基于区域土地利用变化的能源碳足迹改进算法及应用

为了充分反映区域生产性土地的碳吸收服务功能,准确表征能源消费碳排放对区域环境造成的压力,该文以江苏省为案例,根据区域实际土地利用变化和各类土地的净初级生产力对能源碳足迹核算方法进行了改进,并对改进后的能源碳足迹与经济发展之间的关系予以分析。结果表明:1999-2009年期间,采用Wackernagel算法,江苏省人均能源足迹由0.5184hm2增加到1.4626hm2;而采用改进算法,人均能源足迹由0.1771hm2增加到0.4194hm2,较原算法年均降低68.5%。人均能源足迹与人均GDP之间存在显著的抛物线关系和环境库兹涅茨现象;二者之间的脱钩指数持续小于1,并呈现逐渐明显的相对脱钩态势,表明当前江苏省经济增长对能源消费的依赖减弱,能源利用效率逐步提高。     

基于碳足迹和碳承载力的新疆碳安全评价

[目的]探索新疆碳足迹和碳承载力的的变化,评价其碳安全程度,为新疆低碳经济的发展提供理论依据。[方法]利用碳足迹理论对新疆2000—2014年的碳足迹、植被碳承载力、净碳足迹进行计算分析,并利用碳压力指数(CTI)构建了碳安全评价模型。[结果]新疆碳足迹呈上升趋势,从2000年的1.08×108 t上升到2014年的5.04×108 t,其中化石能源碳足迹占总碳足迹的比重达到96%;碳承载力不断增加,草地固碳量所占的比重最大,其次是森林、农田、园地和城市绿地;人均净碳足迹、碳压力指数均呈现增长趋势,导致新疆碳安全程度不断下降,从2009年开始就处于极不安全的状态。[结论]化石能源消费的增加是导致新疆碳足迹升高和碳安全程度下降的主要原因,虽然其能源利用率不断提高,但在未来一段时间仍然面临严峻的生态环境问题。     

基于三维生态足迹扩展模型的中国海岸带生态足迹及其影响因素研究

[目的]计算中国大陆海岸带地区的生态足迹并分析其驱动因素,为生态文明建设与可持续发展提供参考。[方法]基于三维生态足迹扩展模型,计算中国大陆海岸带地区2008-2017年的生态足迹、生态承载力、足迹深度,从时间和空间两方面分析中国海岸带地区可持续发展的状况,并利用偏最小二乘法对驱动因素进行分析。[结果]①2008-2017年中国海岸带地区总生态承载力、人均生态足迹逐年增大,从组分贡献率来看,化石燃料用地人均生态足迹最大;②2008-2017年人均生态承载力变幅不大,在各省市中,广西壮族自治区人均生态承载力始终最大,上海市人均生态承载力始终最小;③足迹深度呈现出逐年增大趋势且深度值均大于1,消耗自然资本存量,生态赤字加剧。从空间上看,中北部省市的人均足迹深度普遍较大,南部的广西、广东、福建3省足迹深度则相对较低;④经济发展、城市规模、环境污染和区际交流是导致生态足迹和足迹深度增加的驱动因素;生态建设和科学技术提高对缓解生态足迹和足迹深度加大有着积极作用。[结论]未来可以通过调整产业结构和人口结构,改变消费方式,进一步加强生态建设和提高科技水平来实现中国海岸带地区的可持续发展。     

浙江省碳安全评价及其影响因素研究

[目的]研究浙江省碳足迹、碳承载力的测度及结构,分析其碳安全程度及影响因素,为发展低碳经济提供参考和依据。[方法]测度2000—2015年浙江省碳足迹和碳承载力,构建碳压力指数、碳足迹指数评价体系评价其碳安全程度;采用STIRPAT模型和岭回归方法对浙江省碳足迹的影响因素进行实证分析。[结果]浙江省碳足迹经历了先增加后稳定并略微下降的过程,碳承载力基本稳定;能源利用效率逐年提高,经济发展对能源的依赖程度降低;浙江省碳压力指数在1.35~4.19,碳足迹指数在0.21~0.59,碳足迹总体处中等以上水平;回归结果表明,人口、城镇化率、GDP、第二产业占比、原煤碳足迹占比是浙江省碳足迹的主要驱动因素。[结论]浙江省碳足迹较大,碳安全程度总体较低。为实现低碳经济目标,应通过控制人口数量,提高城镇化质量,发展低碳产业,促进高碳产业低碳化,推广使用清洁能源等措施减少碳足迹,同时增加城市绿化面积,保护森林以增加碳承载力。     

