李桃桃，張龍飛，趙筱青*

(1.云南大學(xué) 資源環(huán)境與地球科學(xué)學(xué)院，云南 昆明 6500911；2.武漢大學(xué) 資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，湖北 武漢 4300722)

?

基于生態(tài)足跡的土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究綜述

李桃桃1，2，張龍飛1，趙筱青1*

(1.云南大學(xué) 資源環(huán)境與地球科學(xué)學(xué)院，云南 昆明 6500911；2.武漢大學(xué) 資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，湖北 武漢 4300722)

生態(tài)足跡是定量衡量區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的一種重要方法，將生態(tài)足跡方法應(yīng)用于土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化中可以衡量某區(qū)域土地利用結(jié)構(gòu)的合理與否。通過(guò)文獻(xiàn)資料法、綜合歸納分析法，闡述了生態(tài)足跡和土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化的定義、模型和方法，重點(diǎn)突出了基于生態(tài)足跡的土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化的優(yōu)點(diǎn)和研究進(jìn)展，得出結(jié)論：生態(tài)足跡模型近年來(lái)被推廣應(yīng)用于土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化領(lǐng)域，基于生態(tài)足跡的土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化是生態(tài)足跡與多目標(biāo)線性規(guī)劃模型相結(jié)合的優(yōu)化方法，生態(tài)足跡方法與多目標(biāo)規(guī)劃模型相結(jié)合應(yīng)用在土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化中，彌補(bǔ)了多目標(biāo)規(guī)劃模型由于生態(tài)目標(biāo)難以測(cè)度而存在的局限性；基于生態(tài)足跡的土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究是一個(gè)較新的研究領(lǐng)域，相關(guān)研究在數(shù)量和質(zhì)量上均有很大提升空間，未來(lái)有待于進(jìn)一步深入研究。

生態(tài)足跡；土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化；進(jìn)展

優(yōu)化土地利用結(jié)構(gòu)是在保證土地利用效率最大化的約束下，解決土地供需平衡和合理分配國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門之間的土地資源的有效途徑。由于土地利用的區(qū)域性差異，于是便產(chǎn)生了一定區(qū)域范圍內(nèi)土地資源利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化問(wèn)題[1]。歸根到底土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化是為了實(shí)現(xiàn)土地的可持續(xù)發(fā)展，而在量化可持續(xù)發(fā)展程度方面，生態(tài)足跡法憑借其新穎的角度和很強(qiáng)的可操作性成為測(cè)度可持續(xù)發(fā)展研究的前沿和熱點(diǎn)，因此生態(tài)足跡法可以測(cè)度區(qū)域土地利用是否具有可持續(xù)性，進(jìn)而說(shuō)明該區(qū)域土地利用結(jié)構(gòu)是否合理。鑒于此，本文對(duì)生態(tài)足跡和土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化概念、模型和方法進(jìn)行了介紹，綜述了生態(tài)足跡和土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化最新研究進(jìn)展，突出了基于生態(tài)足跡的土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化的優(yōu)點(diǎn)，以期推動(dòng)人們對(duì)生態(tài)足跡的認(rèn)識(shí)和應(yīng)用以及對(duì)基于生態(tài)足跡的土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化的深入研究。

1 概念識(shí)別

1.1 生態(tài)足跡

1992年加拿大生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)家William教授第一次提出了生態(tài)足跡概念，將生態(tài)足跡形象地比喻為“一只負(fù)載著人類與所創(chuàng)造的城市、工廠…的巨腳踏在地球上留下的腳印”[2]。之后他的博士生Wackernagel于1996年進(jìn)一步完善了生態(tài)足跡的定義。其定義是：任何已知人口(某個(gè)個(gè)人、一個(gè)城市或一個(gè)國(guó)家)的生態(tài)足跡是生產(chǎn)這些人口所消費(fèi)的所有資源和吸納這些人口所產(chǎn)生的所有廢棄物所需要的生物生產(chǎn)性土地的總面積和水資源量[3]。

