城市尺度生態(tài)足跡模型應(yīng)用中不同參數(shù)選擇的影響分析

白 鈺，詹 望

（1.天津市國(guó)土資源和房屋管理研究中心，天津 300042；2.天津市海怡物業(yè)管理有限公司，天津 300202）

城市尺度生態(tài)足跡模型應(yīng)用中不同參數(shù)選擇的影響分析

白 鈺1，詹 望2

（1.天津市國(guó)土資源和房屋管理研究中心，天津 300042；2.天津市海怡物業(yè)管理有限公司，天津 300202）

針對(duì)生態(tài)足跡模型在城市尺度上應(yīng)用中的均衡因子、產(chǎn)量因子和平均產(chǎn)量3個(gè)參數(shù)的不同取值方式，分別對(duì)不同參數(shù)應(yīng)用模式下城市生態(tài)足跡核算的內(nèi)涵和結(jié)果進(jìn)行影響分析?；趯?duì)參數(shù)的應(yīng)用條件和效果的解析，指出傳統(tǒng)生態(tài)足跡模型的應(yīng)用中存在誤差模糊化處理和全球可比性差的問(wèn)題，“國(guó)家公頃”生態(tài)足跡模型進(jìn)行消費(fèi)來(lái)源分解更貼切的體現(xiàn)區(qū)域特征。基于參數(shù)的尺度效應(yīng)分析，指出生態(tài)足跡模型存在空間可比性和體現(xiàn)區(qū)域特征的悖論。通過(guò)對(duì)參數(shù)內(nèi)涵和模型缺陷分析，探討均衡因子和產(chǎn)量因子核算中的問(wèn)題，空間可比性來(lái)源于平均產(chǎn)量的引入，并指出模型應(yīng)用中的貿(mào)易調(diào)整過(guò)程存在缺陷，進(jìn)而為生態(tài)足跡理論及方法論的進(jìn)一步完善提供依據(jù)。

生態(tài)足跡；城市尺度；均衡因子；產(chǎn)量因子；平均產(chǎn)量

生態(tài)足跡用生態(tài)生產(chǎn)面積表達(dá)特定的經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)和人口對(duì)自然資源的消費(fèi)量，并與該地區(qū)實(shí)際的生態(tài)供給能力相比較，衡量地區(qū)的可持續(xù)發(fā)展程度［1］。生態(tài)足跡模型具有表達(dá)直觀、方法綜合、操作性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，因此這一方法在生態(tài)承載力研究領(lǐng)域得到迅速傳播和廣泛應(yīng)用［2－4］。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者在以往全球尺度、國(guó)家尺度的研究基礎(chǔ)上，在城市尺度上進(jìn)行了大量的生態(tài)足跡模型應(yīng)用實(shí)證研究和理論探討［5－8］。

生態(tài)足跡方法的特別之處是將地球表面的生態(tài)生產(chǎn)性土地分為6大類：耕地、草地、森林、化石能源用地、建筑用地和水域，再將人類對(duì)自然資本的消耗通過(guò)區(qū)域土地產(chǎn)量的換算經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力均衡后分?jǐn)偟讲煌纳鷳B(tài)生產(chǎn)性土地類型，將資源消耗轉(zhuǎn)化為土地面積的占用與生態(tài)承載力進(jìn)行比較從而評(píng)價(jià)生態(tài)壓力［9］。該過(guò)程通過(guò)模型中的一系列參數(shù)實(shí)現(xiàn)，主要包括均衡因子、產(chǎn)量因子和平均產(chǎn)量。目前針對(duì)生態(tài)足跡模型參數(shù)的研究主要集中于參數(shù)計(jì)算方法的優(yōu)化和不同尺度上的應(yīng)用［10－12］，而對(duì)參數(shù)的尺度內(nèi)涵和應(yīng)用效果缺乏系統(tǒng)性的研究。為此，本文通過(guò)城市尺度生態(tài)足跡應(yīng)用中不同參數(shù)選擇方案對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響分析，對(duì)參數(shù)的尺度效應(yīng)、應(yīng)用條件和價(jià)值等方面進(jìn)行梳理和探討，并對(duì)參數(shù)的優(yōu)化調(diào)整途徑和意義展開(kāi)討論。

1 生態(tài)足跡模型主要參數(shù)簡(jiǎn)介

1.1 均衡因子

由于各類生態(tài)生產(chǎn)性土地的生態(tài)生產(chǎn)力不同，要將這些具有不同生態(tài)生產(chǎn)力的生物生產(chǎn)面積轉(zhuǎn)化為具有相同生態(tài)生產(chǎn)力的面積，以加和計(jì)算總生態(tài)足跡，因此需要對(duì)計(jì)算得到的各類生物生產(chǎn)面積乘以均衡因子。均衡因子是在比較不同類型生態(tài)系統(tǒng)單位空間面積的生物生產(chǎn)量的基礎(chǔ)上得到的，是對(duì)各生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)潛力標(biāo)準(zhǔn)化處理的結(jié)果，以各生態(tài)系統(tǒng)生物生產(chǎn)力與區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)平均生產(chǎn)力的比值表示［13］。

