中國縣域森林生態安全指數
——基于5省15個試點縣的經驗數據

王金龍, 楊 伶 , 李亞云, 張大紅

1 北京林業大學經濟管理學院, 北京 100083 2 中南林業科技大學涉外學院, 長沙 410004

?

中國縣域森林生態安全指數
——基于5省15個試點縣的經驗數據

王金龍1,2, 楊 伶1,2, 李亞云1, 張大紅1,*

1 北京林業大學經濟管理學院, 北京 100083 2 中南林業科技大學涉外學院, 長沙 410004

生態安全與國防安全、經濟安全、金融安全等已具有同等重要的戰略地位,并成為未來社會經濟安全的主要約束。森林作為陸地生態系統的主體,其安全程度將影響地球的生態平衡,并決定人類社會經濟的可持續發展和未來資源的永續利用?；谏稚鷳B系統與人類社會系統交互的內在機理,從森林生態的自身狀態(生態狀態指數ECI)與人類活動產生的壓力(生態壓力指數EPI)兩個視角全面考量森林生態系統的安全程度,在此基礎上提出森林生態安全狀態—壓力框架模型,最終設計了森林生態安全指數(ESI)的方法體系。為驗證森林生態安全指數理論,本研究選取了5省15個縣為森林生態安全評價試點縣域,對其1999—2013年森林生態安全狀況進行評價,以期為縣域森林生態安全評價以及在空間和時間維度上的對比研究提供幫助。

森林生態安全；森林生態安全指數；狀態-壓力模型；指標體系

20世紀后半葉以來,隨著世界人口劇增和經濟高速發展,全球變暖、臭氧層破壞、大氣污染與酸雨、森林資源退化、生物多樣性喪失等全球規模的環境問題越來越嚴重[1]。在全球氣候變化和人類活動的雙重作用下,生態系統服務功能的下降和退化,將引起人類生存環境無可挽回的逆轉[2]。生態安全已經引起社會的普遍關注[3- 4],并成為生態學、環境科學、經濟學和地理學等相關學科的研究熱點之一。森林生態系統是陸地生態系統的主體,在調控全球氣候變化和碳循環方面起著重要作用[5],占陸地總面積30%的森林[6]其土壤碳儲量和森林植被分別約占陸地生態系統的57%[7]和77%[8]。由于森林生態系統相對脆弱,易受自然和人類的干擾[9],使得森林遭破壞、資源過度利用、森林生物量銳減等現象頻發,從而嚴重影響森林生態系統的健康發展和自然生態環境的良性循環[10]。因此,森林生態系統的特性和森林生態問題的突顯決定了森林生態安全在生態安全中處于首要和核心地位。

目前,國內外森林生態安全領域的研究主要集中于森林生態系統自身的健康性研究、生態安全與其他熱點問題的相關研究及生態安全評價研究。森林生態健康研究主要源于森林衰退現象(如不正常脫葉,冠層稀疏等)、自然災害、森林火災和病蟲害等造成的損失加劇等問題[11- 12],被寄希望于作為有效管理森林資源的方式和恢復退化森林生態系統的措施所在。但森林生態健康研究著眼于系統自身的狀況[13- 14],適用于林分尺度的微觀研究；而森林生態安全評價將自然、經濟和社會生態安全看成一個復合生態系統的整體安全問題[15],著眼于區域尺度的宏觀研究。國內外學者在森林生態安全指標體系方面進行了大量的研究探討,目前有代表性的主要有PSR[16- 17]、DSR和DPSIR[18- 19]等框架模型,其中基于PSR模型的森林生態安全評價研究居多[20- 21]；安全評價研究則主要是在建立指標體系的基礎上,運用模型進行測度、評價和分析[22]。已有森林生態安全評價的研究主要集中于指標體系構建,研究范圍主要集中在某一特定區域[23- 24],時間維度較短,使得森林生態安全評價無法在空間和時間維度上進行對比分析。本文在研究森林生態系統與人類社會經濟系統的內在機理的基礎上,全面揭示森林生態安全的內涵構成,并據此設計森林生態安全指數(ESI),對我國5省15縣1999 —2013年的森林生態安全進行分析。

