（环境工程专业论文）基于生态足迹模型的柳州市生态安全研究.pdf

桂林理工大学硕士学位论文 t h e s t u d yo fl i u z h o u se c o l o g i c a ls e c u r i t yo nt h e b a s e do f e c o l o g i c a lf o o t p r i n tm o d e l m a j o r ：e n v i r o n m e n t a le n g i n e e r i n g d i r e c t i o no f s t u d y ： w a t e rp o l l u t i o nc o n t r o l g r a d u a t es t u d e n t ：l u oj i e - ju n s u p e r v i s o r ；p r o f c h e n gg u a n w e n c o l l e g eo fe n v i r o n m e n t a ls c i e n c ea n de n g i n e e r i n g g u i l i nu n i v e r s i t yo ft e c h n o l o g y a p 啊l ，2 0 0 9t oa p r 订，2 0 1o 92洲5 7，jjjj-眦7川1洲y 桂林理工大学硕士学位论文 研究生学位论文独创性声明和版权使用授权书 独创性声明 本人声明：所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取 得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论 文中不包含他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得其它教 育机构的学位或证书而使用过的材料。对论文的完成提供过帮助的有关 人员己在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者( 签字) 罩鱼为 签字日期：沙屈节绸洒习 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解桂林理工大学有关保留、使用学位论文的 规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的印刷本和电子版本， 允许论文被查阅和借阅。本人授权桂林理工大学可以将学位论文的全部 或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复 制手段保存、汇编学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学 位论文收录到中国学位论文全文数据库，并通过网络向社会公众提供 信息服务。( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：黝约 签字日期：。沙纱年彩月7 。! 日 导师签字：0 文留耍一 签字日期：m 拜月9 日 桂林理工大学硕士学位论文 摘要 改革开放以来，中国经济飞速发展，资源大量消耗，环境污染加重，生态环 境破坏严重，可持续发展已成为人们的共识，并已开始逐步实施。柳州市处于连 接南、北、东、西的交通要塞，是华南重要的工业重镇之一。近年来，已逐步形 成以机械、汽车、化工、制糖、造纸、冶金、建材、日化等产业为主的产业结构， 工业主导进一步加强，随之带来的环境污染、水土流失和酸雨频发等生态环境问 题严重的影响着柳州生态市建设和生态模范城市建设，以及远期的柳州市生态安 全和可持续发展。因此，定量评价柳州市生态安全具有重要的现实意义。 本文在传统的生态足迹模型的基础上，对柳州市2 0 0 0 年2 0 0 7 年的生态承 载力、生态足迹和生态赤字进行分析，引入生态压力指数作为评价柳州市生态安 全的主要指标，多样性指数、生态系统发展能力和万元g d p 生态足迹作为评价其 可持续性的辅助性指标，并着重分析了市区和各县的生态安全和可持续发展情况， 从而找出生态不安全的区域和原因，并提出相应的对策。 本文结论如下： l 、柳州市生态承载力在o 6 9 h m 2 人o 7 3 h m 2 人，高于全区而低于全国，承 载力不高；生态足迹在1 7 6 7 9 h m 2 人3 9 6 8 9 h m 2 人内，远高丁全区和全国，生 态足迹较大。生态赤字较大的主要是市区、南部三县和三江县，其大小顺序：市 区 鹿寨县 柳江县 柳城县 三江县 融安县 融水县。 2 、根据生态压力指数指标，柳州市2 0 0 0 年2 0 0 7 年一直处于生态不安全状 态，各区域也均处于生态不安全状态，但不安全程度的空间差异性不同，其大小 顺序为：市区 三江县 柳江县 鹿寨县 柳城县 融安县 融水县。 3 、柳州市2 0 0 0 年2 0 0 7 年生态系统的稳定性在逐年降低，而发展能力在逐 步增强，但这种增强是以大量消耗资源存量和外部资源等不可持续的方式获得的。 4 、柳州市资源利用效率有所提高，但仍然较低，仍以粗放型为主，且空间差 距较大，尤其是北部三县的资源利用效率仍然较低。 5 、根据预测，柳州市2 0 0 8 年2 0 1 2 年仍将处于生态不安全状态，但不安全 程度将有所缓和，并呈现逐步向生态稍不安全状态过渡，但化石燃料生态足迹的 大量增加仍是其最大的潜在威胁。 