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1、生态足迹方法 及其在生态系统评估中的应用生态足迹方法 及其在生态系统评估中的应用中国科学院地理科学与资源研究所中国科学院地理科学与资源研究所谢高地报告内容报告内容生态足迹的内涵及本质生态足迹的内涵及本质 生态足迹核算方法的发展生态足迹核算方法的发展 生态足迹在生态系统评估中的应用生态足迹在生态系统评估中的应用 生态足迹方法在中国的实践生态足迹方法在中国的实践 生态足迹作为生态系统评估工具的缺陷生态足迹作为生态系统评估工具的缺陷 生态足迹方法作为生态系统评估工具的能力生态足迹方法作为生态系统评估工具的能力大气环境水生环境陆生环境生态环境系统生态环境系统技术经济社会文化管理法律社会经济系统自然资源
2、自然资源污染物污染物生态系统服务生态足迹提供自然资产与服务占用自然资产与服务提供自然资产与服务占用自然资产与服务一、生态足迹本质与内涵一、生态足迹本质与内涵生产一定人口消费的资源及吸纳产生的废弃 物所需要的具有生物生产力的地域空间面积。生产一定人口消费的资源及吸纳产生的废弃 物所需要的具有生物生产力的地域空间面积。（Rees，2000；Wackernagel，1995）（Rees，2000；Wackernagel，1995）生态足迹方法生态足迹方法: : 以生态空间利用作为限制性因子以生态空间利用作为限制性因子 评估人类对生态系统的资源供给、废弃物消纳和基础 建设空间支持等三类服务功能的消费与
3、利用程度评估人类对生态系统的资源供给、废弃物消纳和基础 建设空间支持等三类服务功能的消费与利用程度 揭示生态系统产品和服务在不同人群的分配和人类对 生产性空间的排他性占用情况。揭示生态系统产品和服务在不同人群的分配和人类对 生产性空间的排他性占用情况。生态足迹的实质生态足迹的实质?生态承载力的对置表达,反映和计量对生态系统服 务的消费。生态承载力的对置表达,反映和计量对生态系统服 务的消费。 ?以生物生产性空间作为可更新能力的代名词，用 之度量进出社会经济系统的物能流，以此刻画社 会与生态系统之间相互作用关系。以生物生产性空间作为可更新能力的代名词，用 之度量进出社会经济系统的物能流，以此刻画
4、社 会与生态系统之间相互作用关系。 ?本质上，是一种基于社会经济代谢的非货币化的 生态系统评估工具本质上，是一种基于社会经济代谢的非货币化的 生态系统评估工具二、生态足迹核算方法的发展二、生态足迹核算方法的发展?生态足迹基本模型生态足迹基本模型 ?动态足迹模型动态足迹模型 ?时间序列足迹模型时间序列足迹模型 ?基于综合评价的足迹模型基于综合评价的足迹模型 ?投入产出足迹模型投入产出足迹模型 ?组分法足迹模型组分法足迹模型1992年Wackernagel和Rees提出了生态足迹的基本 概念，后来引入“产量因子” 和“当量因子” 将不 同类型土地利用加以综合形成了生态足迹基本模型。 人均生态足迹和
5、人均生态承载力的计算:)*()(6161 =jji iii j iii jYFlPcrgPcref)()(11i jiiij jiiijYFlPnyrgPnyrcc= =生态足迹基本模型生态足迹基本模型生态足迹基本模型基本模型特点：基本模型特点：?时间尺度：时间尺度：单一时间尺度，即“快拍”式截面 ?所用产量：所用产量：全球平均产量(产量因子) ?影响分析：影响分析：综合影响 ?确定性方面：确定性方面：固定生产与消费条件下的确定性研究 ?反映信息:反映信息:区域生产与消费的综合信息 ?土地利用：土地利用：六类土地利用空间 ?综合方法：综合方法：使用当量因子生态足迹基本模型的改进生态足迹基本模型