1 森林生態安全指數(ESI)的設計思路

迄今為止,學術界對生態安全的基本定義仍存在爭議[25],歸納相關研究成果可大體分為狹義和廣義兩種理解。狹義森林生態安全是指在整個生態系統內部協調發展的前提下,森林生態系統自身的安全,即森林生態系統自身的健康、完整和可持續性[26]。廣義森林生態安全是指在一定的時空范圍內,森林生態系統在維持其內部結構和功能完整的前提下,森林生態系統提供的生態服務能滿足人類生存和社會經濟的可持續利用,使人類生存不受威脅的一種狀態[27]。

在目前的森林生態安全界定中,即使是廣義森林生態安全,也只考慮了森林生態系統為人類提供生態服務的安全性,而沒有考慮人類經濟活動對森林生態系統構成威脅的反向安全性[28]。同時,人類為維護生態系統安全所作出的努力也應納入生態安全的范疇。因此,應從森林生態系統與人類社會系統交互的內在機理出發,全面考量森林生態安全的內涵。森林生態系統與人類社會系統交互的內在機理(圖1)可概括為以下3個方面：(1)森林生態系統的結構和過程(能量流動、物質循環和信息傳遞)決定森林生態系統的服務功能[29],根據人類社會對森林生態系統資源的需求,森林資源以物質或非物質的形式進入人類社會系統(圖1中Profit箭頭所示),為人類的生存提供各種服務。(2)急速增長的社會需求和高強度的人類活動使得森林生態系統所承載的壓力不斷增加(圖1中黑色Effect箭頭所示),導致森林生態系統資源的數量或結構發生變化。(3)為緩解森林生態系統所承載的壓力,政府相關部門通過政策和行動來管理和保護森林資源(圖1中綠色Effect箭頭所示),如治理環境、保護森林等,但其強度遠遠低于森林生態系統所承載的壓力。

圖1 森林生態系統與人類社會系統交互的內在機理Fig.1 The internal mechanism of interaction between forest ecosystem and human social system

依據森林生態安全與人類社會系統交互的內在機理,構建ESI-PS框架模型,其構成如下：(1)森林生態安全狀態子系統,從森林生態系統向社會系統提供的資源和服務功能角度出發,來評價森林生態系統的自身安全狀態。(2)森林生態安全壓力子系統,從人類活動對森林生態系統產生的壓力角度出發,來評價森林生態系統所承載的壓力,由于人類維護森林生態系統也屬于人類活動的范疇,可將人類管理和保護森林生態系統的各種行為視作壓力的反向指標,納入壓力范疇。

綜上所述,為全面評價中國縣域森林生態安全,本研究基于ESI-PS框架模型,構建森林生態安全指數評價體系,其中總指數為森林生態安全指數(ESI),主要評價森林生態系統自身狀況和所承載壓力的綜合安全表現。其內容主要包括兩部分：一是森林生態安全狀態指數(ECI),主要評價森林生態系統自身的安全狀況；二是森林生態安全壓力指數(EPI),主要評價森林生態系統所承載的壓力及人類的維護行為。

2 研究方法

2.1 森林生態安全指數(ESI)的評價指標體系

本文借鑒聯合國經濟合作開發署與經濟合作發展組織(OECD)倡導的PSR模型,并將響應(人類社會維護生態系統安全的活動)作為逆指標納入壓力范疇,進行森林生態安全評價指標的構建。具體步驟和方法如下：首先采取頻度分析法,通過文獻檢索,對森林生態安全狀態子系統和壓力子系統相關的生態安全評價指標進行統計分析,初步選擇那些在文獻中出現頻度較高的指標；其次采用問卷形式進行專家咨詢,征詢林業經濟、林學、生態學等學科領域多名專家；最后綜合專家意見和縣域生態安全(林業)評價的特征,得到縣域森林生態安全指標體系,如表1所示。

(1)森林生態安全狀態指標

森林資源是評價森林生態系統狀態最直接的指標,森林面積、蓄積及其結構對森林生態系統中的生物多樣性、種群大小和生態系統服務都有重要的意義。物種-面積關系描述的是物種數量隨生境面積增加而變化的規律,是群落生態學研究的一個基本問題,被認為是生態學中少有的幾個真正的定理之一[30]。森林蓄積反映林分生產力,與林木的林齡、種類組成和其他生物學特征密切相關[31]。生態系統復雜性研究內容涉及生態系統內不同層次上的結構和功能,是生態系統作為復雜自組織適應系統的基礎和必要條件,脫離了復雜性,生態系統將成為單一的非自適應性系統[32]。為使得各指標在各縣域之間具有可比性,本研究選取森林覆蓋率和森林單位面積蓄積量作為森林資源量指標,選取鄉土樹種比重、天然林比重和異齡林比重作為森林生態系統復雜性指標。

