国内生态足迹模型研究进展与启示

生态足迹模型是一种有效的可持续发展的测度方法.国内生态足迹研究自2000年开始迅速展开.根据目前国内生态足迹研究的175篇论文,对国内生态足迹研究进行了回顾与展望.目前,国内生态足迹研究已从引进介绍的初期阶段过渡到大量应用研究的发展阶段,研究内容主要集中于模型述评、不同区域尺度以及特定产业/部门的生态足迹实证分析3个方面.最后,从生态足迹研究的时间尺度、空间尺度、研究内容与研究方法等4个方面对生态足迹研究进行了展望,以期推动我国生态足迹模型的应用研究与可持续发展研究.     

传统农业地区能值生态足迹分析——以贵州省从江县为例

传统农业生态系统正面临着来自现代化发展及其带来的技术经济变革的严重威胁,在一些传统农业地区现代农业替代传统农业已经引发了严重的生态环境问题。生态足迹,作为可持续发展评价的方法之一,由于无法全面衡量人类活动对生态系统造成的各种影响,因此无法揭示传统农业地区真实的生态环境状况,也无法给出科学合理的可持续发展评价。能值生态足迹是对传统生态足迹的一种改进,试图利用能值分析理论的优点囊括人类利用生态系统产品和服务的各种活动。然而,目前能值生态足迹研究往往受到传统生态足迹理论的局限,无法真正将人类消费的各种资源、产品和服务纳入进来。为此,本文将生态系统服务概念引入能值生态足迹理论框架中,进一步改进和完善了能值生态足迹模型,使之能够全面衡量人类活动的生态环境影响。本文利用改进的能值生态足迹模型,以我国传统农业地区贵州省从江县为例,开展生态环境状况评估和可持续发展评价。结果表明,从江县2007年人均能值生态承载力为9.3311 ha,人均能值生态足迹为14.5638 ha,人均能值生态赤字为5.2327 ha。可见,从江县的生态承载力仅能满足当地居民消费总需求的64%,当地处于不可持续发展状态,生态环境状况不容乐观。这与传统生态足迹的评价结果差异十分显著。传统生态足迹评价结果显示,从江县的生态承载力不仅能够满足当地居民的消费需求而且有少量生态盈余。进一步分析显示,从江县居民对生态系统的污染物吸纳服务和侵蚀控制服务的消费,在从江县总生态足迹中占有相当大的比例。这说明,从江县传统农业生产方式受现代农业影响而发生的部分改变,所产生的生态环境影响已经逐步显现。过量施用化肥农药所引起的面源污染以及频繁翻耕和砍伐森林所引起的水土流失,已经严重威胁当地的生态环境健康和可持续发展。     

社会科学和公共政策的空间化和GIS的应用

近年来社会科学的发展出现三大潮流,即“科学化”(强调借用自然科学的计量分析方法和模型)、“空间化”(关注社会经济现象的空间变化和相互作用) 和“应用化”(侧重于政策性规划性强的实用课题)。空间化的社会科学,尤其是应用研究离不开地理信息系统(GIS) 方法的应用,因为GIS 在整合、分析各种数据尤其是空间数据方面有独特优势。本文举例演示GIS 在相关领域(如经济学、语言历史、社会学特别是犯罪学、公共卫生和规划)的广泛应用。选取的案例来源于笔者多年研究的经验,包括美国联邦政府多家研究机构(NSF、NIH、NIJ) 资助的多项研究成果,旨在说明GIS在社会科学和公共政策研究中的应用价值。     

黔东南州可持续发展的度量研究——基于BEF与TEF的综合测度

在生态足迹模型的基础上,将生态足迹划分为本底生态足迹和旅游生态足迹,构建了本地生态足迹模型,由饮食、住宿、交通、游乐、购物和废物6个子模块组成的旅游生态足迹模型,以区域可持续发展差量、区域可持续发展指数、区域生态效率指数为指标的可持续发展度量模型,综合评价区域可持续发展状态;以贵州省黔东南苗族侗族自治州为研究区域,进行了西部典型山区可持续发展的度量研究;研究结果表明。黔东南州2005年资源消耗以本地居民消耗为主,游客对生态足迹贡献率较小,旅游生态足迹约为89 660 hm2,仅为本底生态足迹的1/15,且以交通子模块贡献率最大;2 362.97美元/hm2的旅游生态效率指数远高于457.58美元/hm2的非旅游生态效率指数,亦高于1 106美元/hm2的全球生态效率指数;生态承载力供给盈余约为859 859 hm2,区域可持续发展指数为0.61,全州处于"良"的可持续发展状态。     

