全 文 ：第 26卷第 8期
2006年 8月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vo1．26，No．8
Aug．，2006
生态足迹分析应用于区域可持续发展
生态评估的缺陷
彭 建 ，吴健生 ，蒋依依 ，叶敏婷
(1．北京大学深圳研究生院数字城市与城市景观研究中心，深圳 518055
2．北京大学环境学院，北京 100871)
摘要：可持续发展的生态评估是当前国际生态经济学与可持续发展研究的前沿问题之一 ，生态足迹从生物生产的角度可以定量
评估一个国家或地区发展的生态持续性程度，是近年来发展迅速的一种生物物理量衡量方法。尽管生态足迹分析具有指标指
示意义明确、评估结果全球可比与模型方法简便、资料易获取、可操作性强等优点，但在理论方法上仍存在不足之处。综合国内
外区域生态足迹分析的最新进展 ，生态足迹分析应用于区域可持续发展生态评估的理论缺陷主要表现为以下 6点：①弱可持续
性评价，难以完整反映系统的可持续性状态；②静态模型，缺乏预测功能；③长时间序列生态足迹研究的合理性有待商榷；④全
球平均生产力 的相对性 ，导致评 估结果的非绝 对性 ；⑤ 过于强调土地 的数 量 ，而忽略土地 的质量 ；⑥假定各 类生物生产性土地类
型 的空间互斥性 ，忽视兼业 性。
关键词 ：生 态足迹分析 ；区域可持续 发展 ；生态评估 ；缺陷
文章编号 ：10OO．0933(2006)08．2716．07 中图分类号 ：$718 文献标识码：A
Shortcomings of applying ecological footprints to the ecological assessment of regionai
sustainable development
PENG Jian‘一，WU Jian—Sheng‘一，JIANG Yi—Yi 一，YE Min—Ting‘‘ (1． m D fⅡz CityⅡnd UrbⅡn cⅡpe，She hen Graduate
School，Peking University，Sher=hen 518057，China；2 College of Environmental Sciences，Peking University，Beijing 100871，China) Acta Ecologica
Sinica，2O06，26(8)：2716—2722．
Abstract：Ecological assessment of sustainable development is one of the leading fields of international ecological economics and of
researches on sustainable development．Ecological footprinting，which is a new biophysical method of ecological assessment，is
developing rapidly．It quantifes the ecological sustainability of the development of a nation or an area from the standpoint of
biological production．Ecological footprint analysis is superior to other biophysical methods of ecological sustainability assessment
in three respects：firstly，the indices used have specific meanings；secondly，the model is easy to comprehend and readily applied
to diferent contexts；and thirdly，the data required are widely obtainable，alowing global comparisons． However，ecological
footprint analysis is not without its shortcomings．As case studies accumulate，the need to adjust theoretical models of ecological
