行了对比,生产视角和消费视角的测算结果相结合,可提供全面丰富的生态足迹信息,以期为实现“高经济水平,高自然资本存量”的可持续发展状态提供依据,为消费模式的选择及推动生态文明建设提供参考与借鉴。

2 研究方法与数据来源

2.1 研究方法

2.1.1 三维生态足迹模型及相关指标计算

(1) 三维生态足迹模型

三维生态足迹基于传统的二维生态足迹模型,引入了足迹深度和足迹广度,分别用来度量存量资本消耗和流量资本占用。足迹广度指在生态承载力范围内所占用的实际生态生产性土地面积,与区域资源禀赋条件密切相关,具有空间属性,强调代内公平(方恺, 2013)。足迹深度指为满足区域消费需求理论上需要占用自身土地面积的倍数,或再生出1年的区域资源消费量所需要的年数,具有时间属性,强调代际公平(方恺, 2013)。

在区域整体生态赤字的背景下,应减少足迹深度,扩大足迹广度,以最大限度地维持自然资本可持续利用。足迹深度和足迹广度具体计算公式(Niccolucci et al, 2009)如下:

EFdepth=1+EDBC=1+max(EF-BC,0)BC(1)

EFsize=minEF,BC(2)

式中:EFdepth为足迹深度(无量纲);EFBCED分别为二维生态足迹模型中的生态足迹、生态承载力和生态赤字,BC为扣除12%生物多样性保护面积所得。当EFBC,EFdepth=1;当EF>BC,EFdepth>1,1为足迹深度的自然原长。EFsize为足迹广度(ghm2),0<EFsizeBC

足迹深度和足迹广度计算公式仅适用于单一地类的核算,若应用于多个地类或区域层面时,足迹深度有被低估的可能,足迹广度有被高估的可能。因此,方恺、Heijungs Reinout(2012)针对此问题对算法作了改进,由不同地类三维生态足迹指标得到区域水平的三维生态足迹,计算公式为:

EFdepth,region=1+inmax(EFi-BCi,0)inBCi(3)

EFsize,region=inmin(EFi,BCi)(4)

式中:EFdepth,region为区域足迹深度(无量纲);EFiBCi分别为第i种地类的生态足迹、生态承载力;EFsize,region为区域足迹广度(ghm2)。

(2) 资本流量占用率

当区域某一地类资本流量未被完全占用,该地类足迹深度为自然原长1,无法表征人口对资本流量的实际占用,因此引入资本流量占用率(ORflow)指标进行表征(方恺, 2013),计算公式为:

ORflow=EFsize,regionBC×100%(5)

(3) 存量流量利用比

存量流量利用比( Rflowstock)表征存量与流量之间的大小关系,可定量测算存量资本超前于流量资本的程度,其值越大,自然资本利用可持续性越弱(方恺, 2013),计算公式为:

Rflowstock=EF-EFsize,regionEFsize,region=EDBC=EFdepth,region-1(6)

2.1.2 地理加权回归模型

中国自然资本利用可持续性受自然条件和人文因素的多重影响,而自然和人文因素存在空间异质性。地理加权回归模型(Geographical Weighted Regression, GWR)可有效地探测自然和人文因素在不同地理位置的空间非平稳性(Fotheringham et al, 2002; 孙克等, 2016),是一种局部空间回归模型,计算结果为局部参数估计。因此,在全局回归的基础上进行局部空间回归,可更好地揭示自然资本利用可持续性的影响因素。GWR模型的具体表达式为

yi=b0(ui,vi)+bn(ui,vi)xin+εi(7)

式中:yi为第i个样本点因变量值;(ui, vi)为第i个样本点的地理坐标;b0(ui, vi)为常数项的位置函数;n为自变量个数;xin为第i个样本点第n个自变量的值;bn(ui, vi)为自变量系数的位置函数;εi为随机误差项。

自然资本利用可持续性可用存量流量利用比来衡量,其影响因素的选取聚焦在人口、经济社会发展、居民消费、资源禀赋、技术水平和政策等6个准则。本文拟选取以下指标:

(1) 人口、经济社会发展和居民消费指标。人是环境压力的制造者,这就决定了人口因素是自然资本利用的主导因素,故采用常住人口数刻画人口对自然资本的压力。随着经济社会发展、居民消费水平提高,对自然资本的索取不断增大,从而引起生态压力加剧,选取人均GDP、城市化率反映社会富裕度和城市化进程对自然资本利用的影响;另外考虑到工业是能源消耗最大的部门,选取了第二产业比重作为结构化指标;采用城镇居民人均消费支出、农村居民人均消费支出衡量居民消费水平。

(2) 资源禀赋、技术水平和政策指标。土地资源禀赋与自然资本的利用方式关联,且区域资源供给能力越大,生态可持续性越强,本文选用生态承载力衡量区域资源禀赋条件。技术进步是适应和缓解生态压力的重要途径之一,现有研究多采用科技经费支出占财政支出的比重、专利授权数、科技人员数等指标衡量技术水平,但这些指标并非全部与自然资本利用直接相关,而本文选用的生态足迹强度能较好地反映区域自然资本利用技术水平;政策因素对保障自然资本利用可持续性有重要作用,故本文选用生态足迹强度和资本存量来衡量技术水平和政策倾向。

