基于生態足跡的四平市土地生態安全評價研究

張婷婷，鄭喜珅（吉林師范大學旅游與地理科學學院，吉林·四平 136000）

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基于生態足跡的四平市土地生態安全評價研究

張婷婷，鄭喜珅*
（吉林師范大學旅游與地理科學學院，吉林·四平 136000）

摘 要：土地作為人類賴以生存和發展的物質基礎，其資源的有限性已是制約可持續發展的關鍵因素之一，土地生態安全問題也成為研究熱點。本文利用生態足跡方法對吉林省四平市2004～2013年的土地生態安全進行評價，結果顯示該市在研究時段內的土地生態安全呈現出日漸降低的變化趨勢，其原因是經濟發展對化石能源和建設用地的需求過大所致；據此建議該市應優化產業結構及能源結構，轉變經濟增長方式，協調人口城市化與土地城市化，促進經濟持續發展。

關鍵詞：土地生態安全評價；生態足跡；土地利用結構

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隨著工業化、城市化進程的不斷加快，城市人口不斷增加，使得土地開發利用在廣度和深度上不斷強化，土地的環境污染與生態破壞問題日益嚴重，人地矛盾更加尖銳。因此，土地生態安全問題逐漸成為關注和研究的熱點。

目前國外研究土地生態安全的學者較多，但多偏于對生態風險和生態系統健康等方向。雖有土地生態安全、土地利用生態安全、區域生態安全等表述，但其內涵基本一致，目前為止，還未有科學的界定。

而在國內，土地生態安全還是一個全新概念，尚缺乏權威公認的評價方法。土地生態安全評價多以靜態評價為主，而動態評價則較少；并主要采用物元分析法、綜合指數評價法、熵值法、灰色關聯法、主成分分析法、層次分析法、景觀生態學方法、層次分析模糊評價法、系統聚類法、RS與GIS-EIS耦合技術方法、P-S-R（壓力—狀態—響應）模型等方法［1～12］。這些研究也奠定了一定基礎，但由于土地生態系統自身的多樣性、復雜性以及人類對其影響的不確定性，土地生態安全評價的研究還處于探索階段，對土地生態安全評價的方法還需要不斷的完善與創新。

生態足跡理論自提出以來已廣泛應用于全球和區域的生態安全等研究中，但在土地生態安全研究上的應用相對較少。本文以吉林省四平市為例，利用生態足跡模型對2004～2013年的土地生態安全狀況進行評價，并結合四平市的經濟增長方式、產業結構變化、城鄉人口變遷等因素，從可持續發展角度探究其變化原因，并提出改善該區域土地生態安全的建議和具體措施，旨在促進經濟社會健康持續發展。

1 研究區概況

四平市位于吉林、遼寧、內蒙古三省區的交界處，松遼平原中部，屬于中溫帶半濕潤大陸性季風性氣候，地勢呈東南向西北傾斜，土地資源比較豐富，地貌類型多樣。四平市總面積1.4萬km2，總人口341.1萬人，是國家重點商品糧基地；市區面積53.8km2，人口60.6萬人。

2 生態足跡及土地生態安全的計算方法

2.1 生態足跡模型及計算方法

生態足跡是通過計算一定區域可維持人類生存與發展的自然資源消費量以及吸納人類產生的廢棄物所需的生物生產性土地面積大小，與給定的一定人口區域的生態承載力大小進行對比，評估人類對生態系統的影響，探究區域可持續發展狀況的方法。其計算模型主要基于以下兩個事實［13］：人類可以確定自身消費的絕大多數資源、能源及其所產生的廢棄物數量；這些資源和廢棄物能折算成生產和吸收這些資源的生物生產性土地面積。生物生產土地面積根據生產力大小的差異，可分為耕地、林地、草地、化石燃料用地、建筑用地和水域6大類進行核算［14］。將其經權衡化處理轉變為世界平均生產力土地，再與區域生態承載力進行比較。生態足跡的計算分為生態足跡和生態承載力兩部分。

（1）人均生態足跡

計算式為：ef=rj×∑aai=rj×∑（ci/pi）

式中：ef為人均生態足跡（hm2/人）；ci為i種商品的人均消費量；pi為i種消費商品的平均生產能力；aai為人均i種交易商品折算的生物生產面積，i為所消費商品和投入的類型；j為生物生產性土地類型；rj為均衡因子（由于單位面積耕地、化石燃料用地、牧草地、林地等生產能力差異很大，所以要在各類型生物生產土地面積乘上一個均衡因子，以轉化為統一、可比較的生物生產面積）。依據文獻中均衡因子的取值［15，16］，化石能源地和森林為1.1，耕地和建設用地為2.8，牧草地為0.5，水域為0.2。

