程 麗，方江平

(西藏農(nóng)牧學(xué)院 高原生態(tài)研究所 高山森林生態(tài)系統(tǒng)國家野外科學(xué)觀測研究站，西藏 林芝 860000)

生態(tài)足跡這個概念首先是由是加拿大生態(tài)經(jīng)濟學(xué)家Rees[1]提出，由他的研究生Wackernagel[2]進一步發(fā)展。概念經(jīng)提出后，得到了廣泛認可。作為一個較好的可持續(xù)發(fā)展定量分析指標,在世界范圍內(nèi)得到應(yīng)用[3]。模型計算過程簡單，結(jié)果形象直白[4]，適用性較強[5]，形成了諸多成果[6～8]。但自理論提出以來，有關(guān)模型缺陷引發(fā)了諸多爭議[9]，許多學(xué)者據(jù)此提出了相應(yīng)改進[10]。

其中能值生態(tài)足跡是在傳統(tǒng)的生態(tài)足跡法的基礎(chǔ)上，結(jié)合Odum的能值分析理論[11]，糅合而成的一種新的分析方法。它克服了部分傳統(tǒng)生態(tài)足跡模型中的缺陷，在計算中利用能值折算系數(shù)和能值轉(zhuǎn)換率，將區(qū)域內(nèi)的不同指標統(tǒng)一轉(zhuǎn)化為太陽能值單位，這樣能夠比較不同指標對區(qū)域生態(tài)承載力做出的貢獻。同時為了方便最終比較能值生態(tài)足跡和能值生態(tài)足跡的值，能值生態(tài)足跡法引入能值密度，將計算出的能值結(jié)果通過不同的密度轉(zhuǎn)化為統(tǒng)一的生物生產(chǎn)性土地面積[12]。在應(yīng)用過程中，比傳統(tǒng)生態(tài)足跡模型計算出的結(jié)果更加精確可靠。[13-15]

能值生態(tài)足跡 (EEF)國內(nèi)最早由藍盛芳[16]引入，隨后能值理論與方法被應(yīng)用到了許多方面?？偨Y(jié)現(xiàn)有的能值生態(tài)足跡模型，發(fā)現(xiàn)在應(yīng)用中也存在很多問題，能值生態(tài)足跡法為我國社會、經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展提供了理論依據(jù)，對我國的生態(tài)安全構(gòu)建起著至關(guān)重要的作用。但是國內(nèi)鮮少見關(guān)于能值生態(tài)足跡的應(yīng)用現(xiàn)狀及分析，為了能值生態(tài)足跡理論更好更優(yōu)的發(fā)展，就它應(yīng)用現(xiàn)狀和存在的問題進行統(tǒng)計分析尤為必要。

1 能值生態(tài)足跡法的相關(guān)研究

能值生態(tài)足跡 (EEF)是指某一國家或地區(qū)人口所能獲得的自然資源與消耗的各種資源以及消耗這些資源時所產(chǎn)生的廢棄物對應(yīng)的能值面積[13]。國內(nèi)最早由藍盛芳[16]引入，隨后能值理論與方法被應(yīng)用到了許多方面。近年來，國內(nèi)相繼出現(xiàn)了許多基于這種方法的實證研究文獻。研究方法不斷發(fā)展完善，主要體現(xiàn)在以下3個方面

1.1 能值生態(tài)足跡理論的應(yīng)用研究

吳景輝等[17]對齊齊哈爾市可持續(xù)發(fā)展進行研究,利用能值生態(tài)足跡模型對21世紀以來的16年間的能值足跡變化進行計算分析，在得出齊齊哈爾市赤字趨勢明顯結(jié)論的基礎(chǔ)上，通過分析能值生態(tài)足跡數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)齊齊哈爾市近幾年發(fā)展資源利用率明顯提高，其經(jīng)濟發(fā)展對生態(tài)環(huán)境的壓力逐年減小，為今后的可持續(xù)發(fā)展道路提供了可行措施。馬赫等[18]基于生態(tài)足跡模型定量分析廈門市近30年的可持續(xù)發(fā)展程度，發(fā)現(xiàn)廈門市由生態(tài)盈余轉(zhuǎn)為生態(tài)赤字。在理論分析的基礎(chǔ)上，提出建議：廈門市要想走可持續(xù)發(fā)展路線，應(yīng)及時調(diào)整現(xiàn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，減小發(fā)展對生態(tài)環(huán)境的破壞和過度消耗。 Zhao、張芳怡等[19]都將能值生態(tài)足跡模型應(yīng)用于城市生態(tài)足跡評價，在論述中將能值生態(tài)足跡模型與傳統(tǒng)模型相比較，得到能值生態(tài)足跡法的肯定評價。隨后我國各個層面、各個方向都出現(xiàn)了大量的能值生態(tài)足跡應(yīng)用研究[20～22]。

