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

生态足迹模型是土地承载力评价的重要方法。通过将Niccolucci三维生态足迹模型中足迹深度的取值范围从大于等于1扩展到大于等于0,将生态盈余状态的分析纳入一个统一的三维模型框架,实现了自然资源消费对资源流量和资源存量占用程度在核算上的统一。以温州市为例,运用扩展后的三维模型计算了2000—2012年间温州市的生态足迹、足迹深度、生态赤字(盈余)。在此基础上,引入粮食压力指数、水资源压力指数、碳汇压力指数、建设压力指数和土地综合负担指数等土地承载力评价指数,判断当前市域土地是否处于超载状态,以及超载程度。研究结果表明:2000—2012年间,温州市人均生态足迹从整体生呈逐年上升的趋势,人均生态生产性土地面积基本保持不变,生态赤字严重且逐年上升,温州市土地承担着巨大压力;2000—2012年间温州市足迹深度在4—6之间,自然资源流量远远不能满足自然资源需求,需要消耗大量的自然资源存量来支撑当前的发展和消费;温州市粮食压力指数、水资源压力指数、碳汇压力指数、土地综合压力指数均大于1,耕地、水域、林地均处于超载状态,且自2000年以来,温州市土地所承载的自然资源消费压力是其承载能力的4倍以上。

基于三维生态足迹模型扩展的土地承载力指数研究——以河北省为例

河北省地理条件优越,经济发展迅速,但也面临着资源短缺,生态恶化等问题,可持续发展受到严重阻碍,为实现可持续发展,必须维持自身的自然资源存量。因此,测量河北省居民对自然资源的需求与自然所能够提供资源的差距有极其重要的意义。本文通过将Niccolucci三维生态足迹模型中足迹深度的取值范围从≥1扩展到≥0,运用统一的三维模型框架分析生态盈余状态,实现了人类生产生活中对资源流量和存量占用程度在核算上的统一,并得到了河北省2002—2016年的生态足迹、赤字盈余及足迹深度。在此基础上,引入农产品压力指数、水资源压力指数、碳汇压力指数、建设压力指数和土地综合负担指数等土地压力评价指数,判断当前土地是否处于超载状态及超载程度。结果显示:1)2002—2016年河北省的人均生态足迹不断升高,但人均生态生产性土地面积变化较小。2)河北省足迹深度较大,尤其是水域和化石燃料用地,河北省居民生产生活消耗的自然资源远远超过了资源流量,造成了河北省资源存量大量消耗。3)河北省生态赤字较为严重,2016年的生态赤字为3.26hm2·人-1。4)农产品压力指数、水资源压力指数、碳汇压力指数、土地综合负担指数均大于1,且水资源压力指数、碳汇压力指数、土地综合负担指数的值均在10以上,河北省面临严重的土地压力,居民的生产生活对各类生态生产性土地造成了严重的负担。以上4点说明河北省对资源的需求远远大于供给,可持续发展受到严重阻碍。河北省要实现可持续发展,必须要节能减排、保护环境、减少资源浪费。

长江经济带生态安全的时空动态及其影响因素——基于三维生态足迹扩展模型

基于三维生态足迹扩展模型,从六大地类角度测算生态安全指数,利用重心分析、空间自相关和地理探测器等研究方法,分别探讨2008—2020年长江经济带生态安全的时空动态及其影响因素。结果表明:(1)在研究期间,长江经济带大多数省市生态安全指数大于1,且呈先增后减的趋势,主要表现为中警和重警。(2)在研究期间,长江经济带生态安全的空间分布呈东高西低的趋势,且具有较强的空间集聚特征,其热点区主要位于东部地区,其重心移动由西南方向转向东北方向。(3)长江经济带生态安全状况不断恶化主要是人口规模、城市规模、经济发展、社会消费和环境影响等因素共同作用的结果。

