浅谈生态足迹研究的方法问题

1前言

自可持续发展的概念正式提出以来，可持续发展已成为人类理想的发展模式。追求可持续发展目标，实施可持续的发展的管理，实现可持续发展的模式，首先就要度量发展的状态是否可持续，因此可持续发展状态评估已成为当前生态经济与可持续发展研究的热点问题。20世纪90年代初提出的生态足迹方法团，通过分析人类社会系统与自然系统之间资源的消费与供给，从一个全新的角度来解释和分析发展的可持续性。

生态足迹方法以其易于理解、方法简便、可在全球尺度上进行比较等特点，赢得了国内外学者的广泛应用。但生态足迹研究方法中仍然存在着一些问题，未引起学者们的充分注意，现有研究中专门就生态足迹存在问题进行评价的成果鲜见。本文将尝试就生态足迹中存在的几个问题进行简略分析与评论，并提出相应的建议与对策。

2生态足迹方法

生态足迹方法是由William Reed、于1992年提出的，并由Wackernagel进一步完善叫。生态足迹研究基本思想是:个体、过程、活动等通过资源使用、废物排放等，利用自然系统提供给它们的服务对环境造成的影响。资源利用与产生的环境影响可被转化为生物生产性面积进行解释叫。通过关注流入、流出特定系统的物质与能流，并将物质与能流转化为与之对应的、供给这些流量土地面积与水域，主要是耕地、林地、草地、建筑用地、能源用地和水域比。生态足迹的方法计算是基于6个前提假设叫:可获得资源的年消费量和产生的废物量;大部分的资源流量可折算为生产资源的生物生产性面积(包括陆地和水域面积)和吸收其所产生的废物的生态生产性面积;通过赋予每种面积一个与单位面积的有用生物量生产能力成比例的权重(即潜在的、有用生物量年产量)，可将几种不同的面积表达为一个标准化的、具有平均生产能力的面积单位;总需求可通过将各种资源供给与废物吸收的折算面积加和得到;总人类需求(生态足迹)与自然供给(生物生产力)可直接对比;总需求可超过总供给。

生态足迹将各种资源消费和废物的吸收折算为6类生态生产力不同的生物性生产面积，并将这些具有不同的生态生产力生物生产性面积转化为具有相同生产力的生物生产性面积，而后加总计算生态足迹。这样需要对折算得到的6类具有不同的生态生产力的生物生产性面积赋予对应的均衡因子。某类生物生产性面积的均衡因子代表着此类生物生产性面积的全球平均生产力相对于全球全部的生物生产性面积平均生产力的相对值叫。通过均衡因子，就可将6类生物生产性面积折算成具有相同生产力的生物生产性面积。同时，因为不同的国家和地区间的自然条件和资源的享赋不同，造成单位生物生产性面积的生产力也不同，这样就需要利用产量因子进行调整。产量因子是某国家或地区某类生物生产性面积生物产量与同类生物生产性面积的全球平均产量的比率。通过均衡因子与产量因子的调整，便可将各类土地面积进行加总，得到可全球比较的、统一的单位全球公顷。

3研究方法的优点与主要进展

生态足迹研究方法自身的优点:①提供全球可比性的生态足迹，从一个全新的角度审视可持续性;②具有一定的政策性，通过比较生态足迹的需求与供给，反映了区域人类活动对自然资源的利用情况，提供理解可持续发展底线的直观框架，使决策者对发展状态有清楚的认识;③分析方法所需资料获得较容易，计算方法可操作性较好等。生态足迹研究方法自其被提出以来倍受学者们的青睐，对生态足迹方法本身的研究和实证分析方兴未艾。生态足迹方法中引入诸如经济学中的投入产出法、能值法、成分综合法、结合和耦合分析法、产量因子计算法等手段，对生态足迹方法本身进行着扩展;实证研究在国家、区域和城市尺度上大量开展之后，开始尝试计算如旅游业、贸易、交通运输、畜牧产品、农作物和制造业等产业的生态足迹，同时在更小的范围内也涉及到居民家庭、个人生态足迹的计算;生态足迹的时间序列和时段分析的成果也推陈出新，在传统的表达区域某年份的生态基础上发展出长期时间序列动态分析方法。生态足迹理论和方法经过20多年的发展，出现了适用于宏观和微观尺度的各种模型，研究方法与研究尺度也不断演进，日趋丰富与多元化。

