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1、毕业论文生态足迹应用研究综述毕业论文-生态足迹应用研究综述生态足迹应用研究综述摘要:自从可持续发展成为全经济发展的趋势之后，经济发展与环境保护之间的矛盾一直是各国需要克服的困难，而作为可以衡量某一地区或某一领域可持续发展状况的生态足迹也相应的被各国学者所重视，成为一项重要的测量指标。本文介绍了生态足迹的概念、模型、计算方法及优缺点，回顾了国内外目前的研究动态，并立足于我国现状对生态足迹以后再国内的研究做出了展望。本文认为，我国目前生态足迹数值较大，生态赤字较为严重，且有逐年扩大的趋势，不利于可持续发展战略的实施。而生态足迹模型应当在我国的经济发展中起到更大的作用，应当拓展应用领域，为更多地行业

2、提供可持续性评估；应当细化研究维度，更多地为个人及家庭生态足迹进行测算；应当在研究时加入新技术使用之后的测算，为新技术的研究方向提供一定的理论指导。关键词：生态足迹；可持续发展；生态承载力 Review of the application research on the ecological footprintAbstract:Since sustainable development has become the trend of the whole worlds economic development, the contradiction between economic develo

3、pment and environmental protection has been one important difficult that all States need to overcome. The ecological footprint can measure the sustainable development of a region or a field, so various countries pay a lot of attention on it. This paper introduces the concept of ecological footprint

4、model, calculation methods, the advantages and disadvantages, and review current research trends of the domestic and foreign. Then based on the situation of our country make the outlook on the future of research in ecological footprint. This paper argues that the number of the Chinas current ecologi

5、cal footprint is larger, ecological deficit is severe, and the number will be more larger each year, so it is not conducive to the implementation of the sustainable development strategy. The ecological footprint model should play a greater role in Chinas economic development, should expand the appli

6、cation areas, to provide more sustainability assessment for variable industries; should refine the research dimension to calculate the ecological footprint of individuals and families; should calculate the ecological footprint after the use of new technologies to provide a theoretical guidance for t

7、he direction of new technologies.Keywords：ecological footprint；ecological capacity；sustainable development本课题研究方法是文献研究，通过阅读、归纳、总结近几年国内外有关于生态足迹方面的期刊文章，形成一篇类似于大纲的文章。也能够使人们更好地了解国内外生态足迹最新的研究动态，使得在研究生态足迹相关问题时能够更加的省时省力，少走弯路。1.3本文主要内容自从生态足迹被提出以来，国内外学者对该模型进行了大量的研究，将其应用在许多领域，包括了旅游业，能源贸易，土地利用规划，可持续性发展评估等等。本文第

8、一部分首先是简单介绍一下文章写作的背景意义及研究方案；然后在第二部分将会介绍生态足迹的基本内容，包括生态足迹的定义，计算方法，计算模型、其存在的一些缺陷不足及改进后的生态足迹模型；第三部分将会阐述国内外学者近年对生态足迹的研究领域及研究成果，其中除了应用研究的成果外也会提到部分生态足迹模型研究的成果；最后将立足于我国的现状对生态足迹应用的前景进行展望并提出一些简单的合理化的建议。第二章 生态足迹简介2.1生态足迹定义生态足迹（EF）是20世纪90年代初由加拿大教授William.E.Ress所提出，由其博士生Mathis Wachernagel进一步完善，是用来衡量自然资源利用程度的一种易操作

9、的模型。生态足迹是指能够提供地区内人群一定生活标准所需要的能源以及容纳其产生的废弃物的所占用的具有生物生产力的地域面积。通俗来讲，人类的一切活动需要消耗自然资源并产生废弃物，因此会对自然产生压力，这些压力需要一定的土地面积来承担，而这些土地面积就是生态足迹。Ress曾经形象的将其比喻为“一只负载着人类及其文明的巨脚踏在地球上而留下的脚印”。当提到生态足迹时，我们还不得不提到与生态足迹相对应的另一个概念：生态承载力（ecological capacity，简称为EC）。生态承载力是指一个地区的自然环境所能够为人类活动提供的最大容量。生态承载力与足迹之间是作用力与反作用力的关系2，生态足迹的增大往