1.2 能值生態(tài)足跡模型的創(chuàng)新研究

一些學(xué)者在能值理論的基礎(chǔ)上引進“能值密度”這個概念對傳統(tǒng)的生態(tài)足跡模型進行改進[22]。但是能值密度的選擇也有區(qū)分。譚德明、高陽等[23，24]在計算中國能源消費生態(tài)足跡和全國省區(qū)生態(tài)足跡時采用的就是全球能值密度；一些學(xué)者認為在生態(tài)承載力計算中應(yīng)用了全球平均的能值密度進行計算，結(jié)果雖然方便各區(qū)域之間的比較，但忽略了各區(qū)域的特性。為了解決這些問題,學(xué)者們對能值生態(tài)足跡模型進行了改進。例如劉淼[25]改進了能值生態(tài)足跡的計算方法，對能值密度進行的區(qū)域計算，稱為區(qū)域能值足跡。張芳怡、張磊[17,26]等在計算江蘇省生態(tài)足跡和天津市生態(tài)足跡時選取的是區(qū)域能值密度。

為能針對性的整理環(huán)境存在的問題，找到驅(qū)動生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng)質(zhì)量發(fā)生變化的內(nèi)在動因，曹威威通過改進模型，利用賬戶分析，更清晰地追蹤各類指標能值生態(tài)足跡、能值生態(tài)承載力以及能值盈余/赤字產(chǎn)生的變化[27]。

1.3 分析方法與其他指標結(jié)合的創(chuàng)新應(yīng)用研究

能值生態(tài)足跡模型主要包括3個部分，第1部分是能值生態(tài)足跡 (EEF)，即人類消耗的區(qū)域自然資源以及利用這些資源時所產(chǎn)生的廢棄物對應(yīng)的能值面積;第2部分是能值生態(tài)承載力 (EEC)，即人類所能獲得的區(qū)域自然資源對應(yīng)的能值面積。第3部分將EEF和EEC轉(zhuǎn)化為同一量綱單位時，二者可直接進行比較。當(dāng)EEF>EEC時，稱為能值生態(tài)赤字，表明該區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)處于不可持續(xù)發(fā)展狀態(tài);當(dāng)EEF

尚海龍、楊青等[28-30]人運用能值生態(tài)足跡法，同時結(jié)合灰色預(yù)測模型，對西藏牧區(qū)和東北老工業(yè)基地的能值生態(tài)足跡儲值進行測算、分析及預(yù)測。定量評價能值生態(tài)足跡,明確其優(yōu)勢與不足。用灰色動力學(xué)模型預(yù)測其動態(tài)變化趨勢，評價生態(tài)安全指數(shù)。趙志強從供需角度利用能值生態(tài)足跡法來分析區(qū)域發(fā)展情況，以深圳市為例。創(chuàng)造性的將人類社會生產(chǎn)活動也包括在評價系統(tǒng)內(nèi)，發(fā)展完善了能值生態(tài)足跡模型[31]。

2 不同尺度的能值生態(tài)足跡方法動態(tài)

2.1 國家尺度

趙晟在2009年，首次站在國家生態(tài)安全層面上，評估生態(tài)現(xiàn)狀。將能值理論與生態(tài)足跡法相結(jié)合，分析長時間內(nèi)的生態(tài)足跡變化。結(jié)果表明中國已不能滿足基本可持續(xù)性的要求,而韓國能夠滿足這一要求[32]。同時國內(nèi)評價主要有周斌[33]以2008年開始近5年的階段評估，分析我國的可持續(xù)發(fā)展程度。

