(1) 化石能源地 (fo ssil energy land) 生态足迹分析法强调资源的再生性。 从理论上 讲, 为了保证自然资本总量不减少, 我们应该储备一 定量的土地来补偿因化石能源的消耗而损失的自然 资本的量。 但实际情况是, 我们并没有作这样的保 留。 所以, 从这个角度来看, 我们现在是在直接消费 着资本。 (2) 可耕地 (a rab le land) 从生态分析来看, 可耕地是所有生态生产性土 地中生产力最大的一类: 它所能集聚的生物量是最 多的。 根据联合国粮农组织 (FAO ) 的报告, 目前世 界上几乎所有最好的可耕地, 大约 13. 5 亿 hm 2, 都 已处于耕种的状态; 并且每年其中大约 100 万 hm 2 的土地又因土质严重恶化而遭废耕。这意味着, 今天 世界上平均每个人所能得到的可耕地面积已不足 0. 25 hm 2 了。 (3) 牧草地 (p a stu re) 即适用于发展畜牧业的土地。 全球目前大约有 33. 5 亿 hm 2 的牧草地, 折合人均约 0. 6 hm 2。绝大多 数牧草地在生产力上远不及可耕地, 不仅是因为它 们积累生物量的潜力不如可耕地, 也因为由植物能 量转化到动物能量过程存在着著名的 1 10 率而使 得实际上可为人所用的生化能的量减少了。 (4) 森林 (fo rest) 指可产出木材产品的人造林或天然林。当然, 森 林还具有其它许多功能, 如防风固沙、涵养水源、改 善气候、保护物种多样性等。 全球现有森林约 34. 4 亿 hm 2, 相当于人均 0. 6 hm 2 的面积。 目前, 除了少 数偏远的、难以进入的密林地区外, 大多数森林的生 态生产力并不高。此外, 牧草地的扩充已经成为森林 面积减少的主要原因之一。 (5) 建成地 (bu ilt2up a rea s) 包括各类人居设施及道路所占用的土地。 这类 地的世界人均拥有量现已接近 0. 03 hm 2。由于人类 的大部分建成地位于地球最肥沃的土地上, 建成地 对可耕地的减少具有不可推卸的责任。
2 指标体系
在生态生产性土地的概念基础上, 生态足迹研 究者建立了一系列指标来计量人地系统间自然资本 的供需情况和可持续程度。 2. 1 生态容量与生态承载力 (ecolog ica l capac ity)
传统研究中所采用的生态承载力以人口计量为 基础, 它反映在不损害区域生产力的前提下, 一个区 域有限的资源能供养的最大人口数。然而, 在现实世 界中, 贸易、技术进步、地区之间迥异的消费模式等 因素不断地向这个基于人口的“生态承载力”指标功 能发出挑战。 人们认识到人类对环境的影响不仅取 决于人口本身的规模, 而且也取决于人均对环境的
1 生态足迹分析的基本概念
1. 1 生态生产性土地与全球生态标杆 “生态生产性土地”是生态足迹分析法为各类自
然资本提供的统一度量基础。 生态生产也称生物生 产, 是指生态系统中的生物从外界环境中吸收生命 过程所必需的物质和能量转化为新的物质, 从而实 现物质和能量的积累。 生态生产是自然资本产生自 然收入的原因。 自然资本产生自然收入的能力由生 态生产力 (eco log ica l p roductivity) 衡量。 生态生产 力越大, 说明某种自然资本的生命支持能力越强。
可持续发展作为一种新的发展理念和模式, 自 1987 年《我们共同的未来》发表以来, 已经从理论走 向实践。可持续发展是全球共同的责任, 它的实现需 要世界各国间的广泛合作。 有效地对世界各国的可 持续发展程度进行客观的度量, 是全球性可持续发 展合作的重要基础。 因此, 继 1992 年里约热内卢联 合国环境与发展大会之后, 各国学者开始致力于量 化可持续发展程度的研究, 先后提出了一些富有价值 的评价方法和指标体系, 生态足迹分析法即是其中一 例。
第 15 卷第 6 期 2000 年 12 月