2.2 数据来源

本文采用国家生态足迹账户方法计算消费性二维生态足迹,其中生物资源账户和化石能源账户所选取的指标以及数据来源见表1,这些指标的选取和划分标准及所对应的全球平均产量参照谢鸿宇(2008)的研究成果,需要说明的是生物资源账户中的畜产品按其饲料来源分别归入相对应的土地类型。此外,均衡因子采用全球足迹网络(Global Footprint Network,GFN)提供的2018版最新数据(Lin et al, 2018)。限于数据可得性,本文研究对象未包含西藏、香港、澳门、台湾等4个省级行政区。

表1   数据来源及说明

Tab.1   Indicators and data sources and instruction

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3 中国三维生态足迹测度与分析

3.1 时序变化分析

基于式(3)-(4)及有关数据计算中国2006-2015年的生态足迹、生态承载力、生态赤字、足迹深度和足迹广度,结果见图1-2。

图1   2006-2015年中国生态供需情况

Fig.1   Ecological footprint, carrying capacity, and deficit in China, 2006-2015

图2   2006-2015年中国足迹深度和足迹广度

Fig.2   Ecological footprint depth and size in China, 2006-2015

图1显示,2006-2015年中国自然资本供给能力(生态承载力)从0.826 ghm2/人降至0.800 ghm2/人;2006-2013年资源消费需求(生态足迹)从1.85 ghm2/人持续上升至2.64 ghm2/人,到2015年降至2.53 ghm2/人;自然资本亏损(生态赤字)2013年达最大值1.83 ghm2/人,2015年降至1.73 ghm2/人。

图2可知,2006-2015年中国足迹深度呈先增长后下降的趋势。2013年之前中国足迹深度始终呈上升趋势,从3.04升至4.17,表明居民消费需求引起的生态压力持续增大;2013年之后足迹深度呈下降趋势,2015年降至4.06。足迹深度下降的原因在于党的“十八大”以来,着力推进绿色发展、低碳发展,生态文明建设初见成效,自然资本存量消耗持续增加的趋势得到遏制。足迹广度呈波动变化趋势,数值介于0.363~0.393 ghm2/人,2013年达到顶峰,随后呈下降趋势。足迹广度受生态供给和生态需求的综合影响,若某一地类出现生态赤字,则足迹广度不与此类土地的生态需求有关,而与相对应的生态供给关联,由于10年间中国各地类生态供需情况的变化趋势不尽相同,导致了自然资本流量占用水平呈现不规则变动。在研究期内,足迹深度与生态足迹、生态赤字的变化趋势表现出高度的一致性。

3.2 空间格局分析

3.2.1 中国足迹深度空间格局分析

通过自然断点法对足迹深度进行梯度划分并保证不同时间节点分类标准一致(图3),以对足迹深度进行时空格局分析,本文将足迹深度分为低、较低、中等、较高、高5个梯度,其中低和较低界定为低值区,中等界定为中值区,较高和高界定为高值区。

图3   中国足迹深度空间格局

Fig.3   Spatial patterns of provincial ecological footprint depth of China

图3d可知,2006-2015年中国30个省区足迹深度均大于1,其中上海平均足迹深度达30.69,需要30倍于自身的土地面积才能独立支撑其资源消费水平,存量资本消耗高;北京(11.59)、天津(13.79)、山西(9.01),存量资本消耗也较高;辽宁、河北等7个东部沿海省份及河南、宁夏的足迹深度4.32~8.10,存量资本消耗中等;新疆、内蒙古、陕西等7个西部省区和湖北、湖南等5个中部省区及海南足迹深度2.34~4.32,存量资本消耗较低;青海、四川等3个西部省区和黑龙江足迹深度低于2.34,存量资本消耗低。整体来看,足迹深度高值区主要分布在东部省区,低值区主要分布在中部和西部,东中西分异显著。

图3a-3c可以看出,在研究期内中国30个省区足迹深度的梯度类型除个别省区有变动外,其余省区基本保持一致。足迹深度低的省区明显减少,从初期的10个省区减少至末期的4个省区;较低、中等和较高省区显著增加;变动情况具体为新疆、甘肃、吉林等从低向较低演变,陕西、河南、福建等从较低向中等演变,山西、宁夏、江苏、山东从中等向较高演变。2006-2011年中国各地区足迹深度值整体提高,与2011年相比,2015年足迹深度在低值区整体升高,在高值区尤其是上海、北京、天津有所降低。研究末期与初期相比,各省区足迹深度的变化量不尽相同,北京、上海分别降低1.27、0.13,其余省市提高0.03(云南)~4.69(宁夏)不等。

3.2.2 中国足迹广度空间格局分析

同样采用自然断点法对中国30个省区足迹广度的空间分布情况进行了梯度划分,结果见图4

图4   中国足迹广度空间格局

Fig.4   Spatial patterns of provincial ecological footprint size of China

图4d可以看出,2006-2015年流量资本占用高值区主要分布在西部的新疆、内蒙古、青海、甘肃、广西和吉林、黑龙江、海南、福建,足迹广度0.385~0.843 ghm2/人,这9个省区的足迹广度占全国总足迹广度的44.5%;流量资本占用低值区分布在资源禀赋较差、人口密度大的东部沿海省区(辽宁、福建、海南除外)以及可更新资源需求较低的陕西、山西等地,足迹广度0.082~0.290 ghm2/人,其中上海、北京足迹广度最低,分别仅为0.089 ghm2/人、0.131 ghm2/人;其余省区流量资本占用界定为中值区,足迹广度为0.290~0.385 ghm2/人。整体来看,中国省际足迹广度大致呈西部>中部>东部的空间分布格局。