10、往会降低生态承载力，而生态承载力的提高往往会减小生态足迹。生态足迹模型计算得到的结果一般是和当地生态承载力相比较，若是大于生态承载力，称之为生态赤字（ED）；若是小于生态承载力，则称之为生态盈余（ES）。2.1.1生物生产性土地在生态足迹模型中，具有生物生产力的土地称之为生物生产性土地，根据不同类型被分为了六种（图1）：为我们提供粮食作物和经济作物的耕地(arable land)，这是几种类型的土地中生产力最大一种；用于发展畜牧业，提供肉食和禽蛋类产品的的牧草地(pasture)；用于提供各类水产品的淡水区域及海水区域，可以笼统的称之为水域(water area)；用于提供林类产品的人工林地和

11、自然森林，统称为森林(forest)；用于容纳化石燃料产生的废弃物(如：CO2，SO2，NOX)的化石能源地(fossil energy land)；用于提供人类活动所需要的居住用地、交通用地、水电设施用地以及其他各类生产活动用地，称之为建筑用地(built-up areas)。其中，前四种生物生产性土地是生物资源消费所需，后两种是能源消费所需。2.1.2生态足迹的条件我们能够利用生态足迹模型解决问题是基于六个条件：一是人类的生产和消费活动实际是消耗资源并产生废弃物的过程；二是能够量化人类自身所消耗的资源以及所产生的废物；三是消耗的资源和产生的废弃物能够转化成为具有生物生产力的地球表面面积；四

12、是各类土地具有空间排斥性，即一种土地若是用于一种用途，那么就不能在用于其他的用途；五是六种具有生物生产性的土地虽然生产不同，但是能够转化为一个统一的单位；六是生态足迹超过生态承载力的部分将由过度消耗本地资源承担或者转嫁给其他地区分担，转嫁方式可以是从其他地区输入资源或者在其他地区处置废弃物等。图1 生态足迹框架2.2生态足迹的计算模型2.2.1生态足迹常见的三种计算方法常见的生态足迹的计算方法有三种：综合法，成分法和投入产出法3。综合法是由Wakernagel所提出，是目前应用最广泛的方法。这是一种利用国家层级数据的方法，对数据的整体性要求很强，因此更常见于国家级的宏观层面，在较小区域的生态足

13、迹计算中不占优势。成分法是由Simmons和Chambers提出，计算方法与综合法本质是相同的，但是这种方法可以较好的利用地区的数据而进行当地的生态足迹分析。但是由于对消费项目的划分过于依赖，从而导致这种方法受主观性影响较强，影响了结果的准确性。投入产出法是由Leontief提出1，这种方法将生物生产性土地的划分方式不同于其他计算方法，是将其按照生产部门来划分的，因而可以在一定程度上增强该模型的结构性。但是由于这种方法还存在一些不足，所以应用并不广泛。2.2.2生态足迹模型生态足迹的计算模型通常包括三个部分：生态足迹（EF）、生态承载力（EC）、生态赤字/盈余（ED/ES）。由于六类生物生产性

14、土地所具有的生产力并不相同，所以在使用时需要将其转换为具有相同生产力的土地面积。由此，我们需要一个均衡因子，可以将其设为aj ，表示第j种生物生产性土地的均衡因子。此外，由于国家与地区之间相同类型的生物生产性土地所具有的生产力也不相同，同样需要将其转化为相同生产力的土地面积。所以，我们需要另外一个产量因子，可以设为bj ，表示第j种生物生产性土地的产量因子。生态足迹的模型可以表示为：EF=Nef=Naj (1)(1)式中，EF为生态足迹总量，ef为人均生态足迹量，i为第i种消费项目，ci为第i种消费项目的人均消费量，pi为第i种消费项目的平均生产量，N为研究地区内的人口总量。生态承载力的模型为

15、：EC=Nec=N (2)(2)式中，EC为生态承载力总量，ec为人均生态承载力的量，pj为第j种生物生产性土地的人均面积。由于在生态足迹中，生物生产性土地划分为六种类型，所以j的取值为1,2，6。生态赤字/盈余为：ED/ES=EC-EF (3)当EFEC时，会有ED出现，此时为生态赤字；当EFEC时，会有ES出现，此时为生态盈余。2.2.3影响生态足迹计算结果的因素一个模型计算出来的结果可能会受到多方面的影响，而要想保证模型计算出来的结果是真实可靠的，就必须对能够影响模型结果的因素进行分析。同样，也有学者曾经对影响生态足迹模型的因素进行过分析，这些分析对于保证一个模型的稳定性和可靠性有着重要

