（环境工程专业论文）黔东南自治州生态足迹预测研究.pdf

西南交通大学硕士研究生学位论文第1 i 页 2 0 0 7 年的0 2 4 5 8h m 2 人增至2 0 1 6 年的1 1 0 7 3h m 2 人，增长了o 8 6 1 5h m 2 人， 年均增长率高达3 5 。这表明2 0 0 7 , - 一2 0 1 6 年黔东南自治州将处于不可持续发 展的状态，且不可持续程度不断加剧，人类对生态经济系统构成的压力越来越 大。 结合上述预测分析，论文从节能降耗、优化产业结构、提高资源利用率、 保护土地资源和建立生态补偿机制等方面，运用循环经济理论提出缓解黔东南 自治州生态赤字、实现可持续发展的对策和建议。 关键词：生态足迹；可持续发展；偏最小二乘回归；预测； 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 i i 页 l i - l _ - - - - i l l i i ii i i im _ _ l _ i a b s t r a c t a sab i o 。p h y s i c a lq u a n t i t a t i v ea s s e s s m e n tt o o lt oe s t i m a t et h es u s t a i n a b l e u t i l i z a t i o no fn a t u r a lr e s o u r c e s ，e c o l o g i c a lf o o t p r i n t ( e f ) m e t h o dh a sg a i n e dm u c h a t t e n t i o nf r o ms c h o l a r si nd i f f e r e n ta r e a s ，t h ee fm o d e lh a sb e e nr e g a r d e da s r e s e a r c hf o c u so fs u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n ta n de c o l o g i c a le c o n o m i c s a l t h o u g ht h e e fm o d e lh a sm a n ya d v a n t a g e si nt h ee v a l u a t i o no fs u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n t ，t h e r e a r es t i l ls o m es h o r t c o m i n g s ，e s p e c i a l l ys t a t i cs t a t e 、l a c k i n go ff o r e c a s ta n de c o l o g y d e v i a t i o n f i r s t ，t h ep a p e ra n a l y s i sv a r i o u st h ep r e d i c t i o nt e c h n i q u eo fe f s e c o n d ， t h e p a p e r e s t a b l i s h e st h ee fp r e d i c t i o nm o d e lo fq i a n d o n g n a na u t o n o m o u s p r e f e c t u r eb a s e do no v e r c o m i n gt h es h o r t a g eo ft h ep a s tf o r e c a s t i n gm e t h o d sa n d c o m b i n i n gf e a t u r e so fr e l a t i o n sb e t w e e nt h ee fa n di t ss o c i o e c o n o m i cd r i v i n g f o r c e s f i n a l y , t h ep a p e rp r e d i c t st h et r e n do ft h ee fo fq i a n d o n g n a na u t o n o m o u s p r e f e c t u r ef r o m2 0 0 7t o2 0 16 ，a n dp r e d i c t st h es u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n tt r e n do f q i a n d o n g n a na u t o n o m o u sp r e f e c t u r e c o n c l u s i o n sa sf o l l o w s ： ( 1 ) a p p l y i n gt r a d i t i o n a le fm o d e lt oc a l c u l a t et h ee fa n de c o l o g i c a lc a p a c i t y ( e c ) o fq i