生态承载力常用研究方法

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,生态承载力常用研究方法,一,生态承载力的概念、内涵,二,生态承载力的研究方法,生态足迹法,状态空间法,生态承载力,是生态系统的自我维持、自我调节能力，资源与环境的供容能力及其可维系的社会经济活动强度和具有一定生活水平的人口数量。,生态承载力包括两层内涵，一为,生态系统的支持部分,，是指生态系统的自我维持与自我调节能力，以及资源与环境子系统的供容能力,;,二为,生态承载力的压力部分,，是指生态系统内社会经济子系统的发展能力。对于某一区域，生态承载力主要强调的是系统的承载功能，而突出的是对人类活动的承载能力，其内容包括资源子系统、环境子系统和社会子系统。,一、生态承载力的概念、内涵,生态承载力的特性：,以,包括人类在内的复合生态系统为研究对象,；,既考虑自然系统的自我维持和调节能力（即资源与环境的可持续供给与容纳能力），也考虑人类社会活动对系统的正负能动反馈；,具有显著的时空尺度依赖性。,1,、常用的生态承载力研究方法,净初级生产力估测法（自然植被第一性生产力法）,生态足迹法,状态空间法,供需,平衡法（资源与需求差量法,）,模型,预估,法,综合评价法,二、生态承载力的研究方法,（,1),生态,足迹,(ecological footprint,，,EF),的基本思想是以具有等价生产力的生物生产性土地面积为衡量指标，定量表征人类活动的生态负荷和自然系统的承载能力，从而判断系统是否安全,。,其定义为,:,任何已知人口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土地的总面积和水资源量,。,2,、生态,足迹法,生态,足迹法从一个全新的角度考虑人类及其发展与生态环境的关系，通过跟踪区域能源与资源消费，将它们转化为这种物质流所必需的各种生物生产土地的面积，即人类的生物生产面积需求,。,生态足迹法,在计算中，不同的资源和能源消费类型均被折算为耕地、草地、林地、建筑用地、化石燃料用地和水域,6,种生物生产土地面积类型,(,这,6,种土地类型在空间上被假设是互斥的,),。考虑到,6,类土地面积的生态生产力不同，因此将计算得到的各类土地面积乘以一个均衡因子,。,生态足迹分析的一个基本假设是：以上六类土地用途在空间上是互斥的。,生态足迹法,(2),传统生态足迹的计算：,生态承载力的计算,计算生态生产性面积,计算生产力系数,计算均衡因子,计算各类人均生态承载力,加,总六类人均生态承载力,生态足迹法,计算生态生产性面积，,一般根据相关统计资料或实地测量,，得出各类生态生产性面积。,计算生产力系数，生态生产性面积不能直接,比较,，,需,先计算出一个参数以转化为全球平均水平。,其计算公式为,：,均衡因子，也称等价因子。其计算公式为：,由于,平均,生态,生产力用实物表达不能直接比较，故一般用货币价值,体现,。,生态足迹的计算,生态生产性土地类型,等价因子,耕地,2.51,草地,0.46,森林,1.26,水域,0.37,建筑用地,2.51,化石能源（森林）,0.31,注：建筑,用地假设是占用了基本农业土地，因此建筑,用地和,耕地,具有,相同的等价因子,。,表,1,不同的等价因子表,生态足迹的计算,计算各类人均生态承载力，计算公式为,：,某,类用,地人均,生态承载力,=,某区域某类用地生产力系数,某区域,某类,用地生产力系数,某类生态生产性土地的等价因子,。,加总六类用地人均生态承载力，得出人均生态,承载力,，再乘上该区域总人口，就得出总生态承载力。,生态足迹的计算,生态足迹的计算,计算各主要消费项目的人均消费量,计算生产各种消费项目人均占用的生态生产性土地面积,计算各类用地的人均生态足迹,计算生态足迹,对区域内,的消费,项目按生物资源类型进行划分，并计算区域内每一,项的,人均年消费量,。,某消费项目人均占用生态生产性,土地面积,=,某消费项目人均年,消费量（,kg,）,/,单位年均,生产量（,kg/hm,2,）,汇总生产各种,消费项目,人均占用的各类生态生产性土地，然后六类生态,生产性,用地分别乘上等价因子。,求和六类生态生产性用地的人均生态足迹，得出人均生态足迹。再乘以区域,总人口，就得出总,生态足迹,。