生態系統服務產生于生態系統的組分、過程和功能及它們之間的相互作用[29],高效生態服務的產出必須具備穩定的生態系統作為基礎。穩定性是生態系統安全的重要特征,表現為對外界干擾或者系統內部擾動的抗性與自我恢復能力,本研究主要選取森林火災受災率和森林病蟲害受災率等災害指標來描述森林生態系統的穩定性。

表1 森林生態安全指標體系

正指標為單項指標與森林生態安全呈正向關系；逆指標為單項指標與森林生態安全成反向關系

(2)森林生態安全壓力指標

生態系統是人類控制之下為人類提供生命支持的一個最有效的利用自然資源的系統,當前人類對生態系統的利用強度是50a前的3.5倍,超過承載力的20%[33]。人類活動驅動下森林生態系統格局以及對自然資源消耗強度、頻度的增加,對森林生態系統的變化產生了深遠的影響,已影響到生物圈的生命承載力。人類對自然界的活動具有較強的主動性,其驅動機制與區域的人口水平、經濟水平、自然條件等因素緊密相關[34],產生了一系列資源消耗和環境污染等問題,使得森林生態系統承載的壓力增大。而人類活動的維護行為體現了人類保護自然,尊重自然的理念,一定程度上能緩解森林生態系統承載的壓力。本研究主要選取壓力驅動、資源消耗、環境污染和資源維護作為森林生態安全壓力指標。

2.2 指標權重的確定方法

在森林生態安全指數計算過程中,各指標要素權重的確定是事關森林生態安全評價成效的關鍵。指標權重的確定有基于功能驅動的賦權法(如層次分析法)和基于差異驅動的賦權法(如熵權法)[35]。為了得到能同時體現主客觀信息的權重,本研究首先分別采用熵權法和層次分析法確定指標初始權重,之后用組合賦權法進行綜合得到指標的最終權重。

(1)基于熵權法的權重確定方法

熵權法是一種客觀賦權法。在信息論中,熵是系統無序程度的度量,它還可以度量數據所提供的有效信息量[36]。用熵權法來確定指標的權重時,數據序列變化較小的指標,熵值較大,說明該指標提供的信息量較小,其權重較小；反之,數據序列變化較大的指標,熵值較小,說明該指標提供的信息量較大,其權重較大。

第一步,定義熵。設在一個評價系統中,有m個評價對象和n項指標,Zij為第i個評價對象(試點縣域)在第j項指標上標準化后的觀測值。第j個指標的熵定義為：

(1)

第二步,定義熵權。第j個指標的熵權定義為：

(2)

(2)基于層次分析法的權重確定方法

層次分析法是由美國數學家薩蒂(T. L.Satty)于20世紀70年代提出的一種實用多目標決策分析方法。其基本思路是：

第一步,根據ESI評價指標體系建立遞階層次結構模型。

第二步,建立權重判斷矩陣。為了保證權重獲取的客觀性,本研究根據Saaty的1—9標度法慎重選擇多位專家對本研究的各項指標進行賦值打分[37]。在各層次指標的因子的隸屬度確定后,在各層因子中兩兩進行比較,構造出比較判斷矩陣：

式中,Bj為當前層的評價指標,bij為Bj相對于Bj的重要度。

第三步,計算單準則條件下指標的權重系數。運用特征根法計算第j項指標的權重系數,并將其歸一化得到某一層次中相應指標對上一層某個指標的權重。其計算公式如下：

(3)

第四步,進行一致性檢驗。為保證所得權重的正確性和合理性,在計算權重后應對每個判斷矩陣進行一致性檢驗,沒有通過檢驗的矩陣應反饋給專家對指標評分進行適當修改。

(3)組合權重的確定方法

本研究組合權重采用“乘法”集成法：

(4)

