基于生态足迹的四平市土地生态安全评价研究

张婷婷，郑喜珅（吉林师范大学旅游与地理科学学院，吉林·四平 136000）



基于生态足迹的四平市土地生态安全评价研究

张婷婷，郑喜珅*
（吉林师范大学旅游与地理科学学院，吉林·四平 136000）

摘 要：土地作为人类赖以生存和发展的物质基础，其资源的有限性已是制约可持续发展的关键因素之一，土地生态安全问题也成为研究热点。本文利用生态足迹方法对吉林省四平市2004～2013年的土地生态安全进行评价，结果显示该市在研究时段内的土地生态安全呈现出日渐降低的变化趋势，其原因是经济发展对化石能源和建设用地的需求过大所致；据此建议该市应优化产业结构及能源结构，转变经济增长方式，协调人口城市化与土地城市化，促进经济持续发展。

关键词：土地生态安全评价；生态足迹；土地利用结构

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随着工业化、城市化进程的不断加快，城市人口不断增加，使得土地开发利用在广度和深度上不断强化，土地的环境污染与生态破坏问题日益严重，人地矛盾更加尖锐。因此，土地生态安全问题逐渐成为关注和研究的热点。

目前国外研究土地生态安全的学者较多，但多偏于对生态风险和生态系统健康等方向。虽有土地生态安全、土地利用生态安全、区域生态安全等表述，但其内涵基本一致，目前为止，还未有科学的界定。

而在国内，土地生态安全还是一个全新概念，尚缺乏权威公认的评价方法。土地生态安全评价多以静态评价为主，而动态评价则较少；并主要采用物元分析法、综合指数评价法、熵值法、灰色关联法、主成分分析法、层次分析法、景观生态学方法、层次分析模糊评价法、系统聚类法、RS与GIS-EIS耦合技术方法、P-S-R（压力—状态—响应）模型等方法［1～12］。这些研究也奠定了一定基础，但由于土地生态系统自身的多样性、复杂性以及人类对其影响的不确定性，土地生态安全评价的研究还处于探索阶段，对土地生态安全评价的方法还需要不断的完善与创新。

生态足迹理论自提出以来已广泛应用于全球和区域的生态安全等研究中，但在土地生态安全研究上的应用相对较少。本文以吉林省四平市为例，利用生态足迹模型对2004～2013年的土地生态安全状况进行评价，并结合四平市的经济增长方式、产业结构变化、城乡人口变迁等因素，从可持续发展角度探究其变化原因，并提出改善该区域土地生态安全的建议和具体措施，旨在促进经济社会健康持续发展。

1 研究区概况

四平市位于吉林、辽宁、内蒙古三省区的交界处，松辽平原中部，属于中温带半湿润大陆性季风性气候，地势呈东南向西北倾斜，土地资源比较丰富，地貌类型多样。四平市总面积1.4万km2，总人口341.1万人，是国家重点商品粮基地；市区面积53.8km2，人口60.6万人。

2 生态足迹及土地生态安全的计算方法

2.1 生态足迹模型及计算方法

生态足迹是通过计算一定区域可维持人类生存与发展的自然资源消费量以及吸纳人类产生的废弃物所需的生物生产性土地面积大小，与给定的一定人口区域的生态承载力大小进行对比，评估人类对生态系统的影响，探究区域可持续发展状况的方法。其计算模型主要基于以下两个事实［13］：人类可以确定自身消费的绝大多数资源、能源及其所产生的废弃物数量；这些资源和废弃物能折算成生产和吸收这些资源的生物生产性土地面积。生物生产土地面积根据生产力大小的差异，可分为耕地、林地、草地、化石燃料用地、建筑用地和水域6大类进行核算［14］。将其经权衡化处理转变为世界平均生产力土地，再与区域生态承载力进行比较。生态足迹的计算分为生态足迹和生态承载力两部分。

（1）人均生态足迹

计算式为：ef=rj×∑aai=rj×∑（ci/pi）

式中：ef为人均生态足迹（hm2/人）；ci为i种商品的人均消费量；pi为i种消费商品的平均生产能力；aai为人均i种交易商品折算的生物生产面积，i为所消费商品和投入的类型；j为生物生产性土地类型；rj为均衡因子（由于单位面积耕地、化石燃料用地、牧草地、林地等生产能力差异很大，所以要在各类型生物生产土地面积乘上一个均衡因子，以转化为统一、可比较的生物生产面积）。依据文献中均衡因子的取值［15，16］，化石能源地和森林为1.1，耕地和建设用地为2.8，牧草地为0.5，水域为0.2。