中国农田生态系统的碳足迹分析

采用1990-2009年农作物产量、农田生产投入等统计数据,对中国农田生态系统碳排放、碳吸收和碳足迹进行估算,得到以下主要结论：碳排放量和碳排放强度、碳吸收量、碳足迹呈现增加趋势,碳吸收强度表现稳定,随着农用化石能源的大量使用,单位面积碳足迹从1990年的0.08hm2/hm2增加到2009年的0.13hm2/hm2。各省（市、自治区）单位面积碳足迹差异十分明显,2009年最高的福建为0.27hm2/hm2,最低的黑龙江为0.08hm2/hm2。中国农田生态系统存在碳生态盈余,碳足迹占同期生产性土地面积（耕地）的比例在10%左右,但随着年份的递进,所占比例有增大的趋势,1990年为8.46%,2009年为12.75%。     

黑河中游不同生计方式农户的水足迹分析

水资源紧缺问题是21世纪人类面临的最严峻生态环境问题之一,当前急需探寻影响水资源利用的关键因素,建立低水消费模式。生计方式作为影响家庭水资源消费的关键要素已得到关注。本文基于农户调查数据,利用水足迹估算模型,核算黑河流域中游不同生计方式农户的水足迹,并采用最小二乘法分析了生计方式对水足迹的影响。结果表明:①黑河中游农户的人均水足迹为145.87 m3,随着非农化水平的提高,农户的人均水足迹下降,其中,纯农户、兼业户和非农户的人均水足迹分别为151.61 m3、148.08 m3和137.91 m3;②随着非农化水平的提高,黑河中游纯农户、兼业户、非农户的人均粮食消费占用水足迹比例依次降低,农户人均果蔬、清洁消费占用水足迹比例依次增高,兼业户的人均畜产品消费占用水足迹比例高于非农户和纯农户;③提高非农化水平和劳动力受教育水平可以减少水足迹,扩大家庭规模和农户人均纯收入会增加农户的水足迹,但水足迹的增加速度低于家庭规模和人均纯收入自身的增加速度。基于上述研究结果,提出了对黑河中游地区农村建立低水模式,提高水资源利用效率的对策建议。     

基于生态足迹模型的河北省土地利用总体规划实施评价

为了证实河北省土地利用总体规划（2006—2020年）确定的土地利用结构调控指标是否科学与合理,根据1999—2008年的统计数据,运用改进的生态足迹模型计算并预测河北省2010年、2020年人均生态足迹、人均生态承载力,将预测结果与河北省土地利用总体规划（2006—2020年）确定的土地利用结构调整目标测算的人均生态承载力进行比较。结果表明:（1）河北省人均生态足迹1999—2008年共增加0.218 1 hm²,增长率达到32.18%,人均生态承载力共增加0.019 8 hm²,增长幅度为28.09%,人均生态赤字由2006年增长到最大值0.450 2 hm² 后回落至2008年的0.418 8 hm²,表明河北省正朝着降低生态赤字,提高生态承载力的方向进行。（2）根据预测值与规划确定值相比较可知,2010年人均生态承载力的实际发展将会比规划预期增加0.16%,人均生态赤字减少0.18%,2020年人均生态承载力的实际发展将会比规划预期增加18.41%,人均生态赤字减少6.29%,说明本轮规划的预计生态供给均可实现。河北省土地利用总体规划（2006—2020年）的实施将会降低人均生态赤字,体现了规划确定的土地利用结构调控指标的科学与合理性,一定程度上遏制了土地生态环境的恶化趋势,促使生态环境向有利的方向发展。     