1.2 土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化

關(guān)于土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化的概念，Plummer L N在1993年給出了定義：“土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化是為了達(dá)到一定的生態(tài)經(jīng)濟(jì)最優(yōu)目標(biāo)，依據(jù)土地資源的自身特性和土地適宜性評(píng)價(jià)，對(duì)區(qū)域內(nèi)土地資源的各種利用類型進(jìn)行更加合理的數(shù)量安排和空間布局，以提高土地利用效率和效益，維持土地生態(tài)系統(tǒng)的相對(duì)平衡，實(shí)現(xiàn)土地資源的可持續(xù)利用”[4]。隨著時(shí)代的進(jìn)步，土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化的定義不斷得到完善，作者認(rèn)為最科學(xué)、最全面的定義是土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化是開發(fā)利用土地，促進(jìn)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)的協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展。這種優(yōu)化主要是針對(duì)區(qū)域內(nèi)特定土地資源在土地利用方式、數(shù)量結(jié)構(gòu)、空間布局以及綜合效益等方面的優(yōu)化。

2 模型和方法

2.1 生態(tài)足跡方法

生態(tài)足跡法將一定區(qū)域內(nèi)的生物資源和能源的消費(fèi)與供給，經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化處理后折算為一定的生態(tài)生產(chǎn)性面積需求(即生態(tài)足跡)與自然供給(即生態(tài)承載力)。然后再通過(guò)比較分析這種供需狀況，來(lái)判斷出一個(gè)國(guó)家或地區(qū)的經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展是否處于該國(guó)或地區(qū)的生態(tài)承受能力范圍內(nèi)[3](即處于生態(tài)赤字或生態(tài)盈余狀態(tài))。

2.2 土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型和方法

國(guó)外土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究注重引入遙感、計(jì)算機(jī)和數(shù)學(xué)方法，注重技術(shù)手段的引入。土地利用規(guī)劃包括結(jié)構(gòu)和布局的優(yōu)化，即土地?cái)?shù)量結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和空間布局的調(diào)整；在中國(guó)，近年來(lái)土地利用規(guī)劃方法已開始由定性向定性與定量相結(jié)合，由靜態(tài)規(guī)劃向動(dòng)態(tài)規(guī)劃，并逐步向規(guī)劃的模型化和信息化方向發(fā)展，各種線性和非線性規(guī)劃及多目標(biāo)規(guī)劃的方法開始應(yīng)用于土地利用規(guī)劃中。規(guī)劃中大量采用模型優(yōu)化方法是現(xiàn)代土地利用規(guī)劃科學(xué)的趨勢(shì)之一。目前來(lái)說(shuō)，應(yīng)用較多的模型和方法如表1。

表1 土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型和方法Tab.1 Model and method of land utilization structure optimization

基于生態(tài)足跡的土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化即是生態(tài)足跡方法與多目標(biāo)規(guī)劃模型相結(jié)合的一種土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法。在土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化中應(yīng)用最廣泛的優(yōu)化方法便是多目標(biāo)規(guī)劃模型，近年來(lái)，多目標(biāo)規(guī)劃方案已廣泛應(yīng)用于土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化中，但是由于生態(tài)目標(biāo)的難以量化也使這種方法具有一定的局限性，生態(tài)足跡方法的出現(xiàn)正好彌補(bǔ)了這一缺陷。

3 生態(tài)足跡研究進(jìn)展

自生態(tài)足跡提出以來(lái)，就在學(xué)術(shù)界得到迅速發(fā)展，尤其是《我們的生態(tài)足跡——減少我們對(duì)地球的影響》一書的出版讓生態(tài)足跡模型受到各國(guó)政府和學(xué)者的重視，成為分析人類對(duì)自然影響、評(píng)價(jià)可持續(xù)發(fā)展的重要工具之一。

在國(guó)外，生態(tài)足跡模型被廣泛應(yīng)用于不同尺度的區(qū)域可持續(xù)發(fā)展度量和生態(tài)經(jīng)濟(jì)的多個(gè)領(lǐng)域，如1997年wackernagel等人在《國(guó)家生態(tài)足跡》報(bào)告中首次應(yīng)用生態(tài)足跡模型對(duì)世界上52個(gè)國(guó)家和地區(qū)1997年的生態(tài)足跡進(jìn)行了測(cè)算。自1998年以來(lái)，世界野生生物基金會(huì)(WWF)每?jī)赡臧l(fā)布一份《地球生命力報(bào)告》，顯示生態(tài)環(huán)境狀況和人類活動(dòng)對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響，公布世界各國(guó)生態(tài)足跡。Cany McDonald和Dr Munay Patterson計(jì)算了新西蘭的生態(tài)足跡[13]；國(guó)外應(yīng)用生態(tài)足跡研究方法確定特定人類(群)的土地需求研究也越來(lái)越多[13]。

