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第1篇

中圖分類號(hào) Q149；X22 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1002-2104（2008）04-0178-06

自從1987年可持續(xù)發(fā)展的概念明確提出以來，可持續(xù)發(fā)展作為人類理想的發(fā)展理念和發(fā) 展模 式在世界范圍內(nèi)迅速傳播。可持續(xù)發(fā)展的定量測度和評(píng)價(jià)是可持續(xù)發(fā)展從一個(gè)抽象的理念進(jìn) 入可操作實(shí)踐階段的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。William和Wackernagel提出的生態(tài)足跡成為應(yīng)用最廣泛 的可持續(xù)發(fā)展定量評(píng)價(jià)方法之一。本文簡要評(píng)述生態(tài)足跡的研究現(xiàn)狀，著重對(duì)基于凈初級(jí)生 產(chǎn)力的生態(tài)足跡計(jì)算方法(EF-NPP)進(jìn)行介紹，并與常規(guī)的基于全球農(nóng)業(yè)生態(tài)區(qū)的生態(tài)足跡方 法(EF-GAEZ)進(jìn)行對(duì)比。

1 生態(tài)足跡

1.1 理論基礎(chǔ)

隨著研究的不斷深入，科學(xué)家和學(xué)者逐漸認(rèn)識(shí)到可持續(xù)發(fā)展的實(shí)現(xiàn)依賴于自然資本的維持［1］，自然資本的利用和管理是可持續(xù)發(fā)展的核心問題，而自然資本的有效管理則 依賴于自然 資本的可靠度量［2］。生態(tài)系統(tǒng)功能的發(fā)揮大多數(shù)都是在光合作用的發(fā)生場所―― 地球表面 進(jìn)行的，自然資本又總是與一定的地球表面相聯(lián)系［3］，因此生態(tài)足跡模型用生物 生產(chǎn)性土 地來衡量自然資本。生態(tài)足跡模型的所有指標(biāo)都是基于生物生產(chǎn)性土地這一概念而定義的［4］。

為了能夠定量描述可再生資源，生態(tài)足跡進(jìn)行了一定的理論假設(shè)，包括可以追蹤每年消耗的 資源及產(chǎn)生的廢棄物、資源流和廢棄物流可以轉(zhuǎn)換為生物生產(chǎn)性土地面積、統(tǒng)一采用標(biāo)準(zhǔn)化 的面積度量單位、各類生物生產(chǎn)性土地空間互斥、需求和供給可以直接對(duì)比、需求可以超過 供給六個(gè)方面［3］。

1.2 計(jì)算結(jié)果的涵義

生態(tài)足跡代表研究區(qū)域居民消費(fèi)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的基本需求。生物承載力是指現(xiàn)有的各類型土地 和水體所能提供的生物生產(chǎn)力之和。生態(tài)盈虧是指生物承載力與生態(tài)足跡之差。若一個(gè)地區(qū) 的生物承載力大于生態(tài)足跡，出現(xiàn)生態(tài)盈余；反之則呈現(xiàn)生態(tài)赤字。

生態(tài)赤字的解決方案有進(jìn)口和耗竭資源兩種，某種意義上這兩種方法都是不可持續(xù)的：從理 論上講，進(jìn)口相當(dāng)于占用了研究區(qū)以外的生態(tài)供給，不符合可持續(xù)發(fā)展代內(nèi)公平、地域公平 的原則；掠奪式過度開發(fā)資源，將造成某些不可再生資源的漸趨消亡，剝奪了后代人平等擁 有、使用該種資源的能力，違反了可持續(xù)發(fā)展代際公平的原則。

生態(tài)足跡的假設(shè)條件比較保守，多半高估了生物承載力，低估了生態(tài)足跡，導(dǎo)致判斷生態(tài)盈 余的可靠性降低［5］。

2 EF-GAEZ國內(nèi)外研究進(jìn)展

2000年起，世界自然基金會(huì)（WWF）、環(huán)球足跡網(wǎng)絡(luò)（GFN）聯(lián)合其他國際組織，在每兩年發(fā) 布一次的《生命行星報(bào)告》中，用大量篇幅介紹生態(tài)足跡的研究成果；2005年，GFN開展了 “Ten-in-Ten”計(jì)劃，即10年內(nèi)至少有十個(gè)重要國家將生態(tài)足跡指標(biāo)制度化，使其像GDP一 樣得到廣泛應(yīng)用。瑞士和日本已經(jīng)在2006年完成了國家生態(tài)足跡賬戶的檢查，將生態(tài)足跡作 為國家環(huán)境或可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃的重要指標(biāo)，還有近30個(gè)國家表示對(duì)此感興趣［6］。

隨著主要工業(yè)國家考慮把生態(tài)足跡納入官方指標(biāo)體系，其經(jīng)驗(yàn)也在逐步向發(fā)展中國家推廣［7］。國內(nèi)對(duì)生態(tài)足跡的研究非常豐富，通過關(guān)鍵詞搜索，截止2006年年底，僅CNKI 全文期刊 數(shù)據(jù)庫收錄的有關(guān)生態(tài)足跡的相關(guān)論文已超過500篇。根據(jù)對(duì)CNKI學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫的檢 索，以生態(tài)足跡為題的學(xué)位論文的數(shù)量也在逐年增加。

