城市生态足迹分析

4.1　城市生态足迹分析

城市生态设计的最终目的是为了建设符合生态学原理和经济学原理要求，适合人类生产和生活的高效率城市生态系统。为此，需要在城市生态系统现状评估和城市生态评价的基础上，利用科学的方法和技术手段，对城市生态系统进行合理的设计。

4.1.1　生态足迹分析法

图4.3　不同国家生态足迹柱状图

人类生存和发展需要资源的支撑，人们的衣、食、住、行等基本生存需求所消费的各种资源，均与具有生态生产力的土地相关联，通过对某人、特定人群、人群聚居地所消费的资源和能源以及废弃物量的计算，可以引申出“一只承载着人类与人类所创造的城市、工厂等等的巨脚，踏在地球上留下的脚印”（图4.3）。这可以说是生态足迹(Ecological Footprint)的概念。把具有生态生产力的土地划分为耕地、林地、牧草地、水域、建设用地和能源用地六类。作为一种度量可持续发展程度的方法，生态足迹分析法从需求面来计算生态足迹(DEF)的大小，从供给面来计算生态承载力(SEF)的大小，通过两者的土地面积比较，以评价计算对象的土地资源可持续利用状况。这里的土地面积是以全球性公顷(Global Hectare)来表示，相当于1公顷具有全球平均产量的生态土地。对于某一个现实生态系统而言，如果其SEF大于DEF，则出现生态盈余，表明人类对自然生态系统的压力处于该系统所提供的生态承载力范围之内，生态系统是安全的，社会经济系统的发展具有可持续性，土地资源可持续利用。反之，则出现生态赤字，表明该系统中人类生存和社会经济发展对具有生态生产力的土地的需求已经超过该生态系统所能提供的供给，生态系统是不安全的，土地资源利用处于非可持续性范畴。

生态足迹的计算是基于以下两个基本事实：人类可以确定自身消费的绝大多数资源及其产生的废弃物的数量；这些资源和废弃物能转换成相应的生物生产面积。因此，任何已知人口（某个个人、城市或国家）的生态足迹是生产这些人口所消费的所有资源和吸纳这些人口所产生的所有废弃物所需要的生物生产总面积(包括陆地面积和水域面积)。生态足迹的计算公式为：

式中：i为消费商品和投入的类型；P_i为i种中消费品的平均生产能力；C_i为i种商品的人均消费量；a* a_i为人均i种交易商品折算的生物生产面积；N为人口数；ef为人均生态足迹；EF为总的生态足迹。

运用生态足迹分析方法，利用某现实生态系统的基础数据(各种资源的消耗数据)，可得出该生态系统的生态足迹(表4.1)。

表4.1　2001年长沙市生物资源消费生态足迹

续表4.1

4.1.2　城市生态足迹分析

利用城市生态系统的生态足迹分析结果，城市规划设计师们就可以把握城市生态系统的生态足迹和生态承载力状况。

1）城市生物资源消费的生态足迹

对于粮食、食用植物油、肉蛋奶类、蔬菜、瓜果等直接生物资源消费，用消费量除以生产该消费的生物生产性土地的平均产量，即可得到对应的生态占用面积。对于衣饰、纸张、家具等日常用品的间接生物资源消费，则根据工业经济技术指标，将其转换为棉花、皮革、毛类、木材等相应的原材料，进而计算出生产原料所需的生态空间大小及类型。由于居民对建筑用地的消费包括住宅、商业、交通及其他基础服务设施用地，因而可采用建成区面积来替代居民生活对建筑用地的生态占用。根据这些基本原理和算法，可以很容易地计算出城市生态系统的生态足迹(表4.2)。

表4.2　长沙市城市居民2001年生活生物资源消费的人均生态足迹

续表4.2

2）城市能源消费的生态足迹

城市生活用能主要包括煤炭、液化石油气、电力及部分家庭用品中固化的能量。对于煤炭和液化石油气等一次能源的消费，可以根据全球平均产量和折算因子统一为化石燃料的占地面积。由于电力是二级能源，其生态足迹可转化为吸收用煤发电过程中排放的CO₂的化石燃料用地，是一种间接的煤炭消费的生态足迹。家庭生活耐用品的消费则根据年末家庭耐用品拥有量除以使用年限和能量强度指标计算固化在生活用品中的能量值，进而计算消纳废物所需的生态足迹(表4.3)。

表4.3 益阳市2001年居民生活能源消费的人均生态足迹

3）城市生活消费的生态足迹及其类型分析

将生物资源消费和能源消费所需的生产性土地面积进行汇总，然后分别乘以均衡因子，即可得到某城市生态系统居民生活消费对各类土地占用面积的均衡值，并进一步依此标准值得到各类土地占用面积的比例(表4.4)。

表4.4　益阳市2001年居民生活消费的人均生态足迹

续表4.4