孟麗紅 丁之勇 李秀娟 王青蕓 江雯 葉志秋

摘要?基于生態(tài)足跡模型，引入生態(tài)壓力指數(shù)、生態(tài)占用指數(shù)和生態(tài)經(jīng)濟協(xié)調(diào)指數(shù)作為評價區(qū)域生態(tài)安全的指標，對贛南地區(qū)2005—2015年生態(tài)足跡及生態(tài)承載力進行核算，并對當?shù)厣鷳B(tài)安全進行定量研究和動態(tài)分析。結(jié)果表明，2005—2015年贛南地區(qū)人均生態(tài)足跡和人均生態(tài)承載力變化整體都呈現(xiàn)上升趨勢，人均生態(tài)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(qū)一直出去生態(tài)赤字狀態(tài)，2012—2015年贛南地區(qū)的區(qū)域發(fā)展處于生態(tài)盈余狀態(tài)，生態(tài)狀況明顯好轉(zhuǎn)，萬元GDP生態(tài)足跡整體呈現(xiàn)明顯下降的趨勢。整個研究期間贛南地區(qū)的生態(tài)壓力指數(shù)均大于0.8，屬于不安全狀態(tài)，生態(tài)占用指數(shù)處于1級很貧窮的狀態(tài)，而生態(tài)經(jīng)濟協(xié)調(diào)指數(shù)等級也是處于協(xié)調(diào)性很差的1級。以上數(shù)據(jù)表明贛南地區(qū)的生態(tài)安全不容樂觀，生態(tài)壓力較大，結(jié)合贛南地區(qū)的實際狀況，提出了相應的措施。

關(guān)鍵詞?生態(tài)足跡;生態(tài)承載力;生態(tài)安全;贛南地區(qū)

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(jīng)濟快速發(fā)展與人口急劇增加，使人類對自然生態(tài)系統(tǒng)開發(fā)利用不斷接近甚至超過其承載閾值，由此引發(fā)的生態(tài)安全問題也成為了政府與學術(shù)界關(guān)注的熱點[1]。生態(tài)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(fā)展能夠持續(xù)，自然生態(tài)系統(tǒng)的健康和完整能夠保持[2]。目前生態(tài)安全已經(jīng)被各國列為與經(jīng)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(wěn)定的重要基礎(chǔ)[3]。當前，國內(nèi)外學者對生態(tài)安全的研究主要集中于評價指標體系研究、生態(tài)服務功能評價、生態(tài)風險評價等[4-6]，研究方法主要有生態(tài)學方法、模擬模型、景觀分析、RS和GIS技術(shù)，以及通過目標評價和指標體系構(gòu)建來進行分析，如壓力-狀態(tài)-響應框架模型、驅(qū)動力-壓力-狀態(tài)-影響-響應（DPSIR）指標體系、綜合指數(shù)評價法等[7]，但是這些方法往往都存在資料獲取困難、數(shù)據(jù)運算復雜、指標體系龐大等問題，操作性不強。相比傳統(tǒng)生態(tài)安全評價方法，生態(tài)足跡法具有理論完善、計算簡單、易于操作等優(yōu)點，是生態(tài)安全評價的首選方法。

Rees[8]在1992 年提出了生態(tài)足跡模型（ecological footprint model），該方法通過比較一定區(qū)域內(nèi)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(qū)域可持續(xù)發(fā)展。近年來，國內(nèi)外學者對生態(tài)足跡方法不斷完善，并廣泛應用于不同領(lǐng)域和不同層面的生態(tài)足跡研究。從研究領(lǐng)域來看，已由單一的生態(tài)研究擴展到與生態(tài)相關(guān)的能源[9]、土地[10]、農(nóng)產(chǎn)品[11]和國際貿(mào)易[12]等領(lǐng)域，既有宏觀的全球[13]、國家[14]、區(qū)域[15]、省市[16-17] ，也有學校[18]、企業(yè)[19]、家庭[20]等微觀層面。當前，學者們運用生態(tài)足跡法研究生態(tài)安全方面也取得一定進展，如付銀等[21]運用生態(tài)足跡理論和GIS 空間技術(shù)對貴陽市生態(tài)安全進行了評價;徐玉霞[22]以生態(tài)足跡分析方法為基礎(chǔ)，利用生態(tài)壓力指數(shù)對寶雞市1996—2005年的生態(tài)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(tài)足跡分析法對蘇州市1990—2010年生態(tài)足跡及生態(tài)承載力進行統(tǒng)計核算。然而以上研究主要從人均生態(tài)足跡和生態(tài)承載力、生態(tài)盈余或赤字方面研究區(qū)域生態(tài)足跡時間序列的整體變化，應用生態(tài)足跡模型并引入多種綜合指標對生態(tài)安全進行評價的研究不多見，目前對贛南地區(qū)的生態(tài)安全進行過長時間序列的動態(tài)研究也鮮見報道。鑒于此，筆者瞄準區(qū)域生態(tài)安全和可持續(xù)發(fā)展需求，采用生態(tài)足跡模型，并引入萬元GDP生態(tài)足跡、生態(tài)壓力指數(shù)、生態(tài)足跡多樣性指數(shù)、生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng)發(fā)展能力和生態(tài)經(jīng)濟協(xié)調(diào)指數(shù)，計算和分析贛南地區(qū)2005—2015年生態(tài)足跡和生態(tài)承載力變化特征，并在此基礎(chǔ)上對贛南地區(qū)的生態(tài)安全進行綜合評價，以期為當?shù)氐目沙掷m(xù)發(fā)展與規(guī)劃提供科學依據(jù)。