杜加強(qiáng)等：生態(tài)足跡研究現(xiàn)狀及基于凈初級(jí)生產(chǎn)力的計(jì)算方法初探中國人口•資源與環(huán)境 2008年 第4期2.1 研究進(jìn)展

2.1.1 不同空間尺度研究現(xiàn)狀

根據(jù)《生命行星報(bào)告2006》［8］，2003年全球生態(tài)足跡為2.2ghm2/人，生物承載 力為1.8ghm2 /人，生態(tài)赤字為0.4ghm2/人。國家尺度上，《生命行星報(bào)告2006》對(duì)150多個(gè)國家的 生態(tài)足 跡進(jìn)行了計(jì)算。國外學(xué)者對(duì)荷蘭、奧地利、瑞典、澳大利亞、韓國等國家也進(jìn)行了研究 ［9～11］，我國學(xué)者則從各個(gè)角度對(duì)我國的生態(tài)足跡進(jìn)行了詳細(xì)計(jì)算［5，12，13 ］。

除上述全球和國家尺度外，地區(qū)、城市、特殊行業(yè)及更小尺度上的研究也比較豐富。研究的 尺度也在逐漸縮小，對(duì)校園、家庭等小尺度的生態(tài)足跡也進(jìn)行了研究［14～16］。RP 等網(wǎng)站推出了個(gè)人生態(tài)足跡的測試軟件。

2.1.2 時(shí)間序列研究現(xiàn)狀

《生命行星報(bào)告2006》顯示，40多年間，人類的生態(tài)足跡呈現(xiàn)持續(xù)增長，生態(tài)盈虧從1961年 的生態(tài)盈余變?yōu)?003年的生態(tài)赤字，從僅需要0.5個(gè)地球到使用著1.2個(gè)地球。Wackernagel 等專門分析了進(jìn)行時(shí)間序列生態(tài)足跡計(jì)算時(shí)遇到的概念上和方法上的挑戰(zhàn)，給出了解決方案 ［2］，并分別應(yīng)用了全球公頃和“實(shí)際公頃”，動(dòng)態(tài)的均衡因子和產(chǎn)量因子等不 同方法進(jìn)行 對(duì)比［9］；國內(nèi)許多學(xué)者都開展了我國生態(tài)足跡的時(shí)間序列研究這里不再一一贅述 。

2.1.3 消費(fèi)分類研究現(xiàn)狀

生態(tài)足跡考慮的消費(fèi)項(xiàng)目從最初的食物、消費(fèi)性能源，發(fā)展到木材、日用品等越來越多的類 別［8］。土地利用類型也增加了水電用地、核電用地等新的用地類型。Hong X. Ngy yen等提 出運(yùn)用熱力學(xué)方法將重金屬等不可再生資源納入到生態(tài)足跡的消費(fèi)項(xiàng)目中，并進(jìn)行了實(shí)例研 究［17］。

2.1.4 全球產(chǎn)量、區(qū)域產(chǎn)量和不變產(chǎn)量研究現(xiàn)狀

研究表明，采用不同類型的產(chǎn)量數(shù)據(jù)計(jì)算得到的生態(tài)足跡結(jié)果相差較大［11］；Wack ernagel 認(rèn)為使用三種產(chǎn)量分別回答不同的問題。全球產(chǎn)量回答了給定區(qū)域占用了多少全球生物圈再 生能力，需求和供給相對(duì)于全球需求和供給占有的份額等問題。區(qū)域產(chǎn)量回答了給定人口的 經(jīng)濟(jì)活動(dòng)占用了多少實(shí)際的土地面積，土地的配置以及哪種土地利用類型對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的壓力 最大等問題。不變產(chǎn)量主要為了固定均衡因子和產(chǎn)量因子，用以辨識(shí)人口、消費(fèi)和資源利用 效益等因素對(duì)生態(tài)足跡的貢獻(xiàn)［2］。

2.1.5 計(jì)算方法標(biāo)準(zhǔn)化研究現(xiàn)狀

隨著生態(tài)足跡應(yīng)用案例的增多，相同以及不同空間尺度生態(tài)足跡的計(jì)算方法出現(xiàn)了較大分歧 ，降低了計(jì)算結(jié)果的可比性。為此，GFN于2005年成立了生態(tài)足跡標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)，旨在建立科 學(xué)一致的生態(tài)足跡方法和應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)［18］。2006年6月GFN標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)了第一套有 關(guān)生態(tài)足 跡模型的標(biāo)準(zhǔn)――《生態(tài)足跡標(biāo)準(zhǔn)2006》［19］，對(duì)于研究區(qū)域生態(tài)足跡具有重要指 導(dǎo)意義。

2.1.6 其他方面的改進(jìn)

Bicknell以新西蘭為例，將投入產(chǎn)出分析引入生態(tài)足跡計(jì)算［20］；Thomas等綜合前 人的研究 ，在分解消費(fèi)種類和擴(kuò)展應(yīng)用家庭消費(fèi)數(shù)據(jù)時(shí)用投入產(chǎn)出分析法重新分配已有的生態(tài)足跡帳 戶［21］；徐中民等將生態(tài)足跡與信息熵相結(jié)合，提出“生態(tài)足跡多樣性”的概念［12］；尤飛 等用冪指數(shù)模型建立了GDP和生態(tài)足跡的函數(shù)關(guān)系［22］；趙衛(wèi)等通過構(gòu)建預(yù)測模型 ，結(jié)合情景分析法對(duì)吉林省生態(tài)足跡進(jìn)行了預(yù)測［23］。

