自從可持續發展被提出,定量測度可持續發展便成為重要的研究內容之一,也出現了很多指標體系和評價方法,生態足跡便是其中之一,而且我認為生態足跡應用較為廣泛,例如…在城市規劃中我可以用它來測算人口容量,不失為一種略顯高級的方法(反正誰也看不懂)
生態足跡的概念是由加拿大William Rees 教授於1992 年首先提出的, 隨後他和學生Wackernagel博士提出具體的計算方法,並估算了52 個國家和地區的生態足跡,這裡楊開忠教授的《生態足跡分析理論與方法》裡有52個國家和地區的生態足跡測算數據,生態足跡理論講了也很多,他的其餘幾篇論文也有關於生態足跡的詳細且廣泛的研究(主要是研究我國西部西北地區)。
生態足跡的概念
<「一隻負載著人類與人類所創造的城市、工廠……的巨腳踏在地球上留下的腳印」。這就是,當地球所能提供的土地面積容不下這隻巨腳時,其上的城市、工廠就會失去平衡; 如果巨腳始終得不到一塊允許其發展的立足之地,那麼它所承載的人類文明將最終墜落、崩毀>
生態足跡可分為兩部分,一是生態足跡,二是生態承載力。一是需求側,二是供給側;這也是生態足跡分析法的思路:
需求側:人類要維持生存必須消費各種產品、資源和服務, 人類的每一項最終消費的量都可追溯到提供生產該消費所需的原始物質與能量的生態生產性土地面積。在一定技術條件下, 要維持某一物質消費水平下的某一人口的持續生存必需的生態生產性土地的面積即為生態足跡,這是人類對生態足跡的需求。
打個比方就是一個人要生存,需要吃肉,吃蔬菜,吃糧食,吃魚喝水,而這些食物來自耕地、林地、水域等不同類型的土地,在維持一定消費水平下這個人需要多少必需的土地才能滿足,這就是需求側。
供給側:這個很好理解了,自然所能提供的為人類所利用的生態生產性土地面積則為生態足跡的供給(即生態承載力的測度)。
上兩者結合相減,便是生態赤字,這個不陌生,負數是赤字,正數便是盈餘,不再細說。
生態足跡的測算
生態足跡模型主要包括兩個部分的測算: 生態足跡測算(需求側)和生態承載力測算(供給側) 。
需求側:生態足跡( EF) 從需求側入手分3步進行。
需要說明的是,這裡涉及到一個均衡因子,各類土地的生態生產力是存在差異的,簡單的將個土地的人均生態足跡相加得到總足跡是不科學的,因此還要乘以各自的均衡因子,這個因子一般可以直接用前人研究論文得出的數值,生態承載力裡面還涉及產量因子,下面會介紹這兩個因子的計算公式。
EF = N* ef = N*ΣAi* EQF = N*Σ ( Ci /Pi) * EQF
EF: 生態足跡
N: 人口數
ef: 人均生態足跡
Ai: 第i 種生物資源消耗所佔用的實際土地面積
EQF: 均衡因子
Ci: 第i 項的人均年消費量值(可用產量近似代替)
Pi: 相應的生態生產性土地生產第i項消費項目的年平均生產力
計算區域第i項年消費總量,計算公式為:消費= 產出+ 進口- 出口。可是有時候我們是找不到各項消費產品的消費數據的,像是一個縣,這個縣今年居民消費的豆類是多少是不知道的,這時候可以用產量來近似代替,但同時也有個問題,這樣會導致最後生態赤字可能偏大,也有論文講可以推算消費數據,但…我看數據同樣難找,後期可以去研究一下。
計算第i 項的人均年消費量值(Ci , kg)。就是總消費除以人口N
生產第i 項消費項目人均佔用的實際生態生產性土地面積為Ai ( hm2 /人)
Ai = Ci /Pi
其中Pi 為相應的生態生產性土地生產第i項消費項目的年平均生產力( kg/hm2 )。這個Pi 就是為某類產品全球平均產量,也是有固定數據的,也可以去FAO查一下。
最後,六類地中有一個化石能源用地,關於這個可以參考下表的測算方法,找到各能源的消費量,按折算係數計算人均生態足跡。
此表引用自《生態足跡模型下的人口適度規模研究—以常德市為例》
供給側:生態承載力的計算就很簡單了
EC= N* ec = N*ΣAi* YF* EQF
EC: 生態承載力
N: 人口數
ec: 人均生態承載力
YF: 產量因子
EQF: 均衡因子
Ai: 第i 種生物資源消耗所佔用的實際土地面積
生態承載力( EC) 從供給側入手分兩步進行。
首先,收集某一區域各類土地面積並將其按常住人口轉換為人均面積;
然後,將各類人均面積依據其產量轉換為具有可加性的人均均衡面積,從而加總後得到總的生態承載力數據。
最後,由於各類土地面積所能提供的產量並不一致,因此還需引入產量因子( YF) 進行調整,從而保證測算生態承載力的公平性。產量因子是一個國家或地區某類土地的平均生產力與世界同類平均生產力的比率,其實也可直接用前人研究的數據……
說簡單點就是各類土地的人均面積*產量因子*均衡因子*總人口就是總的生態承載力
山東省泰安市寧陽縣
數據收集與處理:縣域常住人口數量;耕地、林地、牧草地、水域、建築用地、化石能源用地的面積(化石能源在這裡不計算進去了,太麻煩了)
寧陽縣生態帳戶
人均生態足跡= 消費量* 1000 / ( 全球平均年產量* 常住人口數); 乘以1000是為了噸和千克之間的單位轉換。
總面積為各類土地人均生態足跡面積之和,例如: 耕地面積1.976=0.231+0.003+0.002+.....等等(帳戶表裡)
均衡面積= 面積* 均衡因子,
供給側就是直接套用前述公式即可。
寧陽縣的人均生態足跡需求為6.65公頃/人,生態承載力(可利用足跡)為0.215公頃/人,人均生態赤字6.435公頃/人。
最後,參考包正君和趙和生( 2009) 的適度人口規模模型,將生態足跡與生態承載力的比值當做適度人口總量與常住人口數的比例,由此,可得到 :
N = n* EC/EF
城市適度人口總規模為N,n 為某區域的常住人口數。
關於生態足跡還有很多,這裡也是為了給自己做一個備忘,案例寫的有些潦草,不過前述方法步驟也很詳細了,文中提到的論文也都很有幫助,可以列印出來研究一下。