王　鵬，方默勤，2，田亞平

（1.衡陽師范學(xué)院城市與旅游學(xué)院，湖南衡陽 421002；2.西南大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院，重慶 400715）

湘南紅壤丘陵區(qū)土地生態(tài)安全動態(tài)評估
——以永州市為例

王鵬1，方默勤1，2，田亞平1

（1.衡陽師范學(xué)院城市與旅游學(xué)院，湖南衡陽 421002；2.西南大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院，重慶 400715）

文章選擇典型的湘南紅壤丘陵區(qū)永州市為研究對象，以生態(tài)足跡為模型，通過數(shù)據(jù)分析得出永州市2008-2012年的生態(tài)足跡、生態(tài)承載力、生態(tài)壓力指數(shù)以及萬元GDP生態(tài)足跡，實(shí)現(xiàn)對永州市土地生態(tài)安全狀況的定量評估。研究表明，永州市近5年的人均生態(tài)足跡遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出人均生態(tài)承載力，人均生態(tài)赤字表現(xiàn)為負(fù)值并有持續(xù)偏負(fù)的趨勢，生態(tài)壓力指數(shù)偏高且持續(xù)上升，永州市的生態(tài)系統(tǒng)已超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。據(jù)此，永州市急需采取相應(yīng)的措施，力求降低生態(tài)足跡，改善生態(tài)環(huán)境。

永州市；土地生態(tài)安全；生態(tài)足跡；生態(tài)承載力；生態(tài)赤字

生態(tài)安全是一個較新的研究領(lǐng)域，是在20世紀(jì)90年代出現(xiàn)的。伴隨著經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，自然界所承受的壓力日益增大，導(dǎo)致了自然生態(tài)系統(tǒng)出現(xiàn)超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。近年來，全球自然災(zāi)害頻發(fā)，自然資源日益枯竭，促進(jìn)了人們生態(tài)環(huán)境保護(hù)意識不斷提升，對于生態(tài)安全的關(guān)注度不斷提高。因此，生態(tài)安全研究成為了科學(xué)研究熱點(diǎn)，而生態(tài)安全研究的基礎(chǔ)與核心是生態(tài)安全評價［1］。在當(dāng)前，衡量某一地區(qū)可持續(xù)發(fā)展程度較為通行的方法是生態(tài)足跡分析法［2］。近些年來，由于生態(tài)足跡方法的理論基礎(chǔ)科學(xué)完善、指標(biāo)體系精簡統(tǒng)一，因而得到國內(nèi)外眾多專家學(xué)者的應(yīng)用。

永州市2008年以來在經(jīng)濟(jì)建設(shè)領(lǐng)域進(jìn)步明顯且成就矚目，但是城市化進(jìn)程過于迅速，導(dǎo)致了人口激增，經(jīng)濟(jì)活動出現(xiàn)了急速而膨脹式的發(fā)展；這進(jìn)而導(dǎo)致城市發(fā)展用地迅速擴(kuò)張，生態(tài)用地急劇萎縮，改變了原有生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能。本研究嘗試運(yùn)用生態(tài)足跡原理與計算方法，對永州市的土地生態(tài)安全從生物資源和能源資源生態(tài)足跡著手，計算出2008年到2012年永州市生態(tài)足跡、生態(tài)承載力、生態(tài)赤字或盈余、生態(tài)壓力指數(shù)及萬元GDP生態(tài)足跡，定量評價永州市土地生態(tài)安全狀況，分析經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展對自然生態(tài)環(huán)境的影響。據(jù)此，對永州市生態(tài)可持續(xù)發(fā)展的對策進(jìn)行探討，并提出科學(xué)建議，以促進(jìn)永州市經(jīng)濟(jì)社會的可持續(xù)發(fā)展。

1　研究區(qū)域概況

永州市地處湖南省西南部，湘江流域上游，與廣東、廣西二省接壤，為湖南省歷史文化名城之一。全市位于北緯24°39′至26°51′，東經(jīng)111°06′至112 ゜21′之間。永州市轄冷水灘、零陵二區(qū)，以及祁陽、東安、雙牌、道縣、江永、江華、寧遠(yuǎn)、新田、藍(lán)山9縣，共計188個鄉(xiāng)鎮(zhèn)及5000多個行政村，總?cè)丝?10.65萬人。近年來永州市經(jīng)濟(jì)增長明顯提速，綜合實(shí)力大幅提升。但是由于經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，近年來的環(huán)境問題也不斷顯現(xiàn)出來，危及當(dāng)?shù)氐耐恋厣鷳B(tài)安全。由于永州市地處典型的紅壤丘陵區(qū)，同時生態(tài)脆弱，本文以該市為例具有一定的代表性。