2.2 EF-GAEZ的優(yōu)缺點(diǎn)

生態(tài)足跡提出后，有關(guān)生態(tài)足跡的優(yōu)缺點(diǎn)得到了廣泛的討論和質(zhì)疑，國際生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)會(huì)會(huì)刊 Ecological Economics 在2000年第3期還以專刊形式集中討論了生態(tài)足跡 研究的理論基礎(chǔ)和應(yīng)用價(jià)值，促進(jìn)了生態(tài)足跡模型的不斷完善與改進(jìn)。

EF-GAEZ的主要優(yōu)點(diǎn)包括概念的形象性［24，25］、方法的可行性［7］和結(jié)果 具有一定的政策含 義［7，12］，主要不足表現(xiàn)在生態(tài)足跡作為可持續(xù)發(fā)展的評(píng)價(jià)指標(biāo)具有生態(tài) 偏向性［4，7，24，26，27］、生態(tài)盈虧判斷可持續(xù)發(fā)展具有尺度性［5，12，13，28］、沒有把生態(tài)系統(tǒng)提供的產(chǎn)品與功 能描述完全［13，26，27］以及均衡因子、產(chǎn)量因子和能源計(jì)算過程中計(jì) 算因子取值爭議較大［9，26，27，29］等幾個(gè)方面。

3 基于凈初級(jí)生產(chǎn)力的生態(tài)足跡計(jì)算

RP的Jason和John及其團(tuán)隊(duì)在2004-2005年對(duì)生態(tài)足跡的理論和方法進(jìn)行了較大幅度的修改， 首次提出了基于凈初級(jí)生產(chǎn)力的生態(tài)足跡計(jì)算方法［30，31］。

凈初級(jí)生產(chǎn)力（NPP）是指綠色植物在太陽能光合作用下生物物質(zhì)的年生產(chǎn)量。NPP是地球上 所有消費(fèi)者和分解者生存、生長、繁殖的基礎(chǔ)。人類通過消費(fèi)活動(dòng)占用NPP，同時(shí)這些活動(dòng) 反過來影響NPP，因此NPP與可持續(xù)發(fā)展顯著相關(guān)。生態(tài)足跡側(cè)重于評(píng)價(jià)人類社會(huì)對(duì)生物生產(chǎn) 性土地的利用，而人類的凈初級(jí)生產(chǎn)力占用（HANPP）側(cè)重于測量人類對(duì)生態(tài)系統(tǒng)壓力的強(qiáng) 度，兩種方法都有一定的局限性［18，32］。目前常用的生態(tài)足跡計(jì)算方法 包括Wackernagel提 出的經(jīng)典方法和利用投入產(chǎn)出分析的方法，這兩種方法都是基于全球農(nóng)業(yè)生態(tài)區(qū)（GAEZ）的 。而EF-NPP方法則是剛剛提出的，對(duì)于促進(jìn)生態(tài)足跡方法的完善與改進(jìn)具有重要意義，國內(nèi) 尚未見到較詳細(xì)的介紹。

3.1 EF-NPP對(duì)EF-GAEZ的主要改動(dòng)

EF-NPP主要對(duì)從EF-GAEZ受到批評(píng)較多的四個(gè)方面進(jìn)行了修改。

3.1.1 在生物承載力計(jì)算中包括了整個(gè)地球表面

EF-GAEZ方法在計(jì)算生物承載力時(shí)，未包括那些具有較低或沒有潛在生產(chǎn)力的地球表面，比 如高山、沙漠、海洋、苔原帶等，忽視了這些區(qū)域在生物承載力再生、為關(guān)鍵生態(tài)系統(tǒng)提供 服務(wù)等方面的功能。而EF-NPP方法認(rèn)為地球整個(gè)表面都是互相聯(lián)系的，全球的大部分表面都 參與了CO2的吸收與循環(huán)，因此方法上的第一個(gè)改動(dòng)即在生物承載力計(jì)算中包含了所有的 水面和陸地，土地利用類型中增加了低生產(chǎn)力土地和遠(yuǎn)海。

3.1.2 為其他物種的生存預(yù)留了較大空間

EF-GAEZ在生物承載力計(jì)算中扣除12%的生物生產(chǎn)性土地面積來保護(hù)生物多樣性，但12%這一 數(shù)值并非科學(xué)研究的結(jié)果，而是聯(lián)合國考慮各國政府可以接受的水平所采納的比例。EF-NPP 認(rèn)為EF-GAEZ以人為中心的痕跡過重，未充分考慮其他生物。根據(jù)現(xiàn)有的生物多樣性研究成 果，若13.4%的陸地面積得到有效保護(hù)，則55%的瀕危物種得以存活。EF-NPP在計(jì)算生物承載 力時(shí)采用扣除保守的13.4%的方法用于生物多樣性保護(hù)。

3.1.3 改變CO2的吸收速率的假設(shè)