a n d o n g n a na u t o n o m o u sp r e f e c t u r ef r o m19 9 7t o2 0 0 6 ，t h er e s u l ts h o w e d t h a tp e rc a p i t ae fi n c r e a s e ds i g n i f i c a n t l ya n dt h ep e rc a p i t ae cd e c l i n e ds l o w l yf r o m 19 9 7t o2 0 0 6 b y2 0 0 4 ，t h ev a l u eo f p e rc a p i t ae fw a sm o r et h a np e rc a p i t ae c ，t h e s i g n so fe c o l o g i c a ld e f i c i tb e g a nt oa p p e a r o b s e r v et h ee fo fv a r i o u st y p e sl a n d ，t h e v a l u e so fp a s t u r ea n de n e r g yl a n do fq i a n d o n g n a na u t o n o m o u sp r e f e c t u r eh a db e e n i n c r e a s i n gf r o m19 9 7t o2 0 0 6 ，c h a n g e so fo t h e rl a n dw a ss m a l l t h ed a t as h o w e d t h a t ：a tl a s t10y e a r s ，p e o p l e sl i v i n gs t a n d a r d si m p r o v e dw i t he c o n o m i cg r o w t h ，t h e d e m a n df o rp o u l t r ym e a ta n de n e r g yw a si n c r e a s i n g ，l e a d i n gt ot h ei n c r e a s eo f g r a s s l a n df o o t p r i n ta n df o s s i le n e r g yf o o t p r i n t ( 2 ) a p p l y i n gs i m c a pt oa n a l y s er e a s o n a b i l i t yo fs o c i o e c o n o m i cd r i v i n g f o r c e s ，t h er e s u l t ss h o w e di n d i c a t o r sw e r er e a s o n a b l e t h ep a p e re x t r a c t e dt h r e e p r i n c i p a lc o m p o n e n t st h r o u g ht h ec r o s s v a l i d i t ya n a l y s i s ，a n de s t a b l i s h e d t h e p r e d i c t i o nm o d e lo fq i a n d o n g n a na u t o n o m o u sp r e f e c t u r eb e t w e e nt h ee fa n di t s 西南交通大学硕士研究生学位论文第页 s o c i o - e c o n o m i cd r i v i n gf o r c e s 。t h ed e t e r m i n a t i o nc o e f f i c i e n t ( r2 ) o ff i t t e dv a l u e s a n dt h ea c t u a lv a l u e o ft h ee f p r e d i c t i o n m o d e li s e q u a l t o0 9 9 5 2 6 2 ， c r o s s v a l i d a t i o n ( q 2 ) i se q u a lt o0 9 8 8 7 9 3 ，i ti n d i c a t e st h a tt h em o d e lh a sg o o d r e l i a b i l i t ya n ds t a b i l i t ya n dt h em o d e l sp r e d i c t i v ep o w e ri si d e a l ( 3 ) f o r e c a s t i n g - r e s u l t ss h o w e dt h a t ：i ft h et r e n do ft h ep o p u l a t i o ng r o w t h 、 p a t t e r n so fp r o d u c t i o na n dc o n s u m p t i o na n dt e c h n o l o g i c a lp r o g r e s so fq