基于生態足跡模型的贛南地區生態安全評價

孟麗紅 丁之勇 李秀娟 王青蕓 江雯 葉志秋

摘要?基于生態足跡模型，引入生態壓力指數、生態占用指數和生態經濟協調指數作為評價區域生態安全的指標，對贛南地區2005—2015年生態足跡及生態承載力進行核算，并對當地生態安全進行定量研究和動態分析。結果表明，2005—2015年贛南地區人均生態足跡和人均生態承載力變化整體都呈現上升趨勢，人均生態足跡從2005年的0.307hm2增加到2015年的0.341hm2，其中2005—2011年贛南地區一直出去生態赤字狀態，2012—2015年贛南地區的區域發展處于生態盈余狀態，生態狀況明顯好轉，萬元GDP生態足跡整體呈現明顯下降的趨勢。整個研究期間贛南地區的生態壓力指數均大于0.8，屬于不安全狀態，生態占用指數處于1級很貧窮的狀態，而生態經濟協調指數等級也是處于協調性很差的1級。以上數據表明贛南地區的生態安全不容樂觀，生態壓力較大，結合贛南地區的實際狀況，提出了相應的措施。

關鍵詞?生態足跡;生態承載力;生態安全;贛南地區

中圖分類號?X?24文獻標識碼?A

文章編號?0517-6611（2019）23-0065-06

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2019.23.022

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Ecological Security Assessment Based on the Ecological Footprint Model in Gannan Region

MENG Li?hong1， DING Zhi?yong2， LI Xiu?juan1 et al

（1.College of Geography and Environment Project， Gannan Normal University，Ganzhou，Jiangxi 341000;2.State Key Laboratory of Earth Surface Processes and Resource Ecology， Beijing Normal University， Beijing 100875）

Abstract?Based on the ecological footprint model， the ecological stress index， ecological occupancy index and ecological economic coordination index were introduced as indicators for evaluating regional ecological security，the ecological footprint and ecological carrying capacity of Gannan region from 2005 to 2015 were accounted for， and the local ecological security was quantitatively studied and analyzed dynamically.The results showed that the per capita ecological footprint and per capita ecological carrying capacity of Gannan region during 2005-2015 showed an upward trend.The per capita ecological footprint increased from 0.307hm2 in 2005 to 0.341hm2 in 2015.In 2005-2011， Gannan region had been in an ecological deficit state;in 2012-2015， the regional development in Gannan region was in an ecological surplus state， and the ecological status improved significantly.The ecological footprint of million in GDP dropped obviously.During the whole period，the ecological tension index was greater than 0.8，which was the unsecure status on the whole， the ecological occupancy index was grade 1，which belonged to the poor condition， and the ecological economic coordination index was also grade 1， it showed the social economic development did not get along well with ecological environment.All above data and analysis indicated that the ecological security of Gannan region is not optimistic on the whole， the article proposed some appropriate measures according to the specific circumstance.

Key words?Ecological footprint;Ecological capacity;Ecological security;Gannan region

經濟快速發展與人口急劇增加，使人類對自然生態系統開發利用不斷接近甚至超過其承載閾值，由此引發的生態安全問題也成為了政府與學術界關注的熱點[1]。生態安全一般是指在外界不利因素的作用下，人與自然不受損傷、侵害或威脅，人類社會的生存發展能夠持續，自然生態系統的健康和完整能夠保持[2]。目前生態安全已經被各國列為與經濟安全、軍事安全、政治安全、國防安全等同等重要，是國家安全、社會穩定的重要基礎[3]。當前，國內外學者對生態安全的研究主要集中于評價指標體系研究、生態服務功能評價、生態風險評價等[4-6]，研究方法主要有生態學方法、模擬模型、景觀分析、RS和GIS技術，以及通過目標評價和指標體系構建來進行分析，如壓力-狀態-響應框架模型、驅動力-壓力-狀態-影響-響應（DPSIR）指標體系、綜合指數評價法等[7]，但是這些方法往往都存在資料獲取困難、數據運算復雜、指標體系龐大等問題，操作性不強。相比傳統生態安全評價方法，生態足跡法具有理論完善、計算簡單、易于操作等優點，是生態安全評價的首選方法。

Rees[8]在1992 年提出了生態足跡模型（ecological footprint model），該方法通過比較一定區域內自然資源的承載能力是否能夠滿足人類對自然資源消耗來度量區域可持續發展。近年來，國內外學者對生態足跡方法不斷完善，并廣泛應用于不同領域和不同層面的生態足跡研究。從研究領域來看，已由單一的生態研究擴展到與生態相關的能源[9]、土地[10]、農產品[11]和國際貿易[12]等領域，既有宏觀的全球[13]、國家[14]、區域[15]、省市[16-17] ，也有學校[18]、企業[19]、家庭[20]等微觀層面。當前，學者們運用生態足跡法研究生態安全方面也取得一定進展，如付銀等[21]運用生態足跡理論和GIS 空間技術對貴陽市生態安全進行了評價;徐玉霞[22]以生態足跡分析方法為基礎，利用生態壓力指數對寶雞市1996—2005年的生態安全進行初步研究和評價;張佳琦等[23]以蘇州市為例，應用生態足跡分析法對蘇州市1990—2010年生態足跡及生態承載力進行統計核算。然而以上研究主要從人均生態足跡和生態承載力、生態盈余或赤字方面研究區域生態足跡時間序列的整體變化，應用生態足跡模型并引入多種綜合指標對生態安全進行評價的研究不多見，目前對贛南地區的生態安全進行過長時間序列的動態研究也鮮見報道。鑒于此，筆者瞄準區域生態安全和可持續發展需求，采用生態足跡模型，并引入萬元GDP生態足跡、生態壓力指數、生態足跡多樣性指數、生態經濟系統發展能力和生態經濟協調指數，計算和分析贛南地區2005—2015年生態足跡和生態承載力變化特征，并在此基礎上對贛南地區的生態安全進行綜合評價，以期為當地的可持續發展與規劃提供科學依據。

