基于生态足迹的荥经县土地系统脆弱性分析

徐留兴 常毅 赵源

摘要土地系统脆弱性与土地系统承载能力两者之间具有明显的协同效应。基于生态足迹理论，对雅安市荥经县的土地系统生态承载力及其脆弱性变化进行分析，以期为当地区域可持续发展寻求途径和对策。结果表明，1996～2011年，全县人均生态足迹需求从4900 9 hm2增加到8.030 2 hm2，人均生态足迹供给从1.777 7 hm2下降到1.394 9 hm2，生态赤字从-3.123 2 hm2/人下降到-6.635 3 hm2/人，可见当地的土地生态安全形势不容乐观，土地系统脆弱性不断增强。该研究结果能够为当地的产业布局和土地利用总体规划提供依据。

关键词生态足迹；生态承载力；土地系统；脆弱性；生态安全

中图分类号S28；F301.24文献标识码A文章编号0517-6611（2015）31-014-04

Land System Vulnerability Analysis Based on Ecological Footprint in Yingjing

XU Liuxing1， CHANG Yi1， ZHAO Yuan2*

（1. Faculty of Geography and Resource Sciences， Sichuan Normal University， Chengdu， Sichuan 610107； 2. Sichuan Provincial Institute of Natural Resource Sciences， Chengdu， Sichuan 610015）

Abstract Land system vulnerability and its ecological carrying capacity have an obvious synergistic effect. Adopting the ecological footprints from principle and model， taking Yingjing as a case， the paper calculated its ecological carrying capacity changing from 1996 to 2011， in order to seek ways for sustainable development. The results showed that the ecological footprint demand increased from 4.900 9 hm2/person to 8030 2 hm2/person， ecological footprint supply changed from 1.777 7 hm2/person fell to 1.394 9 hm2/person， ecological deficit changed from -3.123 2 hm2/person down to -6.635 3 hm2/person. The situation of land ecological safety is less negative and land system vulnerability is getting worse. The research achievements can provide some specific guidance for local industry layout and landuse overall planning.

Key words Ecological footprint； Ecological carrying capacity； Land system； Vulnerability； Ecological security

土地系统脆弱性是在一定时空条件下土地系统在面临外界压力或扰动下的应对程度和可能性响应[1]。土地生态承载力是在一定生产条件下土地生态系统的自我维持、自我调节能力及其所能承载的具有一定生活水平的人口限度和社会活动强度[2-3]。两者有着十分紧密的关联。一般的，若脆弱性越大，则对非良性干扰越敏感，产生资源环境问题的可能性越高，生态承载力也越低，反之亦然。目前，有关土地生态承载力的计算方法有很多种，主要包括指标体系评价、产品周期评价和综合性评价[4-7]。其中，生态足迹模型作为指标体系评价中的一种有效方法，具有较强可操作性、区域间可比性和可复制性，因而得到广泛引用。笔者以雅安市荥经县为对象，采用生态足迹方法对其土地系统脆弱性进行定量分析与评价。

1生态足迹分析

1.1基本原理

生态足迹由Rees和Wackernage于1992年提出。它通过建立定量的指标来衡量一个地区人类对自然环境的改造是否在其承受范围内，是否符合可持续发展要求的一种具有较完善的科学理论依据以及具有一定普适性的研究方法[8]。该模型主要包括生态足迹需求、生态足迹供给和生态冗余3个方面。

生态足迹需求是指在一定的经济规模条件下，维持特定人口的资源消费和废弃物消纳所必需的生物生产性土地面积[9]。其中，生物生产性土地是指具有生物生产能力的土地和水体，主要包括耕地、林地、草地、化石燃料地、建筑用地和水域六大类。荥经县生态足迹需求计算分为生物资源消费和能源消费2个方面。生物资源包括农产品、动物产品和林产品。能源消费包括煤炭、汽油、柴油、焦炭、天然气和电力。在计算时，引入均衡因子[10]，将不同生产力的生物生产性土地转化成具有相同生产力的生物生产性土地。

生态足迹供给也被称为生态容量，是指一个地区实际能提供的各类生物生产性土地面积（包括水域）[9]。由于不同地區、不同地类的生态生产力不同，在计算中需要引入产量因子[11]对供给结果进行标准化。

生态冗余是指区域生态足迹供给与需求的差值。若区域生态足迹供给小于生态足迹需求，则生态冗余表现为生态赤字，表明区域人口为满足生产生活所需要的生物生产性土地面积超过当地所能提供的生物生产性土地面积，区域发展处于相对不可持续状态，土地系统脆弱性相对较强；反之，若生态足迹供给大于生态足迹需求，则生态冗余表现为生态盈余，表明区域人口对生物生产性土地的需求在区域所能承受的范围内，区域发展处于相对可持续状态，土地系统脆弱性相对较弱。

1.2计算方法

生态足迹的计算主要基于两个假设：一是人类能够计算出自身所消费的资源和产生的废弃物数量；二是这些被消费的资源和产生的废弃物能够转化成相应的生物生产性土地面积。

（1）计算各消费项目的人均占有生产性土地面积。

Ai=Ci/Pi（1）

式中，Ai为第i项消费类型的人均生产性土地面积占有量；Ci为第i项消费的人均年消费量；Pi为第i项消费的年平均生产力。

（2）计算区域人均生态足迹需求。

EF=N×rj×ni=1（Ai）（2）

式中，EF为区域生态足迹总需求；N为区域人口数量；i为消费的资源类型；rj为均衡因子（耕地和建设用地2.8，林地和化石燃料地1.1，草地0.5，水域0.2[12-14]）。