基于三维生态足迹扩展模型的中国海岸带生态足迹及其影响因素研究

[目的]计算中国大陆海岸带地区的生态足迹并分析其驱动因素,为生态文明建设与可持续发展提供参考。[方法]基于三维生态足迹扩展模型,计算中国大陆海岸带地区2008-2017年的生态足迹、生态承载力、足迹深度,从时间和空间两方面分析中国海岸带地区可持续发展的状况,并利用偏最小二乘法对驱动因素进行分析。[结果]①2008-2017年中国海岸带地区总生态承载力、人均生态足迹逐年增大,从组分贡献率来看,化石燃料用地人均生态足迹最大;②2008-2017年人均生态承载力变幅不大,在各省市中,广西壮族自治区人均生态承载力始终最大,上海市人均生态承载力始终最小;③足迹深度呈现出逐年增大趋势且深度值均大于1,消耗自然资本存量,生态赤字加剧。从空间上看,中北部省市的人均足迹深度普遍较大,南部的广西、广东、福建3省足迹深度则相对较低;④经济发展、城市规模、环境污染和区际交流是导致生态足迹和足迹深度增加的驱动因素;生态建设和科学技术提高对缓解生态足迹和足迹深度加大有着积极作用。[结论]未来可以通过调整产业结构和人口结构,改变消费方式,进一步加强生态建设和提高科技水平来实现中国海岸带地区的可持续发展。

基于改进三维生态足迹模型的张家口市生态可持续性评价

[目的]定量分析张家口市2003—2013年的生态可持续发展状态,并对未来生态可持续发展趋势进行预测,以期为张家口市生态系统结构优化及生态建设和管理提供决策依据。[方法]应用改进三维生态足迹模型,核算张家口市各土地利用类型的三维生态足迹,并运用GM(1,1)灰色预测模型预测其未来生态可持续变化趋势。[结果]2003—2013年张家口市人均生物承载力整体不断减少,人均生态足迹、人均生态赤字、人均生态足迹深度与人均生态足迹广度均呈整体增加趋势;化石燃料土地、建筑用地、水域、耕地、草地与林地的人均生态足迹均呈增加趋势;除草地和林地外,其他生物生产性土地人均生物承载力不断减少;建筑用地、耕地与林地表现为生态盈余,人均生态足迹深度处于自然原长;化石燃料土地、草地与水域呈生态赤字状态,草地与水域人均生态足迹深度不断增加;2014—2020年人均生态足迹将逐年增加,人均生物承载力将逐年减少,张家口市生态发展处于不可持续状态。[结论]未来应采取开发新型能源,发展生态农业、旅游业,增加生态用地面积等措施来缓解生态环境压力,提高区域可持续发展能力。

生态足迹深度和广度:构建三维模型的新指标

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。

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

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。

基于改进三维生态足迹模型的洞庭湖区生态可持续时空演化研究

洞庭湖是长江流域重要的调蓄湖泊,也是中国重要的农产品主产区。科学评估洞庭湖区生态可持续状态,揭示其时空演化特征,对探究其生态可持续影响因素与作用机理,降低生态赤字具有重要意义。基于碳足迹与生态足迹理论构建了改进的三维生态足迹模型,填补了化石能源无法核算生态承载力的问题,同时调整了不同土地利用类型的参数因子。在对洞庭湖区25个区县进行可持续发展的动态评价分析中,计算了2000-2019年生态赤字、足迹广度与深度的时空分布特征。研究结果表明:(1)近20年来洞庭湖区的人均生态足迹增长速度远高于人均生态承载力,致使人均生态赤字在时间维度上不断增大,空间维度上呈湖滨向周边地区扩散的趋势;(2)洞庭湖区除林地之外的土地利用类型均存在自然资本存量的消耗,且表现为高生态赤字;(3)三次产业结构的分配、土地利用的变化、居民对生活质量的提高以及生态保护政策的有效实施等均会对洞庭湖区的可持续发展产生较大影响;(4)改进后的化石能源账户相较于传统账户的计算方法更能反映真实的碳排量与碳吸收量。研究以期为洞庭湖区土地利用、生态保护以及促进社会经济可持续发展提供科学参考。