i a n d o n g n a n a u t o n o m o u sp r e f e c t u r er e m a i n e dd e v e l o p m e n tt r e n df r o m19 9 7t o2 0 0 6 ，p e rc a p i t a e fw o u l ds h o ws u b s t a n t i a lg r o w t hf r o m1 2 0 5 6h m 2 p e r s o ni n2 0 0 7t o2 0 5 2 5 h m 上p e r s o ni n2 0 16 ，i n c r e a s e do 8 4 6 9h m 2 p e r s o n ，w i t ha l la v e r a g ea n n u a lg r o w t h r a t eu pt 0 7 0 2 ：p e rc a p i t ae cr e d u c e ds l o w l y , d e c r e a s e d0 014 6h m 2 p e r s o nf r o m 2 0 0 7t o2 016 ，w i t ha na v e r a g ea n n u a lr e d u c t i o nr a t eu pt o0 15 ；e v e n t u a l l yl e a d i n g t op e rc a p i t ae c o l o g i c a ld e f i c i ti n c r e a s ey e a rb yy e a r , f r o m0 2 4 5 8h m z p e r s o ni n 2 0 0 7t o1 1 0 7 3h m 2 p e r s o ni n2 0 16 i n c r e a s e d0 8 6 1 5h m z p e r s o n , w i t ha na v e r a g e a n n u a lg r o w t hr a t eu pt o35 t h o s es h o w e dt h a tq i a n d o n g n a na u t o n o m o u s p r e f e c t u r ew o u l db ei nas t a t eo fu n s u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n t ，a n dt h ed e g r e e i n t e n s i f i e du n c e a s i n g l y , t h ep r e s s u r ec a u s e db yh u m a nt oe c o - e c o n o m i cs y s t e m w o u l di n c r e a s e c o m b i n a t e dt h ea b o v e m e n t i o n e dp r e d i c t i o na n a l y s i s ，u n d e ru s i n gc i r c u l a r e c o n o m y , t h ep a p e rp r o p o s e s c o u n t e r m e a s u r e sa n d s u g g e s t i o n s t oa l l e v i a t e e c o l o g i c a l d e f i c i ta n da c h i e v es u s t a i n a b l e d e v e l o p m e n t f o r q i a n d o n g n a n a u t o n o m o u sp r e f e c t u r ea m o n gs a v i n ge n e r g y , o p t i m i z i n gt h ei n d u s t r i a ls t r u c t u r e ， i m p r o v i n gr e s o u r c eu t i l i z a t i o n ，p r o t e c t i n gl a n dr e s o u r c e sa n de s t a b l i s h i n ge c o l o g i c a l c o m p e n s a t i o nm e c h a n i s m k e yw o rd s ：e c o l o g i c a l f o o t p r i n t ；s u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n t ；p a r t i a ll e a s t - s q u a r e s r e g r e s s i o n ；p r e d i c t i o n 西南交通大学 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校 保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和 借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库 进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 1 保密口，在年解密后适用本授权书； 2 不保密口，使用本授权书。 ( - i , f l ：在以上方框内打“巾) 学位论文作者签名：蔷舟 日期：砷胁，吕 秒 颓川名矿 戳哆 剖 ： 西南交通大学学位论文创新性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所 得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体 己经发表或撰写过的研究成果。对论文的研究做出贡献的个人和集体，均已在 文中作了明确的说明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 本学位论文的主要创新点如下： 论文在建立生态足迹与其影响因子预测模型时，考虑了社会、经济等多方 面因素对生态足迹计算结果的影响，弥补了生态足迹模型过于静态性、缺乏预 测性及生态偏向性的不足，拓展了生态足迹研究结果的社会经济含义，论文的 研究成果对黔东南自治州实现社会经济的可持续发展具有一定的理论指导意 义。 学位论文作者签名：膂甘 日期：唧，t 侣 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 第1 章总论 1 1 研究背景及意义 自工业革命以来，由于掠夺性地开发资源，人口急剧增长，工业污染严重 等原因，出现了资源枯竭、入口拥挤、环境污染和生态恶化等严重问题，影响 经济、社会的发展，阻碍和威胁人类的生存。由此，人类开始关注自然环境 和生态问题，可持续发展的思想应运而生。1 9 8 7 年世界环境与发展委员会在报 告我们共同的未来中明确提出了可持续发展的概念，1 9 9 2 年里约热内卢世 界环境与发展大会通过的 2 1 世纪议程将可持续发展思想作为一种跨世纪的 全球战略加以确定以来，世界上大多数国家均在考虑本国的可持续发展问题， 制定了本国的2 1 世纪议程，可持续发展迅速在各个领域得到推行【2 1 。 随着可持续发展思想的深入研究，可持续发展的定量评价方法也逐渐成为 国内外可持续发展领域的研究热点。自1 9 9 2 年联合国环境与发展大会制订的 2 1 世纪议程号召世昴各国、国际组织和非政府组织建立和运用可持续发展 指标体系以来，国内外学者进行了广泛的研究，并不断提出和建立了定量测度 可持续发展的指标体系。其中，由加拿大生态经济学家w i l l i a mr e e s l 9 9 2 年f 3 】 提出、其博士生m a t h i sw a c k e r n a g e l 逐步完善的生态足迹( e c o l o g i c a lf o o t p r i n t e f ) 模型i 】作为一种衡量自然资源可持续利用的生物物理定量评价工具，以其理论 思想的新颖性、内涵的丰富性、可操作性、易接受性、全球可比性等优点很快 得到不同领域学者的广泛关注，该模型亦得到了广泛的应用和推广。但生态足 迹模型存在着静态性、缺乏预测性及生态偏向性等不足，在学术界也引起了较 大争议，甚至遭到一些研究者的批评。因此，通过开展生态足迹与其影响因子 之间的分析及其预测研究，克服模型过于静态性、缺乏预测性及生态偏向性的 缺陷，具有重要的理论意义和学术价值。 自我国政府在上世纪9 0 年代提出了针对国民经济的可持续发展战略和西 部大开发战略以来，作为战略交叉点的黔东南自治州在本世纪前后几年也得到 了较大程度的发展。该州具有丰富的生态资源及人文景观，近年来，正以“生态 旅游”为主要发展产业，但该州生态环境比较脆弱，人们的生产、生活和经济、 社会发展的生态环境支撑能力十分有限，旅游业及其它产业的发展势必会对该 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 页 州的生态环境造成定的影响和破坏。也就是说，随着黔东南自治州人口、经 济的增长及人们生活方式的转变，人们对生态经济系统构成的压力将越来越大， 该州将面临着一系列的生态环境破坏和退化问题，对该州发展“生态旅游”及可 持续发展将产生诸多不利影响。因此，以目前发展模式为基础，结合社会经济 发展情况，探究黔东南自治州生态足迹的变化趋势，定量衡量该州发展的可持 续状态，将能为该州制定向可持续方向发展的政策提供科学的理论依据。论文 以生态足迹模型为基础，在克服以往生态足迹预测方法不足的前提下，通过分 析影响生态足迹的社会经济驱动因子，建立生态足迹与各社会经济驱动因子间 的预测模型，预测黔东南自治州生态足迹的变化趋势，进而定量预测该州的可 持续发展趋势，并结合各因子对生态足迹大小影响的分析，采取有力措施减小 生态系统负荷，使经济活动与生态承载能力相适应，对黔东南自治州实现“国民 经济和社会发展第十一个五年规划纲要”中提出的建设资源节约型和环境友好 型社会的目标，促进经济社会的可持续发展具有重要意义。 1 2 国内外研究现状 1 2 1 国外研究现状 生态足迹模型综合考虑了系统性、公平性和人类社会发展的需求，与可持 续发展理论紧密相连。该方法自提出以来在世界各国引起了强烈的反响，并在 短时期内就不同的地域空间尺度、不同的社会领域进行了模型方法的运用和实 践。