基于生态足迹模型的川西南高原地区生态安全评价*——以甘孜藏族自治州为例

陈 蓓

(四川大学锦城学院，成都 611731)

0 引言

党的十九大报告提出，建设生态文明是中华民族永续发展的千年大计，把坚持人与自然和谐共生作为新时代坚持和发展中国特色社会主义基本方略的重要内容。生态环境是人类社会生存和发展的基本前提，为我们提供了必需的资源和条件[1]。随着现代化进程的加快，由于人类对资源的不合理开发和过度消耗，导致生态环境日益恶化[2]。川西地区地处我国西南腹地，长江上游，是连接我国西北、西南和华中三大地区的天然纽带，资源环境现况对该地区乃至全国的经济发展具有重要作用。川西南地区多为高山高原和山地，地形复杂，自然条件非常恶劣，水土流失和沙漠化严重，资源短缺、大气污染等问题日益加剧，生态环境恶化严重制约了该地区社会经济的可持续发展，生态安全问题成为现阶段亟待解决的问题。

如何评价和分析生态安全现状，将为生态环境建设提供重要的理论依据，也是解决生态安全问题的首要任务。至今，已有众多学者在生态安全评价上做了大量的工作和实地分析。冯芳等[3]人基于能值—生态足迹模型，研究了湖北省生态安全现状及其动态变化特征，并对生态足迹驱动因子展开了探讨，为促进该地区经济、社会和生态协调发展提供了科学依据。

赵先贵等[4]人在运用生态足迹理论的基础上，采用生态压力指数对全球147个国家和地区及我国部分地区的生态安全展开了评价。杨青等[5]人也是采用能值—生态足迹模型，对辽宁省的生态安全状况进行了定量分析与评价，并预测了其动态变化趋势。运用生态足迹模型，可通过测算不同时空条件下，研究区域内生态足迹，生态承载力及生态赤字，以评价该区域生态安全可持续状况[6]。目前，对川西南高原地区生态安全状况的研究还是空白，文章综合前人的研究成果，基于生态足迹模型，选取人均生态赤字/盈余、万元GDP生态足迹、生态压力指数、生态足迹多样性指数、生态经济系统发展能力和生态协调系数等多项指标，系统评价甘孜藏族自治州生态安全现状，以期为川西南高原地区的可持续发展提供可行性建议。

1 研究区概况和数据来源

1.1 研究区概况

甘孜藏族自治州(北纬27°58″～34°20″、东经97°22″～102°29″)位于四川省西部，属横断山系北段川西高山高原区，青藏高原的一部分。地貌具有地势高亢、北高南低、中部突起、东南缘深切、山川平行相间、江河自北向南纵贯、地域差异明显等特征，北部高原与南部河谷海拔高差达3 000m左右。州内江河湖泊众多，流经境内的河流主要有金沙江、雅砻江、和大渡河等，水资源年径流量约为641.8亿m3。气候属青藏高原气候，呈垂直分布，冬季长，气温较低、降水少。南北跨6个纬度，年均气温相差达17℃以上。常年日照时数1 900～2 600h。全州总面积15.3万km2，其中耕地占总面积的0.12%，林地占总面积的38.38%，草地占总面积的45.25%，水域用地占总面积的1.1%，建筑用地占总面积的0.28%，其他用地所占面积为49.96%，各土地类型面积见表1。甘孜州2015年的统计数据显示，全年实现粮食总产量25.25万t，园林水果产量为1.544万t。林产品中，核桃产量为0.445万t。水产品为150t，比2014年降低了9.09%。

全州共有18个县(市)，325个乡(镇)，2 679个行政村。截止2015年年底，常住116.49万人，比2014年增长1.5%。城镇化率为28.06%，比2014年提高1.19个百分点。全年实现地区生产总值(GDP)213.04亿元，比2014年增长了5.1%。其中，第一产业、第二产业和第三产业分别增长了3.9%、4.7%、和6.0%。城乡居民收入水平持续上涨，2015年，城镇居民人均可支配收入为2.497 8万元，比2014年增长了8.7%，城镇居民恩格尔系数41.7%。农村居民人均可支配收入为8 408元，比2014年增长14.5%，农村居民恩格尔系数为58.4%。