基于三维生态足迹模型的河北省自然资本利用研究

本文在基于"国家公顷"的基础上,利用三维生态足迹的优化模型,对河北省2005-2014年10年间的自然资本利用状况进行分析。研究表明:河北省在2005-2014年这10年间一直处于生态赤字状态,足迹深度的变动区间为1.931hm2至2.2567hm2,且始终大于1,表明河北省依靠自然资本流量占用早已无法满足资源消费需求,在2014年,区域足迹深度达到2.2567hm2,即为满足区域发展需求,理论上需要2.2567倍的现有区域土地面积,说明存量资本的大幅度消耗已经严重阻碍了资本流量自身的可更新性,生态赤字现象加剧。

基于三维生态足迹的渭河流域甘肃段可持续发展综合评价与影响因素分析

渭河流域生态系统的稳定和可持续发展是实现黄河流域保护和高质量发展战略的关键。本研究以渭河流域甘肃段为研究对象,采用生态足迹理论和改进的三维生态足迹模型,评估了2005—2020年期间该区域的生态安全状况及其变化趋势。基于此,对渭河流域的生态可持续性以及资源供需平衡进行了综合评价。结果表明,该时段内,渭河流域甘肃段的生态足迹、生态承载力和生态赤字均呈增长趋势,其中生态足迹的增速超过了生态承载力的增速,导致生态赤字持续增加,反映出该地区资源供给不足以满足需求。生态足迹分析的广度与深度均有所增加,反映出该区域存量资本被过度利用,且耕地、林地和建设用地对资源流量的占用水平上升,而水域和草地的占用水平下降。此外,生态足迹的变化受多种因素驱动,包括自然环境、经济增长和社会发展等,其中建成区面积、城镇化率、人均GDP和各产业产值与之正相关。研究还发现,区域土地的生态可持续性已从基本平衡转变为轻度不可持续状态,并且有进一步恶化的趋势。适度人口比例实际人口的比例下降,人口增长空间减小,使得生态可持续性难以稳定保障。本研究为黄河流域保护和高质量发展战略提供了科学依据。

三维生态足迹模型下西藏生态承载力分析与提升对策研究

本文运用三维生态足迹模型,采用西藏2015-2022年的面板数据,分析了西藏生态足迹和生态承载力。结果表明:一是西藏人均生态足迹为下降-上升-下降趋势,年均值为6.18hm2/人,其中草原的生态足迹占比最高,为89.45%。二是西藏人均生态承载力年均12.0115hm2/人,呈现先迅速下降后大幅上升,又小幅度下降后上升的趋势,草地人均生态承载力最高,林地人均生态承载力仅次于草地。三是西藏整体生态盈余,建设用地和耕地为略微超载状态,林地、草地和水域为生态盈余状态。四是西藏建设用地和耕地足迹深度年均值为3.11和1.50,草地足迹深度在0.5-0.9之间波动上涨,林地和水域的足迹深度都接近于0。最后从健全碳交易市场,提升土地集约利用水平,推进西藏产业绿色转型升级等方面提出了对策建议。

陕西省自然资本核算的三维生态足迹模型应用研究

运用新型三维生态足迹模型,从足迹深度和足迹广度入手,引入资本流量占用率和存量流量利用比两个新指标对陕西省1978—2011年的生态足迹进行自然资本利用状况分析.研究表明：陕西省在1993年开始进入生态赤字状态,足迹深度从1978年的0.578增长到2011年的3.328.人均足迹广度维持在0.551~0.880hm2之间,足迹深度与人均足迹广度的变化率并不一致,消费需求已经远远超过自然资本流量,自然资本存量成为增加社会财富的主要来源.在2011年,陕西省需要3.5倍的国土面积才能维持其资源消费量,各市自然资本的利用程度受地理因素、历史原因、资源存量、经济水平等多种因素的影响.