,生态足迹的计算,生态承载力和生态足迹的,计算,公式如下：,式中,:n,为消费商品或生产生物的类型,;,为,第,i,种消费商品的生产足迹,;,为,第,i,种消费商品的消费总量,;,为,第,i,种商品的生物生产单位面积产量,;,为,第,i,种生物资源的生产足迹,;,为,第,i,种资源生物生产总量,;,为,第,i,种消费品或生物资源土地类型生产力权值,;EF,为某一地区的生态足迹总量,;EC,为地区生态承载力供给。,生态足迹的计算,生态,赤字,/,盈余的,计算,人均,生态赤字,=,人均生态承载力,人均,生态,足迹,若,数字大于,0,，则为人均,生态,盈余,。,总,生态赤字,=,总生态,承载力总,生态足迹。,生态足迹的计算,（,3,）生态足迹法的优缺点：,生态,足迹法,应用的范围广,计算结果直观明了,且具有区域对比性,但,该法动态评估还不成熟,只注重区域生态的可持续性,而不关注经济、社会、技术方面的可持续性,即存在生态偏向性,在生态足迹计算中缺少由于水资源所造成的附加的生态足迹面积,所以计算结果是乐观的最小值。,（,1,）状态空间法的基本原理,状态空间,是一种时域分析法,是欧氏几何空间用于定量描述系统状态的一种有效方法。通常由表示系统各要素状态向量的三维状态空间轴组成。利用状态空间法中的承载状态点,可表示一定时间尺度内区域的不同承载状况。利用状态空间中的原点同系统状态点所构成的矢量模数表示区域承载力的大小。由承载状态点构成承载曲面,高于承载曲面的点表示超载,低于承载曲面的点表示可载,在承载曲面上的点表示满载,。,此,法,可以定量的描述和测度区域承载力及其承载状态。,2,、,状态空间法,图,1,区域承载力概念模型示意图,状态空间法基本原理,图,1,所表示的三维状态空间包括作为受载体的人口及其经济社会活动和作为承载体的区域资源环境三个轴,。,图中,A,、,B,、,C,三个点为承载状态点，可表示一定时间尺度内区域的不同承载状况。,D,、,E,两点代表了两种资源环境组合下的区域承载力。,所有,这些状态空间中由不同资源环境组合形成的区域承载力点构成了区域承载力,曲面,DYmax,和,CXmax,。根据区域承载力在状态空间中的含义,任何低于该曲面的点,(,如,A,点,),代表某一特定资源环境组合下,人类的经济社会活动低于其,承载能力,而任何高于该曲面的点,(,如,B,点,),则表明人类的经济社会活动已超出该特定资源环境组合的承载能力。,状态空间法,据此,可采用状态空间中的原点同系统状态,点所,构成的矢量模表示其大小,如图,1,中的,OC,和,OD,。由此得出区域承载力的数学表达式为,:,式中,:,为区域承载力的大小,;,为区域承载力的有向矢量的模数,;,为区域人类活动与资源处于理想状态时在状态空间中的坐标值,(i=1,，,2,，,n),。,状态空间法基本原理,考虑到人类活动与资源环境各要素对区域承载力所起的作用不同，状态轴的权重也不一样，当考虑到状态轴的权重时，承载力的数学表达式为,:,式中：,为,轴的权重,。,状态空间法基本原理,（,2,）状态空间法对区域承载力状况的定量描述,由于,现实的区域承载状况同状态空间中理想,的区域,承载力并不完全吻合,通常会有一定的偏差,从而,导致区域承载状况出现超载、满载与可载,3,种,情况,。区域承载状况的计算公式为,:,式中,:,RCS,为,现实的,区域承载,状况,;RCC,为区域承载力,;,为现实的区域,承载,状况矢量与该资源环境承载体组合状态下的,区域承载力,矢量之间的夹角,(,即图,1,中,OA,与,OD,的,夹角,),。,根据矢量夹角计算公式可求得,:,式,中，,a,、,b,分别代表状态空间中的两个,向量，假设其,顶点分别为,A,、,B,，,和,则,代表顶点,A,、,B,在,状态空间,中的坐标值,(i=1,2,.,n),，,n,代表,状态空间,的维数。,状态空间法,根据上述概念模型分析可得出如下结论,:,超载时,的区域承载状况的矢量的模必然大于区域,承载力矢量,的模,;,反之,可载时区域承载状况矢量的模则,小于,区域承载力矢量的模。据此,可对夹角,的,符号及,现实的区域承载状况与区域承载力的关系用下,式表明,:,超载,满载,可,载,式中,|RCS|,表示现实的区域承载力,矢量的模,;|,RCC|,表示理想状态时的,区域承载力,矢量的模,;,为,两者的夹角。,状态空间法,Thank you!,