16、的意义。田存志等（2011）4在研究中以云南省的生态足迹为例，经研究发现除了均衡因子和产量因子会对生态足迹模型产生影响之外，计算方法、数据分类、参数的确定都会对其结果产生影响，而重要统计数据条目的变化对结果影响最大，甚至超过了计算因子的影响。所以，在使用生态足迹模型时，一定要重视数据的采集过程，当然各类参数的确定也非常重要。前期的准备工作越是严谨，模型得出的结果才能令人信服。2.3生态足迹的优缺点生态足迹自从被提出以来，迅速得到了各国学者的广泛关注，并将其应用在各个领域，这说明了生态足迹有着其他理论无法比拟的优势。然而，即便生态足迹这一理论有着许多优点，我们也不能否认其仍然存在着许多的不足之处

17、尚待改进。2.3.1生态足迹的优点1）生态足迹这一理论简明形象，能够比较容易的为普通人所理解，这一点不同于其他的理论过于复杂，不易被接受。而正是因为容易被接受，所以在大力推广可持续性发展与环境保护的今天，有着无可比拟的优势，能够为生态保护事业做出更大的贡献。2）生态足迹模型适用的不但领域广泛，而且应用尺度也非常广。应用领域方面，生态足迹在能源利用，土地利用规划，可持续性发展分析，旅游业，能源生态足迹等等许多领域都有涉及。在应用尺度面，在宏观层面可以分析国家层级的数据，从微观层面，可以分析地区、省级乃至企业、社区的状况。3）生态足迹是一种系统性的评价指标，能够将不同地区不同种类的生物生产性土地用

18、均衡因子和产量因子消除其中的差别，使得它们能够用一个统一的标准进行测量比较，加强了模型的可操作性。2.3.2生态足迹存在的缺陷1）生态足迹模型是一个静态的模型，虽然生态足迹能够评估一个地区或者行业的可持续性，但是该模型在使用时忽略了许多处在发展中的因素，比如：人口数量，技术水平等，而这些被忽略的因素会改变我们对于生态系统的压力。所以，这就导致了模型缺乏了预测未来可持续性的能力。2）生态足迹使用的均衡因子和产量因子取值困难。均衡因子的提出是基于不同类型的生物生产性土地之间能够用统一的标准来度量，产量因子则是认为不同地域的生物生产型土地的生产力可以统一量化。但是实际上，这两个因子的取值是非常困难的

19、，这就使得该模型计算得出的结果不够精确。3）生态足迹对于废弃物的处理过于简单。在生态足迹模型中，往往把能源废弃物转化为CO2，但是，并不是能够完全的涵盖其他废弃物的影响。另外，在模型中，处理CO2的生物生产性土地单纯的定义为森林，但在实际中，牧草地对于温室气体的处理能力也是相当可观的。这些对于废弃物的简单处理方式导致了这一模型受到了许多争议5。2.4关于生态足迹的改进模型的研究国内外学者在使用生态足迹模型进行可持续发展状况评估的同时，也对这一模型进行了许多方面的改进和完善。国外学者Niccolucci将生态足迹模型进一步发展，提出了生态足迹深度这一崭新的概念，将生态承载力EC与生态赤字ED联系

20、在了一起：生态足迹深度等于（EC+ED）/EC6。Kissinger等7则将生态足迹的应用进一步细化，提出了根据产品货源地的不同进行具体区域的研究方法，并且成功研究了以色列的粮食足迹。而国内学者在生态足迹模型的改进方面最大的成果是提出了能值改进生态足迹模型，该模型使得人类的劳动价值在其中得以体现。同时，针对生态足迹是静态这一缺陷，我国学者将时间序列引入到生态足迹模型中，尽管并不是非常成熟，但是却为生态足迹的预测性功能提供了一个新的研究方向8。第三章 生态足迹研究成果展示由于可持续发展理念的兴起与生态环境保护的压力越来越大，自从Ress教授提出生态足迹理论和模型以来，国内外学者便在许多领域对其进

21、行了的应用。生态足迹应用领域主要是在国家和地区的可持续性发展评估、城市建设过程中建筑用地规划、景区的旅游生态足迹、备受关注的能源生态足迹、新提出的生态地租分析、地区的生态适度人口、城市的交通状况评估、水资源生态足迹以及国家的大型工程建设评估等等。3.1生态足迹在经济可持续性发展评估方面的应用和平与发展是当今世界的主题，所以关于评估经济发展可持续性这一方面的应用历来是生态足迹应用最广泛且最受关注的领域。而许多地区也面临着生态环境与经济发展之间的矛盾，所以对于这一领域的生态足迹研究有着很强的现实意义，能够在一定程度上为决策者制定经济发展策略时提供参考。我国学者在对我国的生态足迹进行测算时，曾经提出