图4a-4c显示,足迹广度的空间分布格局在不同时间节点差异较小,足迹广度较高省区明显减少。空间格局变动情况具体表现为:甘肃、黑龙江、湖南、福建等从较高向中等演变,贵州从较低向中等演变,山东从中等向较低演变。10年间各省区足迹广度值呈现不规则变动,低等和较高等区如北京、上海、黑龙江、吉林足迹广度值下降;高等和较低等区如新疆、河南、山西足迹广度值波动变化;中等区如四川、云南足迹广度值升高。研究末期与初期相比,广西、青海、四川等16个省市足迹广度升高0.001~0.176 ghm2/人,上海、浙江、北京等14个省市降低0.001~0.087 ghm2/人。

3.3 组分分析

利用式(3)-(4)计算中国30个省区不同地类的足迹深度和5种地类(耕地、草地、林地、水域、建设用地)的足迹广度及各组分占比(图5-6)。限于篇幅,文中仅列出2006、2015年的数据进行分析。需要说明的是,化石能源用地并没有专门的承载力,考虑到森林是主要的碳汇用地,和部分研究一样(马维兢等, 2017),本文用林地代替;但关于足迹广度的计算,为避免重复,未纳入核算项目。建设用地的生态足迹与生态承载力作等同处理,其足迹深度始终为1。

图5   2006年中国省际不同地类的足迹广度与组分占比

Fig.5   Percentage of ecological footprint size of different lands in 30 provinces (municipalities, autonomous regions) of China, 2006

图6   2015年中国省际不同地类的足迹广度与组分占比

Fig.6   Percentage of ecological footprint size of different lands in 30 provinces (municipalities, autonomous regions) of China, 2015

各地类足迹深度的计算结果显示,能源足迹深度高值区与区域足迹深度高值区相对应,可见化石能源消费情况与自然资本存量的利用程度相关性高;2015年与2006年相比,仅上海和北京的能源足迹深度有所降低。草地是区域足迹深度的第二大组分,由于肉类农产品消费需求与草地资源供给空间分布不相匹配,导致全国大多省区(除内蒙古、青海)透支草地资本存量来满足城乡居民对畜牧产品的需求,尤其是草地资源较少的区域,草地存量消耗明显高于资源禀赋条件好的区域。此外,随着蛋、奶、肉类农产品需求进一步增大,草地资本存量消耗呈现只增不减的趋势。耕地启用存量资本的省区有北京、天津、上海、浙江、福建、广东,且在研究末期比研究初期消耗程度更大,其余省区均未透支耕地资本存量。水域足迹深度超过自然原长1的区域主要集中在水产品偏好明显的东部沿海省区,其余区域水域流量资本即可满足居民消费需求。林地在多数省区均保持自然原长1,仅上海、天津等森林覆盖率低和广西等林产品需求大的6个省区动用了存量资本。若某一地类出现生态赤字,则需消耗存量资本或从其他区域进口短缺资源以满足区域人口消费需求,这样会使本区域环境压力加剧或将本区域的环境压力转嫁到其他区域的生态生产性土地。

在足迹广度的组分构成方面,2015年耕地对中国足迹广度的贡献最大,占比达47%;其次为建设用地,占比29%;林地占比15%,草地和水域占比较小。由图5-6可知,各省区自然资本流量利用方式不尽相同,大多省区主要自然资本流量利用方式为耕地和建设用地,在研究末期有2/3的区域耕地足迹广度占比减少,耕地资本流动性降低。城市化水平高或人口密度大的区域,建设用地占用面积大,且该类用地足迹广度占比不断增大。草地资源禀赋条件好的区域(内蒙古、青海、新疆等),草地足迹广度占比较大,其中内蒙古、青海草地资本流动性增大,草地足迹深度始终未超过自然原长1,其余省区草地足迹广度均有缩减趋势,草地足迹深度有扩大趋势。森林覆盖率高的地区(福建、广西等),林地是其最主要的自然资本流量利用方式,研究末期,除广西、海南等林地足迹广度占比扩大,其余省区均缩减。水域面积广阔且水产品消费量大的沿海省区,水域足迹广度也较大,在研究末期多数省区的水域足迹广度有所扩大,说明城乡居民对水产品的需求增大、膳食结构有所优化。

4 中国自然资本利用可持续性与驱动因素分析

4.1 可持续性分析

利用式(5)-(6)测算了2006-2015年中国各省区平均资本流量占用率ORflow和存量流量利用比 Rflowstock(表2),以此衡量区域的生态压力及自然资本利用可持续性。

表2   2006-2015年中国省际平均资本流量占用率和存量流量利用比

Tab.2   Average appropriation rate of capital flows and use ratio of stocks to flows in 30 provinces (municipalities, autonomous regions) of China, 2006-2015