關(guān)于全球均衡因子的研究中，應(yīng)用最為廣泛的是Wackernagel等利用聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織全球農(nóng)業(yè)生態(tài)區(qū)（GAEZ）及國(guó)際應(yīng)用系統(tǒng)分析研究所（IIASA）估算的土地最大潛在農(nóng)作物產(chǎn)量的相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算的各類用地均衡因子［11］。

國(guó)內(nèi)有關(guān)均衡因子的研究中，有學(xué)者在“國(guó)家公頃”生態(tài)足跡模型中使用生物產(chǎn)品的熱值來(lái)代表土地生產(chǎn)力進(jìn)而計(jì)算得到國(guó)家尺度的均衡因子［10］。在此基礎(chǔ)上，相繼出現(xiàn)了“省公頃”、“市公頃”模型［14－15］，但其計(jì)算原理與“國(guó)家公頃”一致。此外，也有學(xué)者嘗試基于植被的凈初級(jí)生產(chǎn)力來(lái)估算國(guó)家尺度和亞國(guó)家尺度的均衡因子［11－12］。

1.2 產(chǎn)量因子

在不同的國(guó)家和地區(qū)，單位面積同類型土地的生態(tài)生產(chǎn)力也存在很大差異。因此需要用產(chǎn)量因子對(duì)不同類型的面積進(jìn)行調(diào)整。某個(gè)國(guó)家或地區(qū)某類土地的產(chǎn)量因子是其平均生產(chǎn)力與世界同類土地的平均生產(chǎn)力的比率［13］。

目前對(duì)產(chǎn)量因子的研究較少，研究對(duì)象主要分為國(guó)家尺度上和區(qū)域尺度產(chǎn)量因子的核算。在核算方法上，一些研究通過(guò)區(qū)域平均產(chǎn)量和上一層次尺度的平均產(chǎn)量的比值來(lái)估算產(chǎn)量因子［14－15］，也有學(xué)者使用凈初級(jí)生產(chǎn)力的方法來(lái)計(jì)算不同區(qū)域的產(chǎn)量因子［16］。

1.3 平均產(chǎn)量

農(nóng)產(chǎn)品平均產(chǎn)量是計(jì)算生態(tài)足跡和生態(tài)容量的一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)。關(guān)于農(nóng)產(chǎn)品全球平均產(chǎn)量的使用，絕大部分國(guó)內(nèi)外研究所引用的數(shù)據(jù)均來(lái)源于 WWF的《Living Planet Report》（根據(jù) FAO2002年數(shù)據(jù)計(jì)算）［17］和 《National natural capital accounting with the ecological footprint concept》（根據(jù)1993年數(shù)據(jù)計(jì)算）［3］。另外，也有研究在全球平均產(chǎn)量的計(jì)算中使用5a農(nóng)產(chǎn)品平均產(chǎn)量數(shù)據(jù)的平均值來(lái)更準(zhǔn)確的反映農(nóng)產(chǎn)品全球平均產(chǎn)量［18］。在國(guó)家尺度和城市尺度上，平均產(chǎn)量的數(shù)據(jù)通?？捎晒俜降慕y(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)得到，因此相關(guān)研究鮮有出現(xiàn)。

1.4 不同尺度層面下各參數(shù)的計(jì)算

為方便討論不同參數(shù)選擇的影響，需明確城市生態(tài)足跡模型應(yīng)用中各尺度層面上均衡因子、產(chǎn)量因子和平均產(chǎn)量含義的區(qū)別。以均衡因子為例，本文依尺度次序分別稱之為全球均衡因子、國(guó)家均衡因子和城市均衡因子。不同尺度層面下各參數(shù)的計(jì)算方法見(jiàn)表1。

表1 不同尺度層面下各參數(shù)的計(jì)算方法

2 不同模型參數(shù)選擇對(duì)城市尺度生態(tài)足跡核算的影響

2.1 傳統(tǒng)生態(tài)足跡模型

傳統(tǒng)生態(tài)足跡模型使用的參數(shù)為：全球均衡因子、全球產(chǎn)量因子和全球平均產(chǎn)量。直接將傳統(tǒng)生態(tài)足跡模型在國(guó)家尺度上計(jì)算的參數(shù)應(yīng)用于城市層面，是生態(tài)足跡模型在小尺度應(yīng)用上最常用的手段［8－9］。該參數(shù)組合下城市某種生物產(chǎn)品的生態(tài)足跡需求的計(jì)算方法為：