（2）人均生态承载力

生态承载力反映的是在不损害区域生产力的前提下，一个区域实际供人类的所有生物生产土地面积的总和。在生态承载力的计算中，由于不同国家或地区的自然条件与土地类型不同，其平均生物生产力也不同。即使是同一类型土地在不同区域，由于气候、技术等各方面条件差异，其生产力也不一样。因此，不同国家和地区同类生物生产性土地的面积不能直接进行对比，需要对不同类型的面积进行调整，这种差异可用产量因子来校正，以此转变为世界平均生物生产力的土地，以便于进行相关问题的比较。

计算式为：ec=rj×yj×∑aj

式中：ec为人均生态承载力（hm2/人）；aj为人均生物生产面积；rj为均衡因子；yj为产量因子，依据文献对中国生态足迹的计算取值［15，16］：耕地、建筑用地为1.66，林地为0.91，草地为0.19，水域为1.00，化石原料用地为0。出于谨慎性考虑，按WCED的报告《我们共同的未来》所建议的，应留出12%的生物生产面积以保护生物多样性。

2.2 土地生态安全评价方法

在研究区域生态安全评价时有学者提出“生态压力指数”的概念，认为生态压力指数为某一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率［17］。该指数代表了区域生态环境的承压程度，其表达式为：

ETI=ef/ec

式中：ETI为生态压力指数，ec为区域生态承载力，ef为区域可更新资源生态足迹。

土地生态压力指数反映了某区域土地资源的生态足迹与生态承载力的比例关系，指数越大，表明该地区的土地生态压力越大，土地的生态安全性越差。对不同尺度区域生态压力指数进行等级划分，如表1［18］。

表1　生态压力指数等级划分标准Table 1 levels of ecological pressure index

3 四平市土地生态安全评价

3.1 人均生态足迹与生态承载力

依据生态足迹方法原理，结合研究区域实际情况，以四平市2004～2013年生物资源消耗及能源消耗为基础，对四平市的人均生态足迹进行估算，将四平市生态足迹的消费帐户分为生物资源消费帐户和化石能源消费帐户两部分。根据生态足迹计算模型，测算出四平市2004～2013年的人均生态足迹与人均生态承载力（表2）。在生态足迹计算中，各类农产品、林产品、畜产品、水产品、能源等相关数据以及各种土地类型相关数据均来源于四平市2005～2014年统计年鉴。需要说明的是：因缺少四平市进出口及国内贸易量的详细数据，文中并没有进行对贸易调整的估算。

表2　四平市2004～2013年人均生态足迹与人均生态承载力Table 2 The ecological footprint and ecological carrying capacity per people in Siping city from 2004 to 2013

3.2 结果分析

利用四平市人均生态足迹与生态承载力的比率，计算生态压力指数，反映四平市土地生态安全状况变化（图1）。

图1　四平市2004～2013年生态压力指数变化Fig.1 Changes of ecological pressure index in Siping city from 2004 to 2013

由图可以看出，四平市土地生态安全呈现波动式变化，可分为以下几个阶段：第一阶段：在2005年以前四平市的生态压力指数低于0.8，根据生态压力指数等级划分标准，四平市的土地生态安全还处于比较安全的状态；第二阶段：2006～2007年生态压力指数有所增长，但增长幅度比较缓慢，土地生态安全处于较不安全状态；第三阶段：2008～2010年生态压力指数大幅度增加，在2010年已达7.73，生态安全处于极不安全的状态；第四阶段：2011～2013年生态压力指数有所下降，但仍处于极不安全的状态。

由此说明，2004～2013年四平市的土地生态环境总体上呈不断恶化趋势，造成这一问题的主要原因有：

（1）四平市经济发展迅速，能源需求量剧增，能源生产性生态足迹上涨迅猛。四平市2005年经济处于稳步发展中，在能源的消耗上尚处于其自身土地生态承载能力范畴内，使其土地生态处于比较安全状态。到了2006年四平市对工业结构进行调整，工业发展呈现跨越式发展，能源资源的消耗量随之增加，使其土地处于极不安全状态。2010年，四平市不断转变经济增长方式，由外延式向内涵式发展转变，优化产业结构，使经济发展中对能源的消耗量有所降低，但四平市经济的发展对化石能源的需求依然超过了自身土地资源生态系统的承载能力，其生产能力不能完全满足人们对自然资源的消耗需求，使四平市的土地生态安全处于一种不可持续发展的状态。