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表2可知,资本流量占用率高值区分布于上海、天津、广东、福建、北京、浙江、江苏7个东部沿海省区,占用率均达80%以上,其中最高为上海达100%,生态支撑系统承受巨大压力;资本流量占用率低值区分布在西部及少数中部省区,如青海、内蒙古、黑龙江等,占用率均不足50%,黑龙江最低仅为18.6%,该类区域足迹广度大,但资源禀赋条件好且人口消费需求低,环境压力较弱。资本流量占用率100%表明6类生态生产性土地均出现生态赤字,若低于100%表明某类用地仍存在生态盈余。存量流量利用比高值区分布于上海、天津、北京、山西、江苏、山东、浙江、广东等,最高可达29.69,最低为5.20,这些区域过度消耗存量资本弥补流量资本的不足,自然资本利用的可持续性较弱;存量流量利用比低值区分布于甘肃、海南、吉林、黑龙江、广西、青海、内蒙古、新疆等,均低于全国平均水平2.69,这些区域存量资本消耗低,流量资本占用高,自然资本利用可持续性最强;其他省区如陕西、河南、重庆、贵州、湖北等存量流量利用比均低于5,在生态亏损的背景下,自然资本利用可持续性较强。综合来看,中西部省区自然资本流量利用空间还较大,尽可能扩大流量资本占用,降低存量资本消耗,可提高自然资本利用的可持续性;而东部省区自然资本流量利用空间较小,扩大流量资本占用以促进可持续发展的成效不大。2006-2015年中国资本流量占用率从50.46%波动升至53.57%,存量流量利用比从2.04升至3.17又降至3.06,表明中国自然资本利用可持续性呈现变好的趋势。

4.2 可持续性驱动因素分析

4.2.1 传统回归模型结果分析

自然和人文因素对中国自然资本利用可持续性的全局影响,运用最小二乘法(OLS)进行估计。通过共线性诊断,去掉方差膨胀因子VIF最大的3个自变量(人口、人均GDP、农村居民人均消费支出),剩余VIF小于10,达到回归分析的要求(表3)。

表3   最小二乘法估计结果

Tab.3   Estimated results of the ordinary least squares (OLS) analysis

自变量系数估计标准差t统计量显著性p
常数项-72.99458.027-1.260.221
第二产业比重0.0110.0950.110.910
城市化率0.2550.1132.260.034
城镇居民人均消费支出6.5656.2811.050.307
生态承载力-1.7220.970-1.770.089
资本存量-0.4121.098-0.380.711
生态足迹强度10.6794.0992.610.016

注:残差的Moran's I指数为-0.087,显著性p值为0.610,残差项呈空间随机分布。

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对比分析表3的各项影响因素,发现生态足迹强度、城市化率的回归系数与存量流量利用比线性关系显著性高(p<0.05),生态承载力的回归系数与因变量的显著性也较高(p<0.10),其余自变量未通过10%的检验,显著性较低。

(1) 生态足迹强度和城市化率对中国自然资本利用可持续性影响显著。生态足迹强度每提高1%,引起存量流量利用比增加10.679%;城市化率每提高1%,引起存量流量利用比增加0.255%。生态足迹强度反映经济增长、技术进步对资源利用率的影响,其值越小,资源利用率越高,提高资源利用率可有效减弱生态压力,表明技术改进对促进自然资本利用可持续性有显著的正向带动效应。城市化水平提高,城市人口膨胀,居民消费结构升级,导致对生物资源的需求扩大,另外城市建设用地扩张,占用耕地、草地等生物资源,导致生物资源收缩,客观上引起生态压力加剧,自然资本利用的可持续程度减弱,表明经济社会和生态环境还未实现共耦协调发展。

(2) 生态承载力对自然资本利用可持续性影响较显著。生态承载力每提高1%,引起存量流量利用比降低1.722%。生态承载力反映区域自然资源禀赋条件,合理规划土地,明确限制开发区和生态保护区的范围,保护土地资源,尤其要加强耕地、草地、水域和林地等生物质资源的保护,可减少自然资本存量的消耗。

(3) 第二产业比重、城镇居民人均消费支出和资本存量对自然资本利用可持续性影响显著性低。第二产业比重的估计系数为正,产业结构是自然资本利用的“转换器”(马明德等, 2014),调整产业结构,降低第二产业比重,可减轻自然资本消耗。城镇居民人均消费支出的估计系数为正,中国城镇居民人均消费支出年均增长率在11%左右,消费需求持续增长,自然资本利用程度加重。资本存量作为物质资本投入,反映了政策倾斜力度,对自然资本利用可持续性的全局影响并不明显。

4.2.2 地理加权回归结果分析

采用GWR模型对生态足迹强度、城市化率和生态承载力3项显著性因子进行分析,从调整的R2值看,GWR模型为0.737,高于OLS模型的拟合优度(0.625),表明GWR模型的拟合结果优于OLS模型。基于GWR模型3个自变量回归系数的空间分布情况(图7)可定量刻画自变量对因变量影响程度的空间差异。

图7   GWR模型生态足迹强度、城市化率和生态承载力回归系数的空间分布

Fig.7   Spatial distribution of regression coefficients of three independent variables including the intensity of ecological footprint, urbanization rate, and ecological carrying capacity of the geographically weighted regression (GWR) model

生态足迹强度对存量流量利用比影响的空间差异特征如图7a所示。生态足迹强度对中国自然资本利用可持续性的影响程度由东向西减少,对浙江的影响最大(回归系数17.88),对新疆的影响最小(回归系数7.00)。东部远比西部地区经济实力雄厚、技术水平高,提高相同的资源利用率,东部会比西部获得更大的资源环境效益。在资源流动性难以扩大的前提下,通过技术进步提高自然资本利用效率,是促进可持续发展行之有效的途径。

