1、第六章城市生態(tài)足跡時間序列分析與預(yù)測研究生態(tài)足跡理論介紹 某市生態(tài)足跡時間序列分析 支持向量機介紹 某市總體規(guī)劃期間總生態(tài)足跡預(yù)測 討論 一、生態(tài)足跡理論介紹 生態(tài)足跡概念 計量模型 參數(shù)選擇 計算方法與數(shù)據(jù)來源 什么是生態(tài)足跡？將城市想象為一個工業(yè)代謝體，將其比喻為一個巨大的動物在農(nóng)場上放牧的情景。 與動物類似，城市需要消耗資源并將其能量和物質(zhì)最終返回到環(huán)境。 生態(tài)足跡需要回答的問題是：需要多大的農(nóng)場面積，持續(xù)地供給城市所需的資源和吸納城市排放的廢物？任何已知人口（一個城市或一個國家）的生態(tài)足跡是生產(chǎn)這些人口所消費的所有資源和吸納這些人口所產(chǎn)生的所有廢棄物所需要的生態(tài)生產(chǎn)性面積(biolog

2、ically productive area)，計量單位為“gha”(global hectare)，即“全球性公頃”。 根據(jù)生態(tài)足跡，可將一個地區(qū)或國家消費的資源量與所擁有的生態(tài)承載能力進行比較，判斷一個國家或地區(qū)的發(fā)展是否處于生態(tài)承載能力范圍內(nèi)，是否處于可持續(xù)性狀態(tài)。生態(tài)足跡概念生態(tài)足跡提出生態(tài)足跡是生態(tài)經(jīng)濟學(xué)家Rees教授于1992年首次提出，1996年Wackernagel發(fā)展并完善的一種測度可持續(xù)發(fā)展的方法。 William E. Rees 曾形象地比喻為“一只負載著人類與人類所 創(chuàng)造的城市、工廠的巨腳踏在地球上留下的腳印”。圖 （Wackernagel M,1997）生態(tài)足跡理論從

3、兩方面考慮人類對資源的利用程度： （1）計算人類為了維持生存所需要占用的生態(tài)生產(chǎn)性面積； （2）計算資源的承載能力； （3）兩者比較結(jié)果判斷某一地區(qū)在現(xiàn)有經(jīng)濟和技術(shù)水平下的可持續(xù)發(fā)展狀況（生態(tài)盈余或生態(tài)赤字）；生態(tài)足跡的計算基于兩個基本事實： (1) 人類可以確定自身消費的絕大多數(shù)資源及其所產(chǎn)生廢棄物的數(shù)量； (2) 這些資源和廢氣物能轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的生物生產(chǎn)面積(biologically productive area)。 計算模型 EF, EC分別為總的生態(tài)足跡和總生態(tài)承載力(gha)； ef，ec分別為人均生態(tài)足跡、人均生態(tài)承載力(gha)；N為某地區(qū)總?cè)丝跀?shù)(人)； Ci為第i種資源消費量

4、（t）；EPi表示第i種資源全球平均生態(tài)生產(chǎn)力(kg/gha)；EQi為第i種資源所占用土地的均衡因子；Aj是j種類型生態(tài)生產(chǎn)性土地面積(gha)；Yj是j種不同類型生態(tài)生產(chǎn)性土地產(chǎn)量因子(無量綱)； ED(ER)為生態(tài)赤字或生態(tài)盈余（gha）； ed(er)為人均生態(tài)赤字或人均生態(tài)盈余； 重要的3個參數(shù)： 全球平均生態(tài)生產(chǎn)力 EPi（kg/gha） 均衡因子 EQi ； 產(chǎn)量因子 Yj計算模型EPi全球平均生態(tài)生產(chǎn)力 計算耕地、林地、水域等面積時，采用世界糧農(nóng)組織（FAO）公布的每公頃相應(yīng)類型土地的全球平均生產(chǎn)量（kg/gha）。 在煤炭、燃料和電力等資源的化石燃料用地足跡時，采用世界單位化

5、石能源土地面積的平均發(fā)熱量來確定各類型資源全球平均能源足跡 。參數(shù)選擇 EQi均衡因子（6種土地類型） 指一個將不同類型土地轉(zhuǎn)化為在生態(tài)生產(chǎn)力上等價的系數(shù) 。 本文采用世界野生動物基金會（WWF）提供的均衡因子數(shù)據(jù)。Yj產(chǎn)量因子 一個將各國各地區(qū)同類型生態(tài)生產(chǎn)性土地轉(zhuǎn)化為可比面積的參數(shù)。即為一個國家或地區(qū)某類土地的平均生產(chǎn)力與世界該類型土地生產(chǎn)力的比率 本文采用恒定世界單產(chǎn)法計算 根據(jù)生態(tài)足跡理論方法及模型，某市生態(tài)足跡需求由耕地、草地、林地、水域、能源與建筑6個部分組成，但生態(tài)足跡供給由耕地、水域、林地和建筑4個部分組成。 數(shù)據(jù)來源：某市統(tǒng)計年鑒、某市國土資源局土地供給數(shù)據(jù)。計算方法與數(shù)據(jù)來