EF-NPP在此方面主要做了兩點(diǎn)改動(dòng)：一是將僅由林地吸收CO2的假設(shè)擴(kuò)展到整個(gè)地球表面 ； 二是改變了碳吸收的速率。EF-GAEZ有關(guān)一塊土地只能提供一種功能的假設(shè)是學(xué)術(shù)界批評(píng)的 焦點(diǎn)之一，特別是在CO2吸收方面，用于提供木材的林地就沒有吸收CO2的功能，而世界 各國 又均未留出用于吸收CO2的土地。EF-NPP根據(jù)碳循環(huán)是全球性的事實(shí)，認(rèn)為全球表面都有 吸 收CO2的功能。因此，EF-NPP在生物承載力計(jì)算中考慮了地球表面的兩種功能：第一位功 能和CO2吸收功能。

3.1.4 利用凈初級(jí)生產(chǎn)力計(jì)算均衡因子

EF-NPP中均衡因子是用NPP方法測得的不同土地類型的生產(chǎn)力與平均水平之比，其1998年的 計(jì)算結(jié)果如表1所示。

與EF-GAEZ相比，EF-NPP的結(jié)果與各類土地生態(tài)價(jià)值的理解更接近，林地、草地和水域等生 物量較大且物種豐富的用地具有較高的均衡因子，而建筑用地具有較低的均衡因子。解決了 EF-GAEZ中建筑用地和耕地均衡因子相等，易造成兩者對(duì)環(huán)境的影響相同的錯(cuò)覺的不足。

3.2 EF-GAEZ和EF-NPP計(jì)算結(jié)果對(duì)比

3.2.1 全球尺度靜態(tài)結(jié)果對(duì)比

EF-GAEZ和EF-NPP方法計(jì)算得到的2001年全球生態(tài)足跡見表2。

兩種方法的計(jì)算結(jié)果有較大差異。EF-GAEZ中，主要是能源用地呈現(xiàn)生態(tài)赤字，而EF-NP P所 計(jì)算的八類土地類型中，耕地、建筑、水產(chǎn)品和能源四種用地類型均呈現(xiàn)生態(tài)赤字。這是在 全球生態(tài)足跡分析中耕地、建筑用地和水產(chǎn)品用地三種用地類型首次出現(xiàn)生態(tài)赤字，修正了 EF-GAEZ在計(jì)算全球尺度的生態(tài)足跡時(shí)，上述三種用地不可能出現(xiàn)生態(tài)赤字的不足［ 30，33］。 均衡因子和保護(hù)生物多樣性預(yù)留土地比例的變化可以解釋這種差異。EF-NPP得到的能源消費(fèi) 生態(tài)足跡是EF-GAEZ的17倍，這主要是由于EF-NPP在生物承載力計(jì)算中包括了整個(gè)地球表面 使得碳吸收速率由0.95tC/hm2減少到0.06tC/hm2的原因。根據(jù)EF-GAEZ的計(jì)算結(jié)果，200 1年 人類的消費(fèi)需要同等生產(chǎn)力水平下1.18個(gè)地球，而EF-NPP的計(jì)算結(jié)果需要1.39個(gè)地球，情況 比EF-GAEZ更為嚴(yán)重。

3.2.2 全球尺度動(dòng)態(tài)結(jié)果對(duì)比

兩種方法計(jì)算結(jié)果顯示，全球生物承載力總量在40年間沒有明顯變化，EF-GAEZ方法得出的 生物承載力約為1000億ghm2，EF-NPP方法得出的生物承載力約為110億ghm2左右。兩種 方法 得到的全球生態(tài)足跡總量在40年間穩(wěn)定上升，EF-NPP方法上升速度更快，上個(gè)世紀(jì)七十年代 后開始出現(xiàn)生態(tài)赤字。

3.2.3 區(qū)域和國家尺度靜態(tài)計(jì)算結(jié)果對(duì)比

根據(jù)EF-NPP的計(jì)算結(jié)果，非洲、亞太地區(qū)、拉丁美洲和加勒比海地區(qū)呈現(xiàn)生態(tài)盈余狀態(tài)，生 態(tài)盈余的數(shù)值大于EF-GAEZ的結(jié)果。中東地區(qū)、中亞、北美和歐洲地區(qū)均傾向于出現(xiàn)生態(tài)赤 字，且生態(tài)赤字較EF-GAEZ方法的結(jié)果更為嚴(yán)重。與EF-GAEZ相比，EF-NPP的計(jì)算結(jié)果中75個(gè) 國家的生態(tài)盈虧計(jì)算結(jié)果更大，63個(gè)國家更小。

EF-NPP計(jì)算結(jié)果顯示，能源消耗相對(duì)較低、土地面積大，草地、林地和水產(chǎn)品用地所占份額 較大的區(qū)域或國家，很可能生態(tài)足跡較小，處于生態(tài)盈余的狀態(tài)；而能源消耗相對(duì)較高、建 筑用地占據(jù)份額較大且土地面積較小的區(qū)域或國家，則有可能生態(tài)足跡較大，處于生態(tài)超載 狀態(tài)。這主要是與EF-NPP對(duì)碳排放較敏感，更強(qiáng)調(diào)草地、林地和水產(chǎn)品用地的生態(tài)價(jià)值，而 降低建筑用地的生態(tài)價(jià)值等因素有關(guān)。

