生态足迹模型在我国耕地可持续利用评价中的应用研究

何春燕

（广西大学，530004，广西南宁）

1 生态足迹模型指标和耕地可持续的相关含义

1.1 生态足迹模型各项指标的含义

生态足迹的概念最早是William Rees 在1992 年提出的，后来Wackernagel 对这个定量研究方法进一步拓展。“巨脚踏在地球上留下的脚印”是William Rees 对于生态足迹的生动比喻。当前对生态足迹的广泛定义是“在一定的社会条件下，人类为了维持自身生活、生存所消费的由自然生态系统提供的各种商品和服务功能，和消纳废弃物所需要具有生态生产力的土地面积之和”。生态足迹模型是将生态足迹换算出来的生态生产性土地面积与研究区域内实际的土地面积进行比较，判断研究区域的可持续程度。

生态承载力是指在一定的社会条件下，对区域某种个体的最大容纳量。生态足迹与生态承载力相减，就能计算出研究区域内属于生态赤字或者生态盈余。

1.2 耕地可持续的含义

联合国粮农组织在1993 年提出了土地的生产性、安全性、资源保护性、经济可行性和社会可接受性这5项土地可持续利用评价标准。结合自然、社会等多方面因素系统地对耕地可持续利用状况进行评价，能有效分析耕地的可持续利用情况，为耕地利用与保护提供理论支持。

国内学者基于不同的研究视角，对耕地可持续性内涵的理解大致有两种：一是耕地利用方式可持续，表现为耕地生产力的稳步提高或长期增长；二是耕地产出可持续，表现为耕地产出能满足人们的日常需求，供需达到动态平衡。

2 生态足迹模型在我国耕地可持续利用评价中的应用研究

国内对于生态足迹理论的研究是在1996 年之后，在创新性应用等方面的研究整体上比国外滞后了几年，当前该理论主要应用于宏观尺度上的生态足迹核算和生态环境较为脆弱地区的可持续状况的度量。目前，它的应用领域包括了模型与运算方法的改进、基于生态足迹对不同研究尺度和研究对象的可持续评价等多个方面。

当前，生态足迹模型在耕地可持续利用评价中的应用主要有两种：一是对均衡因子和产量因子进行调整，主要用全球公顷法和地方公顷法来调整参数因子。张寅玲等分别采用两种生态足迹对2000—2008 年的兰州市耕地生态足迹进行计算，认为改进的生态足迹模型更能够反映兰州市耕地可持续利用情况[1]。白茹冰基于国家公顷和省公顷对河南省及其18 个地市2008—2017 年的耕地生态足迹和生态承载力进行动态分析[2]；赵兴国等用“地方公顷法”对云南省的耕地生态足迹进行测算，评估当地的耕地利用可持续情况[3]。二是将其他理论和方法应用到传统的生态足迹模型之中。王燕鹏等结合能值分析河南省1978—2007 年的耕地生态足迹，认为河南省生态足迹持续增长，而生态承载力整体呈下降趋势，河南省的耕地可持续性也在变弱[4]。刘钦普等使用能值-生态足迹模型对江苏省的耕地资源进行计算[5]；李坤刚等基于资源产出法和碳循环模型改进传统生态足迹模型[6]。

生态足迹模型在耕地利用可持续评价中的研究逐步深化，其计算方法、评价对象等都有所创新。生态足迹理论与耕地生态足迹、耕地能值足迹等有机结合，其内涵逐步扩大，在实际的测算过程中，结合相关的模型和统计方法，使得测算结果更准确，耕地生态系统评估进一步深化。

3 生态足迹模型指标的测算

生态足迹分析的基本假设是各类生态生产性土地的用途在空间上是互斥的，在统一标准后可以互相比较，而人类消耗和排放的废弃物的数量都可以折算为生态生产性土地面积。生态足迹的计算公式：