1?資料與方法

1.1?研究區概況

贛南，即江西南部，地處贛江上游，面積達 39 379.64 km2，占江西省總面積的 23.6%（圖1）。贛南輻射行政地域為18個縣市區（章貢區、贛縣、信豐縣、大余縣、上猶縣、崇義縣、安遠縣、龍南縣、定南縣、全南縣、寧都縣、于都縣、興國縣、會昌縣、尋烏縣、石城縣、瑞金市和南康市），在江西省社會經濟的發展中占有極其重要的地位[24]。2012年6月，國務院正式出臺《國務院關于支持贛南等原中央蘇區振興發展的若干意見》，在全方位多領域努力推動贛南等原中央蘇區實現全面振興。贛南蘇區振興發展上升為國家戰略，贛南在全國的戰略地位更加凸顯，它是贛粵閩湘邊際綠肺，森林覆蓋率達76.23%，是贛江和東江的源頭，是南嶺山地森林及生物多樣性生態功能區的重要組成部分，是我國南方地區重要的生態屏障，另外它還蘊藏著豐富的礦產資源、科技實力及強大的產業集群，被稱為“稀土王國”。但近年來，隨著贛南地區經濟規模不斷擴大，城市化進程加快，森林生態功能下降、水土流失加劇、水體污染越來越嚴重、水資源承載力逐漸降低、生態系統功能減弱等一系列生態環境問題相繼出現[25]。因此，在處于贛江上游的贛南地區，有待于加強江河綜合整治，加快森林植被保護與恢復，提升生態環境質量，切實保障我國南方地區生態安全。

1.2?數據來源?基礎數據主要來源于2005—2015年《江西統計年鑒》《贛州市統計年鑒》《贛州市國民經濟和社會發展統計公報》、中國氣象科學數據共享服務網、地理國情監測平臺及相關社會經濟統計年鑒和報表等。

1.3?研究方法?該研究基于贛南地區長時間序列的統計資料，采用生態足跡模型對區域生態足跡和生態承載力進行計算，并由此衡量贛南地區生態安全狀況。

1.3.1?生態足跡模型。生態足跡是計算一個區域的人口在發展過程中所消耗各種資源和能源以及吸收其所產生的各種廢棄物所必需要的生產性土地面積。一般將生產性土地面積分為六大類，分別是耕地、林地、草地、水域、化石燃料用地、建筑用地。耕地賬戶中核算項目共計6 項主要耕地產品，包括糧食、小麥、花生、玉米、棉花、蔬菜;草地賬戶核算項目共計6 項主要產品，包括豬肉、牛肉、羊肉、禽蛋、奶類和蜂蜜;林地賬戶考慮了水果和茶葉;化石燃料土地賬戶核算項共計6 項，包括焦炭、原油、汽油、煤油、柴油、燃料油;水域賬戶只考慮了水產品產量;建筑用地賬戶則主要考慮了電力。為使計算結果便于進行區域與區域或國家與國家之間的比較，生物資源生產面積折算采用1993年聯合國糧農組織有關生物資源的世界平均產量資料，能源消費所消耗的熱量折算成一定的化石燃料土地面積的計算時采用世界上單位化石燃料生產土地面積的平均發熱量為標準。為了比較各生物生產性土地，必須在此基礎上乘以一個均衡因子，轉化為可以比較的生物生產性面積。均衡因子采用世界野生基金會的研究成果，耕地、草地、林地、水域、建筑用地、化石燃料土地的均衡因子取值分別為2.17、0.47、1.35、0.35、2.17、1.35[26]。具體的計算模型為：

EF=N×ef=N×rj×Ai=N×rj×CiYi?（j=1，2，…，6）（1）

式中，EF為生態足跡總量;N為人口總數;ef為人均生態足跡（hm2/人）;rj為均衡因子;i為消費項目類型;Ai為第i種消費項目折算的人均生態面積（hm2/人）;Ci為第i種消費項目的人均消費量;Yi為相應生物生產性土地生產第i種消費項目的世界年平均產量（kg/hm2）;j為生物生產性土地類型。