（2）人均生態承載力

生態承載力反映的是在不損害區域生產力的前提下，一個區域實際供人類的所有生物生產土地面積的總和。在生態承載力的計算中，由于不同國家或地區的自然條件與土地類型不同，其平均生物生產力也不同。即使是同一類型土地在不同區域，由于氣候、技術等各方面條件差異，其生產力也不一樣。因此，不同國家和地區同類生物生產性土地的面積不能直接進行對比，需要對不同類型的面積進行調整，這種差異可用產量因子來校正，以此轉變為世界平均生物生產力的土地，以便于進行相關問題的比較。

計算式為：ec=rj×yj×∑aj

式中：ec為人均生態承載力（hm2/人）；aj為人均生物生產面積；rj為均衡因子；yj為產量因子，依據文獻對中國生態足跡的計算取值［15，16］：耕地、建筑用地為1.66，林地為0.91，草地為0.19，水域為1.00，化石原料用地為0。出于謹慎性考慮，按WCED的報告《我們共同的未來》所建議的，應留出12%的生物生產面積以保護生物多樣性。

2.2 土地生態安全評價方法

在研究區域生態安全評價時有學者提出“生態壓力指數”的概念，認為生態壓力指數為某一國家或地區可更新資源的人均生態足跡與生態承載力的比率［17］。該指數代表了區域生態環境的承壓程度，其表達式為：

ETI=ef/ec

式中：ETI為生態壓力指數，ec為區域生態承載力，ef為區域可更新資源生態足跡。

土地生態壓力指數反映了某區域土地資源的生態足跡與生態承載力的比例關系，指數越大，表明該地區的土地生態壓力越大，土地的生態安全性越差。對不同尺度區域生態壓力指數進行等級劃分，如表1［18］。

表1　生態壓力指數等級劃分標準Table 1 levels of ecological pressure index

3 四平市土地生態安全評價

3.1 人均生態足跡與生態承載力

依據生態足跡方法原理，結合研究區域實際情況，以四平市2004～2013年生物資源消耗及能源消耗為基礎，對四平市的人均生態足跡進行估算，將四平市生態足跡的消費帳戶分為生物資源消費帳戶和化石能源消費帳戶兩部分。根據生態足跡計算模型，測算出四平市2004～2013年的人均生態足跡與人均生態承載力（表2）。在生態足跡計算中，各類農產品、林產品、畜產品、水產品、能源等相關數據以及各種土地類型相關數據均來源于四平市2005～2014年統計年鑒。需要說明的是：因缺少四平市進出口及國內貿易量的詳細數據，文中并沒有進行對貿易調整的估算。

表2　四平市2004～2013年人均生態足跡與人均生態承載力Table 2 The ecological footprint and ecological carrying capacity per people in Siping city from 2004 to 2013

3.2 結果分析

利用四平市人均生態足跡與生態承載力的比率，計算生態壓力指數，反映四平市土地生態安全狀況變化（圖1）。

圖1　四平市2004～2013年生態壓力指數變化Fig.1 Changes of ecological pressure index in Siping city from 2004 to 2013

由圖可以看出，四平市土地生態安全呈現波動式變化，可分為以下幾個階段：第一階段：在2005年以前四平市的生態壓力指數低于0.8，根據生態壓力指數等級劃分標準，四平市的土地生態安全還處于比較安全的狀態；第二階段：2006～2007年生態壓力指數有所增長，但增長幅度比較緩慢，土地生態安全處于較不安全狀態；第三階段：2008～2010年生態壓力指數大幅度增加，在2010年已達7.73，生態安全處于極不安全的狀態；第四階段：2011～2013年生態壓力指數有所下降，但仍處于極不安全的狀態。

由此說明，2004～2013年四平市的土地生態環境總體上呈不斷惡化趨勢，造成這一問題的主要原因有：

（1）四平市經濟發展迅速，能源需求量劇增，能源生產性生態足跡上漲迅猛。四平市2005年經濟處于穩步發展中，在能源的消耗上尚處于其自身土地生態承載能力范疇內，使其土地生態處于比較安全狀態。到了2006年四平市對工業結構進行調整，工業發展呈現跨越式發展，能源資源的消耗量隨之增加，使其土地處于極不安全狀態。2010年，四平市不斷轉變經濟增長方式，由外延式向內涵式發展轉變，優化產業結構，使經濟發展中對能源的消耗量有所降低，但四平市經濟的發展對化石能源的需求依然超過了自身土地資源生態系統的承載能力，其生產能力不能完全滿足人們對自然資源的消耗需求，使四平市的土地生態安全處于一種不可持續發展的狀態。

