城市生态足迹计算分析_以西安市为例

215 第 28卷 第 2期 干旱区地理 Vol.28 No.2 2005年 4月 ARID LAND GEOGRAPHY Apr. 2005 收稿日期：2004-07-12 修订日期：2004-12-24 基金项目：国家自然科学基金项目（40371003）；教育部重点项目（项目号 01158） 作者简介：谢红霞（1973－），女，湖南岳阳人，硕士研究生．研究方向为城乡国土资源评价与 GIS．Email: xiehongxia136@sina.com 城市生态足迹计算 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 ——以西安市为例 谢红霞， 任志远， 莫宏伟 （陕西师范大学旅游与环境学院，陕西 西安 710062） 摘 要：依据生态足迹计算方法并尝试性地运用了生态服务价值的有关理论，运用西安市 2002年统计资料，对 西安市 2002年生态足迹进行了计算，结果 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明，西安市 2002年人均生态足迹为 1.3402hm2，可利用的人均生态 承载力 0.2972hm2，生态赤字 1.0430hm2，反映了西安市的生产、生活强度超过了生态系统的承载能力，西安市 生态系统处于人类的过度开发利用之下。通过分析西安市人类活动对自然生态系统的压力和影响程度，可为城市 生态研究、生态建设和可持续发展提供新的思路和方向。 关 键 词：生态足迹 生态承载力 西安市 中图分类号：F290 文献标识码：A 文章编号：1000-6060（2005）02-0215-04 生态足迹分析法是由加拿大生态经济学家 Willian和其博士生Wackernagel于 20世纪 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。通过测算人类对自然生态服务的需求与 自然能提供的生态服务之间的差距，就可以知道人 类对生态系统的利用状况，比较人类对自然的消费 量与自然资本的承载量，可以分析区域生态安全程 度。本文将生态足迹的理论和方法引入到城市生态 系统中，通过城市生态足迹定量反映城市的经济活 动对自然生态系统造成的压力和影响程度，为城市 生态研究、生态建设和可持续发展提供新的思路和 方向。 1 生态足迹测算的理论与方法 生态足迹的计算是基于：（1）人类可确定自身 消费的绝大多数资源及其产生的废弃物的数量； （2）这些资源和废弃物能转换成相应的生物生产 面积。因此，任何已知人口的区域生态足迹是这些 人口所消费的资源和吸纳这些人口所产废弃物需 要的生物生产面积，在生态足迹帐户核算中，生物 生产面积主要考虑耕地、草地、林地、建筑用地、 化石能源土地和水域 6 种生物生产面积类型[1~4]。 由于这 6类生物生产面积的生态生产力不同，要将 这些具有不同生态生产力的生物生产面积转化为 具有相同生态生产力的面积，以计算生态足迹和生 态承载力，需要对计算得到的各类生物生产面积乘 以一个均衡因子。均衡因子是一个不同类型的生态 生产性土地转化为在生态生产力上等价的系数，反 映的是不同土地类型的平均生态生产力的差异，在 此我们采用的均衡因子分别为：耕地、建筑用地为 2.8，森林、化石能源土地为 1.1，草地为 0.5，水域 为 0.2，均衡处理后的 6 类生物生产面积即为具有 全球平均生态生产力、可以相加的世界平均生物生 产面积。由于同类生态生产性土地的生产力在不同 国家和地区之间是存在差异的，因而各国各地区同 类生态生产性土地的实际面积是不能直接进行对 比的，产量因子就是一个将各国各地区同类生态生 产性土地转化为可比面积的参数，是一个国家或地 区某类土地的平均生产力与世界同类平均生产力 的比率，这样不同区域的计算结果才具有可比性。， 我国目前采用的产量因子分别为：耕地、建筑用地 为 1.66，林地为 0.91，草地为 0.19，水域为 1.00， 化石原料用地为 0[1～4]。 1.1 测算指标 参照我国的产量因子，结合西安市的具体情 况，在此我们主要是依据西安市不同土地类型的单 位面积产量，即可得到西安市产量因子，具体计算 公式为： x x c c QN N Q = × ， （1） 其中，Nx，Nc分别为西安市和全国的产量因子， Qx， Qc 分别为西安市和全国的不同土地类型的单位面 积产量。