基于改进三维生态足迹模型的耕地承载力评价——以江苏省为例

研究目的:聚焦开放环境中本地居民对"本地"耕地的生态占用以及生产活动对耕地生态环境造成的负面影响,改进三维生态足迹模型,提升耕地资源承载力评价的科学性与准确性。研究方法:扩展的三维生态足迹模型、碳足迹模型、贸易调整系数法。研究结果:(1)经贸易系数调整后,开放环境中江苏省耕地生物资源足迹远小于封闭环境中的测算结果;(2)反映人类活动对耕地带来生态负面影响的碳足迹虽逐年递减,但始终高于反映人类食物性需求的生物资源足迹,江苏省耕地破坏性利用较为严重;(3)全省生态足迹呈总体下降趋势,生态赤字逐步缓解,耕地可持续利用不断向好。研究结论:基于承载力系统开放性与耕地利用生态破坏考量的三维生态足迹模型,能够更加准确地评价区域耕地承载状况,为土地耕作方式的优化和生态补偿政策的制定提供更加科学的依据。

基于改进三维生态足迹模型的安徽省土地生态承载力评价

三维生态足迹模型作为生态足迹模型最新发展,可在土地承载力评价中发挥重要作用。通过调整账户类型对经典三维生态足迹模型进行了改进,并以安徽省为例,计算了2009-2016年生产性土地生态足迹、土地生态承载力及足迹深度,在判别土地生态承载状态的基础上,对自然资本占用情况进行了分析。结果表明:安徽省土地生态足迹在2009-2016年呈现先增大后减小趋势,其中,耕地和受污染账户影响的林地足迹占比较大,且远高于草地足迹。土地足迹及其所属的各地类足迹均高于土地承载力,处于超载状态。足迹深度变化于2.1~2.6,表明土地自然资本流量不足导致资本存量大量消耗已成为安徽省当前经济社会发展的常态,并根据分析结果提出土地承载力提升建议。

基于能值-三维生态足迹模型的珠江干流4省区资源利用分析及生态补偿研究

开展珠江流域资源利用时空格局、自然资源消耗与经济发展协调性及生态补偿研究,有利于揭示珠江流域内部资源消耗格局、生态补偿区与受偿区,推动全流域协调发展、生态环境统一保护与治理。本文基于能值-三维生态足迹模型,核算2010-2019年珠江干流4省区[云南(滇)、贵州(黔)、广西(桂)、广东(粤)]的能值生态足迹和能值生态承载力;综合绿色贡献系数、基尼系数和重心模型、重心距离模型,评估4省区自然资源消耗与经济发展的协调性;结合生态补偿模型,计算各省生态应付及社会应付生态补偿金额。结果表明:①2010-2019年,珠江干流4省区能值生态承载力呈现出滇>黔>桂>粤的格局,但资源消耗程度(能值生态足迹)与之相反;同时,下游地区(黔、桂、粤)足迹深度均大于1,呈生态赤字及不可持续状态;②流域能值生态足迹综合基尼系数超过0.5,贵、黔绿色贡献系数小于1,经济重心、人口重心、能值生态足迹重心均偏向下游的粤,均表明流域内资源利用与社会经济发展在空间上失衡,需通过生态补偿进行调节;③2014-2019年,除滇为受偿区外,粤、桂、黔均为补偿区,补偿金额为粤>桂>黔,且受偿与补偿金额均呈逐年增长趋势;受社会支付能力限制,桂、黔补偿区的社会应付金额低于生态应付金额。珠江流域应加快提升资源利用效益,形成生态补偿机制,以抑制流域资源过度利用、生态赤字及社会经济发展的进一步失衡,达到实现新时期流域协调发展与生态和谐的目标。

