[發明專利]一種基于生態足跡模型的生態可持續性綜合評價方法

在審

• 申請號: 201710036342.2
• 申請日: 2017-01-17
• 公開（公告）號: CN106815480A
• 公開（公告）日: 2017-06-09
• 發明（設計）人: 劉艷中;陳章;宋彥;周蘭蘭;孫榮澤;陳勇
• 申請（專利權）人: 武漢科技大學
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司11401
• 代理人: 楊采良

1.一種基于生態足跡模型的生態可持續性綜合評價方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：生態生產性土地類型的分類

最新的土地規劃用途分類將土地分為農用地、建設用地和其他土地三個一級類；根據土地規劃用途分類特點，將研究區生態生產性土地劃分為七類，即：耕地、牧草地、林地、水域、化石能源地、建設用地和自然保留地，自然保留地因不直接為人類消費提供產品，不參與“消費-產出”生態足跡核算，但因其具有重要的生態承載和開發價值，參與生態承載力的核算；

步驟2：首先把目標區域的各類“消費-產出”項目折算成7類生態生產性土地面積；

計算公式為：各分項生態足跡(hm²)＝目標區域各項生物量(t)/全球平均產量(kg/hm²)

其中，耕地“消費-產出”項目包括谷物、豆類、薯類、油料、棉花、麻類、甘蔗和蔬菜瓜果；林地“消費-產出”項目包括茶葉、油桐籽、油茶籽、棕片、竹筍干和木材；牧草地“消費-產出”項目包括肉類和禽蛋；水域“消費-產出”項目主要為水產品；建設用地“消費-產出”項目主要為電力；化石能源用地“消費-產出”項目包括煤炭、液化石油氣和汽油；

步驟3：通過上述步驟計算出目標區域當年的“消費-產出”生物資源賬戶對應的各類生態生產性土地面積，再結合均衡因子將各類土地面積加和最終得到其“消費-產出”生態足跡總量；整體計算公式如下：

${\mathrm{EF}}_C\left({\mathrm{EF}}_O\right)=\underset{j=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{r}_j\[\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\left(\frac{c_i\left(o_i\right)}{p_i}\right)\]$

式中：EF_C為總消費生態足跡，EF_O為總產出生態足跡，j為生態生產性土地類型，i為消費項目類型，n為消費項目數，m為生態生產性土地類型數，r_j為各類生態生產性土地對應的均衡因子，c_i為第i類消費項目對應的目標區域的總消費量，o_i總產出量，p_i為第i類消費項目對應的世界平均生產能力；

生態足跡法核算中涉及的均衡因子和產量因子主要采用Wackernagel傳統核算模型中的取值；自然保留地的均衡因子采用賴力對未利用地均衡因子算法，取值為0.12，其產量因子取值為1；

步驟4：接下來是計算目標區域的總生態承載力；

首先需要統計各地類實際承載面積，再經過均衡因子和產量因子的調整后得到目標區域各地類均衡承載力；具體計算公式如下：

$EC=\underset{j=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\left(a_j{r}_j{y}_j\right)$

式中：j為生態生產性土地類型，n為生態生產性土地類型數，r_j為均衡因子，a_j各地類總面積，y_j為產量因子；在計算生態承載力過程中，還需扣除12％的生物多樣性保護面積，以保護生物多樣性：

EC'＝(1-12％)EC

步驟5：產出盈虧和消費盈虧的計算；

改進生態足跡模型將生態足跡劃分為消費生態足跡EF_c和產出生態足跡EF_o；消費生態足跡是從資源消費的角度，考慮域內人口對生態生產性土地面積的索取程度，由于消費資源存在不能滿足區內消費需求而產生進口的可能，因此消費足跡體現了域內對域內和域外生態生產性土地面積的索取程度，可利用生態承載力EC'與消費足跡的差值即為消費盈ER_c虧ED_c；產出生態足跡是從消費資源賬戶對應的產出角度核算生態足跡；由于產出存在滿足域內消費需求后向域外提供出口的可能，因此產出足跡體現了域內和域外對域內生態生產性土地面積的索取程度，是一種廣義上的消費足跡；產出足跡與可利用生態承載力的差值即為產出盈ER_o虧ED_o，產出赤字ED_o代表當年區域生態系統承載的生態赤字邊界；

步驟6：分類核算可持續承載生態虧損額EL，并得出結論；

根據消費盈虧與產量盈虧的關系，構建了可持續承載生態虧損額EL，作為區域生態可持續狀態的評價指標，同時定量測度生態可持續程度，可持續承載生態虧損額代表了區域從研究時點起，或者繼續承受的生態生產性土地的虧損面積。

2.根據權利要求1所述的基于生態足跡模型的生態可持續性綜合評價方法，其特征在于：步驟6中可持續承載生態虧損額EL要根據不同的狀態進行計算和判別；

狀態一：當EF_o<EC時即產出足跡小雨生態承載力時，當年域內可利用生態承載力未得到充分釋放，當年域內可持續承載的虧損潛力為可利用生態承載力與產出足跡的差值；EL的計算公式為：

EL＝EC-EF_c

(1)當EF_c<EF_o時，區域可出口生態生產性土地，表現為生態盈余，EL>0，區域處于生態可持續狀態；

(2)當EF_c＝EF_o時，區域無生態生產性土地可供出口，表現為生態盈虧平衡，EL>0，區域處于生態可持續狀態；

(3)當EF_o<EF_c<EC時，區域需要進口生態生產性土地，表現為生態虧損，EL>0，區域處于生態可持續狀態；

(4)當EF_o<EF_c＝EC時，區域需要進口生態生產性土地，表現為生態虧損，EL＝0，區域處于生態可持續狀態臨界點；

(5)當EF_o<EC<EF_c時，區域需要進口生態生產性土地，表現為生態虧損，EL<0，區域處于生態不可持續狀態；

狀態二：當EF_o>EC時，產出足跡是當年域內所承載的最大足跡，可利用生態承載潛力完全釋放，對應的產出生態虧損即是當年域內可承載的最大虧損；

(1)當EF_c<EF_o時，區域可出口生態生產性土地，表現為生態盈余，EL>0，區域處于生態可持續狀態；EL的計算公式為：

EL＝ER_o+(EC-EF_c)

(2)當EF_c＝EF_o時，區域無生態生產性土地可供出口，表現為生態盈虧平衡，EL＝0，區域處于生態可持續狀態臨界點；EL的計算公式為：

EL＝ER_o+ED_c

(3)當EF_c>EF_o時，區域需要進口生態生產性土地，表現為生態虧損，EL<0，區域處于生態不可持續狀態，EL的計算公式為：

EL＝ER_o+ED_c。