式中：EFci——指城市第i種生物產(chǎn)品的生態(tài)足跡（ghm2）；Ci——該城市第i種生物產(chǎn)品的消費(fèi)量（kg）。

該參數(shù)組合的應(yīng)用目的是將城市的消費(fèi)量通過(guò)全球平均產(chǎn)量和全球均衡因子轉(zhuǎn)換為全球公頃，但實(shí)際應(yīng)用中在達(dá)到國(guó)際比較目的的同時(shí)，往往忽略該參數(shù)組合應(yīng)用于城市尺度時(shí)理論內(nèi)涵及誤差的探究。

2.1.1 誤差的模糊處理 由于城市內(nèi)某一種產(chǎn)品的消費(fèi)量通常并不完全來(lái)自本地的產(chǎn)量，存在密集的國(guó)際和國(guó)內(nèi)貿(mào)易過(guò)程。采用全球平均產(chǎn)量，可減小消費(fèi)產(chǎn)品來(lái)源地土地生產(chǎn)力的不同而形成的誤差，但如果直接采用國(guó)家平均產(chǎn)量或城市平均產(chǎn)量作為消費(fèi)量的土地面積需求核算，本質(zhì)上是設(shè)定了“本地消耗量全部來(lái)源于本地生產(chǎn)”的假設(shè)，忽略消費(fèi)量中的貿(mào)易內(nèi)涵，進(jìn)而帶來(lái)誤差［19］。

在貿(mào)易全球化的背景下，貿(mào)易為利用遠(yuǎn)距離的自然資源提供了便利，由于生態(tài)供給力在區(qū)域間的分布不均，因此必須允許貿(mào)易往來(lái)［20］。貿(mào)易的理想狀態(tài)就是將生態(tài)供給力均勻的分布到各個(gè)地區(qū)，在這種前提下，城市消耗產(chǎn)品量的各來(lái)源地的平均產(chǎn)量應(yīng)該接近于全球平均水平。因此全球平均產(chǎn)量的使用可以一定程度上消化貿(mào)易帶來(lái)的誤差，但由于全球平均產(chǎn)量取代消費(fèi)量的平均產(chǎn)量?jī)?nèi)涵是在理想狀態(tài)的前提下，誤差不可能完全消除，所以全球參數(shù)的應(yīng)用實(shí)際上是對(duì)誤差的一種模糊化處理過(guò)程。

2.1.2 絕對(duì)數(shù)值的全球可比性 特定尺度下的均衡因子衡量的是某種產(chǎn)品在該尺度下相對(duì)于平均水平的價(jià)值。在使用全球均衡因子時(shí)，處于不同研究區(qū)但具備同樣的消費(fèi)情況會(huì)計(jì)算得到同樣的生態(tài)足跡需求結(jié)果，這本質(zhì)上是忽略同一產(chǎn)品在不同區(qū)域的價(jià)值的不同，而這種價(jià)值存在于貿(mào)易成本和購(gòu)買(mǎi)價(jià)格的差異。價(jià)值的形成因素包括供應(yīng)能力、消費(fèi)能力（人口量）、購(gòu)買(mǎi)力（富裕水平）等，盡管產(chǎn)量因子的引入可以從土地產(chǎn)出能力（即供應(yīng)能力）的角度體現(xiàn)價(jià)值的區(qū)域差異性，但無(wú)法消除地區(qū)人口壓力和富裕水平的差異對(duì)結(jié)果全球可比性的影響。因此生態(tài)足跡的全球可比性是相對(duì)性的，這種相對(duì)性隨著應(yīng)用尺度的縮小會(huì)愈加明顯，城市尺度下區(qū)域特殊性的分異程度遠(yuǎn)高于國(guó)家尺度，而對(duì)生態(tài)、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)壓力的調(diào)整能力又遠(yuǎn)低于國(guó)家尺度，導(dǎo)致該種參數(shù)組合下不同國(guó)家的不同城市間的生態(tài)足跡核算結(jié)果的可解釋性很差，只具備數(shù)值上的比較意義。

2.2 “國(guó)家公頃”生態(tài)足跡模型

“國(guó)家公頃”生態(tài)足跡模型使用的參數(shù)為：國(guó)家均衡因子、國(guó)家產(chǎn)量因子和國(guó)家平均產(chǎn)量。采用全球性參數(shù)時(shí)的生態(tài)足跡的計(jì)算結(jié)果是以“全球公頃（ghm2）”為計(jì)量單位，基于此，一些學(xué)者提出以“國(guó)家公頃（nhm2）”為計(jì)量單位的生態(tài)足跡模型，使用國(guó)家層面的均衡因子、平均產(chǎn)量及產(chǎn)量因子進(jìn)行省、市等區(qū)域級(jí)生態(tài)足跡的計(jì)算［10］。目的在于反映同一國(guó)家不同城市生態(tài)負(fù)荷及生態(tài)容量現(xiàn)狀的差異。但在實(shí)證中的應(yīng)用以及對(duì)于該模型的理論意義的理解上均存在一些值得探討的問(wèn)題。