在138個(gè)國家中，24個(gè)國家兩種方法得到的生態(tài)盈虧方向不同，其中有20個(gè)國家采用EF-GAEZ 時(shí)為生態(tài)赤字，而采用EF-NPP時(shí)為生態(tài)盈余，另外4個(gè)國家恰好相反。對(duì)兩種方法得到的138 個(gè)國家的生態(tài)盈虧值進(jìn)行相關(guān)分析可知，兩者具有較高的相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)達(dá)到了0.8 。由 此可知，盡管兩種方法在理論、計(jì)算模型上不盡相同，但總體評(píng)價(jià)結(jié)果基本一致，能夠反映 一定國家或地區(qū)的消費(fèi)是否超過了資源再生能力。

3.3 EF-NPP方法的不足

EF-NPP是針對(duì)EF-GAEZ的不足建立的，改動(dòng)之處即為EF-NPP與EF-GAEZ相比的優(yōu)勢之處。但EF -NPP方法也存在著明顯的不足，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

NPP的計(jì)算尚有不完善之處。EF-NPP方法是以NPP的計(jì)算為基礎(chǔ)，而目前NPP的計(jì)算方法 和模型尚無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)果的準(zhǔn)確性和可比性得不到保證。

遠(yuǎn)海和低生產(chǎn)力土地類型尚沒有生態(tài)足跡計(jì)算公式。在目前的EF-NPP方法中，生態(tài)足 跡計(jì)算部分沒有涉及到遠(yuǎn)海和低生產(chǎn)力土地類型，即這兩種生物生產(chǎn)性土地僅提供生物承載 力而人類沒有相應(yīng)的消費(fèi)，這顯然不符合需求-供應(yīng)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，尚需要從理論、方法上進(jìn) 行完善。

水資源、其他溫室氣體和有毒物質(zhì)的生態(tài)足跡沒有包含在生態(tài)足跡計(jì)算之中。EF-NPP 與EF-GAEZ相同，沒有把人類的消費(fèi)描述完全。

沒有合理解釋不同土地利用類型之間不可替代的質(zhì)疑。生態(tài)足跡和生物承載力計(jì)算中 將不同生物生產(chǎn)性土地面積直接相加，暗示著各類土地之間可以互相替換，沒有反映各類土 地不可或缺的特點(diǎn)。

土地具有多重功能的特點(diǎn)未得到全面體現(xiàn)。盡管EF-NPP將土地面積加和兩次，體現(xiàn)了 全球碳循環(huán)和土地的第一位功能，但土地的其它重要功能尚未得到有效體現(xiàn)。

3.4 小 結(jié)

綜上可知，兩種方法各有優(yōu)劣。EF-GAEZ得到了較為廣泛的認(rèn)同和應(yīng)用，EF-NPP則從理論和 方法上解決了EF-GAEZ中的某些缺陷，對(duì)完善生態(tài)足跡理論及方法具有重要意義。但EF-NPP 的新理論和新方法也帶來了一些新的問題，且NPP的計(jì)算方法比較復(fù)雜，數(shù)據(jù)獲取有一定難 度，增加了研究成本，因此EF-NPP方法廣泛應(yīng)用到實(shí)際工作中還需要更深入的研究。

4 研究展望

生態(tài)足跡盡管得到了大力發(fā)展和廣泛應(yīng)用，但由于理論與方法并不是十分成熟，因此尚有較 大研究空間。國外學(xué)者一般較關(guān)注理論基礎(chǔ)、計(jì)算方法上的研究和改進(jìn)，并積極研究如何逐 步建立標(biāo)準(zhǔn)化的生態(tài)足跡計(jì)算方法。國內(nèi)研究偏重于應(yīng)用，對(duì)理論、方法的研究不多，尚需 要進(jìn)一步加強(qiáng)。

生態(tài)足跡模型的理論假設(shè)是備受質(zhì)疑的部分之一，應(yīng)深入探討假設(shè)的合理性及其與實(shí)際的差 距；進(jìn)一步加強(qiáng)消費(fèi)分類以及其他廢棄物的吸收研究，盡可能地完善消費(fèi)分類，使生態(tài)足跡 描述的生態(tài)功能盡量完全；細(xì)化消費(fèi)分類的覆蓋面和層次性，避免重復(fù)計(jì)算某些消費(fèi)；明確 生態(tài)盈余和生態(tài)赤字所代表的含義，提供更豐富的政策內(nèi)涵。

方法上，鑒于生態(tài)足跡作為單一指標(biāo)意義有限，應(yīng)深入探討EF與NPP或HANPP、投入產(chǎn)出表以 及其他指標(biāo)結(jié)合、組合使用的研究，使得EF不僅能夠反映人類活動(dòng)對(duì)生物生產(chǎn)性土地利用影 響的數(shù)量關(guān)系，而且能夠反映影響的強(qiáng)度。生態(tài)足跡能夠定量描述區(qū)域人類活動(dòng)對(duì)生態(tài)系統(tǒng) 影響的特點(diǎn)，使得其在成為規(guī)劃環(huán)境影響評(píng)價(jià)的有效方法、指標(biāo)方面，具有明顯的優(yōu)勢，特 別是城市土地利用規(guī)劃、區(qū)域發(fā)展規(guī)劃等邊界與生態(tài)足跡法吻合的規(guī)劃環(huán)評(píng)，生態(tài)足跡是對(duì) 規(guī)劃方案進(jìn)行檢驗(yàn)的有效方法之一，開展生態(tài)足跡與現(xiàn)有的規(guī)劃環(huán)評(píng)方法相結(jié)合的研究具有 重要價(jià)值。