中国居民口粮消费特征变化及安全耕地数量

明晰中国口粮消费的变化特征是保障中国粮食安全的根本。全国尺度的中国健康与营养调查数据提供了多期的中国城乡居民口粮消费调查数据。文章利用食物成分表将中国健康与营养调查数据折算成原粮,分析1997-2011年中国城乡居民口粮消费的数量与结构变化特征,以期明晰中国城乡居民口粮消费的真实情景。结果表明:1)近年来中国城乡居民口粮消费量明显减少,1997-2011年间,中国城镇居民口粮消费量从168.4 kg/a下降到111.2 kg/a,农村居民从209.6 kg/a下降到131.5 kg/a,全国平均水平从196.6 kg/a下降到124.7 kg/a。以发达国家或地区口粮消费的125 kg/a稳定态为参考,中国城乡居民口粮消费的下降区间可能有限。2)城乡口粮消费的差距在缩小。1997-2011年间,中国城镇与农村居民的口粮消费差距由41.2 kg/a缩小为20.3 kg/a,而且两者也正由存在显著性差异向无显著差异转变,最终两者可能会归为统一值。3)2011年中国口粮绝对安全的耕地保障面积为2 691.6万hm2,约占1/4的基本农田面积。《全国种植业结构调整规划(2016-2020年)》稳定2020年稻谷、小麦8亿亩播种面积,极有可能会造成稻谷与小麦的生产过剩,产生口粮饲用或卖粮难的现象。     

陕西省能源消费碳排放影响因素分析与政策启示

根据IPCC碳排放计算方法计算了陕西省1980—2010年的能源消费碳排放量,系统分析了陕西能源消费碳排放总量、碳排放结构的变化,并对陕西碳排放进行阶段划分,同时运用对数平均迪氏指数法LMDI,定量分析了碳排放影响因素的作用程度。结果表明:1980—2010年,陕西省碳排放总量和人均碳排放呈波动上升的“N”型曲线,煤炭消费是碳排放的主要来源,在其他因素不变的情况下,能源消费量直接决定碳排放量和人均碳排放量;陕西省碳排放经历了3个阶段,分别是经济快速增长碳排放低速增长阶段（1980—1996年）,经济低速增长碳排放缓慢降低阶段（1996—2000年）,经济和碳排放快速增长阶段（2000—2010年）;陕西碳排放的主要驱动因素是经济产出,对碳排放的整体贡献为216.17%;其次为产业结构,整体贡献为9.72%;最后是人口,整体贡献为8.81%;主要抑制因素是能源强度,整体贡献为-131.96%;能源结构的整体贡献为-2.75%。     

基于生态足迹的港口型城镇土地生态安全研究——以宁波市镇海区为例

以宁波市镇海区为研究对象,利用生态足迹分析理论与方法,对镇海区1997-2011年的土地生态安全状况进行了评价。结果表明:镇海区人均生态足迹从1997年的6.4178 hm²增加到2011年的7.7374 hm²,而同期的人均生态承载力则由0.3370 hm²小幅增加到0.3624 hm²。人均生态赤字由6.0808 hm²增加到7.7130 hm²,生态压力指数由19.04上升为20.79。研究期内镇海区的人均生态足迹高于人均生态承载力,出现了巨大的生态赤字,港口地区土地生态系统处于很不安全状态。城镇化发展、重化工产业布局和居民消费结构调整是影响镇海区土地生态安全的重要因素,同时由于国际贸易存在使得港口型城镇土地生态状况存在"虚高"现象。为调整港口型城镇土地生态安全状态,还应采取协调港城关系,降低化石能源比重和提高生态用地比例等对策措施。     