学术论文
地球科学进展 ADVAN CE IN EA R TH SC IEN CES
生态足迹分析理论与方法Ξ
V o l. 15 N o. 6 D ec. , 2000
杨开忠, 杨 咏, 陈 洁
(北京大学城市与环境学系, 北京大学中国区域经济研究中心, 北京 100871)
由于自然资本总是与一定的地球表面相联系, 因此生态足迹分析用生态生产性土地的概念来代表 自 然 资 本。 所 谓 生 态 生 产 性 土 地 ( eco log ica lly
Ξ 基金项目: 国家自然科学基金项目“区域复杂空间格局演化规律的研究”(编号: 49971027) 资助。 第一作者简介: 杨开忠 (19622) , 男, 教授, 主要从事区域发展研究。 收稿日期: 2000203230; 修回日期: 2000205229。
生态足迹分析法是由加拿大生态经济学家 W illiam 和其博士生W ackernagel 于 90 年代初提出 的一种度量可持续发展程度的方法, 它是一组基于 土地面积的量化指标, 其中最具代表性的是生态足 迹:“一 只 负 载 着 人 类 与 人 类 所 创 造 的 城 市、工 厂 ……的巨脚踏在地球上留下的脚印”[ 1 ]。生态足迹这 一形象化概念既反映了人类对地球环境的影响, 也 包含了可持续性机制。这就是, 当地球所能提供的土 地面积容不下这只巨脚时, 其上的城市、工厂就会失 去平衡; 如果巨脚始终得不到一块允许其发展的立 足之地, 那么它所承载的人类文明将最终坠落、崩
(6) 海洋 ( sea) 海洋覆盖了地球上 366 亿 hm 2 的面积, 相当于 人均 6 hm 2。但是, 海洋里 95% 的生态生产量归功于 这 6 hm 2 中的大约 0. 5 hm 2, 它是海洋所能给予人 类最慷慨的量了。 由于人们喜欢吃的鱼在食物链中 排位较高, 人类实际能从海洋中获取的食物是比较 有限的。 具体说来, 这 0. 5 hm 2 大约每年能提供鱼 18 kg, 而其中仅有 12 kg 能最后落实在人们的饭桌 上, 其所能保证的仅是人类卡路里摄入量的 1. 5%。 生态足迹分析的一个基本假设是: 各类土地在 空间上是互斥的。譬如, 一块地当它被用来修建公路 时, 它就不可能同时是森林、可耕地、牧草地等。这条 “空间互斥性”使得我们能够对各类生态生产性土地 进行加总, 从宏观上认识自然系统的总供给能力和 人类系统对自然系统的总需求。 根据上面对各类生 态性土地的分析, 我们已知道现在全球人均对各类 生态性土地的拥有量分别为: 0 hm 2 化石能源地、 0. 25 hm 2 可耕地、0. 6 hm 2 牧草地、0. 6 hm 2 林地、 0. 03 hm 2建成地及 0. 5 hm 2 海洋面积。 考虑到各类 土地之间生产力的差异, 分别赋予它们 1. 1、2. 8、 0. 5、1. 1、2. 8、0. 2 的权重[1], 然后将上述值加权求 和, 得到人均拥有约 1. 8 hm 2 生态土地的一个结果。 根据世界环境与发展委员会 (W CED ) 的报告, 至少 有 12% 的生态容量需被保存以保护生物多样性, 这 意味着在人均 1. 8 hm 2 拥有量中需扣除约 0. 2 hm 2 土地来供给地球上其他生物生存所需。 这样能为人 所使用的土地面积仅剩下 1. 6 hm 2 人。 这个 1. 6 hm 2 的 土 地 即 是 所 谓 的“全 球 生 态 标 杆”( g loba l eco log ica l benchm a rk) 的值。可见, 全球生态标杆实 际上是全球人均总生态承载力, 衡量的是人均全球 总生态容量。
第 6 期 杨开忠等: 生态足迹分析理论与方法 6 31
