湘南红壤丘陵区土地生态安全动态评估
——以永州市为例

王　鹏，方默勤，2，田亚平

（1.衡阳师范学院城市与旅游学院，湖南衡阳 421002；2.西南大学地理科学学院，重庆 400715）

湘南红壤丘陵区土地生态安全动态评估
——以永州市为例

王鹏1，方默勤1，2，田亚平1

（1.衡阳师范学院城市与旅游学院，湖南衡阳 421002；2.西南大学地理科学学院，重庆 400715）

文章选择典型的湘南红壤丘陵区永州市为研究对象，以生态足迹为模型，通过数据分析得出永州市2008-2012年的生态足迹、生态承载力、生态压力指数以及万元GDP生态足迹，实现对永州市土地生态安全状况的定量评估。研究表明，永州市近5年的人均生态足迹远远超出人均生态承载力，人均生态赤字表现为负值并有持续偏负的趋势，生态压力指数偏高且持续上升，永州市的生态系统已超负荷运转。据此，永州市急需采取相应的措施，力求降低生态足迹，改善生态环境。

永州市；土地生态安全；生态足迹；生态承载力；生态赤字

生态安全是一个较新的研究领域，是在20世纪90年代出现的。伴随着经济的迅猛发展，自然界所承受的压力日益增大，导致了自然生态系统出现超负荷运转。近年来，全球自然灾害频发，自然资源日益枯竭，促进了人们生态环境保护意识不断提升，对于生态安全的关注度不断提高。因此，生态安全研究成为了科学研究热点，而生态安全研究的基础与核心是生态安全评价［1］。在当前，衡量某一地区可持续发展程度较为通行的方法是生态足迹分析法［2］。近些年来，由于生态足迹方法的理论基础科学完善、指标体系精简统一，因而得到国内外众多专家学者的应用。

永州市2008年以来在经济建设领域进步明显且成就瞩目，但是城市化进程过于迅速，导致了人口激增，经济活动出现了急速而膨胀式的发展；这进而导致城市发展用地迅速扩张，生态用地急剧萎缩，改变了原有生态系统的结构和功能。本研究尝试运用生态足迹原理与计算方法，对永州市的土地生态安全从生物资源和能源资源生态足迹着手，计算出2008年到2012年永州市生态足迹、生态承载力、生态赤字或盈余、生态压力指数及万元GDP生态足迹，定量评价永州市土地生态安全状况，分析经济快速发展对自然生态环境的影响。据此，对永州市生态可持续发展的对策进行探讨，并提出科学建议，以促进永州市经济社会的可持续发展。

1　研究区域概况

永州市地处湖南省西南部，湘江流域上游，与广东、广西二省接壤，为湖南省历史文化名城之一。全市位于北纬24°39′至26°51′，东经111°06′至112 ゜21′之间。永州市辖冷水滩、零陵二区，以及祁阳、东安、双牌、道县、江永、江华、宁远、新田、蓝山9县，共计188个乡镇及5000多个行政村，总人口610.65万人。近年来永州市经济增长明显提速，综合实力大幅提升。但是由于经济的高速发展，近年来的环境问题也不断显现出来，危及当地的土地生态安全。由于永州市地处典型的红壤丘陵区，同时生态脆弱，本文以该市为例具有一定的代表性。

2　研究方法与数据来源

加拿大的生态经济学家Willliam于1992年最早地提出了生态足迹这一概念［3］，生态足迹是指在具有一定人口数量的某一地区内，生产该区域人口所消耗的资源以及吸纳那些人口产生的废弃物所需要的生物生产性土地面积的总和。按照生产力的大小差异，生物生产性土地面积可以分为耕地、林地、草地、化石燃料用地、建筑用地和水域6大类，分别对其进行核算［4］。