基于三维生态足迹模型的唐山市水资源承载力研究

水资源是国计民生与环境发展的战略基础,研究水资源承载力可为资源环境规划和区域可持续发展战略实施提供基础信息。以2001年～2015年唐山市统计数据为基础,借助三维生态足迹模型核算了唐山市水资源消费和水资源存量,并计算了区域水资源承载力的生态足迹,在此基础上构建水资源综合压力指数,对唐山市水资源承载力进行综合、动态分析评估。结果表明,2001年～2015年间,唐山市农业、工业、生活和其他用水的水资源生态足迹平均值为1.5370 hm2、0.148 hm2、0.351 hm2、0.178 hm2/人,均呈线性增加趋势;其生态赤字平均值为-0.242 hm2、-0.483 hm2、-0.332 hm2、-.645 hm2/人,表明唐山水资源承载力处于透支状态;2001年～2015年唐山市水资源压力指数呈线性升高趋势(y=0.0423x-79.469,R2=0.8888);随着时间变化,区域水资源压力指数增加,资源承载负荷逐渐加大。

基于改进三维生态足迹模型的广西土地自然资本利用状况研究

基于自然资本利用研究是可持续发展领域的重要研究方向,应用改进后的三维足迹模型,通过账户类型的调整,以广西壮族自治区为例,计算了2009~2018年间生产性土地的土地足迹、土地承载力、足迹广度、足迹深度,并增加自然资本利用率和存量-流量资本利用模型,对自然资本的利用状况进行了分析。结果表明:耕地、林地和水域处于生态盈余状态,但是生态承载力在持续下降,草地和建设用地则处于超载状态;2009~2018年间足迹深度均超过原长1,对存量资本进行消耗已成为发展的常态;耕地、林地和水域为流量资本的主要占用地类,草地和建设用地为存量资本的主要消耗地类。

基于三维生态足迹修正模型下宁德市自然资源利用情况分析

良好的区域生态环境是保障居民生活水平的重要条件。以三维生产型生态足迹模型为基础,测算2010-2016年宁德市的生态足迹、生态承载力、足迹广度和足迹深度数据,分析区域内自然资源利用情况。研究表明宁德市各土地类型资源生态足迹呈逐年上升态势,生态承载力和足迹深度基本稳定,足迹广度在扩展。随着城市化进程和工业发展,宁德市未来生态压力还将增大,地方政府生态环境保护任务仍很艰巨。

焦作市人均三维生态足迹的动态分析

基于三维生态足迹模型,以焦作市的统计数据为基础分别测算了2004年、2006年、2008年、2010年、2012年、2014年共6个年份的足迹广度、足迹深度和人均三维生态足迹。结果表明:焦作市2004—2014年的足迹广度、足迹深度和人均三维生态足迹均呈现先增大后减小的趋势。其中,耕地是人均生态足迹广度的主要构成部分,占比达到65%以上,说明耕地是焦作市流量资本的主要载体,其变化对人均生态足迹广度的变化起决定性的作用;足迹深度的主要组成是化石能源用地,占比达40%以上,表明焦作市经济发展中对存量资本的消耗主要以原煤、焦炭等矿物资源消费为主;人均三维生态足迹受足迹广度和足迹深度的共同影响,也受自然资源禀赋的影响,焦作市的足迹广度变化不大。因此,只有把握好转型后的关键时期,继续转变经济发展方式,提高资源的利用效率,减少足迹深度,才能降低人均三维生态足迹,提高焦作市的可持续发展能力。

福州市人均三维生态足迹分析

基于三维生态足迹模型,测算了2011—2015年福州市人均足迹广度、深度和三维生态足迹。结果表明,2011—2015年福州市的人均足迹广度、深度和三维生态足迹均呈现"减—增—减"的变化趋势。福州市人均足迹广度由0.238 4 hm^2降低到0.231 9 hm^2,降低了2.7%,耕地是人均足迹广度的主要构成部分,占比达到40%以上;人均足迹深度由7.890 7降低至6.948 0,降低了11.9%;三维生态足迹由1.881 0 hm^2降低到1.610 9 hm^2,降低了14.4%。虽然2011—2015年福州市的生态赤字也有所下降,但其数值依然较高。总体看来,福州市的可持续状态发展仍不容乐观。最后结合该地区特点提出了一些科学合理的对策,以维持福州市的可持续发展。