（3）计算区域各类土地的人均生态足迹供给。

ecj=aj×rj×yj，（i=1，2，3，4，5，6）（3）

式中，ecj为第j类土地的人均生态足迹供给；aj为第j类土地的人均土地面积；rj为均衡因子，yj为产量因子。

（4）计算区域人均生态足迹供给。

EC=N×nj=1ecj（4）

式中，EC为区域人均生态足迹总供给；N为区域人口总数；ecj为第j类土地的人均生态足迹供给。

（5）计算区域生态冗余。

ED=EF-EC（5）

式中，ED表示生态冗余。

（6）土地系统脆弱性响应分析。在生态足迹分析基础上，通过引入生态压力指数、生态占用指数2个指标对区域土地系统脆弱性响应进行分析。其中，生态压力指数是指国家或地区可更新资源的人均生态足迹与生态承载力的比值，反映区域生态环境的承压程度，指数越大则区域生态环境承受压力越大；生态占用指数是指国家或地区人均生态足迹与全球人均生态足迹的比值，反映区域社会经济发展和人们消费水平的高低，指数越大表示人们生活水平越高[15]。其计算公式为：

ETI=ef′ec（7）

EQI=efef（8）

式中，ETI为生态压力指数；ef′为区域可更新资源人均生态足迹需求；ef为全球同期人均生态足迹需求；ETI为生态压力指数；EOI为生态占用指数。评价指标等级划分标准见表1。

2实例评价

2.1研究区概况

荥经县隶属雅安市，位于四川盆地西缘山区与青藏高原过渡带，地理坐标29°29′～29°56′ N，102°20′～102°56′ E，其地势西南高、东北低，四周分别与雅安市雨城区、洪雅县、汉源县、泸定县、天全县接壤，东西长61 km，南北宽53 km，土地总面积1 781 km2。在2011年，全县共有人口15.3万人，人口密度为80.01人/km2，地区生产总值（GDP）总额为43.35亿元，其中三大产业比值为12.1∶64.1∶23.8，工业是社会经济发展的主要推动因子。

2.2土地利用变化

根据当地国土资源局提供的土地利用变更数据（表2），发现1996～2011年土地利用变化的基本特征为：①土地利用结构以农用地为主；②耕地和其他农用地面积呈较明显下降，而园地和林地呈不同程度的增加；③建设用地面积快速增加；④水域与自然保留地有略微增长。

2.3生态足迹计算

由于六大生物生产性土地中没有园地和其他农用地，考虑到园地在荥经县土地利用中占较大比例，并且不断增加，在计算中将园地归并到耕地中。对于其他农用地，将其中的田坎划为耕地，坑塘水面划为水域，其他则划为建筑用地。结合上述计算方法，得出生态足迹变化趋势（表3、表4和图1）。在生态足迹计算结果的基础上，根据式（6）～（8），计算出其土地系统脆弱性响应指数，其结果列于表5和图2。

2.4土地系统脆弱性分析

荥经县生态足迹供需差异明显，且有扩大趋势。生态足迹需求从1996年的4.900 9 hm2/人增加到2011年的8.030 2 hm2/人，而生态足迹供给从1.777 7 hm2/人递减到1.394 9 hm2/人，截至2011年人均生

态足迹需求已为供給的5.756 9倍。生态赤字不断扩大。这表明荥经县生态足迹的供给和需求之间的矛盾日益加剧，土地系统的承载能力逐渐降低，使得产生资源环境问题的可能性逐渐增加，土地脆弱性不断增强。

全县生物生产性土地供给和人们生产、生活需求之间呈现较明显的不对称性，主要表现为缺乏化石燃料地的供给，草地和水域供不应求，而耕地、林地和建筑用地供给相对充足。该供需结构说明荥经县对土地的开发利用规划不尽合理。从表4还可以看出，除草地以外各类土地生态足迹供给均呈现不同程度的下降，而除耕地以外各类土地生态足迹需求均呈现不同程度的上涨，此消彼长之间进一步扩大供需之间的矛盾。

从土地系统脆弱性评价指数变化可以看出，ETI从1996

年的稍不安全变为2011年的较不安全，EOI从1996年的稍富裕变为2011年的较富裕，表明荥经县经济取得明显发展，人们生活水平明显提高，但区域土地系统所承受的环境压力也越来越大，其经济发展依然有较强的资源依赖性，土地系统表现出一定的脆弱性，土地生态安全面临较严峻的挑战。

3结语

利用生态足迹模型对荥经县1996～2011年的土地生态承载力变化进行分析。结果表明，荥经县生态赤字不断增大，土地系统脆弱性有进一步加剧的趋势。为缓解当地生态压力，提高可持续发展水平，建议采取以下措施：①控制人口数量，提高人口素质，减少资源消耗；②大力发展科学技术，提高单位面积生物生产性土地面积供给能力，同时提高资源利用率，降低生态足迹需求；③合理产业布局、土地规划，提高土地利用效率。

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