内蒙古草地资源的生态足迹及其可持续利用分析

可持续性可通过区域生态足迹水平进行衡量。采用净初级生产力构建了内蒙古各盟（市）草地资源的均衡因子和产量因子。以每5 a为一期,测算了内蒙古草地1990—2020年的生态足迹,并结合人口分布数据刻画了生态足迹的空间分布状况;在此基础上应用土地可持续模型评价了内蒙古草地资源的可持续性。结果表明：（1） 内蒙古各盟（市）草地的产量因子差异较大,整体呈东高西低的特点。（2） 生态承载力在空间上也呈东高西低特点,30 a人均生态承载力整体呈小幅度下降趋势。（3） 人均生态足迹逐期上升,2000—2005年由生态盈余转变为生态赤字。生态足迹较高的区域集中在通辽市、锡林浩特市、二连浩特市、乌兰察布市南部和鄂尔多斯市东部地区。（4） 内蒙古草地资源可持续性逐期下降,由1990年的中度可持续性退化为2020年的弱不可持续性。可持续性退化严重的区域集中在呼和浩特市、包头市和乌海市。研究结果旨在为内蒙古草地资源的可持续利用提供可靠的理论基础。     

论大运河区域生态基础设施战略和实施途径

生态基础设施是城市所依赖的自然系统,是城市及其居民能持续地获得自然服务的基础,它不仅包括习惯的城市绿地系统的概念,而是更广泛地包含一切能提供自然服务的城市绿地系统、森林生态系统、农田系统及自然保护地系统。如同城市的市政基础设施一样,城市的生态基础设施需要有前瞻性,更需要突破城市规划的既定边界。为了达到这个目的,必须从战略高度规划城市发展所赖以持续的生态基础设施。中国城市化进程呈燎原之势,大量重大国土和景观改造工程史无前例,东部区域犹甚。京杭大运河作为南水北调工程东线的主要组成部分,跨流域大规模调水工程将会带来巨大的景观生态影响,都为建设中国东部生态基础设施和可持续国土安全计划带来莫大挑战和机遇。本文提出大运河区域生态基础设施建设战略和实施途径,可为南水北调工程和中国东部区域可持续生态基础设施建设提供参考,并且为大运河区域生态基础设施建设及遗产廊道保护提出具体实施途径,包括区域景观格局的构建和景观元素的设计导则。     

基于生态足迹模型的山区生态经济协调发展的定量评价--以福建南平为例

生态足迹模型作为一种可持续发展程度的生物物理评价方法,以其较为科学、完善的理论基础和精简统一的指标体系,以及方法的普适性得到国内外学者的大量应用。利用生态足迹分析方法对福建南平地区2000~2003年的生态足迹和生态承载力进行了研究,结果表明,南平地区人均生态足迹由2000年的1.750 hm2上升到2003年的2.057 hm2,生态赤字由2000年0.465 hm2上升至2003年的0.735 hm2,年均增长速率为16.96%,说明人类对自然资源的利用逐年增加,目前已超出了自然生态系统生态承载力的范围,生态环境处于不安全状态。     

基于三维生态足迹的中国自然资本利用时空演变及驱动力分析

目前基于三维生态足迹的中国省际自然资本利用研究,仅从生产视角测度评价了区域自然资本存量、流量利用的空间格局。本文以消费视角对2006-2015年中国30个省(市、自治区)及不同地类足迹深度、足迹广度进行动态评估,进而通过存量流量利用比和资本流量占用率刻画了中国自然资本利用可持续性现状,并利用全局和局部回归模型量化其驱动因素及因素效应的空间差异性。结果显示：①中国足迹深度从3.04升至4.17又降至4.06,存量资本消耗有减弱趋势;足迹深度大致表现为：东部>中部>西部,其中上海最高达30.69,青海最低为1.70;②中国足迹广度在0.36~0.39 ghm²/人之间波动;足迹广度总体表现为：西部>中部>东部,其中最大值为新疆0.81 ghm²/人,最小值为上海0.09 ghm²/人;③从组分构成看,化石能源用地和草地是存量资本消耗的主要方式,耕地和建设用地是流量资本占用的主要方式;④中国自然资本利用可持续性呈现变好趋势,省际呈东弱西强的格局;通过回归分析发现,生态足迹强度、城市化率、生态承载力是导致自然资本利用可持续性空间差异的显著因素,且这些因素的效应特征表现出不同的空间模式。生产视角和消费视角的测算结果相结合,可提供全面丰富的生态足迹信息,为相关实际应用提供一定的借鉴。     