式中,pj、qj分別為熵權法和層次分析法計算得到的指標j的權重,wj為組合權重。

2.3 森林生態安全評價方法

本研究采用綜合評價法(構建森林生態安全指數)來評價5省15試點縣的森林生態安全,森林生態安全指數(ESI)主要由森林生態安全狀態指數(ECI)和壓力指數(EPI)綜合而成。由此,運用幾何平均法,ESI的計算公式如下：

(5)

3 森林生態安全指數試點研究

3.1 數據來源及處理

3.1.1 試點縣的選取與數據的來源

基于中國森林生態系統空間分布格局圖和中國生態功能區劃綜合方案圖,并結合各縣(市、區)相關領導部門的管理協調能力與科學研究水平,本研究選取既具有重要生態服務功能,又具有較強管理能力和較高科研水平的縣(市、區),作為森林生態安全指數評價的試點區域。本研究選取5個省的15個試點縣分別為：吉林省長嶺縣、柳河縣和長白縣；浙江省淳安縣、遂昌縣和三門縣；湖北省羅田縣、京山縣和公安縣；貴州省修文縣、黎平縣和安龍縣；青海省樂都縣、都蘭縣和剛察縣,基本涵蓋中國東北地區、東南沿海地區、中部偏南地區、云貴高原地區、西北地區,形成圈狀分布。

本文依據森林生態系統與人類社會系統交互的內在機理和國內外相關的生態安全評價方法,構建的森林生態安全指數(ESI),并對所選取的試點縣域進行森林生態安全評價。所有數據主要來源于《中國林業生態安全指數研究》課題組試點研究階段,數據收集過程主要包括：

(1)通過整理指標確定原始數據指標,所需數據內容涉及林業局、統計局、環保局、氣象局、國土局等多個部門,明確各個數據的來源部門,于2014年10月發給各試點縣林業主管部門進行為期兩周的數據收集。數據主要來源于我國歷次森林資源清查、各試點縣域統計年鑒及林業局、環保局、氣象局和國土局等部門的工作年報等。

(2)針對前期反饋的數據情況,課題組于2014年11—12月對5省15試點縣進行林業生態安全調研,走訪林業局、統計局、環保局等相關部門。一方面對已有數據進行核實,確保其準確無誤,另一方面針對缺失數據,進行逐一收集,如：鄉土樹種林分面積、異齡林林分面積、和林業投資額等原始指標數據。

3.1.2 原始指標數據矩陣

通過對5省15試點縣的1999年—2013年數據資料的整理,計算出ESI評價指標體系(如表1所示)中的各項指標。設ESI評價體系有m個待評價對象(本文中m= 255),指標體系包含n項指標(本文中n= 14),由試點縣域數據可以得到一個m×n階的原始指標數據矩陣：

3.1.3 指標數據標準化

對于森林的狀態(壓力)指標數據,為了消除指標數據量綱的影響,用功效系數對所有指標數據進行無量綱標準化處理。對于第j項指標的m個樣本數據Xij(i=1,2,…,m),功效系數的計算公式為：

(6)

式中,Xh和Xs分別為各項指標的滿意值和不允許值。本研究中,對狀態指標中的正指標,滿意值是最大值,不允許值是最小值；而逆指標則相反。對于壓力指標中的正指標,滿意值是最小值,不允許值是最大值；而逆指標則相反。這樣得到的功效系數的取值范圍是： 0≤Xij≤1。

3.2 指標權重的賦值

本研究采用組合權重賦權法對各項指標的權重進行賦值。首先,為剔除某些極端數據的影響,本研究選取5省15試點縣標準化后的指標數據的歷年(1999—2013年)平均值作為熵權法的計算數據,根據上述計算步驟分別得到各項指標的熵值及熵權(如表2中的ej和pj)。其次,本研究利用層次分析法軟件yaahp0.5.3,根據森林生態安全指數的評價指標建立遞階層次結構模型,確定各層次指標的因子的隸屬度,進行兩兩比較并構造出比較判斷矩陣,并通過數學運算可計算出最低層相對于最高總目標相對優劣的排序權值,與此同時進行一致性檢驗。鑒于本文篇幅所限,對層次分析法的計算過程不一一羅列,其結果如表2中的qj。最后,根據“乘法”集成法將熵權法權重和層次分析法權重進行組合,得到最終的組合權重(如表2中的wj)。