2.1生态足迹的计算模型

生态足迹是通过利用自然的量对人类维持自身的生存发展进行测定，从而评价、估算出人类社会的经济活动对自然生态系统的影响大小或等级。在一地区内已知人口的生态足迹，相当于该地区总人数所占用的生物生产性土地面积的量，包括两部分：生产这些人口所消费的资源及容纳这些人口所产生的废弃物二者所需要的生物生产性土地面积总和，公式如下［5］：

在公式中，EF表示总生态足迹总和，N表示所研究的地域范围内人口总量，ef表示人均生态足迹，ci表示i物质的人均消耗量，pi表示i物质的全球平均产值，n表示物质的总数量，ri表示为第i类物质所占用生物生产性土地类型的均衡因子。

2.2生态承载力的计算模型

生态承载力是指一个地区能够提供给人类的所有生物生产性土地面积的总和，同时还包括水域面积［6］，其计算公式如下［7］：

在公式中：EC表示生态承载力；ec表示人均生态承载力；N表示所研究的地域范围内人口总量；aj表示该地区人均生物生产性土地面积；rj和yj分别表示为第j类生物生产性土地的均衡因子和产量因子。

2.3 生态赤字的计算模型

生态承载力减去生态足迹就是生态赤字。在土地生态安全评价中，通常使用生态承载力减去生态足迹所得的结果（生态赤字或生态盈余）来反映土地生态安全状况，其计算公式为：

当研究区的生态承载力大于生态足迹时，则出现生态盈余状态，表明当地人类社会经济活动对生态系统的压力较小，并处于生态承载力的限度范围内，说明了生态系统处于可持续的状态下［8］。当该地区的生态足迹比生态承载力大时，就会出现生态赤字的情况，这表明了人类的社会经济活动对自然系统所施加的压力超出了生态承载力；该地区的人类负荷超出了生态承载力的耐受范围，发展状态变得不可持续，并严重地威胁着生态安全。综上说明了生态赤字反映的是生态安全遭受影响的程度。

2.4模型参数的确定

在生态足迹模型中，均衡因子表示各种土地利用类型的生产力比值，而不同类型生物生产性土地，其生物生产力有巨大差别，这要求在计算前将各种生物生产性土地转化为具有相同生产力的土地面积。产量因子指的是土地生产力随土地利用格局或区域科学技术的差异而产生的变化。在生态足迹和生态承载力的计算中，对结果起关键作用的是均衡因子和产量因子。本文引用了刘某承和李文华［9］于2010年对中国各省市生态足迹均衡因子的测算结果，选择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；产量因子参照了Wackernagel等对中国生态足迹进行计算时采取的值：耕地建筑用地均是1.66；林地为0.91；草地为0.19；水域为1。

2.5生态压力指数的计算模型

土地生态压力指数是指一个国家或地区可更新资源的人均生态足迹同生态承载力的比值，这一比值可代表研究区域的生态环境所承受的压力的程度［10］。生态压力指数越大表明区域土地生态压力越大，土地生态系统的安全性也越差。土地生态压力指数的计算公式如下：

在公式中：ec表示区域生态承载力；ef表示区域可更新资源生态足迹；ETI表示生态压力指数值。

2.6 万元GDP生态足迹模型

万元GDP生态足迹即每万元GDP的资源和能源所需要的生产性土地面积。若万元GDP生态足迹数值越大则表示对资源的利用率越低，反之资源利用率就越高［11］。其公式为：

再利用永州市历年GDP数据，可计算出2008～2012年的万元GDP生态足迹，用此方法可反映资源利用的效率高低。

2.7数据来源

文中选取数据的时间跨度为2008年至2012年，数据主要来源于永州市这五年的统计年鉴（表1，表2）。

表1　生物资源账户

表2　能源资源账户

3　结果与分析

3.1永州市生态足迹与生态承载力变化分析

按照上述方法进行计算，可以得出永州市2008年至2012年人均生态足迹与人均生态承载力的结果（表3和表4）。

表3　永州市历年人均生态足迹计算结果

通过表3、表4可以看出，永州市人均生态足迹从2008年的1.886hm2增加到2012年的2.0356hm2。人均生态承载力由2008年的0.343hm2下降到2012年的0.3315hm2。可见，2008年至2012年人均生态足迹在近五年间有波动变化，但总体呈上升趋势，人均生态承载力在近五年间呈逐年下滑的趋势。这反映了永州市社会经济活动日益增长，导致了其对生物生产性土地的需求不断增加。