苹果和柑桔损耗与浪费的综合足迹评估

水果全产业链损耗不仅浪费了食物,还意味着生产、收获后处理、贮藏、流转消费等各环节中水、耕地、能源等各种资源的浪费。本研究采用问卷调查和"一对一"访谈的方法,在苹果和柑桔主产区和主销区进行实地调研,调查分析水果全产业链(生产、收获后处理、贮藏、流转和消费)损耗现况,主产区累计调研全产业链从业者209人,主销区调研消费者271人。通过生态足迹、碳足迹和水足迹等模型对损耗浪费产生环境和资源影响进行定量评估。结果显示,苹果和柑桔损耗浪费率分别为18.56%和17.15%,其中流转环节占比最高,约为总损耗的1/3。损耗量分别为719.86×10~4t和733.99×10~4t,损耗总量为1453.85×10~4 t。苹果和柑桔损耗浪费的生态足迹分别为13.33×10~4 hm~2和13.76×10~4 hm~2,总生态足迹为26.09×10~4 hm~2;碳足迹分别为92.37×10~4 t (CO_2 eq)和102.98×10~4 t (CO_2 eq),碳足迹总量为195.35×10~4 t (CO_2eq);水足迹分别为57.65×10~8 m~3和41.10×10~8 m~3,水足迹总量为98.75×10~8 m~3。其中生产环节碳排放占比最高,占总排放的9成以上。综上,水果损耗和浪费也产生了巨大环境影响,需要尽快采取相关措施,减损降耗,从而减轻环境资源压力,提高水果供给水平。     

基于三维水足迹-LMDI的安徽省水资源压力及驱动力分析

[目的]探究区域水资源压力状态和产生的原因,为区域合理开发和配置水资源提供理论依据。[方法]通过构建三维水足迹模型,利用水资源可持续指数定性分析水资源可持续程度,并用对数平均迪氏指数(LMDI)分解法因素分解模型定量分析结构效应、技术效应、经济效应和人口效应对2007—2016年间安徽省水资源压力的影响。[结果]①2007—2016年间安徽省水足迹总体先增加后下降,其中比例达97.88%～98.73%的内部水足迹中以农业生产用水比例最高且与总水足迹变化趋势一致;2016年安徽省由北向南人均农业用水依次递减,其他类型水足迹以长江流域比例最高;②2007—2016年间安徽省水足迹深度在2～4内波动并最终呈下降趋势且由北向南逐渐递减;2007—2016年安徽省水资源整体可持续利用趋势在增强;③安徽省水足迹各驱动因素中,技术效应为逆向驱动,正向驱动中经济效应贡献值最大。[结论]本文所用三维水足迹模型更能反映安徽省水足迹的实际情况;虽然水资源可持续利用趋势在增强,但还需优化水资源利用结构,加快提高水资源利用效率以缓解经济发展和人口增长带来的水环境压力。     

1992-2017年中亚五国农作物水足迹变化特征

本研究以中亚五国为研究区域,以农作物水足迹为评估手段,分析了1992—2017年间中亚五国农作物水足迹的时空变化特征,以揭示中亚五国农作物水足迹结构,厘清引起中亚五国水足迹变化的主要农作物的贡献。结果表明:1)中亚五国农作物水足迹时间变化特征明显,1992—2017年中亚五国农作物绿水足迹(-9.7×10~9 m~3)和蓝水足迹(-5.6×10~9 m~3)均趋于减少。中亚五国农作物水足迹空间分布差异显著,哈萨克斯坦农作物绿色水足迹最高(平均4.96×10~(10) m~3),且远高于其他4国(平均3.6×10~9 m~3),而蓝水足迹以乌兹别克斯坦最高(平均1.53×10~(10) m~3)。农作物绿水足迹和蓝水足迹增长率最大的国家分别是土库曼斯坦(87.6%)和吉尔吉斯斯坦(32.3%);绿、蓝水足迹减少率最大的国家分别是哈萨克斯坦(-20.7%)和乌兹别克斯坦(-24.2%)。2)中亚地区农作物绿水足迹主要以粮食作物为主,蓝水足迹以粮食作物和油料纤维作物为主;而粮食作物水足迹结构中,主要以小麦、水稻和玉米为主,油料纤维作物水足迹结构中,主要以棉花为主。3)哈萨克斯坦作为绿水足迹减少最多的国家,大麦(51.6%)和小麦(28.2%)的贡献最大;乌兹别克斯坦作为蓝水足迹减少最多的国家,棉花(61.9%)贡献最大。通过开展中亚地区的农作物水足迹研究,发现中亚农作物水足迹整体呈下降趋势,厘清了中亚地区引起水足迹下降的主要农作物种类,相关成果可以为中亚地区的农作物优化种植和水资源节约提供支撑。     