城市化率对存量流量利用比影响的空间差异特征如图7b所示。城市化对中国自然资本利用可持续性的影响程度由东向西减少,其中上海的自然资本利用可持续性受城市化的影响最大(回归系数0.47),四川最小(回归系数0.21)。城市化水平东部高于西部,资源禀赋条件西部强于东部,导致东部比西部承受更大的生态压力。若只追求经济社会发展,不兼顾区域实际的自然条件和环境影响,那么城市化的推进会对生态造成持续的负向效应。因此加强绿色生产和消费,并结合区域实际情况因地制宜地利用与管理自然资本极为重要。

生态承载力对存量流量利用比影响的空间差异特征如图7c所示。生态承载力对中国自然资本利用可持续性的影响程度大体呈现由东北向西南减少的空间格局,其中对浙江的影响最大(回归系数-4.07),对广西的影响最小(回归系数0.04)。对于人口、经济密集的区域,生态承载力低又过度消耗自然资本存量,造成资源禀赋条件很难改善且改善程度有限,若在该类区域注重土地资源的保护,对其自然资本利用可持续性的提升潜力要远大于资源禀赋条件好的区域。

5 结论与讨论

5.1 结论

(1) 中国足迹深度与生态足迹、生态赤字的变化趋势高度一致,2006-2015年先增长后下降,从3.04增至4.17又变动到4.06,一年的资源消耗量需3~4年才可再生。足迹深度大致呈现由东向西减少的空间格局,最大、最小值分别是上海(30.69)、青海(1.70)。

(2) 中国足迹广度研究期内波动幅度较小,为0.363~0.393 ghm2/人。足迹广度的最大、最小值分别是新疆(0.81 ghm2/人)、上海(0.09 ghm2/人),空间分布大致呈西部>中部>东部格局,但资本流量占用率却呈现与此相反的空间格局,因此中、西部自然资本流量流动性的提升空间大于东部。

(3) 中国各省区足迹深度的主要组分是化石能源用地,其次为草地,其他用地分项在各省区表现不尽相同。多数省区足迹广度的主要组分是耕地和建设用地,其次为林地,草地和水域占比小;在草地或林地资源丰富的省区,此分项的足迹广度也大,在水产品偏好的东部沿海地区,水域足迹广度占一定比重。

(4) 东部沿海省区存量资本消耗严重超前于流量资本占用,自然资本利用可持续性弱;中部和西部一些省区存量流量利用比低于全国平均水平2.69,自然资本利用可持续性较强。生态足迹强度、城市化率和生态承载力对自然资本利用可持续性有显著影响,且这些因素的影响程度呈现出空间差异性。其中,生态足迹强度每提高1%,引起存量流量利用比增加10.679%;城市化率每提高1%,引起存量流量利用比增加0.255%;生态承载力增加1%,存量流量利用比降低1.722%。

5.2 讨论

从消费视角核算的2008年中国自然资本利用情况与生产视角(方恺, 李焕承, 2012)核算的结果存在差异。在经济社会发展水平高的东部省区,消费性足迹深度明显比生产性的高,如上海、北京、天津消费性足迹深度分别为30.43、12.11、11.08,生产性足迹深度分别为5.00、4.50、9.48,说明区域消费需求比生产造成了更大的生态压力。消费性足迹广度比生产性足迹广度偏小,尤其在资源禀赋较好的中、西部地区表现明显,如内蒙古、新疆、青海消费性足迹广度分别为0.81 ghm2/人、0.78 ghm2/人、0.62 ghm2/人,生产性足迹广度分别为3.05 ghm2/人、1.61 ghm2/人、1.83 ghm2/人,反映出中西部省区生产性生态占用显著高于消费性生态占用。从生产和消费视角得出的研究结果也从侧面反映了中国需要建立多元化的跨区域横向生态补偿机制,生产足迹超前于消费足迹的省区,为生态供给区,应该获得补偿;消费足迹超前于生产足迹的省区,为生态受益区,应拿出一部分经济社会成果转移支付给生态供给区。

需要说明的是:本文生物资源账户和化石能源账户所涉及的产品项目远不及实际消费,未来有必要拓宽参与核算的产品项目,提高三维生态足迹精确性以满足实际应用的需求。另外,本文仅对中国省际足迹深度和足迹广度的空间差异性作了详细研究,从中国省际自然资本利用空间格局得知,自然资本利用情况存在地域集聚性,因此对于自然资本利用空间关联性还有待进一步研究,以便明晰区域间相互作用机制,为自然资本在宏观尺度上合理有效利用提供决策参考。

The authors have declared that no competing interests exist.


参考文献

[1] 杜悦悦, 彭建, 高阳, . 2016.

基于三维生态足迹的京津冀城市群自然资本可持续利用分析

[J]. 地理科学进展, 35(10): 1186-1196.

https://doi.org/10.18306/dlkxjz.2016.10.002      URL      [本文引用: 1]      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.

[Du Y Y, Peng J, Gao Y, et al.2016.