footprints is becoming increasingly apparent．Research on the theoretical shortcomings of ecological footprinting is an important
preliminary to such adjustments．From a review of the latet research，we can identify six key issues in applying ecological footprint
analysis to ecological assessment of regional sustainable development．First，the weakness of sustainability assessments makes it
difcult to reflect the state of sustainability of the system as a whole．Second，as it is a steady state model，it lacks predictive
power．Third，how to apply ecological footprint analysis over long time series is still being worked out．Fourth，the relativity of
基金项目：国家自然科学基金资助项 目(40471002)；国家重点基础研究资助项 目(G200OO46807)
收稿 日期 ：2006．02．27；修订 日期 ：2006．05．10
作者简介：彭建(1976一)，男，四川成都人，博士生，主要从事景观生态与土地利用研究．E-mail：jianpong@hotmail．com
Foundation|tern：The pmject was supported by National Natural Science Foundation of China(No．40471002)；The State Key Basic Research and Development
Plan 0f China(N0．G2000046807)
Received date：2006-02-27；Accepted da te ：2006-05-10
Biography：PENG Jian，Ph．D．candidate，mainly engaged in landscape ecology and land Use．E-mail：jianpong@hotmail．com
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8期 彭建 等：生态足迹分析应用于区域可持续发展生态评估的缺陷
global mean productivity means that the results of assessment are relative rather than absolute．Fifth，too much weight is put on
land quantity while land quality is overlooked．Sixth，the assumption that biologically productive land use typos ale mutually
exclusive(i．e．do not overlap)ignores the possibility that they are compatible．Notwithstanding these theoretical shortcomings．
the ecological footprint method can effectively assess the ecological sustainability of regional development，at least in terms of the
supply and demand of biologically productive land，and at least at the global scale．However，at national，regional and local
scales，the shortcomings will signifcantly affect the validity and accuracy of assessments．It is therefore necessary to adjust the