通过计算，得到下表结果： 1.2 测算过程与模型 （1）考虑到西安市生产消费的具体情况及资料 干 旱 区 地 理 28卷 216 表 1 西安生态足迹测算中的土地类型说明 Tab.1 Explanation about the land use types in the estimation of ecological footprints in Xi’an 土地类型 主要用途 均衡 因子 产量 因子 说 明 耕地 提供绝大多数农 2.8 1.63 林地 提供林产品和木 1.1 0.91 草地 提供畜产品 0.5 0.19 建筑用地 居民地及道路用 2.8 1.63 化石燃料 吸收 CO2 1.1 0.00 水域 提供水产品 0.2 1.00 全球平均生态生产力为 1； 均衡因子是一个不同类型的 生态生产性土地转化为在生 态生产力上等价的系数；产 量因子为西安市某类土地的 平均生产力与世界同类土地 平均生产力的比率；实际上 人类并未留出 CO2用地。 的收集，在本研究中未考虑年进出口量，那么西安 市各种消费项目的人均生态足迹分量 计算公式 六西格玛计算公式下载结构力学静力计算公式下载重复性计算公式下载六西格玛计算公式下载年假计算公式 为： / /( )i i i i iA C Y P Y N= = × ， （2） 式中：i为消费项目的类型；Yi为生物生产土地生产 第 i种消费项目的年（世界）平均产量（kg/hm2）； Ci 为第 i种消费项目的人均消费量；Ai为第 i种消 费项目折算的人均占有的生物生产面积（人均生态 足迹分量）（hm2/人），Pi 为第 i 种消费项目的年生 产量， N为人口数。在计算煤、焦炭、燃料油、原 油、汽油、柴油和电力等能源消费项目的生态足迹 时，将这些能源转化为化石能源土地面积。将化石 能源的利用转化为相应的土地面积，也就是估计以 化石能源的消费同样的速率来构建自然资产所需 要的土地面积。Wackernagel等所确定的煤、石油、 天然气和水电的全球平均土地产出率分别为 55、 71、93、1 000 GJ/ hm2a，据此可以将能源消费所消 耗的热量折算成一定的化石能源土地面积［1～4］。 对于区域内产生的废弃物，参考了生态价值 评估技术中的市场价值法，将吸纳区域内人口废弃 物需要价值转化为生物生产面积[5]。 i i QB r y P M = × ×× ， (3) 式中：B 为人均废弃物处理折算的生物生产面积， Q 为区域内垃圾处理费用，P 为单位耕地面积的产 值，M为人口数，ri为均衡因子，yj为产量因子。 (2) 生态足迹的计算: 人均生态足迹为: j ire f A B= +∑ ，（j=1，2，3，…6）， （4） 式中：ef为人均生态足迹(hm2/人)， rj为均衡因子。 （3）生态承载力的计算(出于谨慎性考虑，在 生态承载力计算时应扣除 12％的生物多样性保护 面积[1～4]。) 人均生态承载力： jjj yraec ××= （j=1，2，3…6）， （5） 式中：ec 为人均生态承载力(hm2/人)，aj 为人均生 物生产面积，rj为均衡因子，yj为产量因子。 区域生态承载力： ( )EC N ec= × 式中：EC 为区域总人口的生态承载力(hm2/人)，N 为人口数。 （4）生态赤字与生态盈余 区域的生态足迹如果超过了区域所能提供生 态承载力，就出现生态赤字；如果小于区域的生态 承载力，则表现为生态盈余。区域的生态赤字和生 态盈余，反映了区域人口对自然资源的利用状况以 及对环境的压力[6~8]。 2 结果与讨论 利用西安市生态足迹测算指标与模型，根据西 安市 2002 年的有关资料，进行当年生态足迹测算 分析。 2.1 生态足迹 由于未考虑进出口贸易量，生态足迹计算主 要由 3部分组成：①生物资源的消费；②能源的消 费。③吸纳区域内废弃物需要的生物生产面积。生 物资源消费部分包括农产品、动物产品、水果和木 材等。 （1）生物资源生产面积折算的具体计算中采用 联合国粮农组织 1993 年计算的有关生物资源的世 界平均产量资料。 （2）能源消费部分主要计算煤、焦炭、汽油、 柴油和电力等几种能源的足迹，计算时将能源消费 转化为化石能源土地面积，采用世界上单位化石能 源土地面积达平均发热量为 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 ，将西安市能源消 费所消耗电热量折算成一定的化石能源土地面积。 运用生态足迹指标的计算方法，根据《西安市 统计年鉴—2003》提供的资料，根据模型（2）对 西安市 2002 年的生态足迹进行实际计算，分别建 立起 2002 年西安市生态足迹计算中生物资源帐户 和化石能源帐户（表 2，表 3），其中，生物资源的 人均生态足迹为 0.9817 hm2，化石能源的人均生态 足迹为 0.3292 hm2。 （3）对于区域内产生的垃圾，参考了生态价 值评估技术中的市场价值法，运用模型（3）将吸 纳区域内人口废弃物需要价值转化为生物生产面 积，计算出吸纳废弃物所需要的生态生产性土地： 2124653705 2.8 1.63 0.0085 9480 7025939 B hm= × × =× 2期 谢红霞等：城市生态足迹计算分析 217 表 2 2002年西安生态足迹计算中生物资源帐户 Tab.2 Biological resources in the calculation of ecological footprints in Xi'an in 2002 类型 全球平 均产量 （kg/hm2） 年人均 消耗量 （kg） 人均毛 生态足迹 （hm2/人） 生产性 土地 类型 均衡 因子 人均生 态足迹 （hm2） 粮食 2744 273.9 0.0998 耕地 2.8 0.2794 油脂 1856 2.922 0.0016 耕地 2.8 0.0044 牛羊肉 33 2.407 0.0729 草地 0.5 0.0365 猪肉 457 16.89 0.0369 耕地 2.8 0.1035 禽肉 74 2.920 0.0395 耕地 2.8 0.1105 禽蛋 400 19.12 0.0478 耕地 2.8 0.1338 鱼 29 1.710 0.0590 水域 0.2 0.0118 蔬菜 18000 241.6 0.0134 耕地 2.8 0.0376 酒 490 0.8 0.0016 耕地 2.8 0.0045 水果 18000 53.48 0.0030 林地 1.1 0.0033 牛奶 502 40.99 0.0817 草地 0.5 0.0408 糕点 2058 4.6 0.0022 耕地 2.8 0.0062 核桃 1.98 0.1832 0.0925 林地 1.1 0.1018 板栗 1.98 0.1304 0.0658 林地 1.1 0.0724 棉花 1000 0.2599 0.0003 耕地 2.8 0.0007 动物饲料 2744 24.6 0.0090 耕地 2.8 0.0252 羊毛 15 0.0016 0.0001 草地 0.5 0.0001 原木 1（1） 0.001（2） 0.0010 林地 1.1 0.0011 木材 1.99（1） 0.0147（2） 0.0074 林地 1.1 0.0081 合计 0.9817 （1）单位是 m3/hm2 （2）单位是 m3 表 3 2002年西安生态足迹计算中化石能源帐户 Tab.3 Mining and petroleum energy resources in the calculation of eco logical footprints in Xi’an in 2002 类型 全球平均 能源生态 足 迹 （GJ/hm2） 折算 系数 （Gj/t) 人均消 费量 （t） 人均毛生 态足迹 （hm2） 生产性 土地 类型 均衡 因子 人均生态 足迹 （hm2） 煤 55 20.934 0.5279 0.2009 化石能源地 1.1 0.2210 洗精煤 55 20.934 0.0533 0.0203 化石能源地 1.1 0.0223 焦炭 55 28.47 0.0102 0.0053 化石能源地 1.1 0.0058 汽油 71 43.124 0.0020 0.0012 化石能源地 1.1 0.0013 煤油 71 43.124 0.0016 0.0010 化石能源地 1.1 0.0010 柴油 71 42.705 0.0030 0.0018 化石能源地 1.1 0.0020 液化石 93 50.2 0.0058 0.0031 化石能源地 1.1 0.0034 其他石 71 43.124 0.0002 0.0001 化石能源地 1.1 0.0001 天然气 93 840（1） 0.0019（2） 0.0172 化石能源地 1.1 0.0189 电力 1000 36（3） 0.5272（4） 0.0190 建设用地 2.8 0.0531 合计 0.3292 （1）单位为 GJ/万米 3 （2）单位为万米 3 （3）单位为 GJ/万 kw.h （4）单位为万 kw.h 2.2 西安市 2002年生态承载力的计算 西安市 2002年拥有耕地 282 968 hm2，林地 439 787 hm2，草地 13 301.7 hm2，水域 32 298.43 hm2，建 筑用地 11409.6 hm2，这是 2002年西安市能提供的生 物生产面积，根据模型（5），对人均拥有的各类生物 生产面积乘以均衡因子和产量因子（产量因子依据 Wackernagel 等对中国生态足迹计算时的取值和西安 市的具体情况而定即表 1，就可以转化为按世界平均 生态空间计算的西安市 2002 年的人均生态承载力 （表 4），西安市 2002年的人均生态承载力为 0.3377 hm2，减去 12％的生物多样性保护面积 0.0405 hm2， 实际可利用的人均生态承载力 0.2972 hm2。 