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生态足迹是近年来兴起的一种可持续发展研究方法。生态足迹方法通过比较人类活动消耗的自然资源与自然生态系统所提供的生态承载力，定量的判断研究区域的可持续发展状态。在研究和应用过程中，人们发现生态足迹基本模型存在一些缺陷或者具有争议的地方，如:忽略土地功能的多样性和生态功能;账户涵盖不全面，没有把自然系统提供资源、消纳废弃物的功能描述完全;将各区域产量调整为世界平均产量掩盖了不同区域的特殊性;分析结论的政策意义不十分明确;社会经济因素的影响被忽略;难以揭示生态足迹动力机制等。 生态足迹基本模型的这些缺陷，严重影响了其作为区域生态环境和可持续发展评价工具的科学性和有效性。有必要改进这些缺陷，使生态足迹模型方法逐步完善，为相关理论和应用研究提供有力的技术支撑。 省级生态足迹是生态足迹研究的难点之一。本文分析了现有省级生态足迹计算方法的优缺点，并提出改进的方法。省级区域也是研究生态足迹模型改进与扩展的适宜尺度，相对于国家尺度，它的自然与人文系统的规模和复杂度更小;而相对于市县镇，又更具有综合性和普遍性，相关数据更充分可靠。广东省是我国乃至世界上发展较快的地区之一，随着人口、经济活动的急剧增加，人民生活水平和消费层次的提高，生态环境压力越来越大。如何在发展的过程中融入可持续性观念，对实现社会经济与生态环境的和谐发展至关重要。因此，本文选择广东省，作为省级区域生态足迹的方法改进、动力机制、模型改进与扩展研究的典型案例，进行实证分析，得出具有较强示范意义的结论。 本文的主要工作有四个方面。首先，在基本模型的现有框架下，对传统计算方法进行了改进，提出基于组分法和投入产出分析相结合来计算区域生态足迹，根据1996-2010年时间序列数据，对广东省生态足迹的现状和历史演变进行实证计算与分析。 其次，完整的进行了生态足迹和生态承载力的动力机制和预测研究。通过偏最小二乘回归(PLS)进行因子筛选，揭示影响生态足迹的各种因素的重要性程度，并筛选出最主要因素，以PLS回归和神经网络预测得到最优模型。利用Logistic模型进行人口预测，马尔科夫链模拟土地利用变化，ARMA模型预测产量因子，以此得出生态承载力。采用情景分析法，提出广东生态足迹未来发展的优化模式。 第三，提出了对基本模型的改进。对生态足迹均衡因子和产量因子的计算，由传统模型的基于全球农业生态区(GAEZ)方法转向基于净初级生产力(NPP)方法，使均衡因子、产量因子与各类生态系统的实际生产力更接近，弥补传统模型中各类生产性土地生态价值失真的缺陷。调整了建筑用地和能源用地的参数。提出了生产性生态足迹，划分为本地生产性生态足迹和全球化生产性生态足迹，在基本模型中加入了废弃物生态足迹和外出旅游生态足迹项目。基于NPP和本地生产性生态足迹，区分了基本模型中未能解决的生态赤字和生态透支的界定问题，并根据生态透支和生态赤字的组合，提出了区域自然资源利用的四种模式。在生态透支的基础上，提出了生态足迹深度的概念，将生态足迹由二维扩展为三维，并划分为生物资源足迹深度和能源足迹深度。 最后，提出了对基本模型的扩展。将生态足迹单一指标扩展为生态足迹家族，包括土地利用足迹、水足迹、碳足迹、氮足迹和矿产资源足迹。以土地利用足迹来度量生物生产资源消耗，以水足迹来度量水资源需求和消耗，以碳足迹来度量温室气体排放的环境影响，以氮足迹来度量氮素的占有和环境影响，以矿产资源足迹来度量矿物资源的物质消耗。通过生态足迹重量将这些足迹的计量单位统一起来，并将生态足迹深度扩展到其他足迹，利用它将反映区域资源利用和环境现状的多个足迹归一化为同一个指标，进行直观的评估。 本文的主要结论有:1996年到2010年，广东省人均生态足迹由1.67gha增长到2.89gha。同时，生态承载力下降了20％，生态足迹与生态承载力之间的赤字呈加速之势。2010年，广东的生态足迹已经超过了本省生态承载力的9倍，生态压力较为严峻。情景分析中，即使在最乐观的模式下，未来5年，广东省生态赤字的增加将不可避免，2015年，需要输入全球其它地区大概12-13个同面积土地的生物生产力才能满足该省的消费需求。由于调整了林地的吸碳速率和各类土地的均衡因子和产量因子，修正模型的生态足迹稍低于基本模型的结果，而生态承载力则高于修正前，从而使生态赤字有所缩小。根据生态赤字和生态透支的组合，广东省目前属于资源依赖型的发展模式。广东省居民消费所产生的生态足迹大于其本地生态承载力，超出的部分是通过其它地区的输入来满足的。从2002年至2007年，广东省各种足迹，增长最快的水足迹和碳足迹，分别为70％和66％，增长最少的氮足迹也达到了17％。1996年-2010年，广东省最大生态足迹深度一直来自于水域足迹，其次为能源用地足迹，从最大深度来看，2010年已达到9.597。