長時(shí)間的序列研究以及區(qū)域產(chǎn)量、不變產(chǎn)量的應(yīng)用，可以揭示人口、技術(shù)進(jìn)步以及社會(huì)經(jīng)濟(jì) 發(fā)展對(duì)生態(tài)足跡的影響，為生態(tài)足跡的趨勢預(yù)測提供理論基礎(chǔ)。加強(qiáng)生態(tài)足跡的預(yù)測研究、 多情景的預(yù)測分析，延伸生態(tài)足跡的時(shí)間尺度，監(jiān)測發(fā)展過程中的生態(tài)需求與生態(tài)供給的變 化，是值得今后進(jìn)一步深入探討的課題，以便為規(guī)劃編制、政策制定等提供相關(guān)技術(shù)支持。 (編輯：溫武軍)

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第2篇

關(guān)鍵詞：零能建筑;生態(tài)建筑;常規(guī)能源;生物科技;未來建筑

Abstract: This paper briefly introduced the "origin, development and current situation of zero energy building". At the same time, the new "zero energy building" new energy technology for a number of classification, the architect of reverie future construction, put forward "zero to the future direction of development of building".

Keywords: zero energy building; ecological building; energy; Biotechnology; future architecture

中圖分類號(hào)：[J59] 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

【大綱】：

1.什么是“零能建筑”

1.1“零能建筑”的概念和起源

1.2“零能建筑”的現(xiàn)實(shí)意義

2.“零能建筑”的現(xiàn)狀

2.1國際現(xiàn)狀

2.2國內(nèi)現(xiàn)狀

“零能建筑”的生態(tài)化需求

3.1什么是生態(tài)學(xué)和生態(tài)建筑

3.2建筑的生態(tài)化意義

3.3“零能建筑”的技術(shù)手段

4.未來“零能建筑”的設(shè)想

4.1其他科學(xué)家的概念設(shè)計(jì)

4.2本人對(duì)生物“零能建筑”的遐想

參考文獻(xiàn)

【正文】

零能建筑即“零能耗建筑”

建筑能耗一般指建筑在正常使用條件下的采暖、通風(fēng)、空氣調(diào)節(jié)和照明所消耗的總能量，不包括生產(chǎn)和經(jīng)營性的能量消耗。零能耗建筑即不用任何常規(guī)能源的建筑。

--《百度百科》

無論任何形式的建筑，在日常使用時(shí)，總是在不斷的消耗能源來保證室內(nèi)各種環(huán)境條件符合人類活動(dòng)的需求。如何保障建筑在使用中的能源收支平衡，是現(xiàn)在“零能建筑”中最主要的環(huán)節(jié)。

隨著全球經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，對(duì)傳統(tǒng)自然資源的需求越來越大。據(jù)IEA的《世界能源展望 2007》預(yù)測，全球2005年到2030年間的一次能源需求將增加55%，年均增長率為1.8%。能源需求將達(dá)到177億噸油當(dāng)量，而2005年為114億噸油當(dāng)量。

另根據(jù)聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署（UNPE）的統(tǒng)計(jì)顯示，建筑能耗占全球能耗的25~40%。其產(chǎn)生的固體廢棄物占全球總量的30~40%，其發(fā)排放的溫室氣體占全球總排放量的20~40%。在中國現(xiàn)在每年的新建房占世界的一半，建筑能耗占全國總能耗的40%。

根據(jù)以上數(shù)據(jù)，控制建筑耗能將成為控制全球能耗的重中之重。解決好建筑能耗問題是人類解決能耗問題的關(guān)鍵。

“零能建筑”是隨著建筑節(jié)能技術(shù)不斷發(fā)展而提出新的目標(biāo)。早在1952年德意志標(biāo)準(zhǔn)研究所（DeutschesInstitutFür Normen）就制定了建筑保溫的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)：《DIN4108-建筑保溫（Wärmeshutz in Hochbau）》。上世紀(jì)末，保護(hù)環(huán)境在全球引起普遍重視。各種綠色計(jì)劃在不同國家地區(qū)推出。北美推出綠色建筑計(jì)劃，美國和加拿大前后成立半官方性質(zhì)的綠色建筑委員會(huì)（Green Building Council）。1992年，德國弗賴堡落成了一個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目--全零能耗建筑。2010年6月，由美國能源部設(shè)計(jì)、建造的“研究支持設(shè)施”（The Research Support Facility，簡稱RSF），隸屬于美國能源部的國家再生能源實(shí)驗(yàn)室正式啟用美國啟用，并且通過了LEED Rating System（綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)）的環(huán)保建筑認(rèn)證，是一座“零耗能建筑”。建筑物本身生產(chǎn)的能源高于其消耗的能源，除了自給自足，更能供給他人，是目前世上已知最大的環(huán)保建筑，在節(jié)能減排方面更是領(lǐng)先世界標(biāo)準(zhǔn)15年。

中國綠色建筑起步較晚，但在國內(nèi)也有多家單位進(jìn)行嘗試。如：浙江紹興濱海工業(yè)區(qū)東亞大廈；莘莊工業(yè)區(qū)上海太陽能科技有限公司辦公大樓；萬通生態(tài)城新新家園零能耗會(huì)所等不斷涌現(xiàn)，均稱自己為國內(nèi)第一個(gè)“零能建筑”。