归纳起来，近年来国外学者对生态足迹的研究主要集中在全球尺度、国家 尺度、区域尺度、旅游业和国际贸易及微观层面上的研究。 全球尺度的研究 w a c k e m a g e lm 等【7 1 ( 1 9 9 7 ) 率先应用生态足迹分析方法，对全球人类可持 利用的生态空间和生态占用空间两个方面分别进行了测算。w 岍( w o r l dw i d e f u n df o rn a t u r e ，世界自然基金会) 测算了1 9 6 0 2 0 0 2 年的生态足迹和可利用 的生态空间( 即拥有的生态生产性土地面积) ，估算了1 9 6 1 1 9 9 9 年世界主要 国家的生态足迹。并且于2 0 0 0 年起每两年在其生命行星报告中公布一次包 括我国在内的部分国家的生态足迹研究结果 9 1 。 国家或地区尺度的研究 最早出现在1 9 9 7 年w a c k e r n a g e lm 在( ( e c o l o g i c a lf o o t p r i n t so f n a t i o n s ) ) 中， 对世界上5 2 个国家和地区的生态足迹进行了实证计算f 7 1 0 】。随后，国家尺度的 西南交通大学硕士研究生学位论文第3 页 生态足迹研究方兴未艾，h e l m u th a b e d 等( 2 0 01 ) 和e r bk h ( 2 0 0 4 ) 分别对奥地利 1 9 2 6 - - 1 9 9 5 年和1 9 2 6 - 2 0 0 0 年的生态足迹变化进行了评价研究3 2 ，荷兰学者 v a nv u u r e n 等【1 3 】( 2 0 0 0 ) 对贝宁、不丹、哥斯达尼加和荷兰的生态足迹进行了比 较研究。最近出版的( ( l i v i n gp l a n e tr e p o r t2 0 0 6 一书更是对世界上超过1 0 0 万人口的1 5 0 多个国家和地区的生态足迹进行了测算。 区域和城市尺度的研究 哥伦比亚大学生态经济学教授r e e swe 等人最早估计了典型城市工业区 ( 人口密度大于3 0 0 人k m 2 ) 要占用比其所包含的区域面积大1 0 - - 2 0 倍的土地( 包 括水域) 面积，由此外推，该区域人类的物质需求现在已远远超过了其区域承载 力。f o l k 等【1 4 1 生态经济学家( 1 9 9 7 ) 计算出面积占欧洲波罗的海流域0 1 的2 9 个大城市，其生态足迹却至少需要整个波罗的海的7 5 到1 5 倍的生态系统， 是这些城市面积的5 6 5 11 3 0 倍。 旅游业和国际贸易中的研究 2 0 0 2 年，c o l i nh u n t e r 【m 首先提出了旅游者生态足迹的概念、分类以及该方 法在旅游可持续发展中的应用，计算了旅游者生态足迹和贯穿于旅游产品生命 周期的单个旅游产品的生态足迹。在2 0 0 2 年，g o s s l i n gs ，h a n s s o ncb ， h o r s t m e i e ro 等【1 6 】以非洲塞舌尔为例，构建了旅游目的地生态足迹计算模式体 系，并对该国2 0 0 0 年旅游生态足迹进行了计算和实证分析。世界野生动物基金 英国办事处( w w w - u k ，2 0 0 2 ) f ，l 对位于地中海的马约卡岛和塞浦路斯的度假旅 游产品生态足迹进行了计算。v i c t o r i ac o l e ，aj o h ns i n c l a i r ( 2 0 0 2 ) t s 对印度喜玛 拉雅山旅游者生态足迹进行了分析，阐述了未来可持续发展的策略。 微观层面上的研究 目前生态足迹在大区域的应用较多，县及县以下区域的应用还较少。国外 率先开展了小区域生态足迹的实证研究，如对美国c o l o r a d oc o l l e g e 和澳大利 亚r e d l a n d su n i v e r s i t y 两所大学生态足迹的测算。斯德哥尔摩研究所( s e i ) 以约 克( y o r k ) 为案例分析了不同家庭类型的生态足迹。 1 2 2 国内研究现状 生态足迹概念作为可持续发展定量化方法于1 9 9 9 年被引入国内，最早被翻 译为生态基区，也被翻译为生态占用、生态痕迹、生态脚印、生态空间占用等。 其中，由于“生态足迹”一方面体现了人类活动对生态环境的压力，另一方面体 西南交通大学硕士研究生学位论文第4 页 现了人类对于所依赖的生态环境范围，所以应用较广。 国家尺度的研究 徐忠民等 1 9 1 ( 2 0 0 3 ) 计算了中国及各省区1 9 9 9 年的生态足迹，发现大部分省 区处于不可持续发展状态，发展能力与g d p 明显正相关，并提出可通过减小生 态足迹和增加生态足迹多样性两种途径来提高可持续发展能力的建议。近期， 为了弥补生态足迹指标静态性的缺憾，不少组织和学者通过计算各指标的时间 序列来追踪各个时间点的可持续程度，以揭示经济发展和生态压力之间的关系。 刘宇辉等【2 0 j ( 2 0 0 4 ) 、陈东景等2 1j ( 2 0 0 4 ) 、国土资源信息中一1 二, ( 2 0 0 5 ) 先后对我国历 年生态足迹进行了研究。 区域和城市尺度的研究 生态足迹分析法自1 9 9 9 年引入国内后，短短数年间，就有很多人将其应用 于分析不同区域的资源利用状况。