1.3.2?生態承載力模型。生態承載力是指生態系統所提供的資源和環境對人類社會系統良性發展的一種支持能力。自然所能提供的為人類所利用的生態生產性土地面積則為生態足跡的供給即生態承載力。根據研究區域的土地利用現狀數據，計算該區域能夠供給的生物生產面積及人均各類生物生產面積，由于生物生產能力存在很大差異，為了使計算結果轉化為一個可比較的標準，需要乘上一個均衡因子，以轉化為生物生產面積;再乘上一個產量因子，這樣就可以得出研究區域的人均生態承載力。根據世界環境與發展委員會（WCED）的報告，在區域生態足跡供給中至少要留出12%的生物生產性土地面積，用以保護區域的生物多樣性。生態承載力計算公式為：

EC=N×6j=1aj×rj×yj×88%（2）

ec=EC/N（3）

式中，EC為總的生態承載力;N為人口數;ec為人均生態承載力; aj為人均實際占有的類生物生產土地面積;rj為均衡因子;yj為產量因子。

根據楊建明[27]計算生態足跡時的取值方法，耕地、草地、林地、水域、建筑用地、化石燃料土地的產量因子分別取1.66、0.19、0.91、1.00、1.66、0。該研究采納世界環境與發展委員會（WCED）在報告《我們共同的未來》的建議，在計算人均生態承載力時扣除12% 的面積用于生物多樣性保護。

1.3.3?生態安全評價指標。

1.3.3.1?生態赤字與生態盈余。

若一個地區的生態承載力小于生態足跡，則出現生態赤字，說明該地區人們對該地區的自然生態系統所提供的產品和服務的需求超過其供給，發展模式處于相對不可持續狀態;若生態承載力大于生態足跡，則出現生態盈余，說明該地區人們對自然生態系統的壓力處于該地區所提供的生態承載力范圍內，生態經濟發展處于可持續狀態;若生態承載力等于生態足跡，則出現生態均衡，生態系統與經濟發展處于均衡狀態，為弱可持續狀態。生態赤字計算公式：

ED=EF-EC=N（ef-ec）（4）

最后將生態足跡EF和生態承載力EC進行相減，如果差值為正，則為生態赤字;如果差值為負，則為生態盈余，處于生態可承受的能力范圍之內。

1.3.3.2?萬元生態足跡。萬元生態足跡是指產生每一萬元GDP所占用的生態足跡，反映區域對資源的利用效益，計算公式如下[28]：

GE=EF/萬元GDP （5）

式中，GE表示萬元生態足跡，GE越高，說明資源利用率越小，反之則資源利用率越大。

1.3.3.3?生態安全綜合指數。

（1）生態壓力指數。生態壓力指數（ETI）是指一個國家或地區的可更新資源的人均生態足跡與可提供的生態承載力的比率，該指數表示區域生態環境所承受的壓力程度，其模型為：

ETI=ef′/ec（6）

式中，ef′為區域可更新資源的生態足跡。

（2）生態足跡多樣性指數。該指數反映區域不同土地類型利用的豐裕度和生態足跡分配的公平度，生態經濟系統中生態足跡的分配越接近平等其生態多樣性就越高，其計算公式為[28]：

H=-ni=1PilnPi（7）

C=H×EF（8）

式中，H是生態多樣性指數;Pi為第i類生物生產性土地生態足跡在總生態足跡中的比例;C為生態經濟系統發展能力。

（3）生態占用指數。

生態占用指數（EOI）定義為某一國家或地區人均生態足跡與全球人均生態足跡的比率。該指數反映了一個國家和地區占全球生態足跡的份額，代表了社會經濟發展的程度和人均消費水平，其模型為：

EOI=ef/ef（9）

式中，ef為同期全球人均生態足跡。

（4） 生態經濟協調指數。 生態經濟協調指數（EECI）定義為生態占用指數與生態壓力指數的比率，該指數代表了區域社會經濟發展與生態環境的協調性，其模型為：

EECI=EOI/ETI（10）

根據世界基金組織2004 年的《Living planet report》中提供的2001 年全球147 個國家或地區的生態足跡計算結果數據，在參考前人研究分級標準的基礎上[29-31]，制定了相應的生態壓力指數等級劃分標準（表1）。

2?結果與分析

2.1?贛南地區人均生態足跡和生態承載力變化趨勢分析?根據公式 （1）和（2）對贛南地區2005—2015年生態足跡和生態承載力進行計算，結果見圖2、表2～3。從圖2可以看出，2005—2015年贛南地區人均生態足跡和人均生態承載力變化整體都呈現上升趨勢。其中人均生態足跡的變化主要分2個明顯的階段，2005—2010年呈現下降趨勢，尤其2010 年最低，僅為0.26 hm2;2011—2015年人均生態足跡急劇上升，2015年達0.34 hm2，上升比例高達31%，這反映出贛南地區近10年人類活動對資源環境的消耗能力呈現明顯增大的趨勢。就人均生態承載力而言，2005—2010年變化幅度不大，呈現出平緩的上升趨勢，從2005年的0.33 hm2增加至2015年的0.36 hm2。

從各種土地所占總生態足跡百分比（圖3）來看，2005年化石燃料用地生態足跡所占的比例最大，為56%，其次是耕

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