2.2.1 城市區(qū)域特征的尺度錯(cuò)覺(jué) “國(guó)家公頃”模型提出的初衷是為反映同一國(guó)家不同區(qū)域（城市）生態(tài)壓力狀況的差異，應(yīng)用研究結(jié)論也得到了一些學(xué)者的肯定［14－15］。在已有的研究中，“國(guó)家公頃”生態(tài)足跡模型的城市某種生物產(chǎn)品的生態(tài)足跡需求的計(jì)算方法為：

可見(jiàn)，“國(guó)家公頃”模型是在傳統(tǒng)“全球公頃”模型基礎(chǔ)上的一種降維處理，由于均衡因子的核算方法本身的局限性，國(guó)家均衡因子衡量的是某國(guó)家某種地類生產(chǎn)力水平相對(duì)于總體平均水平的價(jià)值，即國(guó)家均衡因子體現(xiàn)的是城市的6種生態(tài)生產(chǎn)性土地類型之間的生態(tài)足跡需求比重的國(guó)家尺度特征，而城市區(qū)域本身的特色依然是無(wú)法體現(xiàn)的。即城市區(qū)域特征的出現(xiàn)是尺度在從全球?qū)用嫦驀?guó)家層面推移時(shí)，國(guó)家特征在亞國(guó)家尺度（城市）上的體現(xiàn)而產(chǎn)生的錯(cuò)覺(jué)。

在應(yīng)用價(jià)值上，橫向可比性限于國(guó)家尺度范圍內(nèi)，該算法本質(zhì)上默認(rèn)本地所消耗的產(chǎn)品量均來(lái)自國(guó)家內(nèi)的生產(chǎn)，忽略國(guó)際貿(mào)易因素對(duì)消費(fèi)量?jī)?nèi)涵的影響，限制了消費(fèi)量的概念外延，模型的應(yīng)用目的實(shí)際在于解釋城市生態(tài)足跡需求在本國(guó)生產(chǎn)力背景下被滿足的能力。由于不能體現(xiàn)城市消費(fèi)總量的來(lái)源結(jié)構(gòu)，同樣的消費(fèi)數(shù)量會(huì)得到同樣的生態(tài)足跡需求結(jié)果，細(xì)化到某種用地類型或某種產(chǎn)品的生態(tài)足跡的橫向比較分析時(shí)只存在絕對(duì)數(shù)值上的比較意義。

2.2.2 基于消費(fèi)來(lái)源分解的“國(guó)家公頃”模型 在全球尺度上地球可視為是一個(gè)自給自足的封閉體，產(chǎn)品的消費(fèi)量等同于生產(chǎn)量，因此均衡因子的測(cè)算已將貿(mào)易因素消化。但國(guó)家尺度上不同，均衡因子雖然可以反映土地的生產(chǎn)力，但對(duì)那些主要依賴于國(guó)際進(jìn)口的產(chǎn)品，用本國(guó)平均產(chǎn)量核算顯然不能真實(shí)反映產(chǎn)品來(lái)源地的土地生產(chǎn)力耗費(fèi)價(jià)值。

為進(jìn)一步體現(xiàn)城市消費(fèi)結(jié)構(gòu)的特征，可嘗試建立基于消費(fèi)來(lái)源解析的“國(guó)家公頃”模型算法，在計(jì)算中解析某種產(chǎn)品本地消費(fèi)量的產(chǎn)地來(lái)源，即“本地消費(fèi)量＝本地生產(chǎn)量＋國(guó)內(nèi)貿(mào)易輸入量－國(guó)內(nèi)貿(mào)易輸出量＋國(guó)際進(jìn)口量－國(guó)際出口量”，其中生產(chǎn)來(lái)源并非是本國(guó)的部分為國(guó)際進(jìn)口量，則城市某種生物產(chǎn)品的生態(tài)足跡需求的計(jì)算方法為：

式中：Inij——城市第i種生物產(chǎn)品消費(fèi)量中來(lái)自第j個(gè)國(guó)家的進(jìn)口量（kg）；EPnij——第j個(gè)國(guó)家中第i種生物產(chǎn)品的平均產(chǎn)量（kg/nhm2）。

在該核算方法中，生態(tài)足跡需求計(jì)算時(shí)，國(guó)家均衡因子輸入端的均衡對(duì)象是各產(chǎn)品的實(shí)際需地量，體現(xiàn)的是消耗產(chǎn)品的“價(jià)值”，而原方法體現(xiàn)的是消耗產(chǎn)品本地虛擬需地量，即“存在價(jià)值”。均衡因子輸出端的均衡結(jié)果是本地實(shí)際消耗的生態(tài)足跡，以體現(xiàn)在特定消費(fèi)來(lái)源結(jié)構(gòu)下真實(shí)的生態(tài)足跡需求總和。

此外，在生態(tài)承載力（生態(tài)足跡供給）計(jì)算時(shí)，產(chǎn)量因子的引入將不同地類之間的平均生產(chǎn)力因素被消除，相對(duì)與“全球公頃”下的生態(tài)承載力，“國(guó)家公頃”下的生態(tài)承載力實(shí)際是按照國(guó)家土地平均生產(chǎn)力與全球土地生產(chǎn)力的比值放大或縮小的結(jié)果。

