基于生态足迹模型的赣南地区生态安全评价

孟丽红 丁之勇 李秀娟 王青芸 江雯 叶志秋

摘要 基于生態足迹模型，引入生态压力指数、生态占用指数和生态经济协调指数作为评价区域生态安全的指标，对赣南地区2005—2015年生态足迹及生态承载力进行核算，并对当地生态安全进行定量研究和动态分析。结果表明，2005—2015年赣南地区人均生态足迹和人均生态承载力变化整体都呈现上升趋势，人均生态足迹从2005年的0.307hm2增加到2015年的0.341hm2，其中2005—2011年赣南地区一直出去生态赤字状态，2012—2015年赣南地区的区域发展处于生态盈余状态，生态状况明显好转，万元GDP生态足迹整体呈现明显下降的趋势。整个研究期间赣南地区的生态压力指数均大于0.8，属于不安全状态，生态占用指数处于1级很贫穷的状态，而生态经济协调指数等级也是处于协调性很差的1级。以上数据表明赣南地区的生态安全不容乐观，生态压力较大，结合赣南地区的实际状况，提出了相应的措施。

关键词 生态足迹;生态承载力;生态安全;赣南地区

中图分类号 X 24文献标识码 A

文章编号 0517-6611（2019）23-0065-06

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2019.23.022

开放科学（资源服务）标识码（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

经济快速发展与人口急剧增加，使人类对自然生态系统开发利用不断接近甚至超过其承载阈值，由此引发的生态安全问题也成为了政府与学术界关注的热点[1]。生态安全一般是指在外界不利因素的作用下，人与自然不受损伤、侵害或威胁，人类社会的生存发展能够持续，自然生态系统的健康和完整能够保持[2]。目前生态安全已经被各国列为与经济安全、军事安全、政治安全、国防安全等同等重要，是国家安全、社会稳定的重要基础[3]。当前，国内外学者对生态安全的研究主要集中于评价指标体系研究、生态服务功能评价、生态风险评价等[4-6]，研究方法主要有生态学方法、模拟模型、景观分析、RS和GIS技术，以及通过目标评价和指标体系构建来进行分析，如压力-状态-响应框架模型、驱动力-压力-状态-影响-响应（DPSIR）指标体系、综合指数评价法等[7]，但是这些方法往往都存在资料获取困难、数据运算复杂、指标体系庞大等问题，操作性不强。相比传统生态安全评价方法，生态足迹法具有理论完善、计算简单、易于操作等优点，是生态安全评价的首选方法。

Rees[8]在1992 年提出了生态足迹模型（ecological footprint model），该方法通过比较一定区域内自然资源的承载能力是否能够满足人类对自然资源消耗来度量区域可持续发展。近年来，国内外学者对生态足迹方法不断完善，并广泛应用于不同领域和不同层面的生态足迹研究。从研究领域来看，已由单一的生态研究扩展到与生态相关的能源[9]、土地[10]、农产品[11]和国际贸易[12]等领域，既有宏观的全球[13]、国家[14]、区域[15]、省市[16-17] ，也有学校[18]、企业[19]、家庭[20]等微观层面。当前，学者们运用生态足迹法研究生态安全方面也取得一定进展，如付银等[21]运用生态足迹理论和GIS 空间技术对贵阳市生态安全进行了评价;徐玉霞[22]以生态足迹分析方法为基础，利用生态压力指数对宝鸡市1996—2005年的生态安全进行初步研究和评价;张佳琦等[23]以苏州市为例，应用生态足迹分析法对苏州市1990—2010年生态足迹及生态承载力进行统计核算。然而以上研究主要从人均生态足迹和生态承载力、生态盈余或赤字方面研究区域生态足迹时间序列的整体变化，应用生态足迹模型并引入多种综合指标对生态安全进行评价的研究不多见，目前对赣南地区的生态安全进行过长时间序列的动态研究也鲜见报道。鉴于此，笔者瞄准区域生态安全和可持续发展需求，采用生态足迹模型，并引入万元GDP生态足迹、生态压力指数、生态足迹多样性指数、生态经济系统发展能力和生态经济协调指数，计算和分析赣南地区2005—2015年生态足迹和生态承载力变化特征，并在此基础上对赣南地区的生态安全进行综合评价，以期为当地的可持续发展与规划提供科学依据。