theoretical model of the ecological fotprint．An important and feasible approach to such improvement would be to add a quality
dimension to the measurement units of global hectares，hectares of bioproductive land，and global average productivity of sea
areas．Also，extending the analysis to the supply and demand of all kinds of biologicaly productive land could provide more
inform ation on ecological sustainability．
Key words：ecological footprint analysis；regional sustainable development；ecological assessment；shortcoming
自然生态系统提供了区域可持续发展的物质基础(资源利用)和基本保障(生态安全 )，其可持续性是区域
可持续发展的重要前提条件和基本原则h。 ，是可持续发展范式成功与否的最终评判标准 和唯一 的实现途
径 。因此 ，对人类活动影响下 自然生态系统的持续性与支撑能力的评估，一直受到国内外专家 、学者的普遍
关注，是当前生态经济学与可持续发展研究的热点与前沿领域 。而可持续发展生态评估的实质 ，就是筛选 、
界定和度量人类生态影响和地球生命系统吸纳这些影响的能力 ，这可以分为最大可持续利用 、最大可持续吸
收和人类环境影响三方面相互独立的内容 ，生态足迹分析就是对这一概念框架 的有益尝试 。由于计算
结果直观明了，又具有区域可比性 ，生态足迹分析近年来发展迅速 ，成为区域可持续发展生态评估的一个重要
方法。
国际上关 于生态足迹的研究可 以追溯到 20世纪 70年代 Odum对城市发展 能量需求 “影 子面积”的讨
论 ⋯，和 Jasson等对海岸渔业所要求的海洋生态系统面积的分析 。在此基础之上 ，加拿大生态经济学家
William Rees于 1992年正式提出生态足迹概念 ¨，并在其博 士生 Wackernagel的协助下于 1996年完善 了生态
足迹的方法模型 。 目前 ，尽管涌现出大量不同尺度 、不 同类型区域的生态足迹实证研究 ，但却鲜有学者
对这一方法应用于区域生态持续性评估的科学性与有效性进行系统思考。本文根据国内外生态足迹研究 的
最新进展 ，系统分析其应用于区域可持续发展生态评估 中存在 的不足之处，以期推动生态足迹 研究 的进一步
深入 。
1 生态足迹分析
生态足迹分析 ，通过衡量人类为维持 自身生存而对 自然资源的利用程度 ，以及 自然生态系统为人类提供
的生命支持服务功能，来评估人类活动对自然生态系统的影响，该研究的核心是生态足迹与生态承载力的计
算。任何已知人 口(某人 、某个城市或某个 国家)的生态足迹是生产这些人 口所消费的所有资源和吸纳其产生
的所有废弃物所需要的生物生产土地面积 ；生态承载力 ，即生态足迹供给能力 ，是研究区域内部的生物生产性
土地数量。生态足迹的计算基于 2个基本假设 ¨：(1)人类可 以确定 自身消费的绝大多数资源及其所产生的
废弃物的数量 ；(2)这些资源和废弃物流能折算为提供相应资源与环境功能所需要的生物生产土地面积。
生态足迹分析强调地球表面对生态过程的重要性，将土地利用与社会经济代谢机制联系起来 ，旨在进一
步分析社会的可持续性 。该方法以土地面积为计量单位 ，利用平均产量数据 ，将人类活动 的各种物质 、能
源消费按比例折算成相应的生物生产土地面积 ，主要包括可耕地 、林地 、草地 、化石燃料土地 、建筑用地和水域
等 6种类型。由于这些土地类型的生物生产能力不一 ，因此 ，采用均衡因子按 照每种类型土地 的作物最大生
产潜力成 比例地增加或降低 ，将具有不同生物生产力的物理面积转化为具有全球平均生态生产力的、可以相
加的世界平均生物生产面积 ，将这些面积加总计算 即可得生态足迹 。而由于不 同国家或地 区的资源禀赋不
同，单位面积同类型生物生产土地的生产力往往存在较大差异 ，因此 ，采用产量 因子进行调整 ，使不 同国家或