2　研究方法與數(shù)據(jù)來源

加拿大的生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)家Willliam于1992年最早地提出了生態(tài)足跡這一概念［3］，生態(tài)足跡是指在具有一定人口數(shù)量的某一地區(qū)內(nèi)，生產(chǎn)該區(qū)域人口所消耗的資源以及吸納那些人口產(chǎn)生的廢棄物所需要的生物生產(chǎn)性土地面積的總和。按照生產(chǎn)力的大小差異，生物生產(chǎn)性土地面積可以分為耕地、林地、草地、化石燃料用地、建筑用地和水域6大類，分別對其進(jìn)行核算［4］。

2.1生態(tài)足跡的計算模型

生態(tài)足跡是通過利用自然的量對人類維持自身的生存發(fā)展進(jìn)行測定，從而評價、估算出人類社會的經(jīng)濟(jì)活動對自然生態(tài)系統(tǒng)的影響大小或等級。在一地區(qū)內(nèi)已知人口的生態(tài)足跡，相當(dāng)于該地區(qū)總?cè)藬?shù)所占用的生物生產(chǎn)性土地面積的量，包括兩部分：生產(chǎn)這些人口所消費(fèi)的資源及容納這些人口所產(chǎn)生的廢棄物二者所需要的生物生產(chǎn)性土地面積總和，公式如下［5］：

在公式中，EF表示總生態(tài)足跡總和，N表示所研究的地域范圍內(nèi)人口總量，ef表示人均生態(tài)足跡，ci表示i物質(zhì)的人均消耗量，pi表示i物質(zhì)的全球平均產(chǎn)值，n表示物質(zhì)的總數(shù)量，ri表示為第i類物質(zhì)所占用生物生產(chǎn)性土地類型的均衡因子。

2.2生態(tài)承載力的計算模型

生態(tài)承載力是指一個地區(qū)能夠提供給人類的所有生物生產(chǎn)性土地面積的總和，同時還包括水域面積［6］，其計算公式如下［7］：

在公式中：EC表示生態(tài)承載力；ec表示人均生態(tài)承載力；N表示所研究的地域范圍內(nèi)人口總量；aj表示該地區(qū)人均生物生產(chǎn)性土地面積；rj和yj分別表示為第j類生物生產(chǎn)性土地的均衡因子和產(chǎn)量因子。

2.3 生態(tài)赤字的計算模型

生態(tài)承載力減去生態(tài)足跡就是生態(tài)赤字。在土地生態(tài)安全評價中，通常使用生態(tài)承載力減去生態(tài)足跡所得的結(jié)果（生態(tài)赤字或生態(tài)盈余）來反映土地生態(tài)安全狀況，其計算公式為：

當(dāng)研究區(qū)的生態(tài)承載力大于生態(tài)足跡時，則出現(xiàn)生態(tài)盈余狀態(tài)，表明當(dāng)?shù)厝祟惿鐣?jīng)濟(jì)活動對生態(tài)系統(tǒng)的壓力較小，并處于生態(tài)承載力的限度范圍內(nèi)，說明了生態(tài)系統(tǒng)處于可持續(xù)的狀態(tài)下［8］。當(dāng)該地區(qū)的生態(tài)足跡比生態(tài)承載力大時，就會出現(xiàn)生態(tài)赤字的情況，這表明了人類的社會經(jīng)濟(jì)活動對自然系統(tǒng)所施加的壓力超出了生態(tài)承載力；該地區(qū)的人類負(fù)荷超出了生態(tài)承載力的耐受范圍，發(fā)展?fàn)顟B(tài)變得不可持續(xù)，并嚴(yán)重地威脅著生態(tài)安全。綜上說明了生態(tài)赤字反映的是生態(tài)安全遭受影響的程度。