但需要注意的是，該算法也僅僅是解析了國(guó)際貿(mào)易對(duì)消費(fèi)結(jié)構(gòu)的影響，對(duì)于復(fù)雜的國(guó)內(nèi)貿(mào)易，依然無(wú)法在生態(tài)足跡核算中體現(xiàn)。因此該模型應(yīng)用價(jià)值的范圍，是在保證城市生態(tài)足跡計(jì)算結(jié)果在國(guó)家層面的空間可比性之外，還可解釋國(guó)家內(nèi)同樣消費(fèi)量的城市因國(guó)際貿(mào)易的消費(fèi)結(jié)構(gòu)不同而形成的生態(tài)壓力的差異。

2.3 其它參數(shù)應(yīng)用模式下的生態(tài)足跡模型

2.3.1 國(guó)家化傳統(tǒng)生態(tài)足跡模型 國(guó)家化的傳統(tǒng)生態(tài)足跡模型使用的參數(shù)為：國(guó)家均衡因子、國(guó)家產(chǎn)量因子和全球平均產(chǎn)量。該參數(shù)組合模式是將“國(guó)家公頃”模型中的“國(guó)家平均產(chǎn)量”用“全球平均產(chǎn)量”代替，可稱之為“國(guó)家化的全球公頃”模型，該模型下城市某種生物產(chǎn)品的生態(tài)足跡需求的計(jì)算方法為：

生態(tài)足跡模型使用全球性參數(shù)或國(guó)家性參數(shù)來(lái)達(dá)到在其尺度下的空間可比性，即空間可比性與參數(shù)的尺度效應(yīng)成正比，而前提是必須使用同樣尺度下的參數(shù)組合，國(guó)家化的傳統(tǒng)生態(tài)足跡模型選用了不同尺度下的平均產(chǎn)量和均衡因子，因此只具備狹義的有條件的全球可比性。該模型對(duì)不同消費(fèi)情況的城市之間的差異無(wú)法解釋，卻可應(yīng)用于解釋“同樣或相似消費(fèi)情況下的不同城市在不同國(guó)家的生態(tài)壓力的差異”。

在已有的研究中，主要依賴于研究在更小尺度上的平均產(chǎn)量和均衡因子方法來(lái)體現(xiàn)區(qū)域特殊性［10，14－15］?？梢?jiàn)區(qū)域特殊性與參數(shù)的尺度效應(yīng)成反比，參數(shù)的尺度效應(yīng)在空間可比性和區(qū)域特殊性上表現(xiàn)為悖論，區(qū)域特征的體現(xiàn)必將以犧牲空間可比性的范圍為代價(jià)。參數(shù)在尺度上的混合使用并不能消除這種悖論，卻只能降低模型的應(yīng)用價(jià)值，僅依靠對(duì)現(xiàn)有參數(shù)的調(diào)整研究來(lái)提高生態(tài)足跡模型對(duì)區(qū)域特征的表現(xiàn)力是有局限性的。

此外，通過(guò)參數(shù)的調(diào)整所體現(xiàn)的區(qū)域特征性只是土地生產(chǎn)力、消費(fèi)結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)結(jié)構(gòu)的綜合體現(xiàn)，對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)水平、人口和環(huán)境的壓力等方面均沒(méi)有體現(xiàn)。

2.3.2 “城市公頃”生態(tài)足跡模型 “城市公頃”生態(tài)足跡模型使用的參數(shù)為：城市均衡因子、城市產(chǎn)量因子和城市平均產(chǎn)量。該模型將參數(shù)組合的尺度降到最低水平——城市尺度，則“城市公頃”模型下城市某種生物產(chǎn)品的生態(tài)足跡需求的計(jì)算方法為：

式中：Icij——城市第i種生物產(chǎn)品消費(fèi)量中來(lái)自第j個(gè)地區(qū)（國(guó)家或城市）的進(jìn)口量（kg）；EPcij——第j個(gè)地區(qū)中第i種生物產(chǎn)品的平均產(chǎn)量（kg/chm2）。

生態(tài)足跡評(píng)價(jià)結(jié)果的靜態(tài)性缺陷是公認(rèn)的，由于生態(tài)足跡模型的計(jì)算通?；谀觌H的統(tǒng)計(jì)數(shù)字，加上模型設(shè)計(jì)沒(méi)有考慮消費(fèi)變化的過(guò)程特點(diǎn)，使得這類研究不具備合理預(yù)測(cè)未來(lái)生態(tài)足跡變化的能力，而只具有橫向比較的意義［19－20］。