同時(shí)，國內(nèi)對(duì)于“綠色建筑、零能建筑”的過分商業(yè)化行為，也引發(fā)了不同的聲音，在“2011年國際低碳城市暨可持續(xù)建筑環(huán)境技術(shù)研討會(huì)”的清華大學(xué)建筑學(xué)院副院長朱穎心教授表示，應(yīng)堵住“把綠色建筑當(dāng)成純粹商機(jī)來炒作”。 這就涉及到未來5年甚至更長時(shí)間內(nèi)綠色建筑應(yīng)該如何健康發(fā)展的問題，這個(gè)問題處理不好，將徹底改變節(jié)能、環(huán)保和綠色指數(shù)的規(guī)劃初衷。

國內(nèi)現(xiàn)有的零能建筑。大多強(qiáng)調(diào)使用新能源技術(shù)去減少舊能源消耗；而把建筑空間本身的生態(tài)作用（也就是所謂的被動(dòng)節(jié)能作用）放在第二位。一個(gè)建筑空間本身形體、主要的空間設(shè)置都從根源上決定了一個(gè)建筑的基礎(chǔ)能源消耗量。美國能源部的“研究支持設(shè)施”本身的能源消耗量就比普通建筑降低了50%，這也是其能達(dá)到零能標(biāo)準(zhǔn)的重要因素。

如果節(jié)能建筑僅僅是建立在使用一種新的非可再生能源去替代一種舊的非可再生能源，那本身就不是生態(tài)的行為。即便建筑本身達(dá)到了舊能耗的自我平衡，也不能算是一個(gè)合格的零能建筑。只能看做是新能源技術(shù)的堆砌物。

生態(tài)建筑應(yīng)該是零能建筑的基礎(chǔ)，而零能建筑應(yīng)該是生態(tài)建筑的目標(biāo)。

568

生態(tài)學(xué)是研究生物生存條件、生物及其群體與環(huán)境相互作用的過程及其相互規(guī)律的科學(xué)，其目的是指導(dǎo)人與生物圈（即自然、資源與環(huán)境）的協(xié)調(diào)發(fā)展。任何事物都不能從與其他事物的關(guān)系中分離出去，它強(qiáng)調(diào)共生和再生原則。

20世紀(jì)60年代美籍意大利建筑師保羅·索勒瑞（Paolo Soleri）把生態(tài)學(xué)（Ecology）和建筑學(xué)（Architecture）兩詞合并為Arcology，即生態(tài)建筑學(xué)。生態(tài)建筑學(xué)首先提倡的是建筑的節(jié)能性；其次是建筑材料的環(huán)保可再生性；最后的與地域文化的兼容性。所以生態(tài)建筑也被稱為綠色建筑，可持續(xù)建筑。

零能建筑未必一定是生態(tài)建筑。部分所謂低能耗/零能耗建筑，僅僅是新能源技術(shù)的堆砌。為了所謂節(jié)能而增加的初期投入與節(jié)能的后期成效不成正比；單獨(dú)考慮新能源而不注意新能源的可持續(xù)化問題。這些有失偏頗的建筑背后體現(xiàn)的不是綠色建筑的核心思想，而是社會(huì)的功利主義。

一個(gè)真正地零能建筑，設(shè)計(jì)首先要從被動(dòng)節(jié)能入手。增加建筑自身的節(jié)能效能。采用建筑的生態(tài)化手段，充分利用環(huán)境中的地形、自然光、自然風(fēng)、降雨等天然要素，使建筑達(dá)到被動(dòng)節(jié)能的最佳狀態(tài)，再依靠新能源、新科技調(diào)節(jié)現(xiàn)有環(huán)境，使建筑達(dá)到零能狀態(tài)，甚至負(fù)能狀態(tài)。

建筑的生態(tài)化設(shè)計(jì)手段：

第3篇

1 生態(tài)監(jiān)測

生態(tài)監(jiān)測是采用生態(tài)學(xué)的各種方法和手段，從不同尺度上對(duì)各類生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的時(shí)空格局的度量，主要通過監(jiān)測生態(tài)系統(tǒng)條件、條件變化、對(duì)環(huán)境壓力的反映及其趨勢而獲得。生態(tài)監(jiān)測的對(duì)象可分為農(nóng)田、森林、草原、荒漠、濕地、湖泊、海洋、氣象、物候、動(dòng)植物等。每一類型的生態(tài)系統(tǒng)都具有多樣性，它不僅包括了環(huán)境要素變化的指標(biāo)和生物資源變化的指標(biāo)，同時(shí)還要包括人類活動(dòng)變化的指標(biāo)。

2 生態(tài)監(jiān)測的類型

根據(jù)生態(tài)監(jiān)測兩個(gè)基本的空間尺度，生態(tài)監(jiān)測可分為兩大類：

2.1 宏觀生態(tài)監(jiān)測。

研究對(duì)象的地域等級(jí)至少應(yīng)在區(qū)域生態(tài)范圍之內(nèi)，最大可擴(kuò)展到全球。宏觀生態(tài)監(jiān)測以原有的自然本底圖和專業(yè)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，采用遙感技術(shù)和生態(tài)圖技術(shù)，建立地理信息系統(tǒng)（GIS）。其次也采取區(qū)域生態(tài)調(diào)查和生態(tài)統(tǒng)計(jì)的手段。