为了全面把握近20年来国际生态足迹的研究进展，我们对1992-2012年国际上发表的生态足迹相关文献进行了文献计量分析，以反映该领域的研究现状、热点与趋势，为相关领域的研究提供借鉴叫。此外，非官方机构世界自然基金会的《生活行星报告》也对生态足迹的报告进行了更加深入的分析。同时，再定义过程和好足迹向前。在其官方网站上有大量报道关于生态足迹研究的最新进展。在利用生态足迹方法进行可持续发展评价的同时，我们应注意到方法本身存在的一些问题。本文将对生态足迹方法中存在的不足之处进行分析。

4生态足迹方法的问题

4. 1均衡因子缺少科学解释

生态足迹方法中采用均衡因子将6类不同的生物生产性面积折算为具有相同生态生产力的生物生产性面积，并标准化为统一的、可进行全球比较的单位全球公顷。从前文对生态足迹计算模型的介绍中可见，均衡因子表示某类生物生产性面积生产力与全球全部的生物生产性面积平均生产力的比率。

生态足迹方法中采用均衡因子，将6类不同生态生产力的土地加和，暗示着具有相同均衡因子的两类因素间存在着替代性。均衡因子采用定值时，那么这种替代性也就确定不变，这显然是不科学的。生态足迹方法中采用均衡因子，并没有考虑土地质量的差异、土地的社会属性等问题。事实上，很多情况下这种替代性并不一定存在，或并不能只是简单地通过采用均衡因子来简单说明。在生态足迹计算中，耕地与建设用地采用的均衡因子相同，计算中通常采用数值为2。因此，耕地与建设用地、化石能源与森林便具有相同的生产力困，而土地用作耕地与建设用地对环境产生的影响是截然不同的，森林的作用远不比于吸收化石能源燃烧产生的温室气体。

4.2产量因子的时空变化认识不足

之前的研究中采用产量因子是区域某类生物生产性面积的生产力与同类生物生产性面积的全球平均生产力的比值。生态足迹的生态承载力计算中引入产量因子，将区域内生物生产性面积折算成具有全球平均生物生产力的生物生产性面积，再通过均衡因子折算成全球公顷。

区域生物生产性面积的生产力，因自然条件、生产技术、经营管理等在区域间与年际间存在着变化(全球平均生物生产力也存在年际变化)，这样将导致产量因子在空间与时间上存在差异。计算不同国家区域、城市等空间层次和在研究时期内时段间等时间序列尺度上的生态足迹变化时，应采用当地、当时的产量因子，而不是采用同一个定值，特别是在进行时间序列的研究中采用的固定产量因子值显然是不合理的。当前在生态足迹研究中，国家、省际尺度上的生态足迹计算对产量因子的空间与时间差异得到一定的重视。面对小尺度上如城市生态足迹计算中，因缺少数据而被许多研究人员忽略。如蔺海明、领鹏等在对甘肃省河西绿洲农业区生态足迹动态研究中对1949-2000年各年的生态足迹计算采用的是相同的产量因子;卢远、华璀等对广西1990-2002年生态足迹动态分析中，各年计算也是采用相同产量因子。陈成忠、王晖提出了新的产量因子计算方法，计算了中国1949-2006年人均生态足迹和生物承载力，并利用生态足迹指数和生态足迹效率两个指标，对中国1949-2006年的生态可持续性进行了长时间序列的动态评估;刘某承、李文华、谢高地对不同省内特定地区小范围的土地利用类型的产量因子分析，仅采取了各省的产量因子代替特定地区的产量因子等。