地区同类生物生产土地面积具有可比性 ，再将区域现有 6类生物生产土地的面积乘以相应的均衡因子加总计
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算即可得出生态承载力。
生态足迹方法通过对比区域发展的生态足迹和自然生态系统所能提供的生态承载力，来衡量区域发展的
可持续程度。如果生态足迹小于生态承载力，则形成生态盈余，说明人类社会经济发展对 自然生态系统的压
力尚未超出区域的生态承载极限，区域发展可持续 ；如果生态足迹大于生态承载力 ，出现生态赤字，表明人们
对该地区自然生态系统所提供的产品和服务需求超过了供给，区域发展不可持续。而当出现生态赤字时，一
般可通过 3条途径来减少人均生态足迹，即增加单位面积自然生态系统的生产率，高效利用现有资源存量和
改变人们的生活消费方式 、减少人均消费 ¨。
生态足迹突出了人类消费的增加及其后果、可持续发展所依赖的关键资源、可获得资源的分布状况、贸易
对可持续发展的影响以及环境压力下区域资源的重新分配等与可持续 发展紧密相关 的主题 ，因此，该方法
得到了国际社会 的强烈反 响与普遍认 同，被广泛应用于全球n“2o3、国家 ]、区域 与城市 “ 等不 同
尺度的区域可持续发展评估 中。世界 自然基金会 (World Wide Fund for Nature，WWF)和 RP(Redefining Progress)
两大非政府机构从 2000年开始每两年公布一次各 国生态足迹资料 ，主要工业国家也把生态足迹指标纳入官
方指标体系 ，《生命行星报告》则从 2002年起采用生态足迹度量全球生态压力。加]。
2 生态足迹分析应用于区域可持续发展生态评估的主要缺陷
生态足迹分析通过对废弃物吸收与可再生资源供给的综合衡量 ，提供 了一种核算人类社会消费对 自然环
境影响的账户体系，在应用于区域可持续发展的生态评估中具有如下优点 ：(1)指标对可持续性的指示意义明
确。生态足迹分析能准确度量区域资源消耗强度及其供给能力 ，并通过二者间的比较定量评判区域发展可持
续与否及其程度大小，同时还能够揭示不同人群消费模式对不可持续状态的贡献程度 ；(2)评估结果的全球可
比性。生态足迹分析通过引入生物生产性土地概念 ，实现了对各种 自然资源的统一描述 ’ ，并通过均衡因
子和产量因子将各地消耗或供给的各类生物生产性土地面积转化为“全球平均生物生产性土地面积”这一可
加和、可比较的公用单位，不仅使区域自然资源的消费量与其实际承载能力的对比成为可能，而且使不同区域
尺度的评估结果具有 全球可 比性 ；(3)模型方法简便 、资料易获取 、可操作性强。生态足迹与生态承载力的测
算没有繁冗 的公式 ，所采用的模型简便易懂 ，并采用人们熟知的生物生产性土地 面积为计算单位，易于理解 ，
而研究所需资料的相对易获取更使得生态足迹分析具有广泛的应用范围。因此 ，生态足迹分析被认为紧扣可
持续发展理论 ，把人类与其赖以支持 的生态系统紧密结合 了在一起 ，相 比于能值分析、物质流核算与净初
级生产力的人类 占用等方法，在 目前可持续发展生态评估的生物物理量衡量方法中应用最为成功和广泛 。
尽管如此，生态足迹分析应用于区域可持续发展的生态评估中，在理论方法上仍存在不足之处，在学界引
起 了较大的争论 ，有待进一步完善 ：
2．1 弱可持续性评价，难以完整反映系统的可持续性状态
生态足迹分析采用均衡因子将不同类型生物生产性土地面积折算进行线性叠加 ，其隐含假设是各类生物
生产性土地及其产品之间的可转换性或相互替代性 ，因此 ，这是一种遵从 Hartwick规则的弱可持续性评价 ，生
态盈余只是区域可持续发展的一个必要而非充分条件。而事实上，在研究设定的 6种生物生产性土地类型之
间，尽管林地 、草地与可耕地之间的相互转换是可行的，但要将建筑用地转换为其它用地却相 当困难 。所以，
采用均衡因子直接折算叠加，难以完整反映整个 区域生物生产与消费系统的可持续性 。
针对此理论缺陷 ，一个可能的修正方法是将 6种生物生产性 土地按照是否可 以相互转换的原则 ，拆分为
尽可能小的若干子系统，在整体系统生态足迹分析的同时，对比各子系统的生态足迹与生态承载力，判断其可
持续性 ，从 而使评价具有更多的强可持续性特征。因此，在区域生态足迹分析中，各类生物生产性土地的需求
与供给分析 ，能提供更多有关可持续性的信息 。
2．2 静态模型 ，缺乏预测功能
人类活动的生态环境影响是人 口、消费与科技 的函数 。生态足迹分析以 1a为时间单位评价人类活动