國(guó)內(nèi)應(yīng)用研究主要集中于區(qū)域可持續(xù)發(fā)展評(píng)價(jià)，包括靜態(tài)研究和長(zhǎng)時(shí)間序列動(dòng)態(tài)測(cè)度研究如張佳琦等以蘇州市為例，應(yīng)用生態(tài)足跡分析法對(duì)蘇州市2010年生態(tài)足跡及生態(tài)承載力進(jìn)行核算，結(jié)果表明蘇州市2010年人均生態(tài)足跡為6.48 hm2，人均生態(tài)承載力為0.27 hm2，人均生態(tài)赤字高達(dá)6.21 hm2，城市生態(tài)系統(tǒng)處于不可持續(xù)的發(fā)展?fàn)顟B(tài)[14]；劉運(yùn)偉等以四川省統(tǒng)計(jì)年鑒數(shù)據(jù)(2000～2012)為依據(jù)，對(duì)四川省2000～2011年生態(tài)足跡進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果表明四川省2000～2011年生態(tài)赤字逐年擴(kuò)大，從0.642 80 hm2增加到1.548 83 hm2，區(qū)域生態(tài)環(huán)境呈相對(duì)不可持續(xù)發(fā)展?fàn)顟B(tài)[15]。近年來(lái)生態(tài)足跡被推廣應(yīng)用于環(huán)境影響評(píng)價(jià)[16]、區(qū)域生態(tài)安全評(píng)價(jià)[17]、水資源[18]和旅游環(huán)境研究[19]、土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化[20]等領(lǐng)域。

4 土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究進(jìn)展

長(zhǎng)期以來(lái)，傳統(tǒng)的土地優(yōu)化配置研究主要關(guān)注土地利用數(shù)量結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，而忽略了土地利用空間布局優(yōu)化，影響了土地生態(tài)系統(tǒng)的平衡和土地資源的可持續(xù)利用。近年來(lái)隨著GIS、RS等空間分析技術(shù)的應(yīng)用，土地利用空間格局分析的研究逐漸增多，土地利用空間結(jié)構(gòu)優(yōu)化得到發(fā)展；數(shù)量和空間結(jié)構(gòu)兩者優(yōu)化的結(jié)合研究也越來(lái)越多[21]；在結(jié)構(gòu)優(yōu)化目標(biāo)選擇方面由早期只重視單目標(biāo)經(jīng)濟(jì)效益的最大化到慢慢開始重視多目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，近年來(lái)有關(guān)研究多以經(jīng)濟(jì)社會(huì)生態(tài)綜合效益的最大化作為優(yōu)化目標(biāo)。本文從結(jié)構(gòu)優(yōu)化和目標(biāo)選擇兩大方面對(duì)土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究進(jìn)展進(jìn)行探討。

4.1 結(jié)構(gòu)優(yōu)化

4.1.1 土地利用數(shù)量結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究進(jìn)展

土地利用的數(shù)量結(jié)構(gòu)優(yōu)化是最先出現(xiàn)的研究課題，國(guó)內(nèi)外發(fā)表的諸多文獻(xiàn)中也以土地利用數(shù)量結(jié)構(gòu)優(yōu)化居多，如黃劍以成都平原為例運(yùn)用多目標(biāo)規(guī)劃法在不同經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)程度的區(qū)域內(nèi)建立土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化決策模型對(duì)其土地利用數(shù)量結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化調(diào)整；李國(guó)華以南京市為例采用灰色多目標(biāo)模型從數(shù)量上對(duì)其土地利用結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化調(diào)整。目前土地利用數(shù)量結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究已比較成熟，結(jié)合國(guó)內(nèi)外發(fā)表的文獻(xiàn)，土地利用數(shù)量結(jié)構(gòu)優(yōu)化用到的優(yōu)化方法有線性規(guī)劃法、灰色預(yù)測(cè)法、多目標(biāo)規(guī)劃法、系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型以及近些年出現(xiàn)的生態(tài)足跡分析法和生態(tài)綠當(dāng)量法。