空间恢复力理论支持下的人地系统动态研究进展

人地系统的概念表现了人与地在特定的地域中相互联系、相互作用而形成的一种动态结构,面向人地系统动态运行过程的复杂性,亟待构建更有力的指标体系表征地球系统和人类系统相互影响与反馈的过程。空间恢复力可以被理解为以保障人地系统结构稳定为目标的地域空间整体对自然和社会扰动的吸收、复原或转化能力,为人地系统研究中针对性理论模式和可定量化指标体系的塑造提供新途径。本文以从自然维度出发的政策与生态系统空间恢复力、从社会维度出发的环境变化与社区生产生活空间恢复力、从综合描述方式出发的空间恢复力综合指标体系三个角度梳理空间恢复力研究现状,并从结构、功能、阈值三个方面研讨不同地域功能类型下的空间恢复力指标体系,提出认知保障系统可持续性的空间状态、明晰人地系统动态过程的空间阈值、满足生态保护与社会进步国家需求三项内容可以作为人地系统动态研究的重要方向。     

生态足迹理论在区域可持续发展评价中的应用及改进

综述了生态足迹理论及其在全球及区域可持续发展系统中的应用成果,发现生态足迹理论在用于区域可持续发展评价时遇到了困难,主要表现为其对区域发展可持续性的评价结果与可持续发展理论所阐述的基本原则不一致,认为这主要是将基于全球生态系统的生态足迹理论不适当地用在了区域可持续发展系统所导致的,而根本的原因是生态足迹概念本身的定义不够确切。本文将生态足迹区分为消费性生态足迹和生产性生态足迹,对传统的生态足迹理论进行改进,并以生产性生态足迹作为评价区域可持续发展的指标,以期更真实地反映区域发展的可持续性;通过比较全球生态赤字和区域人均消费性生态赤字可以对区域发展公平性做出评价。     

基于旅游生态足迹模型的旅游区可持续发展度量——以云南省丽江纳西族自治县为例

在生态足迹模型的基础上,构建由餐饮、住宿、交通、游览和购物五个子系统组成的旅游生态足迹模型,将旅游生态足迹和当地居民生态足迹结合以综合评价旅游区可持续发展状态。评价系统将旅游区的可持续发展划分为5种状态。将该方法应用于云南省丽江纳西族自治县,结果表明:①旅游生态足迹和当地居民生态足迹均小于区域生态承载力,两者所构成的区域总生态足迹也处在生态承载力范围之内,说明旅游区社会经济发展处在可持续发展状态;②在旅游生态足迹各子系统所表征的旅游活动中,交通和购物对生态环境影响最大;③旅游活动和当地居民日常生产生活对于生态环境的影响机制具有显著差异。     

基于社会地图的东莞市社会空间研究

既有社会空间研究以社会区研究居多,主要基于社会区理论和因子生态分析方法,较多考虑分析对象的社会属性而非空间特征,对社会空间的空间侧面刻画不足,其分析结果也常常被聚类人口的数据特征所左右。本文尝试基于社会地图方法,以人口普查数据和社会设施机构POI数据首先进行社会空间属性的归纳,制作社会地图,并以此为基础,采用归纳的方法渐进探索中国城市社会空间的特征。具体以东莞市为例,通过社会地图归纳方法将东莞市划分为3大类、11小类社会空间,并具体解析了多种社会空间要素组合类型。和既有基于社会区的分析结果相比,本文对各类社会要素在城市空间上的分布及其组合特征描述更为精细,其结果对认识中国社会空间特质及其后的社会空间政策制定更具参考意义。本文认为,基于社会地图的社会空间研究,有助于自下而上地发现有别于西方的中国城市社会空间特征和结构,也有助于建立基于中国的社会空间理论,值得进一步推广和尝试。     