Sustainability evaluation of natural capital utilization based on a three-dimensional ecological footprint model: A case study of the Beijing-Tianjin-Hebei metropolitan region

[J]. Progress in Geography, 35(10): 1186-1196.]

https://doi.org/10.18306/dlkxjz.2016.10.002      URL      [本文引用: 1]      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.
[2] 方恺. 2013.

生态足迹深度和广度: 构建三维模型的新指标

[J]. 生态学报, 33(1): 267-274.

https://doi.org/10.5846/stxb201111051670      URL      Magsci      [本文引用: 5]      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。

[Fang K.2013.

Ecological footprint depth and size: New indicators for a 3D model

[J]. Acta Ecologica Sinica, 33(1): 267-274.]

https://doi.org/10.5846/stxb201111051670      URL      Magsci      [本文引用: 5]      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。
[3] 方恺. 2014.

1999-2008年G20国家自然资本利用的空间格局变化

[J]. 资源科学, 36(4): 793-800.

URL      [本文引用: 1]      摘要

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。

[Fang K.2014.

Changes in the spatial distribution of natural capital use among G20 countries from 1999 to 2008

[J]. Resources Science, 36(4): 793-800.]

URL      [本文引用: 1]      摘要

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。
[4] 方恺. 2015.

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]. 生态学报, 35(11): 3766-3777.

https://doi.org/10.5846/stxb201308022011      URL      Magsci      [本文引用: 1]      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。

[Fang K.2015.

Assessing the natural capital use of eleven nations: An application of a revised three-dimensional model of ecological footprint

[J]. Acta Ecologica Sinica, 35(11): 3766-3777.]

https://doi.org/10.5846/stxb201308022011      URL      Magsci      [本文引用: 1]      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。
[5] 方恺, Heijungs Reinout.2012.

自然资本核算的生态足迹三维模型研究进展

[J]. 地理科学进展, 31(12): 1700-1707.

https://doi.org/10.11820/dlkxjz.2012.12.016      URL      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&mdash;&mdash;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。

[Fang K, Reinout H.2012.

A review on three-dimensional ecological footprint model for natural capital accounting

[J]. Progress in Geography, 31(12): 1700-1707.]

https://doi.org/10.11820/dlkxjz.2012.12.016      URL      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&mdash;&mdash;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。
[6] 方恺, 高凯, 李焕承. 2013.

基于三维生态足迹模型优化的自然资本利用国际比较

[J]. 地理研究, 32(9): 1657-1667.

[本文引用: 1]     

[Fang K, Gao K, Li H C.2013.

International comparison of natural capital use: A three-dimensional model optimization of ecological footprint

[J]. Geographical Research, 32(9): 1657-1667.]

[本文引用: 1]     

[7] 方恺, 李焕承. 2012.

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]. 自然资源学报, 27(12): 1995-2005.

https://doi.org/10.11849/zrzyxb.2012.12.001      URL      Magsci      [本文引用: 2]      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>

[Fang K, Li H C.2012.

Provincial pattern of China's natural capital use: A modification and application of ecological footprint depth and size

[J]. Journal of Natural Resources, 27(12): 1995-2005.]

https://doi.org/10.11849/zrzyxb.2012.12.001      URL      Magsci      [本文引用: 2]      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>
[8] 靳相木, 柳乾坤. 2017.

基于三维生态足迹模型扩展的土地承载力指数研究: 以温州市为例

[J]. 生态学报, 37(9): 2982-2993.

[本文引用: 1]     

[Jin X M, Liu Q K.2017.

Analysis of a land carrying capacity index based on an expanded three-dimensional ecological footprint model: A case study of Wenzhou

[J]. Acta Ecologica Sinica, 37(9): 2982-2993.]

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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]. 生态学杂志, 29(3): 592-597.

https://doi.org/10.3969/j.issn.1673-4831.2010.05.001      URL      Magsci      摘要

<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&lt;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>

[Liu M C, Li W H, Xie G D.2010.

Estimation of China ecological footprint production coefficient based on net primary productivity

[J]. Chinese Journal of Ecology, 29(3): 592-597.]

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<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&lt;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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宁夏生态足迹影响因子的偏最小二乘回归分析

[J]. 生态学报, 34(3): 682-689.

https://doi.org/10.5846/stxb201211181613      Magsci      [本文引用: 1]      摘要

生态足迹分析方法是一种度量区域生态可持续程度的有效方法,偏最小二乘回归法(PLS)能有效解决多元回归分析中变量的多重相关性问题,具有容易操作,相关分析精度高等特点。以宁夏为研究区域,在计算了宁夏2001-2010年人均生态足迹的基础上,应用偏最小二乘回归分析法,对影响宁夏生态足迹的各因子的重要程度进行了分析。通过变量投影重要性分析、特异点分析和预测分析,证明所得偏最小二乘回归模型具有较好的精度。研究结果为:2001-2010年,宁夏人均生态足迹由1.818103793 hm<sup>2</sup>上升至 2.894958909 hm<sup>2</sup>,生态赤字由1.28352051 hm<sup>2</sup>上升至2.42316627 hm<sup>2</sup>,生态承载力由0.53458328 hm<sup>2</sup>下降至0.47179264 hm<sup>2</sup>;全区GDP、城镇居民人均生活消费支出、第二产业产值和第一产业产值是影响宁夏生态足迹的显著因子。

[Ma M D, Ma X J, Xie Y Z, et al.2014.