4.1.2 土地利用空間結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究進(jìn)展

國(guó)內(nèi)學(xué)者從理論原則、模型構(gòu)建、算法優(yōu)化和GIS應(yīng)用等方面，結(jié)合系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)、景觀生態(tài)學(xué)和GIS地學(xué)分析等相關(guān)學(xué)科的滲透，對(duì)土地利用空間優(yōu)化配置方法進(jìn)行了探索性研究。如張鴻輝等在多目標(biāo)約束下構(gòu)建了城市土地利用優(yōu)化配置的多智能體系統(tǒng)與微粒群集成優(yōu)化算法對(duì)長(zhǎng)株潭城市開展土地利用空間優(yōu)化配置[22]；龔健等分別研究建立了耕地需求量預(yù)測(cè)的灰色馬爾科夫鏈預(yù)測(cè)模型和基于SD&MOP的土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型[23]；馬世發(fā)等采用近年來(lái)新興的粒子群優(yōu)化算法，構(gòu)建了基于粒子算法的土地利用空間優(yōu)化模型[24]。當(dāng)前土地利用空間優(yōu)化配置的方法有結(jié)合GIS的優(yōu)化方法、CA模型、CLUE-S模型、MAS模型。

4.1.3 土地利用數(shù)量和空間結(jié)構(gòu)兩者結(jié)合優(yōu)化研究進(jìn)展

不少學(xué)者在土地利用數(shù)量結(jié)構(gòu)優(yōu)化配置研究的基礎(chǔ)上進(jìn)行了土地利用空間優(yōu)化布局的研究，目前國(guó)內(nèi)發(fā)表的文獻(xiàn)中數(shù)量和空間結(jié)構(gòu)優(yōu)化的結(jié)合研究也越來(lái)越多。如王漢花等運(yùn)用生態(tài)位模型對(duì)土地資源數(shù)量結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化進(jìn)而將數(shù)量?jī)?yōu)化結(jié)果作為CA模擬的約束條件對(duì)空間布局進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了土地資源數(shù)量結(jié)構(gòu)優(yōu)化與空間布局優(yōu)化的統(tǒng)一；湯玉玲通過(guò)多目標(biāo)規(guī)劃模型優(yōu)化哈爾濱市土地?cái)?shù)量結(jié)構(gòu)，又構(gòu)建了基于遺傳算法的空間配置模型，借助遺傳算法空間搜索能力得出哈爾濱市空間結(jié)構(gòu)優(yōu)化配置結(jié)果。但是數(shù)量結(jié)構(gòu)與空間結(jié)構(gòu)的綜合優(yōu)化研究有待于進(jìn)一步完善，特別是數(shù)量?jī)?yōu)化模型和空間布局優(yōu)化模型耦合的關(guān)鍵技術(shù)、關(guān)鍵環(huán)節(jié)研究有待突破，多模型綜合優(yōu)化和模型改進(jìn)優(yōu)化的研究有待于進(jìn)一步探索。

4.2 優(yōu)化目標(biāo)的選擇

4.2.1 單目標(biāo)的選擇

土地利用經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)研究是土地利用效益評(píng)價(jià)研究中最早進(jìn)行的，因此土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究最早也是以追求經(jīng)濟(jì)效益的最大化為主。如李艷等以雅安市雨城區(qū)為例基于GDP即以土地利用的經(jīng)濟(jì)效益為優(yōu)化目標(biāo)對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整[25]；張軍以福建省閩清縣為研究區(qū)域，應(yīng)用灰色線性規(guī)劃模型以土地利用的經(jīng)濟(jì)效益為主要目標(biāo)建立土地利用的結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型，構(gòu)造供選方案并用層次分析法以及定性分析的方法進(jìn)行方案選優(yōu)。只追求經(jīng)濟(jì)效益而忽視社會(huì)和生態(tài)效益的土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化不能實(shí)現(xiàn)土地利用的可持續(xù)性，隨著社會(huì)的發(fā)展這種優(yōu)化方案也逐漸被拋棄。