4. 3土地利用的可持续方式不明确

生态足迹方法提出的初衷是作为可持续发展的政策指导和规划工具，作为决策者决策参考依据。生态足迹方法通过所提供的具有综合性、可在国家或区域间进行比较的、标准化的生态足迹指标，对比不同消费模式对生物生产性面积的使用;采用生态赤字或盈余(生态足迹与生态承载力间的差)来确定区域资源是否能自给自足。生态足迹是从社会经济系统的需求与自然系统的供给两方面反映人类对自然资源和服务的使用，但生态足迹方法中并没有对土地利用可持续与否进行明确区分，也没有指出如何利用土地才是可持续的。同时，如果生态足迹可作为决策参考，那么就应能提供明确的决策目标与措施，而实际上从生态足迹方法中并不能明确地看出区域存在关键的环境问题:最小化土地利用(减少对区域或全球的影响)和最大化区域的生产力(以平衡生态足迹的增长)都与生态足迹方法评价的结论相一致。另一方面，在生态足迹方法计算中仅关注土地的单一功能。事实上，土地生产是多种经营机制并存，如套作、轮作等，使土地能提供多种功能与服务，而这些不同的功能与服务之间并不是简单的替代关系，这也同样再一次说明采用均衡因子折算时的缺陷。

生态足迹并不能完全如其提出者所预想一样，成为政策制定的指导、区域可持续发展决策的强有力参考，但它在一定程度上也反映了区域社会经济系统与自然系统的相互作用情况。利用生态足迹方法对区域的可持续性进行分析，需要慎重行事，不能仅就生态足迹大小而对区域可持续性做出定论，应当加上一定的社会经济指标，以便更全面地反映区域的可持续性。

4. 4能源利用情景假设不科学

生态足迹中的化石能源用地是指吸收化石燃料产生CO:的土地面积。这里可通过假想吸碳土地的存在，即区域存在可生长化石作物以补偿日渐减少的化石燃料存量的土地。生态足迹方法中假设的这种能源情景并不科学，原因在于:①化石燃料是不可更新资源，具有稀缺性，消耗速度远高于其形成速度，生态足迹能源情景暗含的补偿生产力机制并不合理;②实际上是否拥有足够的、用来作为吸收CO:植林的土地，即假想的能源情景是否存在环境与技术的可行性;③土地植林用以吸收CO:只是减少大气中CO:方法的一种，其他如调整产业结构、提高燃烧效率、使用替代燃料等都可减少二氧化碳，植林并非唯一的可减少大气中CO:的方法，假想能源情景绝对化;①化石燃料燃烧时会产生二氧化硫和NO、等，生态足迹并没有考虑其他气体排放，使估计的结果存在偏差。同时，还应注意到如CO:等温室气体的排放及其在大气中的积累，是一种全球性的问题。通过国家或区域生态足迹的计算，并不能充分说明该国家或该区域CO:等气体排放对全球升温的贡献，这里又存在尺度上的不一致问题。

4.5区域间足迹比较有失公平

生态足迹方法通过计算社会经济系统的需求与自然系统的供给，得到国家或地区的生态足迹及生态足迹赤字(盈余)。通过比较国家或地区间生态足迹和生态足迹赤字的差异，国家或地区自身生态足迹和生态赤字的年际变化，对国家或地区的可持续性做出全新的解释。生态足迹方法研究对象如国家、地区、城市等都是政治、文化等社会属性的划分，而并非环境学意义(生态学或是水文学)上的划分。即由于环境的可进入性和环境与资源的享赋差异，会造成国家或地区间的经济发展规模与发展程度的很大差异，这样可能导致出现人类聚居、工业集中发展的国家或地区，导致国家或地区生态足迹过大，出现更大的生态足迹赤字。如据WWF 2012年公布的《Living Planet Report》中指出，2008年中国人均生态足迹为2，生态赤字达到了0. 8。人类于2013年需要1. 5个地球，2050年需要3个地球来供养人类生存。诚然，比较国家或区域间的人均生态足迹在一定程度上反映了社会经济系统与自然系统相互作用的差异，但并不能充分说明发展的可持续性，需要考虑社会性因素如人口分布、消费结构、消费模式对生态足迹的影响。此外，大国与小国(就经济活动与土地面积而论)间，特别是人口密集国与人口稀疏国间(如美国与欧洲的小国相比)的生态足迹比较，显然有失公平，如同是在大洲与国家间的比较，两者并不在同一个比较级上。