福建省2010-2019年水资源生态足迹与生态承载力

[目的] 对福建省水资源生态承载力进行研究,为该区水资源可持续利用提供科学依据。[方法] 以水资源生态足迹作为理论基础,叠加水资源生态足迹三维模型,并以福建省2010—2019年数据为主,分析福建省水资源生态足迹、水资源生态承载力以及水资源空间格局。[结果] 福建省2010—2019年水资源生态足迹总体呈下降趋势,变化范围为0.696～0.928 hm²/人;水资源生态承载力受降水影响,年际变幅较大,变化范围为2.602～10.944 hm²/人,为水资源生态盈余。万元GDP水资源生态足迹呈现明显下降趋势;福建省西部地区水资源承载力明显好于东部沿海地区。水资源足迹深度为1,水资源足迹广度波动范围在1以下,并呈下降趋势。[结论] 福建省水资源比较丰富。目前条件下,该省水资源承载力能够满足当地经济发展。但福建省水资源承载力年际变化较大,空间分布差异较大,随着经济的发展,水资源还是存在一定风险。     

生态足迹模型及其改进模型在耕地评价中的应用

耕地是一种公众资源,承载着保证粮食安全、满足工业化和城市化用地需求,以及生态建设退耕还林还草要求等功能。运用传统生态足迹模型及区域能值足迹模型、耕地能值足迹模型两种能值改进模型,从时间序列上(1978～2007年)对新疆耕地资源利用进行了评价,并分析了3种模型的优缺点。结果表明:1978～2007年间,新疆人均耕地生态足迹不断上升,而人均生态承载力呈无规律变化,但变化幅度较小;新疆耕地生态可持续发展指数不断下降。耕地能值足迹模型显示,新疆耕地可持续发展指数由1978年的5.63下降到2007年的0.60,新疆耕地利用逐步由可持续状态(1978～2000年)恶化为不可持续状态(2001～2007年)。3种模型的对比研究表明:区域能值足迹模型不适合对耕地利用进行评价,只能从总体上分析一个区域的可持续状况;耕地能值足迹模型评价效果最好,能更客观地反映出耕地利用的可持续状态及其变化,在一定程度上克服了传统生态足迹模型的不足和缺陷。     

生态文明视角下四川省资源环境压力的时空变化特征

基于足迹家族原理,构建了由生态压力、温室气体(GHGs)排放、水资源压力构成的资源环境压力评价指标体系,并应用于四川省的资源环境压力评价。结果表明,1990—2013年四川省人均生态足迹增加109.57%,生物承载力变化不大,生态压力由中下(Ⅱ_a)升至很高(Ⅲ_b)等级;林业碳汇提高32.01%,GHGs排放虽保持较低(Ⅰ_b)等级,但其排放指数增高了234.97%;水足迹增速很小,水资源压力很低(Ⅰ_a);全省资源环境压力由很低(Ⅰ_a)升为中下(Ⅱ_a)。空间上,生态压力很低(Ⅰ_a)的是甘孜和阿坝,广元为中上(Ⅱ_b),成都、自贡和攀枝花等其余19市(州)很高(Ⅲ_b);GHGs排放状况,攀枝花很高(Ⅲ_b),内江较高(Ⅲ_a),乐山中上(Ⅱ_b),眉山中下(Ⅱ_a),甘孜、雅安和阿坝为碳汇(Ⅰ_a),成都、自贡和泸州等其余14市(州)均属较低(Ⅰ_b)等级;水资源压力方面,自贡、遂宁、眉山、内江和资阳很高(Ⅲ_b),成都较高(Ⅲ_a),泸州和达州为中上(Ⅱ_b),德阳为中下(Ⅱ_a),宜宾和攀枝花较低(Ⅰ_b),甘孜、阿坝和广安等其余10州(市)很低(Ⅰ_a);资源环境压力状况,阿坝、甘孜、雅安和广元很低(Ⅰ_a),凉山和绵阳较低(Ⅰ_b),广安、巴中和南充为中下(Ⅱ_a),宜宾、德阳、乐山和达州为中上(Ⅱ_b),泸州、资阳和成都较高(Ⅲ_a),遂宁、攀枝花、眉山、自贡和内江很高(Ⅲ_b)。研究表明,四川省的资源环境压力主要归因于较高的生态压力。今后的生态文明建设中,除了严守耕地生态红线以确保耕地生产力外,还要通过大力发展水电以优化能源消费结构,以及加强森林保育以提高碳汇潜力。     