2.2 微觀生態(tài)監(jiān)測。

研究對(duì)象的地域等級(jí)最大可包括由幾個(gè)生態(tài)系統(tǒng)組成的景觀生態(tài)區(qū)，最小也應(yīng)代表單一的生態(tài)類型。微觀生態(tài)監(jiān)測以大量的生態(tài)監(jiān)測站為工作基礎(chǔ)，以物理、化學(xué)或生物學(xué)的方法對(duì)生態(tài)系統(tǒng)各個(gè)組分提取屬性信息。

根據(jù)監(jiān)測的具體內(nèi)容，微觀生態(tài)監(jiān)測又可分為干擾性生態(tài)監(jiān)測、污染性生態(tài)監(jiān)測和治理性生態(tài)監(jiān)測以及環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀評(píng)價(jià)生態(tài)監(jiān)測。

宏觀生態(tài)監(jiān)測必須以微觀生態(tài)監(jiān)測為基礎(chǔ)，微觀生態(tài)監(jiān)測又必須以宏觀生態(tài)監(jiān)測為主導(dǎo)，二者相互獨(dú)立，又相輔相成，一個(gè)完整的生態(tài)監(jiān)測應(yīng)包括宏觀和微觀監(jiān)測兩種尺度所形成的生態(tài)監(jiān)測網(wǎng)。

3 生態(tài)監(jiān)測的任務(wù)

對(duì)生態(tài)系統(tǒng)現(xiàn)狀以及因人類活動(dòng)所引起的重要生態(tài)問題進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測；對(duì)破壞的生態(tài)系統(tǒng)在人類的治理過程中生態(tài)平衡恢復(fù)過程的監(jiān)測；通過監(jiān)測數(shù)據(jù)的集積，研究上述各種生態(tài)問題的變化規(guī)律及發(fā)展趨勢，建立數(shù)學(xué)模型，為預(yù)測預(yù)報(bào)和影響評(píng)價(jià)打下基礎(chǔ)；支持國際上一些重要的生態(tài)研究及監(jiān)測計(jì)劃，如GEMS（全球環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)），MAB（人與生物圈）等，加入國際生態(tài)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。

4 生態(tài)監(jiān)測的技術(shù)方法

生態(tài)監(jiān)測技術(shù)方法就是對(duì)生態(tài)系統(tǒng)中的指標(biāo)進(jìn)行具體測量和判斷，從而獲得生態(tài)系統(tǒng)中某一指標(biāo)的特征數(shù)據(jù)，通過統(tǒng)計(jì)分析，以反映該指標(biāo)的現(xiàn)狀及變化趨勢。在確定具體的生態(tài)監(jiān)測技術(shù)方法時(shí)要遵循一個(gè)原則，即盡量采用國家標(biāo)準(zhǔn)方法，若干國家標(biāo)準(zhǔn)或相關(guān)的操作規(guī)范，盡量采用該學(xué)科較權(quán)威或大家公認(rèn)的方法。一些特殊指標(biāo)可按目前生態(tài)站常用的監(jiān)測方法。

生態(tài)監(jiān)測具有著眼于宏觀的特點(diǎn)，是一項(xiàng)宏觀與微觀監(jiān)測相結(jié)合的工作。對(duì)于結(jié)構(gòu)與功能復(fù)雜的宏觀生態(tài)環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測，必須采用先進(jìn)的技術(shù)手段。其中，生態(tài)監(jiān)測平臺(tái)是宏觀監(jiān)測的基礎(chǔ)，它必須以三S技術(shù)作支持，并要具備容量足夠大的計(jì)算機(jī)和宇航信息處理裝置。三S技術(shù)，即地理信息技術(shù)（GIS）、遙感技術(shù)（RS）和全球衛(wèi)星定位技術(shù)（GPS）。三項(xiàng)技術(shù)形成了對(duì)地球進(jìn)行空間觀測、空間定位及空間分析的完整的技術(shù)體系。它能反映全球尺度上生態(tài)系統(tǒng)各要素的相互關(guān)系和變化規(guī)律，提供全球或大區(qū)域精確定位的高頻度宏觀資源與環(huán)境影像，揭示巖石圈、水圈、氣圈和生物圈的相互作用和關(guān)系。在RS和GIS基礎(chǔ)上建立的數(shù)學(xué)模型，能促進(jìn)以定性描述為主到定量分析為主的過渡，實(shí)行時(shí)空的轉(zhuǎn)移，在空間上由野外轉(zhuǎn)入室內(nèi)，在時(shí)間上從過去、現(xiàn)在的研究發(fā)展到在三維空間上定量預(yù)測未來。

3S技術(shù)是宏觀生態(tài)環(huán)境監(jiān)測發(fā)展的方向，是其發(fā)展的主要技術(shù)基礎(chǔ)，在今后較長的一個(gè)時(shí)期內(nèi)，遙感手段將在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中得到更廣泛的應(yīng)用，地理信息系統(tǒng)作為“3S”技術(shù)的核心將發(fā)揮更大的作用。目前美國、歐洲、日本和我國都在制定新的觀測計(jì)劃，國內(nèi)北京、上海、重慶、廈門等地都在推進(jìn)基礎(chǔ)數(shù)字化工作，推廣GPS定位觀測，這些計(jì)劃的實(shí)施將為區(qū)域環(huán)境監(jiān)測提供重要的數(shù)據(jù)。