基于RS和GIS的生态足迹分析

1IntroductionIn recent years the ecological footprint (EF), originally developed by Wackernagel and Rees in the mid-1990s (Wackernagel and Rees W, 1996; 1997), has gained much attention in Ecological Economics. This method tracks natural resources consump…     

Ecological footprint analysis based on RS and GIS in arid land

Sustainable development has become a primary objective for many countries and regions throughout the world now. The ecological footprint (EF) is a kind of concise method of quantifiably measuring the natural capital consumption and it can reflect the goal of sustainability. In this paper, the concept, the theory and method of ecological footprint are introduced. On this basis, the study brings forward the method of ecological footprint and capacity prediction. The method is employed for the ecological footprint prediction combining consumption model with population model and the technique is adopted for the ecological capacity (EC) prediction uniting the Geographical Cellular Automata (Geo CA) and Geographic Information System (GIS). The above models and methods are employed to calculate EF and EC in 1995 and 2000 and predict them in 2005 in Hexi Corridor. The result shows that EF is continually increasing, and EC ascended in the anterior 5 years and will descend in the posterior 5 years. This suit of method is of the character of accuracy and speediness.     

社会地图研究综述与展望

用地图方法研究社会空间已有较长历史,在不同的研究背景下形成了多种研究模式。近年来,大数据的出现和空间信息可视化技术的发展,不仅为社会地图的广泛应用提供了更多数据和方法支撑,也为社会空间的再认识提供了新的契机和可能。本文在对面向社会空间研究的国内外社会地图运用成果进行系统梳理的基础上, 将社会地图的研究应用归纳为要素呈现、问题解释和理论验证3个阶段,并对其具体应用内容、方法和数据形式进行了综述,总结为统计图、点值图、网格图、密度图等四种类型,并就社会地图在中国社会空间研究中的应用可能性及其方向进行了讨论和展望。     

Optimal spatial allocation of water resources based on Pareto ant colony algorithm

The spatial allocation of water resources is optimised using the multi-objective functions and multi-constrained conditions of the Pareto ant colony algorithm (PACA). The objective function is the highest benefit to the economy, society and the environment, while the constraints include water supply, demand and quality. The PACA is improved by limiting local pheromone scope and dynamically updating global pheromone levels. Since both strategies guide the ant towards borders of high-pheromone concentration, the new approach enhances the global search capability and convergence speed. Programming, database management and interface tools are then integrated into geographic information systems (GIS) software. The study area is located in Zhenping County, Henan Province, China, and water resource data are obtained using remote sensing (RS) and GIS technology. The improved PACA is solved in the GIS environment. Optimal spatial allocation schemes are obtained for surface, ground and transferred water and the model yields optimal spatial benefit schemes of water resources, embracing economic, social and ecological benefits. The results of improved PACA are superior to those of other intelligent optimisation algorithms, including the ant colony algorithm, multi-objective genetic algorithm and back-propagation artificial neural network. Therefore, the integration of RS, GIS and PACA can effectively optimise the large-scale, multi-objective allocation of water resources. The model also enhances the global search capability, convergence speed and result precision, and can potentially solve other optimal spatial problems with multi-objective functions.     

Facilitating Co-Production of Transdisciplinary Knowledge for Sustainability: Working with Canadian Biosphere Reserve Practitioners

Sustainability scientists argue that diverse knowledge holders should work together in social learning processes to co-produce knowledge in support of sustainability. Yet, how to co-produce such knowledge remains unexplored. A multi-year, national knowledge sharing partnership among Canadian biosphere reserve practitioners, academic researchers and policy advisors revealed that a skilled facilitator was necessary for successful knowledge co-production. We draw attention to the multiple barriers to learning and knowledge co-production, and to the skills required of the facilitator to address them. The facilitator helped draw together local and formalized western knowledge systems (weaving) and diffuse innovations across local sites (out-scaling) and between local sites and the broader program network (up-scaling). Our experience reveals that simply bringing parties together will not generate transformative change for sustainability. Rather, multi-lateral facilitators are needed to ensure deliberate and managed interventions and to institutionalize learning across a diverse collective.     