表 4 西安市 2002年生态承载力帐户 Tab.4 Ecological carrying capacity in Xi’an in 2002 总面积 （hm2） 人均面积 （hm2/人） 均衡 因子 产量 因子 均衡面积 （hm2/人） 耕地 309507 0.0441 2.8 1.63 0.2013 林地 439787 0.0626 1.1 0.91 0.0627 草地 13301.7 0.0019 0.5 0.19 0.0002 水域 32298.43 0.0046 0.2 1.00 0.0009 建筑用地 111409.6 0.0159 2.8 1.63 0.0726 人均生态承载力 0.3377 减去生物多样性保护面积（12％） 0.0405 可利用的人均生态承载力 0.2972 2.3 生态足迹计算结果分析 将西安市 2002 年人均生态足迹和人均生态承载 力汇总对比分析（表 5），西安市 2002年人均生态足 迹 1.3402民 hm2，人均生态承载力为 0.3377英雄 hm2， 减去 12％的生物多样性保护面积 0.0405纪念碑 hm2， 可利用的人均生态承载力为 0.2972 hm2，人均生态足 迹是可利用的人均生态承载力的 4.5倍，生态赤字为 1.0430 hm2，生态赤字远大于生态承载力，它表明西 安市的消费需求大大超过了自然系统的再生能力，说 明西安市需要从周边地区输入大量的生态承载力。 表 5 西安 2002年生态足迹与生态承载力计算结果汇总表 Tab.5 Calculated results of the ecological footprints and the ecological carrying capacity in Xi’an 2002 人均生态足迹 人均生态承载力 土地类型 人均面积（hm2/人） 均衡因子 均衡面积（hm2/人) 土地类型 人均面积（hm2/人) 均衡因子 产量因子 均衡面积(hm2/人) 耕地 0.2521 2.8 0.7059 耕地 0.0441 2.8 1.63 0.2013 草地 0.1547 0.5 0.0774 草地 0.0626 1.1 0.91 0.0627 林地 0.1697 1.1 0.1867 林地 0.0019 0.5 0.19 0.0002 水域 0.059 0.2 0.0118 水域 0.0046 0.2 1.00 0.0009 建筑用地 0.019 2.8 0.0531 建筑用地 0.0159 2.8 1.63 0.0726 化石能源 0.2699 1.1 0.2968 废弃物处理 0.0085 人均生态足迹 1.3402 人均生态承载力 0.3377 减去生物多样性保护（12％） 0.0405 可利用的人均生态承载力 0.2972 生态赤字 1.0430 （由于四舍五入的运用，计算数据有点小的误差。） 干 旱 区 地 理 28卷 218 3 结 论 对西安市 2002 年生态足迹的计算表明，西安 市人均生态足迹大大超过人均生态承载力，人均生 态足迹相当于可利用人均生态承载力的 4.5 倍，生 态赤字 1.0430 hm2，大大超过 0.2972 hm2的生态承 载力，而这个数字依然是一个保守的估计，仅考虑 了直接消费，也就是说西安市的消费需求实际上大 大超过了自然系统的生产能力[8]。当然，城市是人 口的聚集地，也是人类活动对自然生态系统产生压 力最大的区域，生态足迹一般大于生态承载力，随 着城市人口的增加和生活水平的提高，生态压力还 将继续增大，因此要在促进城市化的同时加强城市 自身和周边地区的生态建设，并运用相应的调控政 策，以确保在未来城市化发展中城市自身和周边地 区的生态安全[9～11]。与此同时我们也应该看到生态 赤字实际反映的是人类经济系统对自然生态系统 服务需求的超量，从可持续发展角度考虑，这是一 种生态上的不可持续，而可持续发展是一个综合的 概念，因此我们在强调以经济建设为重心的同时， 必须兼顾社会、生态的可持续发展。 参考文献（References） [1] Wackernagel M，Rees W E．Our Ecological Footprint: Reducing Human Impact on the Earth[M]．Gabriola Island: New Society Publishers，1996． [2] Wackernagel M，Onisto L，Bello P，et al．Ecological 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