基于GIS和生态足迹方法的东北亚地区生态安全评价

【摘要】：生态环境是人类生存和发展的摇篮，是经济发展、社会进步的基础，近几十年来，世界人口的激增和科学技术的巨大进步使得人类以前所未有的规模和速度改变着生存环境，生态环境也受到了前所未有的影响和破坏，生态环境问题己不只是点源问题，而是发展成了区域性、国家性乃至全球性的问题。东北亚地区（俄罗斯东部、东西伯利亚，蒙古，日本，朝鲜半岛，中国的辽、吉、黑、内蒙古自治区）自然资源十分丰富。但是，随着东北亚地区经济的迅速发展，该地区的环境问题也愈加严重。 东北亚地区是我国重要的生态屏障，其生态环境质量直接影响着国家和区域的生态环境安全。本论文在全面掌握该地区土地利用数据、多年卫星遥感数据的基础上，用传统的生态足迹方法和基于GIS空间技术的生态足迹方法分别计算了东北亚地区从1990年到2007年的生态足迹、生态承载力、生态赤字和生态压力指数，并以后两项为指标对东北亚地区进行生态安全评价。通过本研究取得的主要结论如下： （1）以生态赤字为指标进行东北亚地区生态安全评价 蒙古国北部地区生态赤字基本在-50-0公顷/平方公里，明显处于生态盈余状态，而南部地区则基本在0-50公顷/平方公里，生态赤字水平也比较低；从时间序列上看，蒙古国生态赤字在研究时间段内总体没有大的变化，但是部分区域内有明显增减。传统生态足迹法计算也得到比较接近的结果。 从1990年到2000年，俄罗斯东部地区虽然生态承载力水平比较低，但由于它在每平方公里上的生态足迹也比较低，所以绝大部分地区生态赤字只有-10公顷每平方公里甚至更低，只有北部一小部分地区生态赤字在0-50公顷，而且从图中可以看到生态赤字有较为明显的减少趋势；但是，从2001年开始，生态赤字情况有了明显的增加，处于生态盈余的土地越来越少。从时间序列上看，俄罗斯东部地区的生态赤字总体来说有一种先减少后增加的趋势，用传统生态足迹方法对生态赤字的计算与之不谋而合。 黑龙江省大部分地区在1990年生态赤字都为负值，绝大多数地域处于生态盈余状态；到了97年，黑龙江省已经有近五分之一地域生态赤字为正值；从97到2000年，总体生态赤字保持稳定直到2001年；2001年全省生态赤字基本都为正值且持续增加的趋势较为明显；到2007年，黑龙江省大部分地区生态赤字在50-100公顷/平方公里之间，有一小部分生态赤字比较低，在0-50公顷/平方公里之间。就目前看来生态赤字继续增加的趋势非常明显。传统生态足迹法计算所得结果也有同样的趋势。内蒙古自治区在2000年之前一半地区生态赤字在0-50公顷/平方公里之间，另外一半区域则处于生态盈余状态；从2001年开始，内蒙古地区生态赤字明显增加，几乎全区的生态赤字都为正值，只有一小部分区域仍处在生态盈余状态；到2007年，内蒙古自治区生态赤字已经接近100公顷/平方公里。传统生态足迹方法所得计算结果与之比较接近。吉林省在90年到2000年之间全省大部分地区生态赤字都高于100公顷/平方公里，但也有四分之一左右的面积处于生态盈余状态；从2001年开始，生态赤字有了明显的增加，几乎全省的生态赤字都超过了200公顷/平方公里，且仍有不断增加的趋势。传统生态足迹方法所得计算结果则有同样的趋势。辽宁省在1990年的生态赤字就已经有部分地区超过了200公顷/平方公里；到2000年，辽宁省几乎全部地域都超过了200公顷/平方公里接近700公顷/平方公里；到2007年，辽宁省几乎所有区域的生态赤字都已经超过1000公顷/平方公里。传统生态足迹方法所得计算结果与之较为接近，趋势相同。 朝鲜是生态赤字情况最为稳定的区域，从1990年开始，大部分地区的生态赤字就已经在200-700公顷/平方公里之间；到2007年，生态赤字也没有继续增加，仍保持在200-700公顷/平方公里之间，区域增加也并不明显。用传统生态足迹方法计算所得结果也有同样的趋势。 韩国和日本从2000年开始，两国的生态赤字就基本都在1000公顷/平方公里之上，有些地区甚至超过1200公顷/平方公里；到2007年这个情况也没有缓解，且仍有增加的趋势。传统生态足迹方法计算则得到相反的趋势。 （2）以生态压力指数为指标进行东北亚地区生态安全评价 蒙古国将近一般地区由于生态承载力为0无法参与计算，但是，能够参与计算的部分生态压力指数均小于0.5，属于很安全地区； 俄罗斯东部地区的北部大部分地区由于生态足迹较低，所以生态压力指数也均小于0.5，属于很安全地区；俄罗斯东部地区生态压力指数有明显的先减少后增加的趋势。这与传统的生态足迹方法计算结果并不相同，原因是这里所计算的生态压力指数东北亚地区的，而传统生态足迹方法计算则是全俄罗斯的生态压力指数。 中国东北地区四个省份绝大多数地区在90年还都属于稍不安全地区，到2001年时开始发生显著变化，黑龙江省和内蒙古自治区大多数区域生态压力指数已经在1-1.5之间，属于较不安全区域，只有一小部分土地利用类型属于耕地的部分生态压力指数在0.81-1之间，属于稍不安全地区；而吉林省和辽宁省几乎所有区域生态压力指数已经大于2，属于极不安全地区；到2007年，中国东北地区的四个省份绝大多数区域生态压力指数都已经大于2，属于极不安全区域，且生态压力指数仍处在上升阶段。传统生态足迹方法所得结果趋势相同。 朝鲜在90年代初尚属于稍不安全区域，大多数区域生态压力指数在0.81-1之间，进入2000年之后生态压力指数发生急剧变化，绝大多数区域生态压力指数都已经超过2，属于极不安全区，且在2000年之后仍然不断在增加，与传统生态足迹方法所得结果也有差异。 日本和韩国在90年开始大部分区域生态压力指数就已经超过1.5，属于很不安全区，且生态压力指数在逐年增加，到2000年前后，日本和韩国绝大部分区域生态压力指数已经超过2，属于极不安全区，且仍在不断增加；到2007年，生态压力指数已经超过20。与传统生态足迹方法所得趋势相反。 （3）与传统生态足迹方法的对比 与传统的生态足迹方法相比，生态承载力和生态压力指数的计算结果都比较接近，其中基于GIS空间计算方法所得的生态承载力均值略低于以传统生态足迹方法计算的生态承载力；生态赤字则将赤字或盈余的趋势放大；生态压力指数则普遍高于传统方法的计算结果。另外，基于GIS技术生态承载力的计算对于土地利用数据的要求比较高，需要较为精准的土地利用图。这是基于GIS技术进行生态安全评价的劣势。 但是，与传统的方法相比，空间计算所得结果则更为直观、更具有参考价值，它能够更好的反映在1990年-2007年这一时间段东北亚地区真实的生态承载力、生态赤字和生态压力指数的空间分布状况，而这是统计数据所得的数值所无法体现的。