3.2永州市生态压力指数变化分析

根据生态压力指数计算公式，再结合研究区域人均生态足迹及人均生态承载力指标，计算得出近五年永州市生态压力指数（图1）。从图1可以看出，永州市生态压力指数从2008年的5.499逐渐增加到2012年的6.141；整体上看生态压力指数呈现持续上升的态势。表明了永州市近几年的土地生态系统遭受超负荷利用，从长远趋势上看有进一步加重的可能。

图1　永州市2008-2012年生态压力指数和万元GDP人均生态足迹变化

为了进一步确定永州市土地生态压力指数所处等级，并考虑到同其他地区作对比，本文采用赵先贵［12］等对不同尺度区域生态压力指数等级的划分方法（表5）。通过表5可以看出永州市的土地生态安全从2008年到2012年始终处于极不安全状态，因而其发展模式处于不可持续的危险状态。

表5　生态压力指数的等级划分标准

3.3 永州市万元GDP生态足迹变化分析

永州市历年万元GDP人均生态足迹的计算结果如图2。万元GDP人均生态足迹反映的是自然资源的利用率，社会经济发展水平越低，万元GDP生态足迹就越大，如自然资源利用率低下的传统农牧业经济［13］。图2揭示了永州市2008-2012年万元GDP人均生态足迹变化状况：从2008年到2012年，万元GDP人均生态足迹逐年下降，并在2010-2011年出现大幅度下降的情况。这说明了永州市近五年经济发展水平不断提升，自然资源利用率不断提高。截止到2012年，永州市的万元GDP在2008年的基础上降低了0.837 1。

全市土地的生产效率逐渐提高，原因主要有以下两个方面。首先，永州市在实现经济快速发展的同时，经济结构也在不断优化，第二、第三产业发展极为迅速，土地产出水平逐步提高。其次是，近几年提倡节能减排发展低碳经济，2012年全市万元地区生产总值能耗0.894吨标准煤，下降5.11%，全年单位规模工业增加值能耗下降7.39%。

4　结论与建议

本文运用生态足迹原理对永州市2008-2012年的土地生态安全进行了评价。通过研究表明永州市的万元GDP人均生态足迹不断递减，反映了永州市的经济发展水平在不断提高。但永州市人均生态足迹呈现持续上升态势，人均承载力却不断下降，导致了严重的生态赤字。同时，永州市的生态压力指数也呈现过高的状态。说明了永州市土地资源生态系统的承载能力越来越难满足社会经济发展对资源的需求，社会经济处于不可持续的发展状态。为实现生态可持续发展，经济社会与自然生态相协调，永州市应采取切实有效措施，降低生态足迹，保护生态环境：

（1）贯彻好计划生育国策，控制好本市的人口规模，从而尽可能地让自然资源的消耗降到最低。人口数量的剧增、人口密度过高，都会大大提高人均生态足迹，同时人均生态承载力又在持续下降，这将导致永州市土地生态环境背负巨大压力。控制好人口数量对于永州市土地生态安全的保障具有重要意义。

（2）优化产业结构和能源结构。大力发展节能减排型高新技术产业，在永州市的能源消费结构中，化石燃料使用率高；为此应该推广使用清洁能源。永州市地处亚热带季风气候区，降水丰富，同时地势起伏大，水能资源丰富，可适度开发水利水电，改善能源消费结构，进而降低生态足迹，减小生态赤字。