表2 指標權重計算結果

3.3 森林生態安全評價結果及分析

3.3.1 試點縣森林生態安全評價結果

各試點縣域歷年平均的森林生態安全指數(ESI)的差異顯著(如圖2所示),介于0.39-0.8之間,最高水平為浙江省淳安縣(ESI均值為0.7929),最低水平為湖北省公安縣(ESI均值為0.4126),各試點縣的綜合平均為0.5970,高于0.5。各試點縣域的森林生態安全指數平均水平由高到低的順序依次為：淳安縣>長白縣>三門縣>遂昌縣>羅田縣>柳河縣>樂都縣>京山縣>安龍縣>都蘭縣>黎平縣>修文縣>長嶺縣>剛察縣>公安縣。其中,淳安縣、長白縣、遂昌縣和三門縣四個試點縣的森林生態安全指數(ESI)均值達到0.7以上,占試點縣個數的26.67%。羅田縣、柳河縣、樂都縣、京山縣、安龍縣、都蘭縣、黎平縣、修文縣和長嶺縣九個試點縣的森林生態安全指數(ESI)均值分布在0.6-0.7之間,占試點縣個數的60%。剛察縣和公安縣三個試點縣的森林生態安全指數(ESI)均值分布在0.5-0.6之間,占試點縣個數的13.33%。

圖2 試點縣域森林生態安全指數結果Fig.2 The ESI results of experimental unit countries

3.3.2 試點縣生態安全等級的劃分

由于森林生態安全沒有統一的分類標準,本研究采用聚類法對森林生態系統的安全等級進行劃分。聚類分析方法是研究“物以類聚”的一種統計分析方法,能夠將一批樣本數據或變量按照性質上的親疏程度在沒有先驗知識的情況下自動分類,每一個類是具有相似性質的個體的集合,不同類之間有著明顯的異質性。系統聚類法是目前在實際中運用最廣的一種聚類方法。其基本思想是：首先將n個樣本分成n類,每個樣本自成一類,然后每次將具有最小距離的兩類合并,合并后重新計算類與類之間的距離,這一過程一直持續直到所有的樣本歸為一類為止。確定類與類之間的距離有多種方法,常見的有最短距離法、最長距離法、類平均法、重心法、中間距離法和離差平方和法。

圖3 各試點縣域森林生態安全綜合指數聚類圖Fig.3 The dendrogram of ESI for experimental unit countries

本研究通過R程序對1999—2013年15個試點縣的森林生態安全指數(ESI)進行系統聚類。將15個試點縣作為15個樣本,歷年數據作為觀測值,為使同類縣域具有最大的相似性,不同類縣域具有明顯的異質性,運用離差平方和法計算各樣本之間的距離,并將距離最小的縣域合并,得到聚類結果(圖3)。結合試點縣森林生態安全狀況,本次研究選擇域值等于1時為分類界限,將試點縣域分為三類(表4)。

4 結論與討論

4.1 結論

本研究基于森林生態系統和社會系統之間交互的內在機理,設計了森林生態安全指數體系,建立了縣域森林生態安全指標體系,運用了組合賦權法進行指標賦權,并根據15個試點縣域的經驗數據采用綜合評價法對森林生態安全指數進行計算和分析。

表4 聚類結果分析表

(1)1999年—2013年森林生態安全狀況較好的縣域是浙江淳安縣、吉林長白縣、浙江遂昌縣和浙江三門縣,森林生態安全指數歷年均值為0.7343,安全等級為三級,這與浙江省和吉林省森林資源的豐富程度密切相關。具體來看,浙江淳安縣、浙江三門縣、吉林長白縣森林生態安全指數整體高于0.65,淳安縣ESI更是高于0.78,浙江遂昌縣除2006年ESI低于0.65之外,其他年份均高于0.65。淳安縣森林生態安全指數最高的原因在于該縣已列為浙江省重點生態功能區示范區建設試點,優越的林業資源和強有力的保護措施使得其森林生態安全情況有較穩定的保障和發展趨勢。