6、的改进?生态足迹评估以利用基本模型为主， 后来很多研究针对基本模型的缺陷， 改进和发展了基本模型。生态足迹评估以利用基本模型为主， 后来很多研究针对基本模型的缺陷， 改进和发展了基本模型。 ?改进的模型不仅承袭了生态足迹概念 内涵丰富，度量方法综合的优点，而 且不同程度修正了生态足迹在政策实 用性、用户有效性、方法可靠性及可 测度性等方面的缺陷。改进的模型不仅承袭了生态足迹概念 内涵丰富，度量方法综合的优点，而 且不同程度修正了生态足迹在政策实 用性、用户有效性、方法可靠性及可 测度性等方面的缺陷。动态性改进1:时间序列模型多数时间序列足迹研究在探讨产量因子和当 量因子对足迹核算的影响方法。目
7、前主要时间序 列足迹模型处理产量因子和当量因子的方法包 括： 依据区域真实产量，并不采用当量因子 依据区域真实产量，并不采用当量因子 采用逐年全球产量和分段当量因子 采用逐年全球产量和分段当量因子 采用逐年全球产量和逐年区域实际产量,不采用当量因子 采用逐年全球产量和逐年区域实际产量,不采用当量因子 采用最大可持续产量 采用最大可持续产量 采用单位草地植物生产量而非动物产量（计算草地足迹） 采用单位草地植物生产量而非动物产量（计算草地足迹）时间序列足迹模型虽具有部分动态性能，但 本质上仍属于回顾性评估。?Senbel等将情景模拟融合到足迹模型之中，增加和提高了模 型的预测性能和处理发展方式选择
8、不确定性的能力。?Bouwman将IMAGE2.2引入到生态足迹基本模型中。IMAGE2.2 是荷兰国家公共健康与环境研究所开发的综合评价模型，该 模型涵盖了全球气候变化的重要因果链。IMAGE2.2的一些子 模型如农业经济模型AEM、土地覆盖LCM、能源模型TIMBER与 生态足迹研究关系非常密切。基于IMAGE2.2的足迹模型能更 为综合地描述系统的动态变化。动态性改进2:融合情景模拟的足迹模型动态性改进2:融合情景模拟的足迹模型动态足迹模型特点:动态足迹模型特点: 能反映核算结果对区域生态服务消费水平变 化的敏感性能反映核算结果对区域生态服务消费水平变 化的敏感性 能反映区域真实生态空间
9、消费及其位置能反映区域真实生态空间消费及其位置 多情景模拟反映发展方式选择不确定性多情景模拟反映发展方式选择不确定性 反映产量因子和当量因子对足迹核算的影响反映产量因子和当量因子对足迹核算的影响过程性改进:投入产出足迹模型过程性改进:投入产出足迹模型?生态足迹核算要求涵盖所有进入生产和消 费过程物品所包含的生态服务。但生态足 迹基本模型直接把生态空间利用分配给最 终消费，反映的仅仅是直接生态空间占用 和区域综合生态影响，无法识别哪些生产 和消费部门应对区域综合影响负责。 ?这主要归因于生态足迹基本模型缺乏结构 性，没有考虑产业间的相互依赖。投入产出足迹模型第一步，计算完全需求系数矩阵。第一步，
10、计算完全需求系数矩阵。nnD nnnnXUA=第二步，计算最终使用包含的非能源足迹。第二步，计算最终使用包含的非能源足迹。nnD nknkXLi =11 =nnnknkAIirnkkknkrcR=nnD nknkYRFP=44=nnkkFTURFPUBicknel提出使用投入产出分析法，通过里昂惕夫逆矩阵得到产 品与其物质投入之间的转换关系，反映各部门生产的生态影响细 节。第三步，计算能源消费的生态足迹第三步，计算能源消费的生态足迹)1(885)1(5+ =nnrTrR)(1)1(515555)1(5+= nD nrRfEFrR第四步，计算进口贸易和其他来源产品包含的生态空间第四步，计算进口贸
11、易和其他来源产品包含的生态空间nnD inkkknnD inknkYrEYRFIP=第五步，分别按生产部门和最终使用部门汇总生产和 消费的生态足迹第五步，分别按生产部门和最终使用部门汇总生产和 消费的生态足迹投入产出足迹模型投入产出足迹模型特点 采用倍乘子计算足迹 结构性强 能反映部门间的足迹流动 能揭示生态影响的真实发生位置 能揭示某一部门的完全生态消费组分足迹模型上述模型均为综合法模型,为了反映生态影响的详细 程度，组分法以人类的衣食住行为出发点，核算人口具 体行为的生态影响。上述模型均为综合法模型,为了反映生态影响的详细 程度，组分法以人类的衣食住行为出发点，核算人口具 体行为的生态影响
