生態足跡模型在我國耕地可持續利用評價中的應用研究

何春燕

（廣西大學，530004，廣西南寧）

1 生態足跡模型指標和耕地可持續的相關含義

1.1 生態足跡模型各項指標的含義

生態足跡的概念最早是William Rees 在1992 年提出的，后來Wackernagel 對這個定量研究方法進一步拓展。“巨腳踏在地球上留下的腳印”是William Rees 對于生態足跡的生動比喻。當前對生態足跡的廣泛定義是“在一定的社會條件下，人類為了維持自身生活、生存所消費的由自然生態系統提供的各種商品和服務功能，和消納廢棄物所需要具有生態生產力的土地面積之和”。生態足跡模型是將生態足跡換算出來的生態生產性土地面積與研究區域內實際的土地面積進行比較，判斷研究區域的可持續程度。

生態承載力是指在一定的社會條件下，對區域某種個體的最大容納量。生態足跡與生態承載力相減，就能計算出研究區域內屬于生態赤字或者生態盈余。

1.2 耕地可持續的含義

聯合國糧農組織在1993 年提出了土地的生產性、安全性、資源保護性、經濟可行性和社會可接受性這5項土地可持續利用評價標準。結合自然、社會等多方面因素系統地對耕地可持續利用狀況進行評價，能有效分析耕地的可持續利用情況，為耕地利用與保護提供理論支持。

國內學者基于不同的研究視角，對耕地可持續性內涵的理解大致有兩種：一是耕地利用方式可持續，表現為耕地生產力的穩步提高或長期增長；二是耕地產出可持續，表現為耕地產出能滿足人們的日常需求，供需達到動態平衡。

2 生態足跡模型在我國耕地可持續利用評價中的應用研究

國內對于生態足跡理論的研究是在1996 年之后，在創新性應用等方面的研究整體上比國外滯后了幾年，當前該理論主要應用于宏觀尺度上的生態足跡核算和生態環境較為脆弱地區的可持續狀況的度量。目前，它的應用領域包括了模型與運算方法的改進、基于生態足跡對不同研究尺度和研究對象的可持續評價等多個方面。

當前，生態足跡模型在耕地可持續利用評價中的應用主要有兩種：一是對均衡因子和產量因子進行調整，主要用全球公頃法和地方公頃法來調整參數因子。張寅玲等分別采用兩種生態足跡對2000—2008 年的蘭州市耕地生態足跡進行計算，認為改進的生態足跡模型更能夠反映蘭州市耕地可持續利用情況[1]。白茹冰基于國家公頃和省公頃對河南省及其18 個地市2008—2017 年的耕地生態足跡和生態承載力進行動態分析[2]；趙興國等用“地方公頃法”對云南省的耕地生態足跡進行測算，評估當地的耕地利用可持續情況[3]。二是將其他理論和方法應用到傳統的生態足跡模型之中。王燕鵬等結合能值分析河南省1978—2007 年的耕地生態足跡，認為河南省生態足跡持續增長，而生態承載力整體呈下降趨勢，河南省的耕地可持續性也在變弱[4]。劉欽普等使用能值-生態足跡模型對江蘇省的耕地資源進行計算[5]；李坤剛等基于資源產出法和碳循環模型改進傳統生態足跡模型[6]。

生態足跡模型在耕地利用可持續評價中的研究逐步深化，其計算方法、評價對象等都有所創新。生態足跡理論與耕地生態足跡、耕地能值足跡等有機結合，其內涵逐步擴大，在實際的測算過程中，結合相關的模型和統計方法，使得測算結果更準確，耕地生態系統評估進一步深化。

3 生態足跡模型指標的測算

生態足跡分析的基本假設是各類生態生產性土地的用途在空間上是互斥的，在統一標準后可以互相比較，而人類消耗和排放的廢棄物的數量都可以折算為生態生產性土地面積。生態足跡的計算公式：