基于參數(shù)的尺度效應(yīng)，“城市公頃”模型在完全犧牲結(jié)果的空間可比性的條件下，充分體現(xiàn)城市自身生產(chǎn)消費(fèi)特征，使結(jié)果只具備城市自身比較的意義，因此在應(yīng)用中，可結(jié)合傳統(tǒng)生態(tài)足跡模型或“國(guó)家公頃”模型，在為城市進(jìn)行生態(tài)壓力定位的基礎(chǔ)上，開(kāi)展城市尺度上長(zhǎng)時(shí)間序列的動(dòng)態(tài)研究。理論上，該模型既可以通過(guò)平均產(chǎn)量和均衡因子的變化更精確地反映城市土地生產(chǎn)能力的變化，也可以反映出細(xì)化的尺度下消費(fèi)結(jié)構(gòu)的變化對(duì)城市生態(tài)壓力的影響，這雖然不能從根本上解決模型的靜態(tài)性問(wèn)題，但卻可成為未來(lái)應(yīng)用研究的突破方向之一。

3 討論

3.1 均衡因子中的價(jià)值觀

均衡因子體現(xiàn)了所核算尺度下的價(jià)值觀。均衡因子衡量的是某種生態(tài)生產(chǎn)性土地的生產(chǎn)力在特定尺度下相對(duì)于總體平均生產(chǎn)力水平的比值［13］。而生產(chǎn)力代表一種價(jià)值，在均衡因子的核算中，需要利用媒介將生產(chǎn)力量化為可比較的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)，標(biāo)準(zhǔn)化媒介的選擇則代表不同的價(jià)值觀。

已有的研究成果主要集中于反映均衡因子的自然價(jià)值觀，強(qiáng)調(diào)土地生產(chǎn)力的自然屬性［10－12］。然而，土地生產(chǎn)力具備社會(huì)經(jīng)濟(jì)屬性是被忽視的［19，21］。生物量、能值、熱值等均不能直接反映生物產(chǎn)品的真實(shí)價(jià)值，忽略了產(chǎn)品的供求平衡、可替代性、稀缺性等影響價(jià)值的因素，例如稀缺產(chǎn)品的價(jià)值往往與其自然屬性相去甚遠(yuǎn)。

產(chǎn)品價(jià)格是其價(jià)值的最直接表現(xiàn)形式，價(jià)格的形成是以價(jià)值為基礎(chǔ)，影響價(jià)格形成的其它因素主要有商品供求狀況、幣值的變化和國(guó)家的經(jīng)濟(jì)政策等。因此，使用生物產(chǎn)品價(jià)格來(lái)表征土地生產(chǎn)力，從經(jīng)濟(jì)價(jià)值觀的角度核算均衡因子，可以作為結(jié)合經(jīng)濟(jì)學(xué)來(lái)解釋生態(tài)足跡供需壓力的一種嘗試。

3.2 產(chǎn)量因子的不確定性

目前產(chǎn)量因子是基于本地實(shí)際產(chǎn)量來(lái)核算的，而生態(tài)承載力則應(yīng)該是在特定技術(shù)條件下的土地生產(chǎn)能力，由此引發(fā)了一些爭(zhēng)論。首先，當(dāng)土地的利用方式或成本投入改變時(shí)，產(chǎn)量因子則會(huì)導(dǎo)致生態(tài)承載力的低估。其次，因?yàn)槿虍a(chǎn)量隨時(shí)間發(fā)生變化，由產(chǎn)量因子計(jì)算得出的生態(tài)足跡與生態(tài)承載力的時(shí)間序列則必須參考另一個(gè)生態(tài)足跡或生態(tài)供給力來(lái)對(duì)結(jié)果進(jìn)行解釋。再次，基于實(shí)際產(chǎn)量計(jì)算的產(chǎn)量因子存在的另一個(gè)問(wèn)題是，由于建設(shè)用地的產(chǎn)量因子的取值與耕地相同，會(huì)使建成用地的生態(tài)足跡計(jì)算處于持續(xù)變化之中，這是欠合理的［22］。

有些學(xué)者指出產(chǎn)量因子應(yīng)該根據(jù)土地固有生產(chǎn)潛力（例如某一個(gè)生產(chǎn)力因子）來(lái)計(jì)算，用實(shí)際產(chǎn)量和生產(chǎn)力因子之間的差距反映技術(shù)水平的提高。由生產(chǎn)力因子計(jì)算得出的生態(tài)足跡與生態(tài)供給力的時(shí)間序列可能比從產(chǎn)量因子得出的更容易解釋。生產(chǎn)力因子的引入也可以使建成用地的生態(tài)足跡計(jì)算結(jié)果穩(wěn)定不變，固有生產(chǎn)潛力也較為符合建設(shè)用地生態(tài)價(jià)值的內(nèi)涵［20－22］。