1.2 数据来源

该文所采用的数据来源于《甘孜藏族自治州统计年鉴2010—2016》、甘孜州2009—2015年国民经济和社会发展统计公报、中华人民共和国自然资源部统计数据库。

2 研究方法

2.1 生态足迹模型

2.1.1 人均生态足迹

根据我国一级地划分标准，将甘孜藏族自治州生物生产性土地类型划分为耕地、林地、草地、水域、建筑用地和能源用地。依据公式[7](1)计算人均生态足迹：

(1)

式(1)中，ef表示人均生态足迹(hm2/人)，Pi表示某种生物生产性土地类型的均衡因子，Mj表示j种资源的生产量(kg)，Gj表示j种资源的全球年平均生产能力，N表示人口数量，i表示土地类型。

甘孜藏族自治州的农产品主要包括谷物、薯类、青稞、豆类、花生、油菜籽、蔬菜、瓜果类、药材类等。牧产品主要包括猪肉、羊肉、牛肉、牛奶、羊毛、禽蛋、蚕茧等。渔业产品包括水产品1项。林产品主要包括苹果、梨、柑橘、桃、葡萄、柿子、核桃等。能源资源主要包括原煤、汽油、柴油、天然气、电力。这些生物资源及能源全球年平均生产能力见表1。

表1 生物资源及能源全球年平均生产能力

均衡因子是指某一类生物生产性土地的平均生态生产力与世界上所有生物生产性土地的平均生态生产力的比值[8]。该文采用的均衡因子数据为国际统一标准，见表2。

表2 生态足迹均衡因子

2.1.2 人均生态容量

根据公式(2)计算人均生态容量：

(2)

式(2)中，ec表示人均生态容量(hm2/人)，Pi表示某种生物生产性土地类型的均衡因子，Ri表示产量因子，Si表示人均占有的第i类生物生产性土地的面积(hm2/人)。该文采用的产量因子[9]见表3。

表3 我国各土地类型产量因子

2.2 生态安全评价指标

2.2.1 人均生态盈余/赤字

当一个地区的生态容量大于生态足迹时，出现生态盈余； 当一个地区的生态足迹大于生态容量，则出现生态赤字。人均生态盈余/赤字的计算公式为：

ed=ec-ef

(3)

2.2.2 万元GDP生态足迹

万元GDP生态足迹表示每产生一万元GDP所占用的生态足迹，反映研究区域对资源的利用效益[10]。万元GDP生态足迹数值越大说明资源利用率越低，反之则利用率越高。计算公式为：

EP=N×ef/万元GDP

(4)

2.2.3 生态压力指数

生态压力指数表示研究区域可更新资源的人均生态足迹与生态容量的比率，该指数代表研究区域生态环境的承压能力[11]，计算公式为：

Q=ef/ec

(5)

式(5)中，Q表示生态压力指数，当01时，表示研究区域生态环境受到威胁。

2.2.4 生态足迹多样性指数

生态多样性指数表示研究区域生物生产性土地利用的丰裕度和生态足迹的分配的公平性，计算公式为[5]：

(6)

式(6)中，L表示生态多样性指数，Yi表示第i类生物生产性土地的生态足迹占总生态足迹得比率。

2.2.5 生态协调系数

生态协调系数表示研究区域社会经济发展状况与当地生态环境的协调程度，计算公式为[5]：

(7)