Overview and progress of Chinese geographical human settlement research

Increasing Chinese urbanization and industrialization has prompted greater attention to the study of human settlement and the human-land relationship in the fields of geography, architecture, and urban planning. We used bibliometric methods and statistical software to review 180 articles on human settlement in 16 Chinese geographical journals. We found that Chinese geographical human settlement research is characterized by the following: (1) Most research focuses on human settlement extension, valuation indicators, models for urban and rural settlements, theoretical exploration and the planning practices of single-factor, human settlement and complex, geographical livability in macro-scale, urban settlement differentiation and ideal patterns in medium scale, the comprehensive evaluation of settlement environment, and the planning of community units in micro-scale, community settlements; socio-cultural investigation and warnings about advancing human settlement. (2) No progress has been made in synthesizing and integrating method systems. PSR models and DPSIR models are used for targeting mechanisms, while the standard settlement evaluation system was composed of physical & economic indicators by questionnaire surveys. On the other hand, spatial clustering based on GIS has been a frequent focus in recent years. Pioneering research on human settlement and theoretical systems within the context of China’s urbanization and industrialization will provide guidance on the sustainability of Chinese cities and regions. The following five aspects require greater attention: (1) Natural suitability research on human settlement, and a survey of human settlement demands to reflect the range of different demands concerning ecologically suitable settlements in urban environments, the corresponding valuation indicators, systems, and evolution, and the impact of the residents’ socio-economic attributes. (2) Spatial-temporal evaluation and sustainability research on urban and rural human settlement at various scales, focusing on evolution and spatial differentiation at various scales such as city clusters and comparisons between cities, within the cities and communities. (3) Development of theory and technology for human settlement evolution research, including detection technology and methods, data mining measures, and forecasting and emulation of regional and urban human settlement evolution processes, mechanisms and patterns. (4) Research on the control of human settlement that focuses on optimization, patterns, and policies for effective management and development. (5) Estimating the human settlement system service value and establishing suitable human settlement systems, including social, economic, cultural and ecological service values.     

基于三维生态足迹的京津冀城市群自然资本可持续利用分析

生态足迹是区域可持续评估的重要方法,三维生态足迹模型能区分并追踪自然资本存量的消耗与流量的占用。目前三维足迹与自然资本利用研究主要集中在全球和国家尺度。本文以京津冀城市群为例开展区域尺度研究,核算并分析了2010年研究区13个城市的人均区域足迹深度、足迹广度及其组成差异与影响因素,揭示了京津冀城市群自然资本利用格局及生态可持续现状。结果表明：13个城市普遍生态赤字,足迹深度差异受能源消费数量和结构的突出影响,与城市经济发展水平呈“倒N型”库兹涅茨曲线关系。京津冀城市群内4种自然资本利用类型分别为存量资本消耗水平相对于流量资本占用水平严重超前(北京、天津、唐山)、显著超前(石家庄、邯郸)、一般超前(沧州、廊坊、衡水、邢台、保定)及基本一致(秦皇岛、张家口、承德)。上述4种类型地域的区域生态持续性依次从最弱转向较弱、较强、最强。本文在城市群自然资本持续利用的刻画和表达方面取得了较优于传统二维足迹模型的评价结果。     

基于生态足迹的中国四大沙地地区可持续评价

基于社会经济统计数据,采用生产性生态足迹模型,评估并对比了我国四大沙地地区2000年和2015年的生产性生态足迹和生态赤字/盈余状态,以揭示区域的可持续性。结果表明：2000-2015年,四大沙地地区人均生态足迹总体呈现增加趋势,毛乌素沙地地区人均生态足迹年均增长率最高,达20.85%,增长量为79.21 hm²·人^-1;人均生态足迹主要以化石能源足迹和草地足迹为主;2000-2015年四大沙地地区生态赤字程度在不断增强,毛乌素沙地地区人均生态赤字变化量最大,达79.51 hm²·人^-1,造成赤字程度加大的主要原因是地区化石能源的大量生产。随着人们生活水平的提高,人们对资源的需求量也在不断增加,当前四大沙地地区社会经济的发展在一定程度上仍以自然资源大量生产和消耗为代价,经济发展和环境保护之间的平衡仍存在挑战,需要根据各地区的具体情况制定有针对性的管理措施,以维持区域的可持续发展。