对自然生态系统的影响及其支撑能力，所得的结论只能反映一年内的平均状况，不具有动态性，只是对现实状
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况的衡量，不能预测未来的变化趋势，难以反映人类活动方式、管理水平和技术进步等因素的影响。而由于可
持续性反映了社会、经济以及生态系统之间的动态相互作用，监测时间序列上资源的需求与供给能力是可持
续发展的核心 。对此，不少学者试图通过长时间序列的生态足迹研究来弥补这一静态性缺陷 鹌]。
2．3 长时间序列生态足迹研究的合理性有待商榷
长时间序列的生态足迹研究 ，平均生产力、均衡因子与产量因子等参数的确定是一个关键问题。目前 ，对
于这些参数的确定一般有两种处理办法，其一是在计算每年的生态足迹时均采用当年的数据确定，即不同年
份的平均生产力、均衡因子与产量因子等参数值不同，存在变化，如 Wackemagel等的研究 ；其二则是在整个
时间序列的研究中都采用某一年份(从理论上说，可以是起始年份、结束年份或其他任意年份)的参数值，即这
些参数的取值在研究时段内不变，目前国内的相关研究均采用该方法 ]。
但是，这两种参数确定方法的合理性都有待商榷。对于第 2种方法而言，显然忽略了管理水平、技术进步
及自然条件波动影响下的生产力变化，将人类．自然生态系统视为一个静止系统，并不符合实际情况。事实
上，从强调科技创新的 2O世纪起，5～lOa即可显现出平均生产力的显著变化 。因此 ，依据本方法得 出的并非
实际的生态足迹与生态承载力 ，仅是数值上的一种近似 ；而对 于第一种方法而言，不同年份采用不同的参数
值，实现了对现实状况的真实度量，但却使不同年份的评价结果间缺乏可比性 ，只能保证同一年份的生态足迹
与生态承载力可比。例如 ，假定其他参数不变 ，研究基年研究区域某一消费产品(如粮食 )人均消费量 lOOkg，
平均生产力(全球平均生产力或研究区域实际生产力)loOkg／hm ，而研究末年研究区域粮食的人均消费量上
升为 2Okg，平均生产力也增加到 2oOkg／hmz，则基年与末年研究区人均粮食消费的生态足迹都是 0．1hm2，从
数值上看研究区在研究时段 内的生态足迹毫无变化 ，但从 占用土地的质量 (或土地生产力)来看 ，二者却有本
质差异 ，研究末期 lhrn2土地的平均生产力是基期的 2倍 。因此 ，从反映人类活动对 自然生态系统的影响程度
这一生态足迹研究的最终 目标来看，研究末期与基期的生态足迹显然是不 同的，生态足迹不 能反映土地 的质
量差异 ，现有长时间序列生态足迹研究的两种参数设定方法的合理性都有待商榷。
对此，一个可能的改进途径 ，是不同年份仍然采用不同的参数值，但对“全球平均生物生产性土地面积”这
一 度量单位依据平均生产力进行质量修正 ，即将不同年份的 1hm “全球平均生物生产性 土地 面积”的生物生
产能力给予明确 、统一的界定，例如可设定为生产 lO00kg粮食 的土地面积，使“全球平均生物生产性土地面
积”这一度量单位由一个相对值转变为绝对值，从而可以将不同年份的生物生产性土地面积转换为不同时间、
空间以及消费与供给均可通用的面积单位 ，进行统一核算。
2．4 全球平均生产力的相对性，导致评估结果的非绝对性
生态足迹模型以全球平均生产力为基准度量不同区域的生物生产能力，进而评估区域生态足迹与生态承
载力。但全球平均生产力又受区域生产力的显著影响，因此 ，生态足迹与生态承载力更多的是一个相对指标 ，
不能真实反映区域人类活动的生物生产土地需求及其 自然供给变化 ，而受全球其他区域生物生产力变动的影
响。例如 ，假定其他参数不变 ，某国某一消费产品产量的上升会使世界平均产量上升，从而使所有国家的生态
足迹下降，但事实上其他所有国家的生物生产性土地占有并未发生改变 ；而某国某一消费产品产量的下降会
使世界平均产量下降，并导致全球生态足迹供给的下降，和其他国家生态承载能力的上升，尽管事实上其他所
有国家的生物生产性土地供给也未发生改变。
基于此，有学者提出采用地方生产力替代全球平均生产力，以反映研究区域人类活动的真实土地需求，从
而更好的为区域决策服务 。该方法虽有助于弥补这种评估结果非绝对性的缺陷，但如此一来 ，却也 同
时失去了生态足迹分析结果 的全球可 比性这一生态足迹分析方法的最大魅力所在。而采用地方生产力代替
全球平均生产力计算后 ，再将生态足迹需求 与供 给转换 为上述质量修正后 的“全球 平均生物 生产性土地 面
积”，从而保证评估结果的绝对性和全球可 比性 ，是一个可能的改进途径 。