（3）加强永州市的土地生态环境建设。首先，要加强基本农田的保护，进一步促进农田基础设施的改善，农田生态环境的提升。其次，永州市的森林资源较为丰富且覆盖率高，在未来发展过程中，要突出以生态建设为首要任务，林地资源是永州市的优势，故需加以确保；并尝试扶持重点生态工程建设，确保造林数量和质量，以提升林业生态建设的质量。最后，以不同的功能分区和基础状况特征为依据，因地制宜地制定出符合永州市的土地利用生态规划。

（4）保护农业土地资源，加大土地整理复垦开发力度，确保其数量的同时要提高农业土地资源的质量；协调好建设用地与耕地之间的尖锐矛盾，以实现耕地总量的动态平衡。目前永州市呈现出北部地区偏高，并向南降低的耕地布局形势。并且永州市耕地大约有一半是集中在北部的市区（冷水滩区、零陵区）以及祁阳县、东安县等地。因此，永州市应选择“北整理、南开发”的土地整理开发思路［14］。

（5）加强可持续发展和生态环境保护的宣传工作，让可持续发展意识和生态环境保护意识深入市民人心。很多土地利用问题是由于人们缺乏生态意识所引起的，所以提升群众的土地生态系统认识和生态意识变得极为迫切。加大可持续性利用土地的宣传力度，让公众深感紧迫而又充满责任感，使可持续利用土地逐渐形成一种社会风尚。鼓励居民养成合理的消费习惯，树立正确的资源保护和利用观念，倡导资源节约型消费模式。

［1］和春兰，饶辉，赵筱青.中国生态安全评价研究进展［J］.云南地理环境研究，2010，22（3）：104.

［2］王鹏，况福民，邓育武，等.湘南红壤丘陵区土地生态安全测度评价：以永兴县为例［J］.国土与自然资源研究，2013 （5）：55-57.

［3］刘红娇，常胜.基于生态足迹的土地利用可持续性评价［J］.湖北民族学院学报，2008，26（2）：237-240.

［4］曲哲，任家强，李红丹.基于生态足迹的朝阳市土地生态安全研究［J］.中国人口·资源与环境，2011，21（3）：459-461.

［5］Wackernagel M，Rees W E.Perceptual and structural barriers to investing in natural capital：economics from an ecological footprint perspective［J］.Ecological Economics，1997，20：3-24.

［6］冯奇，吴胜军，蔡述明.黄石市土地生态承载力分析［J］.华中农业大学学报：社会科学版，2006，（1）：38-43.

［7］赵先贵，肖玲，兰叶霞，等.陕西省生态足迹和生态承载力动态研究［J］.中国农业科学，2005，38（4）：746-753.

［8］王开运.生态承载力复合模型系统与应用［M］.北京：科学出版社，2007，17.

［9］刘某承，李文华.基于净初级生产力的中国各地生态足迹均衡因子测算［J］.生态与农村环境学报，2010，26（5）：401-406.

［10］张晶，刘耀林，陈新明.基于生态足迹的浙江省生态安全动态研究［J］.水土保持通报，2008，28（4）：182-190.

［11］童亿勤，劳雅婷.浙江省本地生态足迹时间序列研究［J］.农业现代化研究，2009，25（2）：188-191.

［12］文枫，鲁春阳，杨庆媛.重庆市农村居民点用地空间分异研究［J］.水土保持研究，2010，17（4），222-227.

［13］张志强，徐中民，程国栋，等.中国西部12省（区市）的生态足迹［J］.地理学报，2001，56（5）：599-610.

［14］曾怡乔.永州市生态足迹与生态安全分析及其可持续发展研究［D］.长沙：湖南农业大学，2001.

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

WANG Peng1，FANG 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

国家自然科学基金项目“南方红壤丘陵区土地生态安全研究——以湘南红壤丘陵区为例”（41171076）；湖南省普通高校“十二五”地理专业综合改革试点项目（湘教通［2012］266号）；湖南省“十二五”人文地理学重点建设学科资助项目（湘教通［2011］76号）

王鹏（1963-），男，湖南祁东人，教授，博士，主要从事土地资源与环境及区域可持发展研究。>