4.2.2 多目標(biāo)的選擇

在20世紀(jì)60年代以后，學(xué)者們才開始對(duì)土地利用社會(huì)效益進(jìn)行研究，在土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化中社會(huì)效益也沒(méi)有直接作為目標(biāo)函數(shù)而是用約束條件體現(xiàn)出來(lái)。對(duì)土地利用生態(tài)效益的研究起步較晚，人們?cè)诮?0年對(duì)生態(tài)環(huán)境問(wèn)題逐漸重視，在土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究中開始追求經(jīng)濟(jì)社會(huì)生態(tài)綜合效益的最大化。如武啟祥基于遺傳變異法，在確保土地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能最優(yōu)和土地利用經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、生態(tài)效益綜合最佳的情況下，為滿足利益需求者的不同目的，提供了最優(yōu)的土地利用結(jié)構(gòu)和用地布局多種選擇方案[26]；奚硯濤等基于生態(tài)足跡定量分析方法對(duì)江蘇省徐州市進(jìn)行土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化的研究中，根據(jù)徐州實(shí)際情況尋求經(jīng)濟(jì)效益目標(biāo)同時(shí)兼顧社會(huì)和生態(tài)效益進(jìn)行優(yōu)化。目前土地資源優(yōu)化配置追求的優(yōu)化目標(biāo)均是經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)多目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，是對(duì)綜合效益的優(yōu)化，不再是單純追求某一個(gè)效益。

5 基于生態(tài)足跡的土地結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究進(jìn)展及優(yōu)點(diǎn)

通過(guò)對(duì)生態(tài)足跡最新研究進(jìn)展的綜述可以看出生態(tài)足跡模型被廣泛應(yīng)用于區(qū)域可持續(xù)發(fā)展度量、環(huán)境影響評(píng)價(jià)和區(qū)域生態(tài)安全評(píng)價(jià)等領(lǐng)域，近年來(lái)被推廣應(yīng)用于水資源和旅游環(huán)境研究、土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化等領(lǐng)域。生態(tài)足跡在土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化方面的應(yīng)用2006年以來(lái)在中國(guó)得到發(fā)展，經(jīng)過(guò)文獻(xiàn)檢索目前國(guó)內(nèi)發(fā)表的相關(guān)文獻(xiàn)僅有4篇(表2)，且文獻(xiàn)以土地利用數(shù)量結(jié)構(gòu)優(yōu)化為主沒(méi)有與土地利用空間結(jié)構(gòu)優(yōu)化有機(jī)結(jié)合，在目標(biāo)選擇上也只選擇了經(jīng)濟(jì)和生態(tài)目標(biāo)，忽視了社會(huì)目標(biāo)。文獻(xiàn)多為碩士論文，核心期刊未見相關(guān)文獻(xiàn)，由此可以看出基于生態(tài)足跡的土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究在數(shù)量和質(zhì)量方面均有很大的提升空間。國(guó)外學(xué)者對(duì)這方面的研究則更少，生態(tài)足跡多被應(yīng)用于城市可持續(xù)發(fā)展的度量和經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域，經(jīng)過(guò)文獻(xiàn)檢索還未發(fā)現(xiàn)生態(tài)足跡在土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化方面的應(yīng)用。

表2 基于生態(tài)足跡的土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究的主要文獻(xiàn)表Tab.2 Main research documents of land utilization structure optimization based on ecological footprint

目前來(lái)說(shuō)土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化中雖然都考慮了經(jīng)濟(jì)社會(huì)和生態(tài)效益，但是由于生態(tài)效益和社會(huì)效益難以具體量化形成最大或最小目標(biāo)函數(shù)，所以多數(shù)是以經(jīng)濟(jì)效益最大化作為目標(biāo)函數(shù)，社會(huì)效益和生態(tài)效益目標(biāo)函數(shù)均轉(zhuǎn)化為約束條件進(jìn)行處理和運(yùn)算，但是往往很多時(shí)候社會(huì)和生態(tài)效益方面的資料難以獲取導(dǎo)致約束條件選取不全面進(jìn)而會(huì)影響優(yōu)化結(jié)果。生態(tài)足跡分析方法則實(shí)現(xiàn)了生態(tài)目標(biāo)的測(cè)度，它通過(guò)研究區(qū)域生態(tài)足跡與生物承載力之間的關(guān)系得到生態(tài)赤字，生態(tài)赤字的大小可以反映出生態(tài)效益的高低，以生態(tài)赤字最小作為目標(biāo)函數(shù)既解決了生態(tài)效益難以量化的難題又提高了土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化的效果。因此基于生態(tài)足跡的土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化相比于其他土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化具有一定的優(yōu)勢(shì)，值得進(jìn)行深入研究。