22、了GDP生态足迹（本文用GEF表示）这一参量，可以衡量在经济发展过程中的资源的利用效率。GEF=EF/GDP (4)在评估经济可持续发展性时，我们需要获取的数据有：国家（或地区）所拥有的六类生物性生产型土地面积以及各类土地的生产力大小、该区域人口的数量及维持一定生活水平需要的各类消费品的数量、人类活动产出的废弃物的总量、该地区均衡因子和产量因子的数值。由以上的资料我们便能计算出当地的生态足迹数值和生态承载力数值。但是，需要注意的一点事，根据世界环境与发展委员会在我们共同的未来中的建议，有12%的生物生产性土地要用来保护生物多样性，所以在计算时需要扣除。J. Wilsona等（2009）9在对加

23、拿大艾伯塔地方进行研究之后，认为缺乏相关专业人才进行生态足迹的测算，而聘请的专家得出的结论不一致影响到了政府决策，于是提出政府应该使用一个统一的测量标准来进行生态足迹测算。Klinsky等（2009）10研究了生态足迹在北美的应用，认为不应当使用单一的方法进行数据的处理，而是应当使用混合的方法，这样得出的结论才能对于可持续发展评估更有价值。周巧等（2010）3测算了中国20012007年之间的生态足迹，发现中国总体的生态足迹一直是处于生态赤字状态，而且生态压力不断增加，究其原因是资源利用率过低，所以提出了发展循环经济和合理开发资源的建议。彭利民等（2011）11研究了山东半岛20002008年

24、的生态足迹，并且利用灰色预测模型对2009-2015年的生态足迹进行了预测，结果显示山东半岛长时间处于生态赤字状态下并将继续扩大，从而提出了发展高效农业并改变消费方式的建议。3.2生态足迹在旅游业方面的应用旅游业是近年来非常时兴的一门产业，是第三产业的主要组成部分，而且因其污染少被称为“绿色产业”从而受到许多国家的重视并大力发展。在这一背景下，一个能够测量旅游业可持续性的模型就呼之欲出了。最早由Hunter教授在2002年将生态足迹这一模型引入到了旅游业当中，从而提出了旅游生态足迹这一概念，这一概念仍然是利用生态足迹的架构，但考虑的是游客的消费习惯和结构，所以可以用来计算景区的生态可持续性。因

25、为旅游地区的游客消费不同于日常消费，所以生态足迹模型中的六种消费项目对其不完全适用。因此，我们在旅游生态足迹中，将消费项目划分为了：饮食、住宿、出行、购物、游玩、娱乐等六个部分。由此可以看出，在游客的消费要素中，生物消费不再占有主要的部分，反而隶属于能源消费和建筑用地消费的住宿、出行、游玩、娱乐占据了主要地位12。国外学者Cole等（2002）13曾经对印度不同的景点进行过研究，结果发现在在马约卡岛度假的生态足迹要小于在喜马拉雅山附近景区，这是由于不同景点的游客消耗的消费品种类和数量均有所不同。席建超等（2004）14是国内首次进行旅游业生态足迹分析的学者，他们在研究之后认为六个项目当中出行的

26、生态足迹占据了绝对主导的地位，因此要改善景区的交通运输方式及条件。王贇等（2011）15在对乐山大佛所在地区的生态足迹进行了研究之后，结果发现虽然该地区的生态承载力较之普通地区更大，但是由于游客的数量较多，所以生态足迹数值较高，且该地区受到了一定的商业化的侵蚀，破坏了景点的完整性，由此提出严格控制景区内建筑的数量并加快产业结构的调整。3.3生态足迹在土地利用规划方面的应用土地利用规划这一领域在我国的重要性相对来说更大一些，因为我国的人口数量过多而可利用的土地数量相对较少。尤其是人口分布非常不均匀，大量人口聚集在土地较少的东部地区，而幅员辽阔的西部地区却缺乏足够的劳动力去建设，但是西部地区的生态

27、承载力也相对不足。因此，在我国土地利用规划显得尤其重要。当然，西部地区在发展的时候也要借鉴生态足迹的数据来制定发展策略，以达到环境保护的效果。在计算建设用地的可持续性时，不能单纯的计算生态足迹和生态承载力，因为这样笼统的计算得出的数据不能够令人信服。在计算过程中，我们应当寻求一个参数，而这个参数应当能够使得建筑用地的可持续容量能够在生态承载力中明确的体现出来。我们可以设单位建筑用地的产出为m，单位生态足迹为ef，生态承载力与建筑用地的比例为p，则可以得出公式：P=m/ef (5)其中，m的取值为当地建筑用地的产出值与建筑用地的面积之比。使用该参数便可以得出建筑用地的承受力，然后与现阶段的建筑用