6、源項目 全球平均 產(chǎn)量 區(qū)域生物生產(chǎn)量 按全球平均產(chǎn)量總生態(tài)足跡 人均生態(tài)足跡 生產(chǎn)型面積類型 農(nóng)產(chǎn)品 糧食 2744 1305476 475756.6 0.0635 耕地 棉花 1000 20152 20152 0.00269 耕地 油料 1856 174966 94270.5 0.0126 耕地 麻類 1500 1603 1068.7 0.000143 耕地 糖料 18000 85472 4748.4 0.000634 耕地 蔬菜、瓜類 18000 4791329 266184.9 0.03553 耕地 動物產(chǎn)品 豬肉 74 174743 2361391.9 0.3152 草地 牛、羊肉

7、33 9419 285424.4 0.0381 草地 禽肉 457 47044 102940.92 0.01374 草地 禽蛋 400 136849 342122.5 0.0457 草地 奶類 502 45580 90796.8 0.01212 草地 水產(chǎn)品 29 320884 11064965.5 1.477 水域 林產(chǎn)品 水果 3000 111412 37137.3 0.00496 林地 木材 1.99 16731 33294.7 0.00444 林地 生物資源帳戶項目 全球平均能源足跡 折算 系數(shù) 總消費量 人均生態(tài)足跡 生產(chǎn)型面積類型 煤炭 55 20.9340 926.39 0.47

8、1 化石燃料用地 焦炭 55 28.4700 333.58 0.2305 化石燃料用地 原油 93 41.8680 430.29 0.2586 化石燃料用地 燃料油 71 50.200 25.16 0.0237 化石燃料用地 汽油 93 43.124 5.38 0.00333 化石燃料用地 柴油 93 42.705 6.40 0.00392 化石燃料用地 煤油 93 43.1240 0.24 0.00015 化石燃料用地 焦爐煤氣 93 18.003 90.59 0.0234 化石燃料用地 液化石油氣 71 50.200 0.48 0.000453 化石燃料用地 電力 1000 11.84 4

9、03.96 0.00638 建筑用地 外購熱力 1000 29.344 49.68 0.00195 建筑用地 能源帳戶人均生態(tài)足跡（生態(tài)足跡需求） 人均生態(tài)承載能力（生態(tài)足跡供給） 土地 類型 人均面積 均衡因子 均衡面積 人均面積 均衡因子 產(chǎn)量因子 均衡面積 耕地 0.1151 2.8 0.3223 0.0291 2.8 2.184 0.178 草地 0.4249 0.5 0.2125 0 0.5 0 0 水域 1.477 0.2 0.2954 0.0292 0.2 50.60 0.2960 林地 0.0094 1.1 0.0104 0.0381 1.1 0.910 0.0382 能源 用

10、地 1.0151 1.1 1.117 0 1.1 建筑 用地 0.00443 2.8 0.0124 0.0137 2.8 2.184 0.0838 總計 1.97 0.596 某年某市生態(tài)足跡計算匯總表 二、19902004年x市生態(tài)足跡時間序列分析 表1 19902004某市生態(tài)足跡現(xiàn)狀 從表1可知，19902004年某市人均生態(tài)足跡從1990年的1.671gha增加到2.234gha，相應(yīng)的人均承載力從0.446gha增加到0.552 gha。意味著某市在過去的15年中，一直處于生態(tài)赤字的狀態(tài)。生態(tài)赤字從1.225gha(1990年)增加到1.686gha(2004年)。Time (yea

11、r) Total population (person) EF (gha per cap) BC (gha per cap) Ecological budget (gha per cap) TEF (gha) 1990 6697500 1.671 0.446 1.225 11191523 1991 6770400 1.652 0.442 1.210 11184700 1992 6844700 1.683 0.443 1.240 11519630 1993 6917000 1.752 0.459 1.293 12118584 1994 7000100 1.757 0.487 1.270 1229

12、9178 1995 7100100 1.859 0.527 1.332 13199086 1996 7159500 1.951 0.533 1.418 13968185 1997 7239100 1.958 0.551 1.407 14174158 1998 7317900 1.925 0.537 1.388 14086958 1999 7402000 1.952 0.562 1.390 14448704 2000 7492000 2.010 0.532 1.478 15058920 2001 7582300 2.091 0.527 1.564 15854589 2002 7681000 2.

13、150 0.545 1.605 16514150 2003 7811900 2.180 0.536 1.644 17029942 2004 7859100 2.234 0.552 1.686 17557300 Table 1 The per capita EF, BC, Ecological budget and TEF for X city, 1990-2004人均生態(tài)足跡 生態(tài)承載力 生態(tài)赤字 某市2004 2.234 0.552 -1.686 江蘇省1999 1.7117 0.4141 -1.2975 中國2000 1.3255 0.681 0.6445 世界1997 2.8 2.0 -

14、0.8 美國1997 10.3 6.7 -3.6 意大利1997 4.2 1.3 -2.9 印度1997 0.8 0.5 -0.3 香港1997 5.1 0.0 -5.1 中國陜西1999 1.086 0.742 -0.344 中國新疆1999 2.413 1.152 -1.261 中國重慶1999 1.042 0.303 -0.738 某市生態(tài)足跡2.234gha大于江蘇省1.7117gha，在省域尺度上是不可持續(xù)的；某市2004年的生態(tài)足跡2.234gha和中國2000年人均生物生產(chǎn)面積閾值1.3255gha比較，該市發(fā)展在國家尺度上是不可持續(xù)的；某市2001生態(tài)足跡2.234gha和1997年全球人均的生物生產(chǎn)面積生態(tài)閾值2.0gha比較，該市在全球尺度上也是不可持續(xù)的；Fig. 1 The development trend of per capita EF of five main categories of biological produc