生產(chǎn)力因子的核算框架尚缺乏研究，目前沒(méi)有充足的數(shù)據(jù)來(lái)說(shuō)明。同時(shí)，使用生產(chǎn)力因子代替產(chǎn)量因子會(huì)使生態(tài)足跡承載力核算由實(shí)際值變?yōu)槔硐胫?，生產(chǎn)潛力沒(méi)有技術(shù)條件的前提，進(jìn)而導(dǎo)致生態(tài)足跡核算的結(jié)論趨于樂(lè)觀，這并不利于提高生態(tài)足跡模型的應(yīng)用價(jià)值。因此研究使用特定技術(shù)條件下的生產(chǎn)力因子，并進(jìn)一步將技術(shù)因素對(duì)生態(tài)足跡的影響量化，是較為合理的解決方案。

3.3 空間可比性的來(lái)源

生態(tài)足跡模型得到廣泛應(yīng)用的原因之一是其全球范圍上的空間可比性，但對(duì)模型空間可比性的產(chǎn)生方式往往被忽略。以傳統(tǒng)生態(tài)足跡模型為例，一些研究中將均衡因子的單位定為ghm2/hm2，即認(rèn)為空間可比性的計(jì)量單位“全球公頃（ghm2）”產(chǎn)生于均衡因子［14－15］。該觀點(diǎn)是片面的，即使沒(méi)有均衡因子的引入，各類生態(tài)生產(chǎn)性土地上的生態(tài)足跡核算結(jié)果依然具備各自的空間可比性，從均衡因子的計(jì)算方法可見(jiàn)，分子分母的內(nèi)涵相同，尺度內(nèi)涵被抵消，因此均衡因子是無(wú)量綱的數(shù)值。均衡因子只是將各類土地上的生態(tài)足跡的標(biāo)準(zhǔn)化，使最終的綜合生態(tài)足跡核算結(jié)果具備了空間可比性。

在生態(tài)足跡需求計(jì)算中，空間可比性是來(lái)自于平均產(chǎn)量的引入，全球平均產(chǎn)量的單位為kg/ghm2，通過(guò)全球平均產(chǎn)量將產(chǎn)品消費(fèi)量折合為該產(chǎn)品的全球平均土地面積需求；在生態(tài)承載力計(jì)算中，空間可比性則來(lái)自于產(chǎn)量因子的引入，產(chǎn)量因子的計(jì)算方法是某種用地類型上區(qū)域的土地生產(chǎn)力與全球平均生產(chǎn)力的比值，單位為ghm2/hm2，通過(guò)產(chǎn)量因子將某種用地類型的生產(chǎn)力折算為該地類的全球平均土地生產(chǎn)力。

3.4 貿(mào)易調(diào)整的難度與缺陷

與在國(guó)家等大尺度上相比，生態(tài)足跡計(jì)算在城市尺度上進(jìn)行貿(mào)易調(diào)整時(shí)，由于統(tǒng)計(jì)信息中，往往沒(méi)有各產(chǎn)品的真實(shí)國(guó)內(nèi)消費(fèi)量，因此常常采用使用各個(gè)產(chǎn)品的國(guó)內(nèi)生產(chǎn)量與每種消費(fèi)項(xiàng)目的國(guó)際凈貿(mào)易量來(lái)估算消費(fèi)量［19］。這顯然不能完全反映城市真實(shí)的復(fù)雜貿(mào)易過(guò)程對(duì)生態(tài)足跡的影響，實(shí)質(zhì)上只是考慮了生態(tài)足跡賬戶中所計(jì)算項(xiàng)目產(chǎn)品的直接國(guó)際貿(mào)易，因而忽略另外兩類貿(mào)易過(guò)程。

（1）國(guó)內(nèi)貿(mào)易。忽略國(guó)內(nèi)貿(mào)易過(guò)程的根本原因在于城市不具備國(guó)家那樣對(duì)所有貿(mào)易類型和數(shù)量進(jìn)行詳細(xì)統(tǒng)計(jì)的環(huán)境條件（如嚴(yán)格的邊境控制）和管理機(jī)制（統(tǒng)計(jì)與監(jiān)管架構(gòu)），城市間經(jīng)貿(mào)往來(lái)復(fù)雜性程度極高，國(guó)內(nèi)貿(mào)易統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的完備性嚴(yán)重不足，使得城市尺度生態(tài)足跡評(píng)價(jià)結(jié)果很難進(jìn)行合理的貿(mào)易調(diào)整［23］。

（2）加工產(chǎn)品貿(mào)易。根據(jù)貿(mào)易調(diào)整的算法，其結(jié)果只是將初級(jí)生物產(chǎn)品和能源產(chǎn)品（石油、煤等）的凈貿(mào)易量的影響剔除，其本質(zhì)是關(guān)注了初級(jí)生物產(chǎn)品和能源產(chǎn)品在地區(qū)之間直接貿(mào)易，卻忽略了初級(jí)生物產(chǎn)品和能源產(chǎn)品在進(jìn)入加工過(guò)程后的貿(mào)易過(guò)程。出現(xiàn)此缺陷的原因在于加工產(chǎn)品的種類較初級(jí)產(chǎn)品過(guò)于繁多，貿(mào)易統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)往往不能完全涵蓋，同時(shí)加工產(chǎn)品的消費(fèi)量難以還原為初級(jí)產(chǎn)品消費(fèi)量而進(jìn)入賬戶計(jì)算［23－24］。