(2)森林生態安全狀況一般的縣域包括9個試點縣,分別是吉林長嶺縣、貴州黎平縣、貴州修文縣、貴州安龍縣、青海都蘭縣、湖北羅田縣、青海樂都縣、吉林柳河縣、湖北京山縣,森林生態安全綜合指數歷年均值為0.5731,安全等級為二級。具體而言,湖北羅田縣和吉林柳河縣ESI處于(0.58—0.66)區間,其中羅田縣指數值高于柳河縣；青海樂都縣年際波動較大,2011年以前ESI處于(0.60—0.62)區間,2011年之后ESI開始低于0.60；青海都蘭縣、貴州安龍縣、貴州黎平縣和湖北京山縣ESI整體處于0.55水平,年際波動較小,特別是都蘭縣年際微小波動；吉林長嶺縣和貴州修文縣ESI處于(0.52—0.54)區間,但修文縣自2010年指數明顯增高,指數值超過0.59。青海兩試點縣能歸為此類的原因在于都蘭縣和樂都縣有大面積的灌木林(按中國林業統計年鑒的統計口徑,森林面積含國家特別規定的灌木林面積),使得兩試點縣的森林資源豐富程度大幅增加。

(3)森林生態安全狀況較差的縣域是青海剛察縣和湖北公安縣,森林生態安全指數歷年均值為0.4369,安全等級為一級。青海剛察縣和湖北公安縣ESI總體處于(0.39—0.48)水平,年際有小幅波動,其中剛察縣指數值高于公安縣。湖北公安縣森林生態安全綜合指數靠后的原因在于該縣森林資源相對匱乏,且所承載的壓力較大。

4.2 討論

本文利用森林生態系統與人類社會系統之間交互的內在機理,將森林生態安全指數分為狀態和壓力子系統,并據此來構建森林生態安全指標體系。不過,該指標體系應進一步完善,如沒有考慮影響森林生態安全的“人類活動產生的壓力”以外的因素(如氣候變化)。生態學過程往往跨越很大的空間和時間尺度,并且不同的時間和空間尺度差異很大,同時系統與過程的性質及其對各種驅動力的敏感性在不同尺度上可能并不一致,不能假定在某一尺度上得到的結果會自然的在另一尺度上有效[38- 39]。因此,下一步的研究應進一步探討如何全面的構建評價指標體系和充分考慮指標尺度(時間分別率和空間分辨率)的問題,從而構建具有實際應用價值的縣域森林生態安全指標體系。

在縣域森林生態安全指數的計算過程中,本文采用綜合評價法對5省15試點縣的森林生態安全進行評價,但這并不是唯一的評價方法,還有其他方法可以考慮,如生態學模型[40]。本次縣域森林生態安全研究原始數據主要來源于各試點縣的森林資源清查數據和統計年鑒等統計數據。森林生態安全需進一步森林生態系統與人類社會系統之間交互的內在機理,倚重單一的學科難以達到研究目的,因而構建跨學科或多學科的森林生態安全科學研究體系勢在必行。在此過程中,兼具綜合性和區域性特質且具有“3S”信息獲取與空間分析方法的地理學必將發揮重要作用[41]。下一步的研究應從地理學角度,在運用統計數據評價的基礎上考慮遙感數據,以期更科學地評價縣域森林生態安全,同時也使評價結果的檢驗得以實現。

最后,由于人類對森林生態系統的重要性缺乏充分認識,對生態系統的長期壓力和破壞,導致生態系統服務能力退化[9]。聯合國千年生態系統評估發現,全球生態系統服務在評估的24項生態服務中,有15項(約占評估的60%)正在退化,生態系統服務能力的喪失和退化將對人類福祉產生重要影響,威脅人類的安全與健康,直接威脅著區域乃至全球的生態安全[42]。生態安全與可持續發展,乃至人類福祉有著密切的關系。所以,下一步的研究應該從人類福祉角度來分析森林生態安全的影響,以便建立一套有效的生態安全與人類福祉協同發展的策略體系。

[1] 于貴瑞. 人類活動與生態系統變化的前沿科學問題. 北京: 高等教育出版社, 2009, 3: 1- 399.

[2] Vitousek P M, Mooney H A, Lubchenco J, Melillo J M. Human domination of earth′s ecosystems. Science, 1997, 277(5325): 494- 499.

[3] Soffer A. Environmental quality and national security. Water Science & Technology, 2000, 42(1/2): 361- 366.