2.4模型參數(shù)的確定

在生態(tài)足跡模型中，均衡因子表示各種土地利用類型的生產(chǎn)力比值，而不同類型生物生產(chǎn)性土地，其生物生產(chǎn)力有巨大差別，這要求在計算前將各種生物生產(chǎn)性土地轉(zhuǎn)化為具有相同生產(chǎn)力的土地面積。產(chǎn)量因子指的是土地生產(chǎn)力隨土地利用格局或區(qū)域科學(xué)技術(shù)的差異而產(chǎn)生的變化。在生態(tài)足跡和生態(tài)承載力的計算中，對結(jié)果起關(guān)鍵作用的是均衡因子和產(chǎn)量因子。本文引用了劉某承和李文華［9］于2010年對中國各省市生態(tài)足跡均衡因子的測算結(jié)果，選擇了湖南全省的均衡因子的取值：耕地是1.32；林地是0.82；草地是0.71；水域是0.56；建筑用地是1.32；化石能源用地是0.82；產(chǎn)量因子參照了Wackernagel等對中國生態(tài)足跡進(jìn)行計算時采取的值：耕地建筑用地均是1.66；林地為0.91；草地為0.19；水域?yàn)?。

2.5生態(tài)壓力指數(shù)的計算模型

土地生態(tài)壓力指數(shù)是指一個國家或地區(qū)可更新資源的人均生態(tài)足跡同生態(tài)承載力的比值，這一比值可代表研究區(qū)域的生態(tài)環(huán)境所承受的壓力的程度［10］。生態(tài)壓力指數(shù)越大表明區(qū)域土地生態(tài)壓力越大，土地生態(tài)系統(tǒng)的安全性也越差。土地生態(tài)壓力指數(shù)的計算公式如下：

在公式中：ec表示區(qū)域生態(tài)承載力；ef表示區(qū)域可更新資源生態(tài)足跡；ETI表示生態(tài)壓力指數(shù)值。

2.6 萬元GDP生態(tài)足跡模型

萬元GDP生態(tài)足跡即每萬元GDP的資源和能源所需要的生產(chǎn)性土地面積。若萬元GDP生態(tài)足跡數(shù)值越大則表示對資源的利用率越低，反之資源利用率就越高［11］。其公式為：

再利用永州市歷年GDP數(shù)據(jù)，可計算出2008～2012年的萬元GDP生態(tài)足跡，用此方法可反映資源利用的效率高低。

2.7數(shù)據(jù)來源

文中選取數(shù)據(jù)的時間跨度為2008年至2012年，數(shù)據(jù)主要來源于永州市這五年的統(tǒng)計年鑒（表1，表2）。

表1　生物資源賬戶

表2　能源資源賬戶

3　結(jié)果與分析

3.1永州市生態(tài)足跡與生態(tài)承載力變化分析

按照上述方法進(jìn)行計算，可以得出永州市2008年至2012年人均生態(tài)足跡與人均生態(tài)承載力的結(jié)果（表3和表4）。

表3　永州市歷年人均生態(tài)足跡計算結(jié)果

通過表3、表4可以看出，永州市人均生態(tài)足跡從2008年的1.886hm2增加到2012年的2.0356hm2。人均生態(tài)承載力由2008年的0.343hm2下降到2012年的0.3315hm2?？梢姡?008年至2012年人均生態(tài)足跡在近五年間有波動變化，但總體呈上升趨勢，人均生態(tài)承載力在近五年間呈逐年下滑的趨勢。這反映了永州市社會經(jīng)濟(jì)活動日益增長，導(dǎo)致了其對生物生產(chǎn)性土地的需求不斷增加。

3.2永州市生態(tài)壓力指數(shù)變化分析

根據(jù)生態(tài)壓力指數(shù)計算公式，再結(jié)合研究區(qū)域人均生態(tài)足跡及人均生態(tài)承載力指標(biāo)，計算得出近五年永州市生態(tài)壓力指數(shù)（圖1）。從圖1可以看出，永州市生態(tài)壓力指數(shù)從2008年的5.499逐漸增加到2012年的6.141；整體上看生態(tài)壓力指數(shù)呈現(xiàn)持續(xù)上升的態(tài)勢。表明了永州市近幾年的土地生態(tài)系統(tǒng)遭受超負(fù)荷利用，從長遠(yuǎn)趨勢上看有進(jìn)一步加重的可能。