4. 6贸易调整缺少可持续性基础

生态足迹方法计算的前提假设指出总的需求可大于总的供给，初看来似乎不合常理，事实上是考虑了国家或地区间的贸易对生态足迹的调整。在经济一体化与全球化的背景下，国家或地区间的贸易活动愈发重要。由于自然资源的不可移动性，只有通过消费品与资源产品的贸易来实现消费品与资源空间的再分配。同时，贸易也可在敏感度较低的自然系统间分担环境影响。但人类历史时期形成的人类社会空间分配，不可能在很短的时间内发生重大变革，生态足迹夸大了贸易活动调整在可持续发展中发挥的作用。

生态足迹与区域可提供的生物生产性面积生态承载力的比较，暗示系统的自给自足状况。同时，由于国家与国家、区域与区域间存在着贸易活动，区域的发展模式和自身的生态承载力受到贸易活动的影响(由于区域的贸易进口，一定程度上增加了区域内生态承载力，即生态承载力贸易+生态承载力区域自身。随着经济的发展对资源消费与废物排放增多，会造成区域自身的承载力下降)。生态足迹方法没有对可持续的贸易活动进行定义，也没有区分贸易进出是否以可持续的土地利用为基础。此外，生态足迹中对空间可持续性、可持续发展、贸易可持续性的合理解释，需要从多领域如国际经济学、区域经济学、经济发展与增长理论、生态学和环境科学等相结合，从新古典经济学、生态经济、社会政治问题等三方面进行阐明，这已超出了本文的初衷，不再做更深入的评述。

4. 7作为可持续性指标尚存争议

生态足迹作为可持续性评价指标并不充分。单一的生态足迹指标中并没有包括经济和社会指标，它对可持续性的反映有很大的局限性。如果自然资产只是靠自身运作经营，而没有人类活动的参与，那么在评价可持续性时也就无需加入经济和社会指标。但生态足迹方法中存在着人类的活动因素(资源消费和废物排放)，在采用生态足迹进行可持续性评价时应佐以经济和社会指标，其分析才全面。因此，生态足迹作为可持续性的评价指标并不充分，已作为对环境的可持续性评价指标才合理。

5生态足迹方法研究展望

生态足迹研究方法因自身的优点，自提出后倍受学者们的青睐，方法本身的改善及实证研究所取得的成果十分突出，而对生态足迹研究方法中存在的问题并没有得到同样的关注。结合本文提出的生态足迹研究方法中存在的7个问题，对今后的研究工作提出一些尝试性的建议:对方法中采用的均衡因子应寻找更科学合理的解释;依据研究区域、研究年份真实的产量数据，计算产量因子，才能得到更科学的结论;在区分生态足迹中，土地的可持续利用与否，以及加强生态足迹分析与区域发展政策制定相结合，才能更好地为区域发展服务;综合考虑能源利用的枯竭性、替代性和技术进步的作用对能源足迹的影响;重视社会性因素对生态足迹研究的影响;深入理解贸易活动对区域生态足迹、生态承载力、区域可持续发展的影响;生态足迹指标与社会经济指标综合，才能全面反映区域的可持续性等。

6结论

本文从对当前较流行的生态足迹研究方法的介绍入手，简要地就该方法的优点和研究进展进行说明后，系统地分析了生态足迹研究方法在采用均衡因子和产量因子、政策指导作用、能源情景假设、国家或地区比较的公平性、贸易调整和作为可持续性评价指标的合理性等七个方面存在的问题。结合生态足迹研究方法中存在的问题，对今后的生态足迹研究提出了一些尝试性的展望。