[4] Farmer M C. Environmental consequences of social security reform: a second best threat to public conservation. Ecological Economics, 2005, 53(2): 191- 209.

[5] 賀金生. 中國森林生態系統的碳循環: 從儲量、動態到模式. 中國科學: 生命科學, 2012, 42(3): 252- 254.

[6] FAO. Global Forest Resources Assessment 2005. Rome: FAO, 2006.

[7] Post W M, Emanuel W R, Zinke P J, Stangenberger A G. Soil carbon pools and world life zones. Nature, 1982, 298(5870): 156- 159.

[8] Houghton R A. Balancing the global carbon budget. Annual Review of Earth and Planetary Sciences, 2007, 35(1): 313- 347.

[9] 傅伯杰. 生態系統服務與生態安全. 北京: 高等教育出版社, 2013: 134- 136.

[10] Wang B, Lu S W, Li H J, Chang W, Yu C Q, Xue P P. Observation Methodology for Long-Term Forest Ecosystem Research. Beijing: State Forestry Administration, 2011: 1- 133.

[11] Oszlányi J. Forest health and environmental pollution in slovakia. Environmental Pollution, 1997, 98(3): 389- 392.

[12] Fischer R, De Vries W, Seidling W. Forest Condition in Europe. Bonn: Federal Research Centre for Forestry and Forest Produets (BFH), 1999.

[13] 袁菲, 張星耀, 梁軍. 基于有害干擾的森林生態系統健康評價指標體系的構建. 生態學報, 2012, 32(3): 964- 973.

[14] 劉曉光, 陳文君. 森林生態經濟系統健康評價指標體系研究. 生態經濟, 2011, (5): 164- 168.

[15] Falkenmark M. Human livelihood security versus ecological security—an ecohydrological perspective//Proceedings of SIWI Seminar, Balancing Human Security and Ecological Security Interests in a Catchment-Towards Upstream/Downstream Hydrosolidarity. Stockholm: Stockholm International Water Institute, 2002: 29- 36.

[16] Levrel H, Kerbiriou C, Couvet D, Weber J. OECD pressure-state-response indicators for managing biodiversity: a realistic perspective for a French biosphere reserve. Biodiversity and Conservation, 2009, 18(7): 1719- 1732.

[17] Ye H, Ma Y, Dong L M. Land ecological security assessment for Bai autonomous prefecture of Dali based using PSR model——with data in 2009 as case. Energy Procedia, 2011, 5: 2172- 2177.

[19] Mangi S C, Roberts C M, Rodwell L D. Reef fisheries management in Kenya: Preliminary approach using the driver-pressure-state-impacts-response (DPSIR) scheme of indicators. Ocean & Coastal Management, 2007, 50(5/6): 463- 480.

[20] 陳宗鑄, 黃國寧. 基于PSR模型與層次分析法的區域森林生態安全動態評價. 熱帶林業, 2010, 38(3): 42- 45.

[21] 唐憲. 基于PSR框架的森林生態系統完整性評價研究——以湖南漢壽縣為例[D]. 長沙: 中南林業科技大學, 2010: 3- 7.

[22] 米鋒, 黃莉莉, 孫豐軍. 北京鷲峰國家森林公園生態安全評價. 林業科學, 2010, 46(11): 52- 58.

[23] 陳偉. 延平區森林生態安全評價研究[D]. 福州: 福建農林大學, 2009: 11- 19.

[24] 毛旭鵬, 陳彩虹, 郭霞, 周丹華, 胡煥香. 基于PSR模型的長株潭地區森林生態安全動態評價. 中南林業科技大學學報, 2012, 32(6): 82- 86.

[25] 陳星, 周成虎. 生態安全: 國內外研究綜述. 地理科學進展, 2005, 24(6): 8- 20.

[26] Kullenberg G. Regional co-development and security: a comprehensive approach. Ocean & Coastal Management, 2002, 45(11- 12): 761- 776.

[27] 袁珍霞. 基于3S技術的縣域森林生態安全評價研究[D]. 福州: 福建農林大學, 2010: 3- 6.

[28] 張智光. 基于生態-產業共生關系的林業生態安全測度方法構想. 生態學報, 2013, 33(4): 1326- 1336.