圖1　永州市2008-2012年生態(tài)壓力指數(shù)和萬元GDP人均生態(tài)足跡變化

為了進(jìn)一步確定永州市土地生態(tài)壓力指數(shù)所處等級，并考慮到同其他地區(qū)作對比，本文采用趙先貴［12］等對不同尺度區(qū)域生態(tài)壓力指數(shù)等級的劃分方法（表5）。通過表5可以看出永州市的土地生態(tài)安全從2008年到2012年始終處于極不安全狀態(tài)，因而其發(fā)展模式處于不可持續(xù)的危險狀態(tài)。

表5　生態(tài)壓力指數(shù)的等級劃分標(biāo)準(zhǔn)

3.3 永州市萬元GDP生態(tài)足跡變化分析

永州市歷年萬元GDP人均生態(tài)足跡的計算結(jié)果如圖2。萬元GDP人均生態(tài)足跡反映的是自然資源的利用率，社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平越低，萬元GDP生態(tài)足跡就越大，如自然資源利用率低下的傳統(tǒng)農(nóng)牧業(yè)經(jīng)濟(jì)［13］。圖2揭示了永州市2008-2012年萬元GDP人均生態(tài)足跡變化狀況：從2008年到2012年，萬元GDP人均生態(tài)足跡逐年下降，并在2010-2011年出現(xiàn)大幅度下降的情況。這說明了永州市近五年經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平不斷提升，自然資源利用率不斷提高。截止到2012年，永州市的萬元GDP在2008年的基礎(chǔ)上降低了0.837 1。

全市土地的生產(chǎn)效率逐漸提高，原因主要有以下兩個方面。首先，永州市在實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的同時，經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)也在不斷優(yōu)化，第二、第三產(chǎn)業(yè)發(fā)展極為迅速，土地產(chǎn)出水平逐步提高。其次是，近幾年提倡節(jié)能減排發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)，2012年全市萬元地區(qū)生產(chǎn)總值能耗0.894噸標(biāo)準(zhǔn)煤，下降5.11%，全年單位規(guī)模工業(yè)增加值能耗下降7.39%。

4　結(jié)論與建議

本文運(yùn)用生態(tài)足跡原理對永州市2008-2012年的土地生態(tài)安全進(jìn)行了評價。通過研究表明永州市的萬元GDP人均生態(tài)足跡不斷遞減，反映了永州市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平在不斷提高。但永州市人均生態(tài)足跡呈現(xiàn)持續(xù)上升態(tài)勢，人均承載力卻不斷下降，導(dǎo)致了嚴(yán)重的生態(tài)赤字。同時，永州市的生態(tài)壓力指數(shù)也呈現(xiàn)過高的狀態(tài)。說明了永州市土地資源生態(tài)系統(tǒng)的承載能力越來越難滿足社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展對資源的需求，社會經(jīng)濟(jì)處于不可持續(xù)的發(fā)展?fàn)顟B(tài)。為實(shí)現(xiàn)生態(tài)可持續(xù)發(fā)展，經(jīng)濟(jì)社會與自然生態(tài)相協(xié)調(diào)，永州市應(yīng)采取切實(shí)有效措施，降低生態(tài)足跡，保護(hù)生態(tài)環(huán)境：

（1）貫徹好計劃生育國策，控制好本市的人口規(guī)模，從而盡可能地讓自然資源的消耗降到最低。人口數(shù)量的劇增、人口密度過高，都會大大提高人均生態(tài)足跡，同時人均生態(tài)承載力又在持續(xù)下降，這將導(dǎo)致永州市土地生態(tài)環(huán)境背負(fù)巨大壓力?？刂坪萌丝跀?shù)量對于永州市土地生態(tài)安全的保障具有重要意義。

（2）優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和能源結(jié)構(gòu)。大力發(fā)展節(jié)能減排型高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，在永州市的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中，化石燃料使用率高；為此應(yīng)該推廣使用清潔能源。永州市地處亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，降水豐富，同時地勢起伏大，水能資源豐富，可適度開發(fā)水利水電，改善能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)，進(jìn)而降低生態(tài)足跡，減小生態(tài)赤字。