6 結(jié)論與討論

生態(tài)足跡模型被廣泛應(yīng)用于區(qū)域可持續(xù)發(fā)展度量、環(huán)境影響評(píng)價(jià)和區(qū)域生態(tài)安全評(píng)價(jià)等領(lǐng)域，近年來(lái)被推廣應(yīng)用于水資源和旅游環(huán)境研究、土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化等領(lǐng)域。土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化由最初注重土地利用數(shù)量結(jié)構(gòu)優(yōu)化到土地利用空間優(yōu)化的發(fā)展，土地利用數(shù)量結(jié)構(gòu)和空間結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法均多種多樣，各有優(yōu)缺點(diǎn)?；谏鷳B(tài)足跡的土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化是生態(tài)足跡與多目標(biāo)線性規(guī)劃模型相結(jié)合的優(yōu)化方法，生態(tài)足跡方法實(shí)現(xiàn)了生態(tài)目標(biāo)的測(cè)度，與多目標(biāo)規(guī)劃模型相結(jié)合應(yīng)用在土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化中正彌補(bǔ)了多目標(biāo)規(guī)劃模型由于生態(tài)目標(biāo)難以測(cè)度而存在的局限性，因此基于生態(tài)足跡的土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化具有重要的研究意義。

生態(tài)足跡應(yīng)用在土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化中具有一定優(yōu)勢(shì)，但是生態(tài)足跡的靜態(tài)性使其不能全面反映生態(tài)系統(tǒng)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，且生態(tài)足跡模型計(jì)算過(guò)程只反映土地政策對(duì)環(huán)境的影響，沒(méi)有加入土地利用中可能出現(xiàn)的其他因素。在研究區(qū)域上，生態(tài)足跡無(wú)論是在土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化中的應(yīng)用還是在其他領(lǐng)域的應(yīng)用，主要集中在城市和平原地區(qū)，較小尺度的研究尚未可見。未來(lái)基于生態(tài)足跡的土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究需要在兩個(gè)方面加強(qiáng)研究：一是加強(qiáng)對(duì)長(zhǎng)時(shí)間跨度的時(shí)間序列動(dòng)態(tài)分析，改變其靜態(tài)性；二是擴(kuò)大應(yīng)用范圍，加強(qiáng)對(duì)較小尺度(如縣和鄉(xiāng)鎮(zhèn))和山區(qū)土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化的研究應(yīng)用。

[1]馮廣京，嚴(yán)金明.土地利用總體規(guī)劃修編的戰(zhàn)略思路[J].中國(guó)土地科學(xué)，2002，16(2)：4-7.

[2]Ree W E.Ecological footprint and appropriated carrying capacity；what urban economics leaves out[J].Environment and Urbanization，1992，4(2)：121-130.

[3]Wackernageal M，Ree W E.Our ecological footprint；Reducing human impact on the earth[M].Gabrioala；New Society，1996.

[4]Plummer L N.水-巖相互作用地球化學(xué)模型的回顧與展望[J].周文斌譯，華東地質(zhì)學(xué)院學(xué)報(bào)，1993，16(2)：128-135.

[5]張前進(jìn)，李笑笑.土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化配置方法研究綜述[J].天津城市建設(shè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2013，19(1)：10-15.

[6]馬禮，郭萬(wàn)翠，李敏.沽源縣農(nóng)業(yè)土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究[J].農(nóng)業(yè)系統(tǒng)科學(xué)與綜合研究，2011，27(1)：66-71.

[7]范國(guó)兵.基于灰色線性規(guī)劃的長(zhǎng)沙市土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究[J].赤峰學(xué)院學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版.2014，30(10)：88-90.

[8]李建龍，師學(xué)義，祝宇成.基于生態(tài)綠當(dāng)量的土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化——以晉城市城區(qū)為例[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015，43(5)：371-374.

[9]劉榮霞.土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法述評(píng)[J].北京大學(xué)學(xué)報(bào).2005，41(4)：655-662.

[10]楊莉，何騰兵，林昌虎，等.基于系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的黔西縣土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究[J].山地農(nóng)業(yè)生物學(xué)報(bào)，2009，28(1)：24-27.

[11]苗作華，黃志平，陳勇，等.基于細(xì)胞自動(dòng)機(jī)理論的土地利用空間布局研究[J].湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014，53(18)：4301-4305.

[12]袁滿，劉耀林.基于多智能體遺傳算法的土地利用優(yōu)化配置[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2014，30(1)：191-199.