2.2 區(qū)域尺度

馬楠以2016年陜西省的統(tǒng)計數(shù)據(jù)為依據(jù),對陜西省的生態(tài)安全情況進行了計算與分析，得出陜西省對化石能源的依賴程度較高。需要改善區(qū)域生產(chǎn)、生活方式和消費模式，提高生物生態(tài)足跡多樣性的結(jié)論[34]；王明全以國內(nèi)兩個省市作為案例，運用現(xiàn)有的生態(tài)足跡分析法分別進行評價，評價結(jié)果及其體現(xiàn)的生態(tài)意義差距明顯[35]；徐猛等基于1990—2010的時間序列，運用能值生態(tài)足跡模型分析研究了20年間石河子綠洲的動態(tài)變化[36]，并得出了石河子已存在生態(tài)赤字的結(jié)論。此外，對于區(qū)域尤其是省市生態(tài)安全、可持續(xù)發(fā)展的研究還有很多[37-41]，為我國各省市的生態(tài)安全發(fā)展提供了有益借鑒。

2.3 微觀層面

賀成龍應(yīng)用水電工程的能值足跡模型,分析結(jié)果表明：在維持合理的投入產(chǎn)出情況下，三峽工程將在2026年實現(xiàn)生態(tài)平衡。定量評價三峽工程的社會、經(jīng)濟、環(huán)境影響，為今后的可持續(xù)發(fā)展提供了有益借鑒[42]。李俊杰運用能值生態(tài)足跡方法，對住宅小區(qū)各個建設(shè)階段的環(huán)境負荷進行了定量分析，將小區(qū)的建設(shè)運營分為5個部分，在這個基礎(chǔ)上，提出減少住宅小區(qū)環(huán)境符合的有效措施。[43]。張磊監(jiān)測計算了天津市2001年以來近8年居民家庭消費的能值生態(tài)足跡[44]。得到天津市居民對城市的不可更新資源依賴程度高的結(jié)論。并針對分析結(jié)果，提出對策措施，倡導(dǎo)綠色、健康的生活方式。

3 不同行業(yè)的能值生態(tài)足跡方法動態(tài)

能值生態(tài)足跡在經(jīng)濟活動及行業(yè)發(fā)展中的應(yīng)用也極為豐富。謝雨桐等[45]以將能值生態(tài)足跡運用于物流業(yè)的科學(xué)發(fā)展中，以寧波港為例，在得到寧波港的生態(tài)赤字嚴重的基礎(chǔ)上，提出對策建議。

3.1 農(nóng)業(yè)方面

邊淑娟等[46]對福建省1997年以來的10年間的農(nóng)業(yè)廢棄物的利用方式進行評估。分析得到農(nóng)業(yè)廢棄物現(xiàn)階段的利用程度低，認為農(nóng)業(yè)廢棄物的二次利用對福建省的農(nóng)業(yè)生態(tài)健康穩(wěn)定發(fā)展起著巨大的促進作用。針對計算結(jié)果，得到政府應(yīng)加強引導(dǎo)和合理規(guī)劃，統(tǒng)籌布局，形成長效機制，促進區(qū)域農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。同樣的將能值理論應(yīng)用與農(nóng)業(yè)生態(tài)健康發(fā)展的文獻還包括農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展[47，48]和耕地評價[49～52]。

3.2 旅游業(yè)方面

張飛等[52]基于能值生態(tài)足跡模型,對藏東南旅游區(qū)2014—2016年間的生態(tài)足跡進行計算，得到藏東南旅游區(qū)的生態(tài)承載力基數(shù)大，生態(tài)現(xiàn)狀良好，處于可持續(xù)發(fā)展狀態(tài)，但仍然需要緩解旅游區(qū)內(nèi)的生態(tài)壓力的結(jié)論。并提出創(chuàng)新經(jīng)濟發(fā)展模式，促進產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變等建議。趙建強等[53]也對旅游區(qū)生態(tài)旅游的發(fā)展狀態(tài)進行定量測評，基于能值生態(tài)足跡，對旅游區(qū)進行可持續(xù)發(fā)展評估，并提出具有可操作性的可持續(xù)發(fā)展對策。

3.3 城市交通方面

在城市交通方面，譚志海等[54]都基于傳統(tǒng)生態(tài)足跡模型定量分析了各城市客運交通的生態(tài)足跡、生態(tài)效率與環(huán)境壓力指數(shù)，分析了變化趨勢。宗剛[55]首次運用能值生態(tài)足跡法分析了北京市的公共交通發(fā)展狀況，運用熱力學(xué)修正原理，彌補了傳統(tǒng)模型的缺陷。得到了更加準確的計算結(jié)果。分析結(jié)果顯示北京市公共交通有較大的發(fā)展空間，且可持續(xù)發(fā)展程度較高，建議推動軌道交通的發(fā)展。