徐中民等t ：1 ( 2 0 0 0 ) 计算了甘肃省1 9 9 8 年的生 态足迹，在国内最早开展了生态足迹指标的实证应用研究，鲁春霞等【2 3 1 ( 2 0 0 1 ) 对青藏高原自然资产利用的生态空间占用做出了评价，邓砾等t 2 1 ( 2 0 0 3 ) n u 算了四 川1 省2 0 0 1 年的生态足迹，顾晓薇等瞄1 ( 2 0 0 5 ) 对辽宁省老工业基地的生态负荷和 生态容量进行了详细的计算和结构布局分析。在城市尺度上，苏药等对北京、 上海1 9 9 9 年两市居民的食物、衣着、生活用品、生活用能等主要生活消费占用 的生态空间进行了测算。 旅游业中的研究 生态足迹模型作为一种定量测度旅游可持续发展的新方法，已有很多学者 对其理论、方法体系等方面做了诸多的研究。杨桂华，李鹏1 2 6 1 ( 2 0 0 5 ) 论述了旅游 生态足迹的基本概念及其计算步骤和方法，对旅游生态足迹的进一步研究具有 重要理论指导意义。李华田j ( 2 0 0 5 ) 乖l j 用生态足迹理论建立旅游地潜力的评价体 系，以全新视角去解决在保护区开发的不同阶段进行动态分析的潜力评价问题。 章锦河，张捷r ：s l ( 2 0 0 4 ) 把旅游生态足迹的计算账户分为旅游交通、旅游住宿、旅 游餐饮、旅游购物、体闲娱乐和游览观光6 部分，分别阐述了其生态足迹模型， 并对黄山进行了实证研究。席建超，葛全胜等f m ( 2 0 0 4 ) 对旅游消费生态占用进行 了分析，提出了旅游消费生态占用计量模型。 微观层面上的研究 最近，国内在小空间尺度的生态足迹研究方面也取得了一定成果。顾晓薇 西南交通大学硕士研究生学位论文第5 页 等【3 0 】( 2 0 0 5 ) 以东北大学为例进行了详细的计算和分析，首次将生态足迹分析法中 的成分法应用于我国大学校园的研究。周陶等( 2 0 0 5 ) 基于对乐山市五通桥区生 态足迹的测算，从供需平衡状况、供需结构等方面定量分析了五通桥区生态系 统可持续发展的状况。此外，个人水平的生态足迹研究也有了进展，个别学者 提出了个人生态足迹的评价体系，人们通过回答若干问题即可获知自己的生态 足迹，对倡导绿色生活方式起到了积极作用1 3 1 】。 1 2 3 预测模型的研究现状 1 2 3 1 国外研究现状 长期以来，生态足迹模型被看作是一个静态指标、瞬时指标，它对某个时 间断面上的分析往往仅能评估现状，而无法揭示人口增长、技术进步以及社会 经济发展对生态足迹的影响，缺乏对未来发展趋势的预测能力。鉴于此，近期 国内外学者加强了生态足迹时间序列及其预测的研究，以弥补模型静态性的缺 陷| 3 2 】。 在国外，针对生态足迹分析是一种静态分析的缺点，近几年学者们试图通 过计算各指标的时间序列值来追踪各个时点的可持续程度，获得了较大的进展， 在一定程度上弥补了其指标静态性的缺憾。h a b e r l 等2 0 0 1 年首次进行了时间摩 列的生态足迹分析，计算了奥地利长达7 0 年( 1 9 2 6 一- - 1 9 9 5 年) 的生态足迹，并对 时间序列的生态足迹计算方法进行了探讨。随后，k r a u s m a n n 等2 0 0 1 年应用生 态足迹方法对奥地利18 3 0 - 1 9 9 5 年间土地利用和工业现代化对生态足迹系统 的影响进行了研究。w a c k e r n a g e l 等【3 3 】( 2 0 0 4 ) 对菲律宾、韩国、奥地利三国 1 9 6 1 1 9 9 9 进行了传统生态足迹和“实际土地面积需求”的计算，并对两种方法的 计算结果进行了比较，并分析了世界单产、地方单产和固定单产的涵义及其适 于解决的问题，并阐述了生态耗竭( e c o l o g i c a lo v e r s h o o t ) 的内涵。此后，s a g o m e d v e d ( ，, l 依据国际、国内能源发展策略，通过情景分析法预测了2 0 2 0 年斯洛 文尼亚的生态足迹。( ( l i v i n gp l a n e tr e p o r t2 0 0 4 ) ) 【3 5 】就全球1 9 6 1 - - - 2 0 0 1 的生态足 迹进行了动态研究。 1 2 t 3 2 国内研究现状 国内学者从国家或区域生态占用【3 6 哪】、区域可持续发展【3 9 】和城乡居民消费【0 1 等角度进行了生态足迹时间序列研究，并对生态足迹变化的驱动机制和生态足 迹预测作了积极探索1 4 1 , 4 2 。如岳东霞1 4 3 1 禾 j 用变化率和剪刀差两个新指标对甘肃省 西南交通大学硕士研究生学位论文第6 页 1 9 9 1 - 2 0 0 1 年生态足迹和生态承载力的变化趋势进行分析，运用回归分析法预 测了未来1 0 年的可持续发展趋势。韩晓卓提出包含随机影响的趋势外推方 程；尤飞等m 通过构建生态足迹幂指数趋势拟合模型，有效增强了生态足迹模 型的预测性。还有许多研究者运用不同回归方法建立一元或多元、线性或非线 性预测模型，分析生态足迹及生态承载力与时间或众多社会经济科技指标的关 系，揭示社会、经济、科技因素对生态足迹和生态承载力时间序列变化的影响。 1 3 研究的主要内容 生态足迹模型作为一种衡量自然资源可持续利用的生物物理定量评价方 法，自提出以来，就在国内外得到了广泛的应用和推广。