Analysis the relationship between ecological footprint (EF) of Ningxia and influencing factors: Partial least-squares regression

[J]. Acta Ecologica Sinica, 34(3): 682-689.]

https://doi.org/10.5846/stxb201211181613      Magsci      [本文引用: 1]      摘要

生态足迹分析方法是一种度量区域生态可持续程度的有效方法,偏最小二乘回归法(PLS)能有效解决多元回归分析中变量的多重相关性问题,具有容易操作,相关分析精度高等特点。以宁夏为研究区域,在计算了宁夏2001-2010年人均生态足迹的基础上,应用偏最小二乘回归分析法,对影响宁夏生态足迹的各因子的重要程度进行了分析。通过变量投影重要性分析、特异点分析和预测分析,证明所得偏最小二乘回归模型具有较好的精度。研究结果为:2001-2010年,宁夏人均生态足迹由1.818103793 hm<sup>2</sup>上升至 2.894958909 hm<sup>2</sup>,生态赤字由1.28352051 hm<sup>2</sup>上升至2.42316627 hm<sup>2</sup>,生态承载力由0.53458328 hm<sup>2</sup>下降至0.47179264 hm<sup>2</sup>;全区GDP、城镇居民人均生活消费支出、第二产业产值和第一产业产值是影响宁夏生态足迹的显著因子。
[11] 马维兢, 刘斌, 杨德伟, . 2017.

基于三维生态足迹模型的流域自然资本动态评估: 以福建省九龙江流域为例

[J]. 资源科学, 39(5): 871-880.

[本文引用: 2]     

[Ma W J, Liu B, Yang D W, et al.2017.

Dynamic evaluation of natural capital using the three-dimension ecological footprint model: The Jiulong River Basin in Southeast China

[J]. Resources Science, 39(5): 871-880.]

[本文引用: 2]     

[12] 孙才志, 张智雄. 2017

中国水生态足迹广度、深度评价及空间格局

[J]. 生态学报, 37(21): 7048-7060.

https://doi.org/10.5846/stxb201608101640      URL      [本文引用: 1]      摘要

运用生态足迹方法对水资源进行流量资本和存量资本区分,测算分析了中国31个省市1997—2014年的水生态足迹广度与深度。结果显示:(1)中国的水生态足迹广度受年际水资源量丰枯影响,总体呈波动趋势;各省市的水生态足迹广度存在着明显差异,南方地区水生态足迹广度普遍大于北方地区;(2)研究期内,中国的水生态足迹深度只有1998年为1,其余年份的水资源流量资本已不能满足人类生产生活的需求,需要消耗水资源存量资本;各省市之间水生态足迹深度相差较大,整体上北方高南方低,其中14个省份18年的平均水生态足迹深度为1,平均水生态足迹深度最高的地区是宁夏的308.12;(3)运用空间自相关方法对31个省市的水生态足迹广度和深度进行分析得出,中国省际水生态足迹广度与深度均存在明显的空间集聚现象。水生态足迹广度H-H集聚地区主要集中在中国南方地区,水生态足迹深度H-H集聚地区主要集中在中国北方地区。通过对全国水生态足迹广度与深度的测度分析为水生态足迹分析提供新的研究方法,同时也为区域水资源可持续利用提供理论依据。

[Sun C Z, Zhang Z X.2017.

Assessment of water ecological footprint size, depth, and spatial pattern in China

[J]. Acta Ecologica Sinica, 37(21): 7048-7060.

https://doi.org/10.5846/stxb201608101640      URL      [本文引用: 1]      摘要

运用生态足迹方法对水资源进行流量资本和存量资本区分,测算分析了中国31个省市1997—2014年的水生态足迹广度与深度。结果显示:(1)中国的水生态足迹广度受年际水资源量丰枯影响,总体呈波动趋势;各省市的水生态足迹广度存在着明显差异,南方地区水生态足迹广度普遍大于北方地区;(2)研究期内,中国的水生态足迹深度只有1998年为1,其余年份的水资源流量资本已不能满足人类生产生活的需求,需要消耗水资源存量资本;各省市之间水生态足迹深度相差较大,整体上北方高南方低,其中14个省份18年的平均水生态足迹深度为1,平均水生态足迹深度最高的地区是宁夏的308.12;(3)运用空间自相关方法对31个省市的水生态足迹广度和深度进行分析得出,中国省际水生态足迹广度与深度均存在明显的空间集聚现象。水生态足迹广度H-H集聚地区主要集中在中国南方地区,水生态足迹深度H-H集聚地区主要集中在中国北方地区。通过对全国水生态足迹广度与深度的测度分析为水生态足迹分析提供新的研究方法,同时也为区域水资源可持续利用提供理论依据。
[13] 孙克, 徐中民. 2016.

基于地理加权回归的中国灰水足迹人文驱动因素分析

[J]. 地理研究, 35(1): 37-48.

[本文引用: 1]     

[Sun K, Xu Z M.2016.

The impacts of human driving factors on grey water footprint in China using a GWR model

[J]. Geographical Research, 35(1): 37-48.]

[本文引用: 1]     

[14] 谢鸿宇. 2008. 生态足迹评价模型的改进和应用[M]. 北京: 化学工业出版社.

[本文引用: 1]     

[Xie H Y.2008. Improvement and application of ecological footprint evaluation model[M]. Beijing, China: Chemical Industry Press.]