1 资料与方法

1.1 研究区概况

赣南，即江西南部，地处赣江上游，面积达 39 379.64 km2，占江西省总面积的 23.6%（图1）。赣南辐射行政地域为18个县市区（章贡区、赣县、信丰县、大余县、上犹县、崇义县、安远县、龙南县、定南县、全南县、宁都县、于都县、兴国县、会昌县、寻乌县、石城县、瑞金市和南康市），在江西省社会经济的发展中占有极其重要的地位[24]。2012年6月，国务院正式出台《国务院关于支持赣南等原中央苏区振兴发展的若干意见》，在全方位多领域努力推动赣南等原中央苏区实现全面振兴。赣南苏区振兴发展上升为国家战略，赣南在全国的战略地位更加凸显，它是赣粤闽湘边际绿肺，森林覆盖率达76.23%，是赣江和东江的源头，是南岭山地森林及生物多样性生态功能区的重要组成部分，是我国南方地区重要的生态屏障，另外它还蕴藏着丰富的矿产资源、科技实力及强大的产业集群，被称为“稀土王国”。但近年来，随着赣南地区经济规模不断扩大，城市化进程加快，森林生态功能下降、水土流失加剧、水体污染越来越严重、水资源承载力逐渐降低、生态系统功能减弱等一系列生态环境问题相继出现[25]。因此，在处于赣江上游的赣南地区，有待于加强江河综合整治，加快森林植被保护与恢复，提升生态环境质量，切实保障我国南方地区生态安全。

1.2 数据来源 基础数据主要来源于2005—2015年《江西统计年鉴》《赣州市统计年鉴》《赣州市国民经济和社会发展统计公报》、中国气象科学数据共享服务网、地理国情监测平台及相关社会经济统计年鉴和报表等。

1.3 研究方法 该研究基于赣南地区长时间序列的统计资料，采用生态足迹模型对区域生态足迹和生态承载力进行计算，并由此衡量赣南地区生态安全状况。

1.3.1 生态足迹模型。生态足迹是计算一个区域的人口在发展过程中所消耗各种资源和能源以及吸收其所产生的各种废弃物所必需要的生产性土地面积。一般将生产性土地面积分为六大類，分别是耕地、林地、草地、水域、化石燃料用地、建筑用地。耕地账户中核算项目共计6 项主要耕地产品，包括粮食、小麦、花生、玉米、棉花、蔬菜;草地账户核算项目共计6 项主要产品，包括猪肉、牛肉、羊肉、禽蛋、奶类和蜂蜜;林地账户考虑了水果和茶叶;化石燃料土地账户核算项共计6 项，包括焦炭、原油、汽油、煤油、柴油、燃料油;水域账户只考虑了水产品产量;建筑用地账户则主要考虑了电力。为使计算结果便于进行区域与区域或国家与国家之间的比较，生物资源生产面积折算采用1993年联合国粮农组织有关生物资源的世界平均产量资料，能源消费所消耗的热量折算成一定的化石燃料土地面积的计算时采用世界上单位化石燃料生产土地面积的平均发热量为标准。为了比较各生物生产性土地，必须在此基础上乘以一个均衡因子，转化为可以比较的生物生产性面积。均衡因子采用世界野生基金会的研究成果，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别为2.17、0.47、1.35、0.35、2.17、1.35[26]。具体的计算模型为：

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

式中，EF为生态足迹总量;N为人口总数;ef为人均生态足迹（hm2/人）;rj为均衡因子;i为消费项目类型;Ai为第i种消费项目折算的人均生态面积（hm2/人）;Ci为第i种消费项目的人均消费量;Yi为相应生物生产性土地生产第i种消费项目的世界年平均产量（kg/hm2）;j为生物生产性土地类型。

1.3.2 生态承载力模型。生态承载力是指生态系统所提供的资源和环境对人类社会系统良性发展的一种支持能力。自然所能提供的為人类所利用的生态生产性土地面积则为生态足迹的供给即生态承载力。根据研究区域的土地利用现状数据，计算该区域能够供给的生物生产面积及人均各类生物生产面积，由于生物生产能力存在很大差异，为了使计算结果转化为一个可比较的标准，需要乘上一个均衡因子，以转化为生物生产面积;再乘上一个产量因子，这样就可以得出研究区域的人均生态承载力。根据世界环境与发展委员会（WCED）的报告，在区域生态足迹供给中至少要留出12%的生物生产性土地面积，用以保护区域的生物多样性。生态承载力计算公式为：