但生态足迹模型存在 着过于静态性、缺乏预测性及生态偏向性的不足。 论文以生态足迹模型为基础，通过对各生态足迹预测方法进行比较分析， 在克服以往预测方法不足的基础上，结合生态足迹与社会经济驱动因子间的特 征，确立论文采用的预测方法。并基于黔东南自治州1 9 9 7 - - - 2 0 0 6 年的基础数据， 建立针对该州的生态足迹与社会经济驱动因子间的预测模型，并预测黔东南自 治州2 0 0 7 - - 2 0 1 6 年生态足迹的变化趋势，从而预测黔东南自治州的发展趋势， 并在此基础上提出使该州社会经济可持续发展的对策与措施。 论文的主要内容有以下四点： ( i ) 基础理论研究：介绍生态足迹理论的概念内涵、研究现状及模型预测的 研究现状； ( 2 ) 确立预测方法：对各种预测模型进行比较分析，根据生态足迹与其社会 经济驱动因子之间的特征，确立论文预测模型形式，并对模型作介绍说明； ( 3 ) 预测模型建立：计算黔东南自治州1 9 9 7 - - - 2 0 0 6 年生态足迹及生态承载 力值，并以此为基础，分析确定影响生态足迹的社会经济驱动因子，以黔东南 自治州的相关数据进行数据拟合，并进行统计分析，最终确定针对黔东南自治 州的预测模型； ( 4 ) 黔东南自治州发展趋势预测研究：根据对社会经济驱动因子趋势的预 测，通过预测模型来确定黔东南自治州生态足迹的趋势，从而分析黔东南自治 州的发展趋势，并对此进行分析评价，提出相应的可持续发展对策和措施。 论文在考虑了社会、经济等多方面因素对生态足迹计算结果的影响的基础 上，建立了生态足迹与各影响因子间预测模型的同时，避免了传统生态足迹模 西南交通大学硕士研究生学位论文第7 页 型静态性、缺乏预测性及生态偏向性的不足，并拓展了生态足迹研究结果的社 会经济含义。 1 4 研究的方法和技术路线 1 4 1 研究的方法 论文以可持续发展理论及生态足迹理论为基本理论，运用生态足迹与其影 响因子间建立的预测模型，来分析黔东南自治州未来可持续发展趋势。研究过 程中主要运用理论与实地考察分析法、统计资料调查法、数据拟合与统计分析 方法，软件模拟法等方法。 1 4 2 研究的技术路线 论文以理论研究和具体案例相结合，采取的技术路线如图1 1 。 图1 1 论文技术路线图 西南交通大学硕士研究生学位论文第8 页 第2 章生态足迹理论 2 1 基本概念 2 1 1 生态足迹 生态足迹( e c o l o g i c a lf o o t p r i n t ，简称e f ) ，最早是由加拿大生态经济学家 w i l l i a mr e e s 等在1 9 9 2 年提出并在1 9 9 6 年由其博士生w a c k e m a g e l 完善的一种 衡量人类对自然资源利用程度以及自然界为人类提供的生命支持服务功能的方 法。其定义是： t h eb i o l o g i c a l l yp r o d u c t i v ea n dm u t u a l l ye x c l u s i v ea r e a sn e c e s s a r y t oc o n t i n u o u s l yp r o v i d ef o rp e o p l e sr e s o u r c es u p p l i e sa n dt h ea b s o r p t i o no ft h e i r w a s t e s ”，即任何已知人口( 某个个人、一个城市或一个国家) 的生态足迹是生产 这些人口所消费的所有资源和吸纳这些人口所产生的所有废弃物所需要的生物 生产土地的总面积刚。该方法通过估算维持人类的自然资源消费量和同化人类 产生的废弃物所需要的生态生产性面积大小，并与给定人口区域的生态承载力 进行比较，来衡量区域的可持续发展状况。它既代表既定技术条件和消费水平 下特定人口对环境的影响规模，又代表既定技术条件和消费水平下特定人口持 续生存下去而对环境提出的需求。只要人类对自然系统的压力处于地球生态系 统的承载力范围内，地球生态系统就是安全的，人类经济社会的发展就处于可 持续的范围内。 2 1 2 生物生产性土地 生物生产性土地是生态足迹模型计量分析的基础，它是指具有生态生产能 力的土地和水体。生物生产性土地为各类自然资本提供统的度量基础，将纷 繁复杂的自然资本极大地简化为容易建立等价关系的不同土地类型。根据生产 力大小的差异，地球表面的生态生产性土地分6 类：耕地( c r o pl a n d ) 、草地 ( p a s t u r e ) 、森林或林地( f o r e s ta r e a ) 、水域( f i s h i n gg r o u n d ) 、建设用地( b u i l t u p l a n d ) 、化石能源用地( e n e r g yl a n d ) 。 