2．5 过于强调土地的数量 ，而忽略土地的质量
现有的生态足迹分析 ，究其本质 ，是从生物生产维持人类消费需求的角度评判区域发展的可持续性，过于
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强调土地的生产性及其数量，缺乏对土地生态功能与质量的关注，也未考虑土地利用的合理性或持续
性 ，这可能导致出现自相矛盾的情况。例如，在已有的研究中，林地的均衡因子一般都显著低于耕地，
依据生态足迹理论，单位面积耕地对于区域生态持续性的贡献将高于林地，但事实却恰恰相反；可持续农业可
能比传统农业的农业生产率低，尽管能有效保持土地质量，却增加了生态足迹，从而被认为降低了区域的生态
持续性，但事实上前者显然比后者更利于维持 、促进区域的生态持续性 ；对于上述种种 问题，生态足迹分析都
难以给出合理解释 。
对此，研究者应有充分的认识，没有任何一种单一的生物物理量评估方法能够系统评判区域发展的生态
持续性，生态足迹分析也只是反映了生态持续性的一个侧面，依据木桶原理，还有待结合物质流分析、能值分
析和净初级生产力的人类 占有等方法，从不同方面对可持续性进行综合评价 。
2．6 假定各类生物生产性土地类型的空间互斥性 ，忽视兼业性
为能对各类生物生产性土地直接进行加和 ，生态足迹模型隐含假设 了各类生物生产性土地在空间上的相
互排斥性，即某一时刻、某一地块 只能具有唯一的生物生产功能 ，而不能具有两种及其以上 的生物生产功能。
但这一土地功能单一化的假设将使土地功能的多样性和一定程度上的功能替代性被完全忽略，从而产生生态
足迹供给计算结果偏低的系统误差 。
理论上 ，只要数据精度能保证 ，“空间互斥性”这种模型假设上的缺陷完全可以避免 ，即按土地的实际功能
统计土地面积，同一地块具有多项生物生产功能 的重复统计 。
此外，也有学者批评指出，生态足迹分析仅仅强调人类发展对 自然生态 系统的影响及其可持续性，而没有
涉及到社会 、经济 、技术等方面的可持续性 ，缺乏对发展的程度与公平性的度量 ，也没有考虑人类对现有消费
模式的满意程度 ，因而往往得 出“经济越发达发展越不可持续”的结论 ，具有相对的生态偏 向性D ·”· · ．
并且，对 自然生态系统提供资源、消纳废物功能的描述也不完全，忽视 了地下资源和水资源的估算 ，对污染的
生态影响考虑较少 _ ，只考虑 了经济产品和社会服务的耗费，而未注意到生态产品和生态服务 的消耗 ¨川 ，
对此，必须清醒地认识到，生态足迹分析的范围是有限的，只是一种测度人类消费与 自然供给持续性的生物物
理量衡量方法 ，仅从生物生产这一角度度量了区域发展的生态持续性 ，并非包罗万象的综合评价指标 。
3 结语
尽管作为区域可持续发展生态评估的一种生物物理量衡量方法 ，生态足迹分析具有指标指示意义明确 、
评估结果全球可比与模型方法简便 、资料易获取 、可操作性强等优点 ，但在理论方法上仍存在不足之 处，随着
区域生态足迹分析实证研究的不断深入 ，对生态足迹模型的修正 ，将逐步成为生态足迹研究的重点 内容。而
对生态足迹分析应用于区域可持续发展生态评估的理论缺陷分析 ，则是生态足迹模 型修正前一项必须而关键
的基础工作。
综合国内外区域生态足迹分析的最新进展 ，生态足迹分析应用于区域可持续发展生态评估的理论缺陷可
以归纳为以下几点 ：①弱可持续性评价 ，难 以完整反映系统的可持续性状态 ；②静态模型，缺乏预测功能 ；③长
时间序列生态足迹研究的合理性有待商榷；④全球平均生产力的相对性，导致评估结果的非绝对性；⑤过于强
调土地的数量，而忽略土地的质量 ；⑥假定各类生物生产性土地类型的空间互斥性 ，忽视兼业性。这些 问题 。
指明了生态足迹研究进一步深入的方 向。
尽管存在诸多的理论缺陷 ，总的来看 ，生态足迹分析能从生物生产性土地的供给与需求角度有效度量区
域发展的生态持续性 ，尤其在全球尺度 ，受模 型缺陷的影响相对较小。而 在国家 、区域及其 以下尺度 的研究
中 ，上述缺陷将 显著影响评估结果的真实性与精确性 ，必须进行模 型修正：依据平均生产力对“全球平均生物
生产性土地面积”这一度量单位进行质量修正，是一个重要的、可能的改进途径 ；而各类 生物生产性 土地的需
求与供给分析 ，则能提供更多有关可持续性的信息。
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2722 生 态 学 报 26卷
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