28、地面积相比较，便可以当地的土地利用规划。蔡育秋等（2010）以黄梅县为研究实例进行了土地利用规划的测评，发现使用综合指标法与生态足迹法得到的结果大概一致，因此得出了生态足迹法在土地利用规划方面是一个有效的模型16。张路路等（2011）在对冀东山地丘陵地区进行土地利用规划测算后得到影响建筑用地的因素主要是人口和经济，但是产业结构和相关政策也同样对其有着影响，所以在制定策略时要仔细慎重17。3.4生态足迹在能源利用方面的应用现阶段，能源已经成为制约经济发展的一个相当重要的因素，全球各国无不在为了能源的高效利用而努力。因此，对能源系统进行生态足迹分析具有很强的现实意义，能够为提高能源的利用率做出一定

29、的贡献。尤其是我国现阶段能源需要大量进口才能满足需要，更加需要这一理论指导。此外，能源利用生态足迹还应用在能源贸易过程中，因为这一过程中生态足迹会有一个再分配的过程，会使得某一国家或地区的生态责任被转嫁到其他国家和地区。国内外学者在对能源生态足迹进行研究时，也提出了几个补充性的参量以完善原有生态足迹模型的不足。如：嵌入能是在能源贸易过程中出现，指的是产品在贸易过程中自身所消耗的能源。生态补偿是指使用资源的地区应当向产出资源的地区进行一定量的经济补偿18。还有同土地利用规划相似的，在能源利用分析时，也需要一个参量使得能源足迹能够得以具体体现。国外学者Folke（1997）上世纪就曾对欧洲四个国家

30、进行能源生态足迹测算后提出，提高能源利用率以及提高垃圾回收率会使能源生态足迹变小，这一点符合我们的常识。郑忠海等（2009）在对北京市19902007年的能源供应系统进行分析之后，提出热电冷联产的供能系统是能源利用率最高的模式，而且天然气比其他同类能源产生的生态足迹更少，所以值得提倡使用19。刘建伟（2011）在对中国能源贸易进行了研究之后，得出了中国目前进口能源生态足迹在持续增长，而出口能源生态足迹则处于波动状态，而且能源依赖进口的程度也愈发严重，需要降低这一依赖程度20。3.5生态足迹在其他方面的应用肖建红等（2006）曾对三峡工程做过生态足迹的分析，为大型水利建设工程的生态保护提供了颇具

31、参考价值的数据21。孙鹏等（2008）以沈阳市的交通为研究对象进行了城市交通生态足迹的测算，得到的结论是随着私家车的普及，不仅增加了能源消耗，加剧了环境污染，更大大地降低了交通运输的效率，因而造成了严重的浪费，这一状况应当用完善公共交通设施，大力提倡乘坐公交车等措施来改善8。Samir Amin（2009）的一篇关于资本主义和生态足迹关系的文章中声明现阶段资本主义制度导致了生态足迹的增大，而社会主义制度似乎更注重生态，所以资本主义制度应当适度改革，应该向社会主义制度某些方面学习22。龙开胜等（2011）曾对生态地租进行了分析，认为应该征收生态税用于补偿因人类活动带来的环境破坏，虽然这将导致人类

32、的生活成本的提高，但是为了能够维持生态平衡，这个成本是必须要付出的25。董宏林等（2011）以宁夏回族自治区为研究对象，进行了生态适度人口的研究，认为传统方法得到的宁夏现阶段人口数量超过生态承载力的结论是不准确的，应当以现阶段的实有人口为适度人口，由此得出宁夏可以接收西部大开发所造成的移民26。方国华等（2011）分析了连云港市20052009年这五年间的水资源利用情况，利用水资源生态足迹模型得出了其水资源利用低下，尤其是农业用水浪费严重的结论，认为这一现象导致了生态足迹的持续走高，应当加以改善27。高阳等（2011）对全国各省区的生态经济利用能值改进模型计算后发现得出的结果要比传统模型高出很多，这一现象应当引起我们的重视，环境保护的工作已经刻不容缓，同时这也说明了能值改进生态足迹模型比传统方法更有效，更能凸显问题28。第四章 生态足迹的发展前景展望根据中国能源网的数据显示，中国目前生态足迹居全球第二，总量和欧洲27个国家的生态足迹相当，中国使用的资源量已经是能够提