2 1 3 基本假设 为定量度量人类对自然资源的需求和自然资源的再生能力，r e e s 和 w a c k e r g e n a l 等提出的生态足迹理论基于六个基本假设【4 2 】：人类要维持生存， 必须消耗自然界提供的各种资源( 各种自然产品和服务) ，人类可以确定消费的 西南交通大学硕士研究生学位论文第9 页 绝大多数资源、能源及其所产生的废弃物数量；大部分资源消费量和废物流 量可折算为生态生产性土地面积；可赋予各种不同类型的土地面积定的权 重，将其转换成一个标准化的全球公顷( g l o b a lh e c t a r e s ，g h a , 1 曲a 指生物生产 力和吸纳废物能力等同于全球平均值的l h m 2 土地) 单位；各种土地利用都 是排他性的，因而总需求可通过加总各种资源利用与废物吸收的面积得到； 总的人类活动占用的生态生产性土地面积与自然提供的生态生产性土地面积可 直接对比；总需求可超过总供给。 2 2 生态足迹模型的计量分析方法 生态足迹计算模型是比较研究区域内部生态足迹与生态承载力之间是否平 衡的模型，它从生态角度判断人类活动是否处于生态系统的承载力范围之内， 进而判定区域的生态可持续状态。根据生态足迹模型理论和评价指标，生态足 迹的计量分析过程包括4 个步骤及相关计算方法。 2 2 1 消费项目的具体划分 耕地类型对应的消费项目主要有：农产品如粮食、蔬菜、油料、糖类、烟 叶等，动物产品中的猪肉、禽肉和禽蛋等。 草地类型对应的消费项目主要指动物产品及其相关制品，如牛肉、羊肉、 奶类及其制品、羊毛，羊绒等。 林地类型对应的消费项目主要有：原木、锯材、机制纸以及油桐籽、板栗、 香菇等林产品。 水域类型对应的消费项目主要包括淡水鱼、海鱼等各种水产品的消费。 建设用地对应的消费项目主要有：道路交通、工业和住房等基础设施和生 活设施对土地的占用。 化石能源用地对应的消费项目主要有：对各类能源的消费，如原煤、焦炭、 原油、天然气及电力等能源项目。 2 2 2 生态足迹计算方法 在生态足迹的需求账户计算中，生物生产性土地主要考虑以下6 种类型： 耕地、草地、林地、化石能源土地、建设用地和水域。其计算公式为f 4 3 】： e f ne f n 。a a ，= 。( ，j 限1 、 式中：口为区域的总生态足迹；矿为人均生态足迹；为人口数；t 2 a ，为 西南交通大学硕士研究生学位论文第10 页 第i 种消费项目折算的人均生态足迹分量；c ，为第i 种消费项目的人均消费量； p ，为第衍中消费项目的全球年平均土地生产能力；r 为均衡因子。 考虑到各类生物生产性土地之间在生产力方面存在的差异，6 类生物生产 性土地面积的生态生产力各不相同，故引入了均衡因子( e q u i v a l e n c ef a c t o r ) 的概 念。将这些具有不同生态生产力的土地生产面积转化为具有相同生态生产力的 面积，并加总计算生态足迹和生态承载力。均衡因子是一个使不同类型生物生 产性土地面积转化为所有类别土地平均生物生产力的等价系数。某类生态生产 性土地面积的均衡因子等于全球该类生态生产性土地面积的平均生态生产力除 全球所有各类生态生产性土地面积的平均生态生产力。 2 2 3 生态承载力计算方法 生态承载力指区域所能提供的各种生态生产性土地面积的总和。生态承载 力的计算方法通常是采用统计资料计算出区域总的可用生态生产性土地面积， 再计算人均生态承载力。由于不同国家和地区的资源禀赋不同，即使是同类生 态生产性土地，其生态生产力差异也很大，因此同类生态生产性土地的实际面 积是不能直接进行对比的，在计算生态承载力时，除了进行均衡化处理外，还 必须乘以产量因子加以调整，才能得到带有世界平均产量的世界平均生态空间 面积。某个国家或地区某类土地的产量因子是其平均生产力与世界同类土地的 平均生产力的比率 4 4 1 。如果该因子大于l ，则意味着该地区单位面积的生态生 产力或废物吸收能力高于全球平均水平。 生态承载力的计算公式为【4 3 】： e c = e l ? = k ，r f y ，jr ， 厶一厶 式中：e c 为区域的总生态承载力；e c 为人均生态承载力；a ，为人均生物 生物生产面积；，为均衡因子；y ，为产量因子。 根据世界环境与发展委员会( w c b d ) 的报告我们共同的未来的建议， 人类应当留出1 2 的生物生产性土地面积以保护生物多样性，即保护我们地球 上的其他3 0 0 0 万个物种。出于安全性考虑，论文在生态承载力计算时扣除1 2 的生物多样性保护面积。 2 2 4 生态赤字与生态盈余 将生态足迹与生态承载力相减，差值为正时称生态赤字，表示该地区人均 占用资源量超过了生态承载力，要满足现有水平的消费需求，要么通过消耗自 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 1 页 身的自然资本，要么从区域之外进口所欠缺的资源来弥补生态足迹供给量的不 足，区域处于生态不可持续发展状态；差值为负时称生态盈余，表示人均占用 资源量仍在生态承载力允许的范围之内，区域处于生态可持续发展状态。 2 3 生态足迹模型评价 生态足迹模型在评价可持续发展上具有多方面优势，自提出以来得到了广 泛的推广和应用。 1 生态足迹模型的优点 生态足迹方法具有概念清楚、实用易懂、计算简便、反映的信息量大等特 点，该方法在应用于区域可持续发展的生态评估时具有以下优势：生态足迹 指标是全球可比的、可测度的可持续发展指标，是涉及系统性、公平性和发展 的一个综合指标；生态足迹方法与资源分配及利用、人口及消费、贸易和环 境保护4 个方面的政策直接相关；生态足迹模型研究中使用生态赤字或盈余 两个量化指标来量度和比较不同区域的可持续程度，使得我们能明确知晓现实 距离可持续目标尚有多远：测算中采用生物生产性土地面