1?資料與方法

1.1?研究區(qū)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(qū)（章貢區(qū)、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(jīng)濟的發(fā)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(guān)于支持贛南等原中央蘇區(qū)振興發(fā)展的若干意見》，在全方位多領(lǐng)域努力推動贛南等原中央蘇區(qū)實現(xiàn)全面振興。贛南蘇區(qū)振興發(fā)展上升為國家戰(zhàn)略，贛南在全國的戰(zhàn)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(tài)功能區(qū)的重要組成部分，是我國南方地區(qū)重要的生態(tài)屏障，另外它還蘊藏著豐富的礦產(chǎn)資源、科技實力及強大的產(chǎn)業(yè)集群，被稱為“稀土王國”。但近年來，隨著贛南地區(qū)經(jīng)濟規(guī)模不斷擴大，城市化進程加快，森林生態(tài)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(tài)系統(tǒng)功能減弱等一系列生態(tài)環(huán)境問題相繼出現(xiàn)[25]。因此，在處于贛江上游的贛南地區(qū)，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(tài)環(huán)境質(zhì)量，切實保障我國南方地區(qū)生態(tài)安全。

1.2?數(shù)據(jù)來源?基礎(chǔ)數(shù)據(jù)主要來源于2005—2015年《江西統(tǒng)計年鑒》《贛州市統(tǒng)計年鑒》《贛州市國民經(jīng)濟和社會發(fā)展統(tǒng)計公報》、中國氣象科學數(shù)據(jù)共享服務網(wǎng)、地理國情監(jiān)測平臺及相關(guān)社會經(jīng)濟統(tǒng)計年鑒和報表等。

1.3?研究方法?該研究基于贛南地區(qū)長時間序列的統(tǒng)計資料，采用生態(tài)足跡模型對區(qū)域生態(tài)足跡和生態(tài)承載力進行計算，并由此衡量贛南地區(qū)生態(tài)安全狀況。

1.3.1?生態(tài)足跡模型。生態(tài)足跡是計算一個區(qū)域的人口在發(fā)展過程中所消耗各種資源和能源以及吸收其所產(chǎn)生的各種廢棄物所必需要的生產(chǎn)性土地面積。一般將生產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)品產(chǎn)量;建筑用地賬戶則主要考慮了電力。為使計算結(jié)果便于進行區(qū)域與區(qū)域或國家與國家之間的比較，生物資源生產(chǎn)面積折算采用1993年聯(lián)合國糧農(nóng)組織有關(guān)生物資源的世界平均產(chǎn)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(chǎn)土地面積的平均發(fā)熱量為標準。為了比較各生物生產(chǎn)性土地，必須在此基礎(chǔ)上乘以一個均衡因子，轉(zhuǎn)化為可以比較的生物生產(chǎn)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(tài)足跡總量;N為人口總數(shù);ef為人均生態(tài)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(tài)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(chǎn)性土地生產(chǎn)第i種消費項目的世界年平均產(chǎn)量（kg/hm2）;j為生物生產(chǎn)性土地類型。

1.3.2?生態(tài)承載力模型。生態(tài)承載力是指生態(tài)系統(tǒng)所提供的資源和環(huán)境對人類社會系統(tǒng)良性發(fā)展的一種支持能力。自然所能提供的為人類所利用的生態(tài)生產(chǎn)性土地面積則為生態(tài)足跡的供給即生態(tài)承載力。根據(jù)研究區(qū)域的土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)，計算該區(qū)域能夠供給的生物生產(chǎn)面積及人均各類生物生產(chǎn)面積，由于生物生產(chǎn)能力存在很大差異，為了使計算結(jié)果轉(zhuǎn)化為一個可比較的標準，需要乘上一個均衡因子，以轉(zhuǎn)化為生物生產(chǎn)面積;再乘上一個產(chǎn)量因子，這樣就可以得出研究區(qū)域的人均生態(tài)承載力。根據(jù)世界環(huán)境與發(fā)展委員會（WCED）的報告，在區(qū)域生態(tài)足跡供給中至少要留出12%的生物生產(chǎn)性土地面積，用以保護區(qū)域的生物多樣性。生態(tài)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(tài)承載力;N為人口數(shù);ec為人均生態(tài)承載力; aj為人均實際占有的類生物生產(chǎn)土地面積;rj為均衡因子;yj為產(chǎn)量因子。