[13]Gany MeDonald，Dr Murray Patterson.Ecological Footprints of New Zealand And its Regions，Environmental Reporting Technical paper http：///www.environment.govt.nz.

[14]張佳琦，段玉山，伍燕南.基于生態(tài)足跡的蘇州市可持續(xù)發(fā)展動(dòng)態(tài)研究[J].長(zhǎng)江流域資源與環(huán)境，2015，24(2)：177-184.

[15]劉運(yùn)偉，李琳莉.基于生態(tài)足跡理論的四川省可持續(xù)發(fā)展評(píng)價(jià)研究[J].林業(yè)經(jīng)濟(jì)，2015(1)：106-109.

[16]蘇紅兵，張?zhí)烀鳎?基于生態(tài)足跡的調(diào)水工程環(huán)境影響評(píng)價(jià)——以牛欄江-滇池補(bǔ)水工程為例[J].人民長(zhǎng)江，2015，46(10)：48-51.

[17]黃海，劉長(zhǎng)城，陳春.基于生態(tài)足跡的土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)研究[J].水土保持學(xué)報(bào)，2013，20(1)：193-196.

[18]郭漢清，張治國(guó)，董曉輝，等.山西省水資源生態(tài)足跡動(dòng)態(tài)分析[J].山西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2015，35(3)：306-310.

[19]袁仲杰，高范，孫岳，等.基于生態(tài)足跡模型沿海旅游資源開發(fā)規(guī)模評(píng)估[J].海洋開發(fā)與管理，2015(2)：106-110.

[20]奚硯濤，牛坤，薛麗芳.基于生態(tài)足跡定量分析的土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究——以江蘇省徐州市為例[J].水土保持通報(bào)，2014，34(2)：294-299.

[21]羅鼎.土地利用空間優(yōu)化配置研究進(jìn)展與展望[J].地理科學(xué)進(jìn)展，2009，28(5)：791-797.

[22]張鴻輝，.城市土地利用空間優(yōu)化配置的多智能體系統(tǒng)與微粒群集成優(yōu)化算法[J].武漢大學(xué)學(xué)報(bào)：信息科學(xué)版，2011，36(8)：791-797.

[23]龔健，劉耀林.基于SD&MOP整合模型的土地利用總體規(guī)劃研究[J].武漢大學(xué)學(xué)報(bào)，2005，30(4)：322-325.

[24]馬世發(fā)，何建華，俞艷.基于粒子群算法的城市土地利用空間優(yōu)化模型[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2010，26(9)：321-326.

[25]李艷，鄧良基，魏晉.基于GDP的土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究——以雅安市雨城區(qū)為例[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013，41(11)：5078-5082.

[26]武啟祥，楊永芳，朱連奇.西安與土地利用結(jié)構(gòu)與效益的權(quán)衡[J].經(jīng)濟(jì)地理，2013，33(8)：148-152.

REVIEW OF RESEARCH ON LAND UTILIZATION STRUCTURE OPTIMIZATION BASED ON ECOLOGICAL FOOTPRINT

LI Tao-tao，ZHANG Long-fei，ZHAO Xiao-qing

(1.SchoolofResourceEnvironmentandEarthScience，YunnanUniversity，Kunming650091，China；2.SchoolofResourceandEnvironmentalScience，WuhanUniversity，Wuhan430079，China)

Ecological footprint is an important quantitative method to measure regional sustainable development，the ecological footprint method can measure whether a region’s land utilization structure reasonable or not.Through literature review and comprehensive analysis method，expounded the definition，model and method of ecological footprint and land use structure optimization，highlighted the advantages and research progress of land use structure optimization based on ecological footprint，concluded：ecological footprint model has been applied to the field of land use structure optimization，land use structure optimization based on the ecological footprint is a combination of the ecological footprint and multi-objective linear programming model.Combined application of ecological footprint method and multi-objective programming model in land use structure optimization was to make up for the limitations of multi-objective programming model due to the ecological goals were hard to measure；Land use structure optimization based on ecological footprint was a relatively new research field，the related research in quantity and quality have greatly improved space，it needs to be further studied in the future.

ecological footprint；land use structure optimization；progress

2015-03-28；

2015-06-04．

*通信作者.

F301.2

A

1001-7852(2015)03-0041-06