12、。组分法足迹模型组分法足迹模型2003年Barrett与Simmons提出系统的组 分法模型，该模型分两步核算生态足迹?第一步:把研究区的生态足迹分解成直接能源消费、 原材料、废弃物、食物、私人交通、水、建筑用地7 类组分. ?第二步:采用资源流分析技术收集数据，研究资源在 不同部门、人口与环境之间的流动，从而将消费数据 转化为组分影响。把研究对象分解成相应组分组分模型研究案例：交通Muiz, Galindo（2005）组分足迹模型特点组分足迹模型特点?关注人口衣食住行细节行为 ?采用生命周期技术 ?适用于对国家、省、市、地方、企业、家 庭乃至个人的生态环境影响评估生态足迹模型变化趋势生态足迹
13、模型变化趋势自1992年提出以来，生态足迹得到了广泛的应用。围绕回 答对生态足迹质疑的同时，EF模型得到了迅速发展，主要趋 势是：?研究的时间尺度: 由单一时间尺度向连续时间序列拓展研究的时间尺度: 由单一时间尺度向连续时间序列拓展?研究采用的生产力指标: 由单一年份全球平均产量拓展为多种实际产量研究采用的生产力指标: 由单一年份全球平均产量拓展为多种实际产量?影响分析方面: 由表达综合影响拓展为反映各部门的细节影响影响分析方面: 由表达综合影响拓展为反映各部门的细节影响?确定性方面: 由固定情景研究拓展为多情景模拟的不确定性研究确定性方面: 由固定情景研究拓展为多情景模拟的不确定性研究?研究
14、对象方面: 由空间对象拓展为组分对象，研究对象方面: 由空间对象拓展为组分对象， ?研究方法: 由综合法转变为综合法与组分法并存研究方法: 由综合法转变为综合法与组分法并存三、生态足迹在生态系统评估中的应用三、生态足迹在生态系统评估中的应用 系统压力与状态评估系统压力与状态评估 生态公平性评估生态公平性评估 区域公平 代际公平 生态补偿决策参考生态补偿决策参考空间配置不当时间配置不当全球生态足迹及承载力变化 (19612000)全球生态足迹及承载力变化 (19612000)02468101214161961196519691973197719811985198919931997人均生物生产性空
15、间面积(hm2)生态足迹 承载力-1.0-0.50.00.51.01.52.02.53.03.54.019611966197119761981198619911996人均生物生产性空间面积(hm2)人均足迹 人均承载力 人均生态盈余代际配置不当自代际配置不当自1980开始开始不同收入水平国家及地区的不同收入水平国家及地区的 食物、纤维与木材的足迹食物、纤维与木材的足迹0.90.52.20.901.5世界高收入中等收入低收入1.41.931.20.70.70.70.901.53世界非洲中东，中亚亚太地区拉美与加勒比海北美西欧中欧、东欧abLiving Planet Report 2004生态占用
16、的区域不公平生态占用的区域不公平生态占用的区域不公平：FFT生态占用的区域不公平：FFT排名位置排名位置国家分布国家分布占世界人口占世界人口占世界总 FFT足迹占世界总 FFT足迹 前30位前30位主要在欧洲主要在欧洲14%14%36.936.9后30位后30位主要在亚洲主要在亚洲29.529.51313FFT：人口消费食物、纤维、木材：人口消费食物、纤维、木材 148国家参与计算（中国：居国家参与计算（中国：居80位）位）Living Planet Report区域生态足迹与生态服务流示意图区域生态足迹与生态服务流示意图承载力生态足迹生态足迹承载力承 载力生态足迹承 载力生态足迹承载力承载力承载力时间与空间的配置不当时间与空间的配置不当Torras ，2003生态足