式(7)中，D表示人均生态协调系数，1

图1 2009—2015年甘孜州人均生态足迹和人均生态容量变化趋势

3 结果与分析

3.1 人均生态赤字分析

由图1可以看出，2009—2015年甘孜藏族自治州人均生态足迹整体呈上升趋势，由2009年的1.49 hm2/人增加到2015年的1.64 hm2/人，提高了10.1%，人均生态足迹的大小是由人均使用的商品和服务以及提供这些商品和服务的资源使用效率决定的。随着经济发展水平的提高，该地区居民的消费结构发生转变，导致对农产品、林产品、畜产品和能源资源的开发程度明显提高，人均生态足迹上升。人均生态容量由2009年的0.484 hm2/人降低到2015年的0.420 hm2/人，降低了13.08%。由于日益加剧的人类活动导致生态环境遭到破坏，自我调节能力下降，生态承载力难以恢复。2000—2010年我国的人均生态足迹介于1.40～2.43hm2/人之间，且有明显上升的趋势[12]，相比较，甘孜藏族自治州的人均生态足迹略低于全国平均水平。但该地区人均生态足迹远低于人均生态容量，呈现生态赤字，表明甘孜藏族自治州对资源的开发利用远高于生态系统本身的供给能力，严重威胁到社会经济的可持续发展。随着人均生态足迹的上升，该地区将面临更加严峻的生态赤字。

3.2 生态安全评价

根据2009—2015年甘孜藏族自治州的统计数据，基于生态足迹模型，计算得出该地区生态安全评价指标，主要结果见表4。

表4 2009—2015年甘孜州生态安全评价指标

3.2.1 万元GDP生态足迹分析

近年来甘孜藏族自治州经济发展水平显著提升，地区生产总值(GDP)由2009年的103.15亿元，提高到2015年的213.04亿元，增长了1倍多。万元GDP生态足迹可衡量研究区域资源利用效益的高低，由表4可见，2009—2013年，甘孜藏族自治州万元GDP生态足迹逐年下降，2013年相比2009年，下降了38.94%，表明该地区资源利用的有效程度在上升。2013—2015年，万元GDP生态足迹出现上升，资源利用效率开始下降。主要是由于该地区没有一个比较完备的资源开发评估体系，存在着盲目开发、过度开发等情况，再加上高原地区自然条件落后，资源开发的效益没有体现出来。今后该地区需要高度重视对资源的保护，建立健全资源开发和环境保护政策法规，做到高效合理利用，转变利用效率下降的趋势。

3.2.2 生态安全综合指数分析

2009—2015年，甘孜藏族自治州生态压力指数由3.081增长到了3.907，整体呈增加趋势。人均生态足迹比人均生态容量高出2倍多，表明该地区承受的环境生态压力越来越大，生态安全遭到威胁，生态系统本身不足以维持经济的快速发展。

2009—2013年，甘孜藏族自治州生态足迹多样性指数由0.536降低到0.390，2013—2015年略有上升，生态足迹多样性的降低不利于各产业的均衡发展。

甘孜藏族自治州生态协调系数D(1

4 结论

以生态足迹模型为理论依据，通过人均生态赤字/盈余、万元GDP生态足迹、生态压力指数、生态足迹多样性指数和生态协调系数等多项指标，对2009—2015年川西南高原地区甘孜藏族自治州的生态安全状况进行了系统分析，得出以下结论。

(1)2009—2015年甘孜藏族自治州人均生态足迹整体呈上升趋势，人均生态容量逐年递减，人均生态足迹远低于人均生态容量，始终处于生态赤字状态，随着人均生态足迹的上升，该地区生态赤字趋势更加明显。

(2)2009—2013年，甘孜藏族自治州万元GDP生态足迹逐年下降，2013—2015年，出现上升，资源利用效率开始下降，今后川西南高原地区需要高度重视对资源的保护，做到高效合理利用，转变利用效率下降的趋势。

(3)2009—2015年，甘孜藏族自治州生态压力指数由3.081增长到了3.907，整体呈增加趋势，表明该地区承受的环境生态压力越来越大，生态系统本身不足以维持经济的快速发展。生态足迹多样性指数由0.536降低到了0.390，2013—2015年略有上升，生态足迹多样性的降低不利于各产业的均衡发展。生态协调系数D(1