（1）式中，EF 為總生態足跡，N 為區域人口數，ef為人均生態足跡，i 為消費物質的種類，ci為第i 種物質的人均消費量，pi為第i 種物質的全球平均生產力，ri為i 類消費品對應土地類型的均衡因子。

生態承載力計算公式：

（2）式中，EC 為總的生態承載力，ec 為人均生態承載力，j 為生態生產性土地類型，aj為人均占有的生態生產性土地面積，rj為均衡因子，yj為產量因子。

ED/ER 為總的生態赤字/生態盈余。生態承載力和生態足跡之間的差距產生了生態赤字或者生態盈余，這是生態足跡模型的最主要的應用。

耕地可持續發展評價指標計算公式：

SUI 為區域耕地資源的可持續利用系數，SUI 的范圍為0～1。當SUI=0.5 時，耕地生態足跡與耕地生態承載力二者達到平衡狀態，此時的耕地資源正好可以滿足區域人口的需求。當SUI 趨向于0 時，耕地利用狀況不可持續，現有的耕地資源已經逐漸滿足不了區域人口的需求；相反，當SUI 向1 發展時，耕地利用可持續。

4 生態足跡模型在可持續利用評價上存在的不足

生態足跡理論在研究和應用的過程中得到了不斷的發展和完善，理論基礎充分、研究成果豐富、應用范圍廣泛。但是，也依舊存在許多的問題和爭議。

（1）現有生態承載力的研究一般是基于生物資源的可再生能力，很少考慮水資源、能源資源，以及社會發展帶來的科技、經濟進步等諸多因素對生態承載力產生的積極或消極的影響。

（2）由于區域貿易的存在，在計算國家生態足跡時很難獲得相關的區域貿易數據，在實際運算中，多數學者以生產量來代替消費量，造成了測算結果的偏差；而且生態足跡指標值只考慮最終產品，沒有考慮中間產品。

（3）生態足跡理論假設各類生態生產性土地只有一種用途，且各種用地在空間上是互斥的，但是各類型土地的用途大多具有重復性，難以完全分離，這個假設會使生態足跡的計算結果出現偏差。

（4）評估指標具有單一性。生態足跡強調人類對生態系統造成的影響，但是沒有全面考慮經濟發展、技術進步對生態系統可持續的影響，也不考慮人類對現有消費方式的滿意程度以及對未來發展的多元化要求，對于土地利用可持續性的描述過于單一。

5 生態足跡模型在可持續利用評價中的應用展望

生態足跡模型在可持續利用評價中的應用范圍日益擴大，隨著相關研究的不斷深入，生態足跡模型的理論和計算方法一定會得到改進。

（1）生態足跡指標體系逐步完善。由于相關指標的局限性，生態足跡不能精確反映研究對象的可持續發展狀態。除此之外，生態足跡模型未充分考慮礦產資源、水資源等對自然系統的作用。在未來的應用中，生態足跡指標與經濟、社會等指標相結合，形成更為科學、全面、計算更加簡便的生態經濟效益指標，綜合衡量區域可持續發展狀態，是必然趨勢。

（2）政策相關性加強。在未來的應用研究中，生態足跡理論結合經濟學原理和社會學理論等構建新的生態足跡理論體系，為國家或區域的經濟發展戰略和環境保護措施提供更加科學的參考依據，是生態足跡研究面臨的一個重要課題。

（3）預測性加強。生態足跡模型的相關指標是靜態的，它可以評估區域發展現狀，但是對人口、技術、經濟等變量給生態足跡帶來的影響未充分考慮，對未來變化趨勢的預測性不強。科學技術日新月異，如何衡量科學技術對生態足跡的影響，增強生態足跡模型的預測性，是今后研究的重要方向。

（4）應用范圍擴大。目前的研究和應用以區域可持續發展度量為主，未來的應用中，生態足跡模型在環境、經濟和社會發展等領域的應用范圍會逐步擴大，除了傳統的區域和空間尺度上的研究會進一步加深以外，微觀方面的生態足跡分析和生態效益評估將會是未來的主要應用方向。