4 能值生態(tài)足跡分析方法的優(yōu)點及不足

能值生態(tài)足跡是對傳統(tǒng)生態(tài)足跡模型的改進，克服了部分傳統(tǒng)模型存在的缺陷[56]。可以通過大跨度的時間序列的動態(tài)過程研究，來計算各指標的時間序列值進而追蹤各個時點的可持續(xù)程度，揭示區(qū)域生態(tài)足跡變化特征與區(qū)域發(fā)展演化的內(nèi)在互動機制[57]，從而來補救指標靜態(tài)性的缺憾[59、60]。計算結(jié)果能更加接近真實的反應(yīng)研究區(qū)域概況。但通過對比已有能值生態(tài)足跡模型[16-29]發(fā)現(xiàn)，能值生態(tài)足跡模型存在以下問題:

4.1 能值生態(tài)足跡指標分類和整合問題

隨著環(huán)境足跡陣容的不斷擴大，指標分類日益為各國學(xué)者所關(guān)注[60]。但具備較高共識度的環(huán)境足跡核算與整合框架尚未建立，僅從數(shù)學(xué)可行的角度來考慮指標的核算與整合，缺乏對不同足跡指標所代表的實際環(huán)境問題的認識[61]。在能值生態(tài)足跡模型中，能值生態(tài)足跡可以根據(jù)人類活動占用的各類資源進行指標分類，而能值生態(tài)承載力因只考慮可更新資源能值無法進行細致劃分，僅能核算總的能值生態(tài)承載力，造成無法區(qū)分具體各類指標的能值生態(tài)盈余 /赤字，并可能產(chǎn)生“生態(tài)赤字/盈余幻覺”。

4.2 能值密度的選取差異較大

能值密度選擇方面存在區(qū)域密度和全球密度的差異，因為全球密度是選取一個時間段內(nèi)模糊的平均值，代表性沒有區(qū)域密度強，當(dāng)能值密度選擇不一時，計算結(jié)果差異較大。而在衡量區(qū)域能值生態(tài)承載力時使用區(qū)域能值密度，最終得到的結(jié)果為自身區(qū)域面積，無實際意義。

5 能值生態(tài)足跡分析方法的展望

能值生態(tài)足跡理論是度量可持續(xù)發(fā)展的重要方法，隨著其理論不斷修正完善，研究方向日益拓展，其優(yōu)勢和不足也凸顯出來，因此，結(jié)合已有的國內(nèi)外研究進展，可從以下幾方面進行研究:

(1)我國的能值生態(tài)足跡相關(guān)的研究起步晚，范圍側(cè)重于區(qū)域尺度，研究的熱點為生態(tài)安全和可持續(xù)發(fā)展。研究內(nèi)容較為局限。隨著經(jīng)濟全球化的趨勢發(fā)展，今后的研究應(yīng)關(guān)注實際，例如以全球尺度、國家領(lǐng)域為單位的大尺度的分析計算和廣泛范圍內(nèi)的行業(yè)生態(tài)足跡研究方面的評估。尤其是污染賬戶，對環(huán)境有直接的負面影響。因此,應(yīng)更加重視污染足跡、灰水足跡等研究。

(2)現(xiàn)有的能值生態(tài)足跡模型中，仍存在較大爭議，重點在于能值密度的選擇，部分學(xué)者在計算生態(tài)足跡和承載力時，密度指標選用不一致，導(dǎo)致計算結(jié)果不存在可比性。未來的研究重點應(yīng)建立一個全面、具有高度共識的能值生態(tài)足跡模型。基于統(tǒng)一的模型，這樣可以更大范圍，更廣時間跨度的橫向?qū)Ρ确治觥５玫礁袃r值的數(shù)據(jù)。

(3)隨著區(qū)域間經(jīng)濟、文化、人口、物質(zhì)的頻繁交流，交通工具的便利大大增加了人類的活動空間。但是，交通工具對資源的消耗和對生態(tài)環(huán)境造成的壓力在生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)研究中很少涉及，因此以生態(tài)足跡為基礎(chǔ)的城市交通可持續(xù)發(fā)展問題是下一步研究的重點。