EC=N×6j=1aj×rj×yj×88%（2）

ec=EC/N（3）

式中，EC为总的生态承载力;N为人口数;ec为人均生态承载力; aj为人均实际占有的类生物生产土地面积;rj为均衡因子;yj为产量因子。

根据杨建明[27]计算生态足迹时的取值方法，耕地、草地、林地、水域、建筑用地、化石燃料土地的产量因子分别取1.66、0.19、0.91、1.00、1.66、0。该研究采纳世界环境与发展委员会（WCED）在报告《我们共同的未来》的建议，在计算人均生态承载力时扣除12% 的面积用于生物多样性保护。

1.3.3 生态安全评价指标。

1.3.3.1 生态赤字与生态盈余。

若一个地区的生态承载力小于生态足迹，则出现生态赤字，说明该地区人们对该地区的自然生态系统所提供的产品和服务的需求超过其供给，发展模式处于相对不可持续状态;若生态承载力大于生态足迹，则出现生态盈余，说明该地区人们对自然生态系统的压力处于该地区所提供的生态承载力范围内，生态经济发展处于可持续状态;若生态承载力等于生态足迹，则出现生态均衡，生态系统与经济发展处于均衡状态，为弱可持续状态。生态赤字计算公式：

ED=EF-EC=N（ef-ec）（4）

最后将生态足迹EF和生态承载力EC进行相减，如果差值为正，则为生态赤字;如果差值为负，则为生态盈余，处于生态可承受的能力范围之内。

1.3.3.2 万元生态足迹。万元生态足迹是指产生每一万元GDP所占用的生态足迹，反映区域对资源的利用效益，计算公式如下[28]：

GE=EF/万元GDP （5）

式中，GE表示万元生态足迹，GE越高，说明资源利用率越小，反之则资源利用率越大。

1.3.3.3 生态安全综合指数。

（1）生态压力指数。生态压力指数（ETI）是指一个国家或地区的可更新资源的人均生态足迹与可提供的生态承载力的比率，该指数表示区域生态环境所承受的压力程度，其模型为：

ETI=ef′/ec（6）

式中，ef′为区域可更新资源的生态足迹。

（2）生态足迹多样性指数。该指数反映区域不同土地类型利用的丰裕度和生态足迹分配的公平度，生态经济系统中生态足迹的分配越接近平等其生态多样性就越高，其计算公式为[28]：

H=-ni=1PilnPi（7）

C=H×EF（8）

式中，H是生态多样性指数;Pi为第i类生物生产性土地生态足迹在总生态足迹中的比例;C为生态经济系统发展能力。

（3）生态占用指数。

生态占用指数（EOI）定义为某一国家或地区人均生态足迹与全球人均生态足迹的比率。该指数反映了一个国家和地区占全球生态足迹的份额，代表了社会经济发展的程度和人均消费水平，其模型为：

EOI=ef/ef（9）

式中，ef为同期全球人均生态足迹。

（4） 生态经济协调指数。 生态经济协调指数（EECI）定义为生态占用指数与生态压力指数的比率，该指数代表了区域社会经济发展与生态环境的协调性，其模型为：

EECI=EOI/ETI（10）

根据世界基金组织2004 年的《Living planet report》中提供的2001 年全球147 个国家或地区的生态足迹计算结果数据，在参考前人研究分级标准的基础上[29-31]，制定了相应的生态压力指数等级划分标准（表1）。

2 结果与分析

2.1 赣南地区人均生态足迹和生态承载力变化趋势分析 根据公式 （1）和（2）对赣南地区2005—2015年生态足迹和生态承载力进行计算，结果见图2、表2～3。从图2可以看出，2005—2015年赣南地区人均生态足迹和人均生态承载力变化整体都呈现上升趋势。其中人均生态足迹的变化主要分2个明显的阶段，2005—2010年呈现下降趋势，尤其2010 年最低，仅为0.26 hm2;2011—2015年人均生态足迹急剧上升，2015年达0.34 hm2，上升比例高达31%，这反映出赣南地区近10年人类活动对资源环境的消耗能力呈现明显增大的趋势。就人均生态承载力而言，2005—2010年变化幅度不大，呈现出平缓的上升趋势，从2005年的0.33 hm2增加至2015年的0.36 hm2。

从各种土地所占总生态足迹百分比（图3）来看，2005年化石燃料用地生态足迹所占的比例最大，为56%，其次是耕

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