（3）加強(qiáng)永州市的土地生態(tài)環(huán)境建設(shè)。首先，要加強(qiáng)基本農(nóng)田的保護(hù)，進(jìn)一步促進(jìn)農(nóng)田基礎(chǔ)設(shè)施的改善，農(nóng)田生態(tài)環(huán)境的提升。其次，永州市的森林資源較為豐富且覆蓋率高，在未來發(fā)展過程中，要突出以生態(tài)建設(shè)為首要任務(wù)，林地資源是永州市的優(yōu)勢，故需加以確保；并嘗試扶持重點(diǎn)生態(tài)工程建設(shè)，確保造林?jǐn)?shù)量和質(zhì)量，以提升林業(yè)生態(tài)建設(shè)的質(zhì)量。最后，以不同的功能分區(qū)和基礎(chǔ)狀況特征為依據(jù)，因地制宜地制定出符合永州市的土地利用生態(tài)規(guī)劃。

（4）保護(hù)農(nóng)業(yè)土地資源，加大土地整理復(fù)墾開發(fā)力度，確保其數(shù)量的同時要提高農(nóng)業(yè)土地資源的質(zhì)量；協(xié)調(diào)好建設(shè)用地與耕地之間的尖銳矛盾，以實(shí)現(xiàn)耕地總量的動態(tài)平衡。目前永州市呈現(xiàn)出北部地區(qū)偏高，并向南降低的耕地布局形勢。并且永州市耕地大約有一半是集中在北部的市區(qū)（冷水灘區(qū)、零陵區(qū)）以及祁陽縣、東安縣等地。因此，永州市應(yīng)選擇“北整理、南開發(fā)”的土地整理開發(fā)思路［14］。

（5）加強(qiáng)可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境保護(hù)的宣傳工作，讓可持續(xù)發(fā)展意識和生態(tài)環(huán)境保護(hù)意識深入市民人心。很多土地利用問題是由于人們?nèi)狈ι鷳B(tài)意識所引起的，所以提升群眾的土地生態(tài)系統(tǒng)認(rèn)識和生態(tài)意識變得極為迫切。加大可持續(xù)性利用土地的宣傳力度，讓公眾深感緊迫而又充滿責(zé)任感，使可持續(xù)利用土地逐漸形成一種社會風(fēng)尚。鼓勵居民養(yǎng)成合理的消費(fèi)習(xí)慣，樹立正確的資源保護(hù)和利用觀念，倡導(dǎo)資源節(jié)約型消費(fèi)模式。

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Evaluation of Land Ecological Security in Red Soil Hilly Region of South Hunan——A Case Study of Yongzhou Ctity

WANG Peng1，F(xiàn)ANG Mo-qin1，2，TIAN Ya-Ping1
（1.College of City and Tourism，Hengyang Normal University，Hengyang Hunan 421002，China；2.School of Geographical Sciences，Southwest University，Chongqing 400715，China）

In order to determine the degree of land utilization sustainable development in Yongzhou city and analyze the land ecological security of Yongzhou，the paper，based on the principle of ecological footprint，uses ecological footprint to research the city’s land ecological security，and take Yongzhou city as the study area from 2008 to 2012.The results showed that Yongzhou city’s ecological footprint surpassed the ecological capacity，the ecological deficit is negative，the trend of ecological tension index is rising，and the ecosystem is in a overburdened condition.Accordingly，it is very urgent to take measures to reduce the ecological footprint of Yongzhou city.

Yongzhou；land ecological security；ecological footprint；ecological deficit

X171

A

1673-0313（2015）06-0063-05

2015-09-18

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“南方紅壤丘陵區(qū)土地生態(tài)安全研究——以湘南紅壤丘陵區(qū)為例”（41171076）；湖南省普通高?！笆濉钡乩韺I(yè)綜合改革試點(diǎn)項(xiàng)目（湘教通［2012］266號）；湖南省“十二五”人文地理學(xué)重點(diǎn)建設(shè)學(xué)科資助項(xiàng)目（湘教通［2011］76號）

王鵬（1963-），男，湖南祁東人，教授，博士，主要從事土地資源與環(huán)境及區(qū)域可持發(fā)展研究。>