[本文引用: 1]     

[15] 徐中民, 程国栋, 张志强. 2006.

生态足迹方法的理论解析

[J]. 中国人口·资源与环境, 16(6): 69-78.

https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-2104.2006.06.015      URL      [本文引用: 1]      摘要

论文系统地解析了生态足迹概念,在简要介绍生态足迹账户框架建立的假设条件,计算方法的基础上,系统总结了生态足迹最近的国际研究进展。同时,重点介绍了生态足迹计算中容易引起误解和疏忽的两个问题:化石能源用地的处理,均衡因子和产量因子的计算。在此基础上,从生态足迹计算过程中化石能源的处理和“利息”的处理两个角度评价了生态足迹方法的局限性。同时从贸易的处理缺乏可持续性基础,忽视国家和区域尺度上空间地理情况的差异,忽视人类社会对自然资产“利息”流的积累和储存,忽视自然资产存量的状况四个角度,分析了生态足迹在不同尺度上应用中存在的问题,最后通过将生态足迹分析还原到IPAT等式,并从热力学和生态经济学的角度解释了现有生态足迹分析政策建议少并且雷同、及其政策建议缺乏可操作性的实质价值的原因。

[Xu Z M, Cheng G D, Zhang Z Q.2006.

A resolution to the conception of ecological footprint

[J]. China Population, Resources and Environment, 16(6): 69-78.]

https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-2104.2006.06.015      URL      [本文引用: 1]      摘要

论文系统地解析了生态足迹概念,在简要介绍生态足迹账户框架建立的假设条件,计算方法的基础上,系统总结了生态足迹最近的国际研究进展。同时,重点介绍了生态足迹计算中容易引起误解和疏忽的两个问题:化石能源用地的处理,均衡因子和产量因子的计算。在此基础上,从生态足迹计算过程中化石能源的处理和“利息”的处理两个角度评价了生态足迹方法的局限性。同时从贸易的处理缺乏可持续性基础,忽视国家和区域尺度上空间地理情况的差异,忽视人类社会对自然资产“利息”流的积累和储存,忽视自然资产存量的状况四个角度,分析了生态足迹在不同尺度上应用中存在的问题,最后通过将生态足迹分析还原到IPAT等式,并从热力学和生态经济学的角度解释了现有生态足迹分析政策建议少并且雷同、及其政策建议缺乏可操作性的实质价值的原因。
[16] 张星星, 曾辉. 2017.

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]. 环境科学学报, 37(2): 771-778.

[本文引用: 1]     

[Zhang X X, Zeng H.2017.

Dynamic of three dimensional ecological footprint in the Pearl River Delta and its driving factors

[J]. Acta Scientiae Circumstantiae, 37(2): 771-778.]

[本文引用: 1]     

[17] Daly H E, Farley J.2004. Ecological economics: Principles and applications[M]. Washington, DC: Island Press.

[本文引用: 1]     

[18] Fotheringham A S, Brunsdon C, Charlton M.2002.

Geographically weighted regression: The analysis of spatially varying relationships

[M]. New York: John Wiley.

[本文引用: 1]     

[19] Lin, D. Hanscom, L. Martindill, J.et al.2018.

Working guidebook to the national footprint accounts. 2018 edition

[M]. Oakland, CA: Global Footprint Network.

[本文引用: 1]     

[20] Mancini M S, Galli A, Niccolucci V, et al.2017.

Stocks and flows of natural capital: Implications for ecological footprint

[J]. Ecological Indicators, 77: 123-128.

https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2017.01.033      URL      [本文引用: 1]      摘要

Over the past decade, Ecological Footprint has become one of the most popular and widespread indicators for sustainability assessment and resource management. However, its popularity has been coupled, especially in recent years, by the emergence of critical views on the indicator rationale, methodology and policy usefulness. Most of these criticisms commonly point to the inability of the Ecological Footprint to track the human-induced depletion of natural capital stocks as one of the main shortcomings of the methodology. Fully addressing this issue will require research efforts and, most likely, further methodological refinements. The aim of this paper is therefore to outline the basis of a new area of investigation in Ecological Footprint research, primarily aimed at implementing the distinction between the use of stocks and the use of flows in Ecological Footprint Accounting and debating its implications.
[21] Niccolucci V, Bastianoni S, Tiezzi E B P, et al.2009.

How deep is the footprint? A 3D representation

[J]. Ecological Modelling, 220(20): 2819-2823.

https://doi.org/10.1016/j.ecolmodel.2009.07.018      URL      [本文引用: 2]     

[22] Niccolucci V, Galli A, Reed A, et al.2011.

Towards a 3D national ecological footprint geography

[J]. Ecological Modelling, 222(16): 2939-2944.

https://doi.org/10.1016/j.ecolmodel.2011.04.020      URL      [本文引用: 1]     

[23] Rees W E.1992.

Ecological footprints and appropriated carrying capacity: What urban economics leaves out

[J]. Environment and Urbanization, 4(2): 121-130.

https://doi.org/10.1177/095624789200400212      URL      [本文引用: 1]     

[24] Wackernagel M, Rees W E.1996.

Our ecological footprint: Reducing human impact on the earth

[M]. Gabriola Island, Canada: New Society Publishers.

[本文引用: 1]     

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