（2）伴隨四平市工業化、城市化的發展，建筑用地需求增長迅速，建筑用地的擴張不斷蠶食大量優質良田，而土地資源的利用率卻沒有得到有效全面的提高，造成土地資源的嚴重浪費，增加了區域生態環境的承壓程度，人地矛盾問題更加突出，土地生態壓力指數上升，導致土地生態處于不安全狀態。

（3）人口變動使城鎮建設用地劇增，農村建筑用地閑置現象嚴重，建成區面積擴展是城鎮用地增加的直觀體現，也是人口城市化對土地利用方式的直接影響。由于四平市城市化率上升是非經濟拉動，導致農民工具有雙棲性，使農村宅基地閑置現象和宅基地拓展并存，耕地、林地面積減少，浪費嚴重，加劇了土地生態的不安全性。

4 結論與建議

生態足跡法是一種宏觀的定量分析可持續發展狀況的評價方法，針對區域的可持續發展程度的分析非常具有可行性，能較客觀、準確地反映一個地區發展的實際情況，為該地區今后如何正確發展提供科學依據。

本文根據四平的實際情況，利用生態足跡模型對2004～2013年該市土地生態安全進行了評價，結果顯示：研究時段內四平市的土地生態安全呈現出安全—較不安全—極不安全的變化趨勢，究其原因是四平市經濟發展對化石能源需求和建設用地需要過大所致。

鑒于四平市土地生態安全問題主要源于環境壓力，因此未來如繼續保持經濟快速發展，應控制人口增長，降低農藥、化肥使用量，加強自然受災面積的綜合治理，同時加快城市化進程，提高四平市城市化水平。

針對四平市土地生態安全存在的問題，建議從以下幾個方面加強區域土地生態安全建設，改善和提高土地生態安全水平。（1）做好土地總體規劃和管理，實現土地資源的優化配置，注重土地利用的空間格局優化，保護耕地資源，促進人口城市化與經濟城市化及土地城市化的協調發展。（2）改變經濟增長方式，優化產業結構。將外延式經濟增長發展改變為內涵式經濟增長，優化產業結構，調整能源結構，調整土地結構，合理安排工、商、住等用地比例，提高城市內部土地集約利用度和土地利用效率。（3）改變人們的生產和生活消費方式，提高環境資源的保護意識，建立資源節約型的社會生產和消費體系，從而提高土地生態系統的承載力，降低人均生態足跡。利用經濟、科技等措施對土地進行生態補償，從內涵上增加土地生態承載能力。加大對生態建設的投人，加強對工廠廢棄物排放的管理，正確科學地協調經濟發展與土地資源保護之間的關系。

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Evaluation of land ecological security in Siping based on ecological footprint

ZHANG Ting-Ting， ZHANG Xi-Shen
（School of Tourism and Geography Science， Jilin Normal University， Jilin Siping 136000， China ）

Abstract:Land is the material basis for the survival and development of humans.Limited land resources have become a key problem restricting the sustainable development of humans.Thus， the study of land ecological security has become a worthwhile focus of inquiry.This study uses the method of ecological footprint in evaluating land ecological security in Siping in 2004-2013.Results show that 1） Land ecological security in Siping presents the safety-less safe-unsafe trends from 2004 to 2013； 2） Siping's economic development and demands for fossil fuels and construction land are too large； and 3） In the future， Siping should optimise its industrial and energy structure， transform the mode of economic growth， achieve the coordinated development of population/land urbanisation and stablise its economic development.

Key words:land ecological security evaluation； ecological footprint； land use structure

中圖分類號：F293.22

文獻標志碼：A

文章編號：2095-1329（2016）02-0017-04

doi:10.3969/j.issn.2095-1329.2016.02.005

收稿日期:2015-09-11

修訂日期:2015-10-09

作者簡介:張婷婷（1990-），女，碩士生，自然地理學專業.

基金項目:吉林省教育廳科研項目（吉教科合字2012第180號）；吉林省科技發展計劃項目（20120691）

*通訊作者:鄭喜珅（博士/副教授）:zxs7153@sina.com