參數(shù)應(yīng)用模式的改變并不能避開(kāi)貿(mào)易調(diào)整過(guò)程，上述貿(mào)易調(diào)整的缺陷會(huì)在城市尺度上更加突出的顯現(xiàn)出來(lái)，形成的應(yīng)用誤差會(huì)大大降低結(jié)果的可解釋性?；诖?，有學(xué)者研究提出宏觀貿(mào)易調(diào)整法，引入“貿(mào)易調(diào)整系數(shù)”的新參數(shù)，并開(kāi)展實(shí)證研究，在一定程度上消除了貿(mào)易調(diào)整的缺陷對(duì)模型應(yīng)用的影響［23－24］。

4 結(jié)論與啟示

生態(tài)足跡模型在城市尺度上的應(yīng)用受到越來(lái)越多的關(guān)注，本文對(duì)城市尺度生態(tài)足跡模型下均衡因子、產(chǎn)量因子和平均產(chǎn)量的選擇作出系統(tǒng)性的分析和探討。由于生態(tài)足跡能源賬戶的折算參數(shù)和生物產(chǎn)品賬戶的平均產(chǎn)量的內(nèi)涵一致，文章沒(méi)有涉及能源賬戶參數(shù)使用的影響分析。從生態(tài)足跡模型參數(shù)的內(nèi)涵和應(yīng)用模式的角度去探討其對(duì)模型的影響，可利于更深入的理解模型應(yīng)用的內(nèi)涵和存在的問(wèn)題。

（1）參數(shù)具有尺度特征，各種尺度參數(shù)應(yīng)用的利弊不同?？臻g可比性和區(qū)域特征的體現(xiàn)存在悖論。全球性參數(shù)可以模糊化貿(mào)易對(duì)消費(fèi)量的影響卻讓結(jié)果的區(qū)域化特征不足；國(guó)家層面的參數(shù)可以賦予結(jié)果一定的區(qū)域特性卻容易引起核算中概念的混亂；城市級(jí)別的參數(shù)雖然應(yīng)用價(jià)值較低卻更利于時(shí)序性的研究。

（2）參數(shù)的應(yīng)用條件常被忽略。一是較為注重模型整體的應(yīng)用研究，參數(shù)的含義以及應(yīng)用前提往往被忽略；二是關(guān)注于參數(shù)本身的精確化計(jì)算，卻忽視參數(shù)真正的應(yīng)用價(jià)值與適用范圍。

（3）參數(shù)的優(yōu)化調(diào)整對(duì)解決模型固有缺陷的意義。均衡因子、產(chǎn)量因子和平均產(chǎn)量均是“綜合法”生態(tài)足跡計(jì)算中不可或缺的參數(shù)，參數(shù)的意義具有局限性，依靠參數(shù)的調(diào)整，可以一定程度上緩解模型的靜態(tài)性、土地生產(chǎn)力中社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素的影響等缺陷，但對(duì)諸如空間可比性和區(qū)域特征性的悖論、貿(mào)易調(diào)整方法的不足等方面卻無(wú)能為力。

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Analysis on the Effect of Valuation of Various Parameters on Application of Ecological Footprint Model on the Urban Scale

BAI Yu1，ZHAN Wang2
（1.Tianjin Research Centre for Land Resources ＆ Housing Management，Tianjin300042，China；2.Tianjin Haiyi Property Management Corporation Limited，Tianjin300202，China）

There were different valuations of equivalence factor，yield factor，average yield when ecological footprint（EF）model was applied on the scale of urban.This paper analyzed the effect of various parameters on the connotation of EF model and the result of operation.Based on the analysis of application conditions and effectiveness，there were fuzziness processing of error and weakening of worldwide correlation.Consumptive source should be decomposed to reflect regional characters in‘national hectares'EF model.Analysis on scale effect concluded that there was a paradox between spatial correlation and regional character.By analyzing connation of parameters and defects of model，the problems of equivalence factor and yield factor were discussed on calculation method，and it was pointed that average yield provided worldwide correlation to EF model.Without considering demonic trade and artifactitious products trade，there was a defect in tradecorrection of urban scale ecological footprint model.The results of this study would provide some suggestion on perfecting the EF theory and methodology.

ecological footprint；urban scale；equivalence factor；yield factor；average yield

F062.2；X24

A

1005－3409（2011）06－0151－06

2011－04－20

2011－05－17

國(guó)土資源部公益性行業(yè)科研專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)項(xiàng)目（201111015）

白鈺（1982－），男，河北省邢臺(tái)市人，工程師，碩士，主要研究方向?yàn)橥恋厣鷳B(tài)學(xué)與土地管理。E－mail：baiyu82＠126.com