河北省2006年生态足迹和生态承载力分析

利用生态足迹模型对河北省2006年的生态足迹、生产足迹、生态承载力进行了计算和比较.结果表明,2006年河北省人均生态承载力为0.468 3 ghm2,人均生态足迹为2.189 7 ghm2,人均生态赤字为1.721 4 ghm2,人均生产足迹为3.436 3 ghm2,生态足迹强度指数为4.675 8,基于消费的河北省生态足迹多样性为0.837 4,基于生态承载力的河北省生态足迹多样性为0.988 0,基于生态承载力的河北省社会发展指数为0.462 7,基于生产消费的河北省社会发展指数为1.833 8,万元GDP生态足迹为1.290 9 ghm2,河北省的生态贸易赤字为-1.246 6 ghm2,生态耗竭值为2.794 3 ghm2.表明河北省生态经济系统处于生态耗竭、不可持续状态,生态多样性低,生态经济发展能力较差,经济发展属于高能源消费型.河北省只有改革产业结构,转变经济发展方式,建立节能降耗机制,才能实现可持续发展及对自然资源的合理利用.     

浅埋滴灌条件下优化施氮对西辽河平原春玉米田碳、氮足迹的影响

为探究西辽河平原浅埋滴灌条件下优化施氮对春玉米农田生态系统碳氮足迹的影响,于2019—2020年在内蒙古通辽市科尔沁区农业高新科技示范园区连续2年进行定位试验,以传统漫灌常规常量追氮为对照（CK）,设置浅埋滴灌下常量追氮（T₁）和优化追氮（T₂：70%常量追氮）2个处理,研究不同灌溉方式和氮肥管理对春玉米产量、农田经济效益和农田碳氮足迹的影响。结果表明,相比于传统漫灌,浅埋滴灌下T₁和T₂处理在增加玉米产量的同时提高农田经济效益（P<0.05）。土壤呼吸CO₂碳排放是农田碳足迹主要来源,占比43%~44%,化肥是农业生产资料碳排放主要来源,占生产资料碳排放总量36%~43%;氮肥施用是输入氮足迹的主要组成部分,占比93%~95%。农田生态系统净碳值浅埋滴灌下T₁和T₂处理无显著差异,分别较传统漫灌CK处理增加15.43%,9.29%;碳效率浅埋滴灌下优化追氮T₂处理最高,较CK处理提高10.63%。氮素平衡浅埋滴灌下优化追氮T₂处理最接近零点,显著低于T₁和CK处理（P<0.05）;氮投入有效利用水平T₂处理最高,显著高于CK处理（P<0.05）。综合来看,浅埋滴灌下优化追氮T₂处理降低西辽河平原农田生态系统碳、氮排放,提高碳效率和氮投入有效利用水平,保证玉米产量和经济效益,是西辽河平原春玉米兼顾高产、高效和生态的水氮管理模式。     

宁波市本地生态足迹与可持续发展研究

生态足迹是一种评估区域可持续发展程度和人类对自然干预程度的度量指标.通过对一般生态足迹法的调整,运用本地生态足迹模型,对宁波市2002年和2005年本地生态足迹进行了计算.结果表明,宁波市人均本地生态足迹分别为3.155 3和4.344 0 hm~2,人均生态承载力分别为0.351 4和0.364 9 hm~2,人均本地生态赤字分别为2.825 3和3.999 2 hm~2;2005年宁波市生态足迹强度指数达到了12.599,这意味着宁波市在向每1 hm2土地索取本应是12.599 hm~2土地才能提供的生态服务,反映出宁波市的生产和消费需求超过了生态环境系统的承载能力,生态环境呈现逐步恶化的趋势,可持续发展状况不容乐观.     

生态足迹分析法及其在持续性规划中应用研究

分析了可持续发展主要特征,提出规划持续性的方法思路和生态足迹概念,简介了生态足迹分析法的功能及其实证研究成果,并提出规划持续性的对策。