p roductive a rea) 是指具有生态生产能力的土地或 水体。 这种替换的一个可能好处是极大地简化了对 自然资本的统计, 并且各类土地之间总比各种繁杂 的自然资本项目之间容易建立等价关系, 从而方便 于计算自然资本的总量。事实上, 生态足迹分析法的 所有指标都是基于生态生产性土地这一概念而定义 的。根据生产力大小的差异, 地球表面的生态生产性 土地可分为 6 大类:
毁。生态足迹分析法从需求面计算生态足迹的大小, 从供给面计算生态承载力的大小, 通过对这二者的 比较, 评价研究对象的可持续发展状况。 近年来, 在 以W ackernagel 为代表的“加拿大生态足迹小组”的 努力下, 该方法正以其较为科学、完善的理论基础、 形象明了的概念框架、精简统一的指标体系以及方 法本身的普适性而开始流行。
摘 要: 可持续发展的量度问题是持续发展的重要课题。加拿大生态经济学家W illiam 和其博士生 W ackernagel 倡导的生态足迹分析法, 以基于生态生产性土地的量化指标、创新的思路和方法的普 适性而日益流行。 系统地介绍了生态足迹分析法的理论框架、指标体系和计算方法, 并通过介绍世 界 52 个国家和地区的生态足迹具体地阐述生态足迹分析法的应用。 最后, 对该方法及其应用前景 进行了评价。 关 键 词: 生态足迹; 可持续发展; 可持续性 中图分类号: F 06212 文献标识码: A 文章编号: 100128166 (2000) 15 卷
影响规模, 因此单从其中一个方面来衡量生态容量 是不准确的。
H a rd in 在 1991 年进一步明确定义生态容量为 在不损害有关生态系统的生产力和功能完整的前提 下, 可无限持续的最大资源利用和废物产生率。生态 足迹研究者接受了 H a rd in 的思想, 并将一个地区所 能提供给人类的生态生产性土地的面积总和定义为 该地区的生态承载力, 以表征该地区生态容量。 2. 2 人 类 负 荷 ( human load ) 与 生 态 足 迹
(ecolog ica l footpr in t) 人类负荷指的就是人类对环境的影响规模, 正 如前面所提到的, 它由人口自身规模和人均对环境 的影响规模共同决定。 生态足迹分析法用生态足迹 来衡量人类负荷。它的设计思路是: 人类要维持生存 必须消费各种产品、资源和服务, 人类的每一项最终 消费的量都追溯到提供生产该消费所需的原始物质 与能量的生态生产性土地的面积。 所以, 人类系统 的所有消费理论上都可以折算成相应的生态生产性 土地的面积。在一定技术条件下, 要维持某一物质消 费水平下的某一人口的持续生存必需的生态生产性 土地的面积即为生态足迹, 它既是既定技术条件和 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。在前一种意义上, 生态足迹衡量 的是人口目前所占用的生态容量; 从后一种意义讲, 生态足迹衡量的是人口未来需要的生态容量。 由于 考虑了人均消费水平和技术水平, 生态足迹涵盖了 人口规模与人均对环境的影响力。 2. 3 生态赤字 盈余(ecolog ica l def ic it rema inder) 一个地区的生态承载力小于生态足迹时, 出现 生态赤字, 其大小等于生态承载力减去生态足迹的 差数; 生态承载力大于生态足迹时, 则产生生态盈 余, 其大小等于生态承载力减去生态足迹的余数。生 态赤字表明该地区的人类负荷超过了其生态容量, 要满足其人口在现有生活水平下的消费需求, 该地 区要么从地区之外进口欠缺的资源以平衡生态足 迹, 要么通过消耗自然资本来弥补收入供给流量的 不足。 这两种情况都说明地区发展模式处于相对不 可持续状态, 其不可持续的程度用生态赤字来衡量。 相反, 生态盈余表明该地区的生态容量足以支持其 人类负荷, 地区内自然资本的收入流大于人口消费 的需求流, 地区自然资本总量有可能得到增加, 地区 的生态容量有望扩大, 该地区消费模式具相对可持 续性, 可持续程度用生态盈余来衡量。