[29] 李琰, 李雙成, 高陽, 王羊. 連接多層次人類福祉的生態系統服務分類框架. 地理學報, 2013, 68(8): 1038- 1047.

[30] Tang A J, Tian M H, Long C L. Environmental control of seed dormancy and germination in the short-livedOlimarabidopsispumila(Brassicaceae). Journal of Arid Environments, 2009, 73(3): 385- 388.

[31] Pattison R R, Goldstein G, Ares A. Growth, biomass allocation and photosynthesis of invasive and native Hawaiian rainforest species. Oecologia, 1998, 117(4): 449- 459.

[32] 張知彬, 王祖望, 李典謨. 生態復雜性研究——綜述與展望. 生態學報, 1998, 18(4): 433- 441.

[33] World Wildlife Fund. Annual Report. 2004. http://www.worldwildlife.org.

[34] 李香云. 干旱區土地荒漠化中人類因素分析. 干旱區地理, 2004, 27(2): 239- 244.

[35] 張會儒, 雷相東. 典型森林類型: 健康經營技術研究. 北京: 中國林業出版社, 2014: 1- 30.

[36] 孟慶生. 信息論. 西安: 西安交通大學出版社, 1989: 19- 36.

[37] 孫霞, 文啟凱, 尹林克, 孟林, 白根本, 王雷濤. 層次分析法在塔里木河中下游退耕適宜性評價中的應用. 干旱區資源與環境, 2004, 18(6): 72- 75.

[38] Kremen C, Niles J O, Dalton M G, Daily G C, Ehrlich P R, Fay J P, Grewal D, Guillery R P. Economic incentives for rain forest conservation across scales. Science, 2000, 288(5472): 1828- 1832.

[39] McConnell W J. Madagascar: Emerald isle or paradise lost? Environment: Science and Policy for Sustainable Development, 2002, 44(8): 10- 22.

[40] 鄔建國. 景觀生態學——格局、過程、尺度與等級. 北京: 高等教育出版社, 2006: 160- 162.

[41] 李雙成. 生態系統服務地理學. 北京: 科學出版社, 2014: 1- 9.

[42] MA. Ecosystems and Human Well-being: Current State and Trends. Washington, D C: Island Press, 2005.

The country forest ecological security index of china: empirical data from fifteen experimental unit countries in five provinces

WANG Jinlong1,2, YANG Ling1,2, LI Yayun1, ZHANG Dahong1,*

1CollegeofEconomicsandManagement,BeijingForestryUniversity,Beijing100083,China2CollegeofSwan,CentralSouthUniversityofForestryandTechnology,Changsha410004,China

Ecological security is as important as national security, economic security, and financial security, and it has become the main constraint of future socio-economic security. The security of the forest, as the main part of a terrestrial ecosystem, has a significant influence on ecological balance and determines the sustainability of the social economy of humans and the availability of future resources. Based on the interaction between the forest ecosystem and human society, this paper evaluated the security of the forest ecosystem from two perspectives: the condition of forest ecology (Ecological Condition Index, ECI) and pressure from human activities (Ecological Pressure Index, EPI). We used a forest ecological security state-pressure model, and employed the forest ecological security index (ESI) methodology, to verify ESI theory from fifteen experimental unit countries in five provinces.. The annual forest ecological security index (1999—2003) was evaluated and applied to relevant studies, such as the evaluation of the Country Forest Ecological Security Index, and the comparative analysis of temporal and spatial patterns.

forest ecological security; ecological security index; state-pressure model; index system

國家林業局2014年林業重大問題調研課題(ZDWT201415)；北京市園林綠化局專項基金(2013HXFWJGXY010)；北京林業大學經濟管理學院研究生專項基金(201307)

2015- 02- 22;

日期:2016- 01- 22

10.5846/stxb201502220376

*通訊作者Corresponding author.E-mail: zhangdahong591120@163.com

王金龍, 楊伶, 李亞云, 張大紅.中國縣域森林生態安全指數——基于5省15個試點縣的經驗數據.生態學報,2016,36(20):6636- 6645.

Wang J L, Yang L, Li Y Y, Zhang D H.The country forest ecological security index of china: empirical data from fifteen experimental unit countries in five provinces.Acta Ecologica Sinica,2016,36(20):6636- 6645.