（2）伴随四平市工业化、城市化的发展，建筑用地需求增长迅速，建筑用地的扩张不断蚕食大量优质良田，而土地资源的利用率却没有得到有效全面的提高，造成土地资源的严重浪费，增加了区域生态环境的承压程度，人地矛盾问题更加突出，土地生态压力指数上升，导致土地生态处于不安全状态。

（3）人口变动使城镇建设用地剧增，农村建筑用地闲置现象严重，建成区面积扩展是城镇用地增加的直观体现，也是人口城市化对土地利用方式的直接影响。由于四平市城市化率上升是非经济拉动，导致农民工具有双栖性，使农村宅基地闲置现象和宅基地拓展并存，耕地、林地面积减少，浪费严重，加剧了土地生态的不安全性。

4 结论与建议

生态足迹法是一种宏观的定量分析可持续发展状况的评价方法，针对区域的可持续发展程度的分析非常具有可行性，能较客观、准确地反映一个地区发展的实际情况，为该地区今后如何正确发展提供科学依据。

本文根据四平的实际情况，利用生态足迹模型对2004～2013年该市土地生态安全进行了评价，结果显示：研究时段内四平市的土地生态安全呈现出安全—较不安全—极不安全的变化趋势，究其原因是四平市经济发展对化石能源需求和建设用地需要过大所致。

鉴于四平市土地生态安全问题主要源于环境压力，因此未来如继续保持经济快速发展，应控制人口增长，降低农药、化肥使用量，加强自然受灾面积的综合治理，同时加快城市化进程，提高四平市城市化水平。

针对四平市土地生态安全存在的问题，建议从以下几个方面加强区域土地生态安全建设，改善和提高土地生态安全水平。（1）做好土地总体规划和管理，实现土地资源的优化配置，注重土地利用的空间格局优化，保护耕地资源，促进人口城市化与经济城市化及土地城市化的协调发展。（2）改变经济增长方式，优化产业结构。将外延式经济增长发展改变为内涵式经济增长，优化产业结构，调整能源结构，调整土地结构，合理安排工、商、住等用地比例，提高城市内部土地集约利用度和土地利用效率。（3）改变人们的生产和生活消费方式，提高环境资源的保护意识，建立资源节约型的社会生产和消费体系，从而提高土地生态系统的承载力，降低人均生态足迹。利用经济、科技等措施对土地进行生态补偿，从内涵上增加土地生态承载能力。加大对生态建设的投人，加强对工厂废弃物排放的管理，正确科学地协调经济发展与土地资源保护之间的关系。

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Evaluation of land ecological security in Siping based on ecological footprint

ZHANG Ting-Ting， ZHANG Xi-Shen
（School of Tourism and Geography Science， Jilin Normal University， Jilin Siping 136000， China ）

Abstract:Land is the material basis for the survival and development of humans.Limited land resources have become a key problem restricting the sustainable development of humans.Thus， the study of land ecological security has become a worthwhile focus of inquiry.This study uses the method of ecological footprint in evaluating land ecological security in Siping in 2004-2013.Results show that 1） Land ecological security in Siping presents the safety-less safe-unsafe trends from 2004 to 2013； 2） Siping's economic development and demands for fossil fuels and construction land are too large； and 3） In the future， Siping should optimise its industrial and energy structure， transform the mode of economic growth， achieve the coordinated development of population/land urbanisation and stablise its economic development.

Key words:land ecological security evaluation； ecological footprint； land use structure

中图分类号：F293.22

文献标志码：A

文章编号：2095-1329（2016）02-0017-04

doi:10.3969/j.issn.2095-1329.2016.02.005

收稿日期:2015-09-11

修订日期:2015-10-09

作者简介:张婷婷（1990-），女，硕士生，自然地理学专业.

基金项目:吉林省教育厅科研项目（吉教科合字2012第180号）；吉林省科技发展计划项目（20120691）

*通讯作者:郑喜珅（博士/副教授）:zxs7153@sina.com