根據(jù)楊建明[27]計算生態(tài)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(chǎn)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(huán)境與發(fā)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(tài)承載力時扣除12% 的面積用于生物多樣性保護。

1.3.3?生態(tài)安全評價指標。

1.3.3.1?生態(tài)赤字與生態(tài)盈余。

若一個地區(qū)的生態(tài)承載力小于生態(tài)足跡，則出現(xiàn)生態(tài)赤字，說明該地區(qū)人們對該地區(qū)的自然生態(tài)系統(tǒng)所提供的產(chǎn)品和服務的需求超過其供給，發(fā)展模式處于相對不可持續(xù)狀態(tài);若生態(tài)承載力大于生態(tài)足跡，則出現(xiàn)生態(tài)盈余，說明該地區(qū)人們對自然生態(tài)系統(tǒng)的壓力處于該地區(qū)所提供的生態(tài)承載力范圍內(nèi)，生態(tài)經(jīng)濟發(fā)展處于可持續(xù)狀態(tài);若生態(tài)承載力等于生態(tài)足跡，則出現(xiàn)生態(tài)均衡，生態(tài)系統(tǒng)與經(jīng)濟發(fā)展處于均衡狀態(tài)，為弱可持續(xù)狀態(tài)。生態(tài)赤字計算公式：

ED=EF-EC=N（ef-ec）（4）

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

1.3.3.2?萬元生態(tài)足跡。萬元生態(tài)足跡是指產(chǎn)生每一萬元GDP所占用的生態(tài)足跡，反映區(qū)域?qū)Y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(tài)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(tài)安全綜合指數(shù)。

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

ETI=ef′/ec（6）

式中，ef′為區(qū)域可更新資源的生態(tài)足跡。

（2）生態(tài)足跡多樣性指數(shù)。該指數(shù)反映區(qū)域不同土地類型利用的豐裕度和生態(tài)足跡分配的公平度，生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng)中生態(tài)足跡的分配越接近平等其生態(tài)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(tài)多樣性指數(shù);Pi為第i類生物生產(chǎn)性土地生態(tài)足跡在總生態(tài)足跡中的比例;C為生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng)發(fā)展能力。

（3）生態(tài)占用指數(shù)。

生態(tài)占用指數(shù)（EOI）定義為某一國家或地區(qū)人均生態(tài)足跡與全球人均生態(tài)足跡的比率。該指數(shù)反映了一個國家和地區(qū)占全球生態(tài)足跡的份額，代表了社會經(jīng)濟發(fā)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(tài)足跡。

（4） 生態(tài)經(jīng)濟協(xié)調(diào)指數(shù)。 生態(tài)經(jīng)濟協(xié)調(diào)指數(shù)（EECI）定義為生態(tài)占用指數(shù)與生態(tài)壓力指數(shù)的比率，該指數(shù)代表了區(qū)域社會經(jīng)濟發(fā)展與生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)性，其模型為：

EECI=EOI/ETI（10）

根據(jù)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(qū)的生態(tài)足跡計算結(jié)果數(shù)據(jù)，在參考前人研究分級標準的基礎(chǔ)上[29-31]，制定了相應的生態(tài)壓力指數(shù)等級劃分標準（表1）。

2?結(jié)果與分析

2.1?贛南地區(qū)人均生態(tài)足跡和生態(tài)承載力變化趨勢分析?根據(jù)公式 （1）和（2）對贛南地區(qū)2005—2015年生態(tài)足跡和生態(tài)承載力進行計算，結(jié)果見圖2、表2～3。從圖2可以看出，2005—2015年贛南地區(qū)人均生態(tài)足跡和人均生態(tài)承載力變化整體都呈現(xiàn)上升趨勢。其中人均生態(tài)足跡的變化主要分2個明顯的階段，2005—2010年呈現(xiàn)下降趨勢，尤其2010 年最低，僅為0.26 hm2;2011—2015年人均生態(tài)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(qū)近10年人類活動對資源環(huán)境的消耗能力呈現(xiàn)明顯增大的趨勢。就人均生態(tài)承載力而言，2005—2010年變化幅度不大，呈現(xiàn)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(tài)足跡百分比（圖3）來看，2005年化石燃料用地生態(tài)足跡所占的比例最大，為56%，其次是耕

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