（1）式中，EF 为总生态足迹，N 为区域人口数，ef为人均生态足迹，i 为消费物质的种类，ci为第i 种物质的人均消费量，pi为第i 种物质的全球平均生产力，ri为i 类消费品对应土地类型的均衡因子。

生态承载力计算公式：

（2）式中，EC 为总的生态承载力，ec 为人均生态承载力，j 为生态生产性土地类型，aj为人均占有的生态生产性土地面积，rj为均衡因子，yj为产量因子。

ED/ER 为总的生态赤字/生态盈余。生态承载力和生态足迹之间的差距产生了生态赤字或者生态盈余，这是生态足迹模型的最主要的应用。

耕地可持续发展评价指标计算公式：

SUI 为区域耕地资源的可持续利用系数，SUI 的范围为0～1。当SUI=0.5 时，耕地生态足迹与耕地生态承载力二者达到平衡状态，此时的耕地资源正好可以满足区域人口的需求。当SUI 趋向于0 时，耕地利用状况不可持续，现有的耕地资源已经逐渐满足不了区域人口的需求；相反，当SUI 向1 发展时，耕地利用可持续。

4 生态足迹模型在可持续利用评价上存在的不足

生态足迹理论在研究和应用的过程中得到了不断的发展和完善，理论基础充分、研究成果丰富、应用范围广泛。但是，也依旧存在许多的问题和争议。

（1）现有生态承载力的研究一般是基于生物资源的可再生能力，很少考虑水资源、能源资源，以及社会发展带来的科技、经济进步等诸多因素对生态承载力产生的积极或消极的影响。

（2）由于区域贸易的存在，在计算国家生态足迹时很难获得相关的区域贸易数据，在实际运算中，多数学者以生产量来代替消费量，造成了测算结果的偏差；而且生态足迹指标值只考虑最终产品，没有考虑中间产品。

（3）生态足迹理论假设各类生态生产性土地只有一种用途，且各种用地在空间上是互斥的，但是各类型土地的用途大多具有重复性，难以完全分离，这个假设会使生态足迹的计算结果出现偏差。

（4）评估指标具有单一性。生态足迹强调人类对生态系统造成的影响，但是没有全面考虑经济发展、技术进步对生态系统可持续的影响，也不考虑人类对现有消费方式的满意程度以及对未来发展的多元化要求，对于土地利用可持续性的描述过于单一。

5 生态足迹模型在可持续利用评价中的应用展望

生态足迹模型在可持续利用评价中的应用范围日益扩大，随着相关研究的不断深入，生态足迹模型的理论和计算方法一定会得到改进。

（1）生态足迹指标体系逐步完善。由于相关指标的局限性，生态足迹不能精确反映研究对象的可持续发展状态。除此之外，生态足迹模型未充分考虑矿产资源、水资源等对自然系统的作用。在未来的应用中，生态足迹指标与经济、社会等指标相结合，形成更为科学、全面、计算更加简便的生态经济效益指标，综合衡量区域可持续发展状态，是必然趋势。

（2）政策相关性加强。在未来的应用研究中，生态足迹理论结合经济学原理和社会学理论等构建新的生态足迹理论体系，为国家或区域的经济发展战略和环境保护措施提供更加科学的参考依据，是生态足迹研究面临的一个重要课题。

（3）预测性加强。生态足迹模型的相关指标是静态的，它可以评估区域发展现状，但是对人口、技术、经济等变量给生态足迹带来的影响未充分考虑，对未来变化趋势的预测性不强。科学技术日新月异，如何衡量科学技术对生态足迹的影响，增强生态足迹模型的预测性，是今后研究的重要方向。

（4）应用范围扩大。目前的研究和应用以区域可持续发展度量为主，未来的应用中，生态足迹模型在环境、经济和社会发展等领域的应用范围会逐步扩大，除了传统的区域和空间尺度上的研究会进一步加深以外，微观方面的生态足迹分析和生态效益评估将会是未来的主要应用方向。