关键词：生态足迹；生态安全；生态压力指数；生态承载力；可持续发展；灰色 模型；柳州市； 桂林理工大学硕士学位论文 a b s t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n to fc h i n a sr e f b r ma n d0 p e n i n g ，t h er a p i dd e v e l o p m e n t0 f c h i n a se c o n o m y ，t h eh e a v yd r a i no fr e s o u r c e s ，t h ew o r s e n e de n v i r o n m e n t a lp o l l u t i o n a n ds e v e r e l y d a m a g e de c o l o g i c a le n v i r o n m e n t ，s u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n th a sb e e n b e c o m i n gac o n s e n s u st h i n ga n do n eo ft h em o s ti m p o r t a n tb a s i cn a t i o n a lp o l i c i e si n 0 u rc o u n t r y l i u z h o ui si nt r a m cf o r t r e s so fc o n n e c t i n gs o u t h ，n o r t h ，e a s ta n dw e s t a n da ni m p o r t a n ti n d u s t r i a lc i t yi ns o u t ho fc h i n a l i u z h o uh a sg r a d u a l l yf o r m e da n i n d u s t r i a ls t r u c t u r eo f m a c h i n e r y ，a u t o m o b i l e ，c h e m i c a l ， s u g a r ， p a p e rm a k i n g ， m e t a l l u r g y ，b u i l d i n gm a t e r i a l s ，c o s m e t i c sa n ds oo na sma j o rc o m p o n e n ti nr e c e n t y e a r s i th a sa ns e r i o u se f f e e to nt h er e c e n tc o n s t r u c t i o no fe c o l o g i c a l c i t ya n d e c o l o g i c a lm o d e lc i t yw i t ht h es e r i o u se n v i r o n m e n t a lp r o b l e m so fe n v i r o n m e n t a l p o l l u t i o n ， s o i le r o s i o na n da c i dr a i n f r e q u e n c ya n ds 0 o n s o ， i th a si m p o r t a n t p r a c t i c a ls i g n i f i c a n c et 0e v a l u a t ee c o l o g i c a ls a f e t yo fl i u z h o u o nt h eb a s e do ft h et r a d i t i o n a le c o l o g i c a lf o o t p r i n tm o d e l ，t h i sp a p e ra n a l y s e s t h ee c o l o g i c a lc a r r y i n gc a p a c i t y ，e c o l o g i c a l f 0 0 t p r i n ta n de c o l o g i c a ld e f i c i tf r o m 2 0 0 0t o2 0 0 7i nl i u z h o u ，u s e st h ee c o l o g i c a l p r e s s u r ei n d e xa st h ek e yi n d i c a t o rt o e v a l u a t e e c o l o g i c a ls a f e t yo fl i u z h o ua n du s e st h ed i v e r s i t yi n d e x ， e c o s y s t e m d e v e l o p m e n tc a p a c i t ya n de c 0 1 0 9 i c a lf o o t p r i n tp e rl0 0 0 0 g d pa st h ec o m p l e m e n t a r y i n d i c a t o r st oe v a l u a t es u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n t t h i sp a p e rf o c u s e so na n a l y s i n gt h e e c o l o g i c a ls e c u r i t ya n ds u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n to fu r b a na r e aa n dc o u n t i e s i no r d e r t oi d e n t i f yu n s a f ea r e a sa n dc 宣u s e s ，a n dp u tf o r w a r dc o r r e s p o n d i n g c o u n t e r m e a s u r e s t h i sp a p e rd r a w e da nf o l l o w i n gc o n c l u s i o n sf r o ma n a l y s i sa b o v e ： 1 l i u z h o ue c o l o g i c a lc a r r y i n gc a p a c i t yp e rp e r s o ni sf r o mo 6 9 h m 2t 0 o 7 3 h m 2 ， h i g h e rt h a ng u a n g x i ( g u a n g x iz h u a n ga u t o n o m o u sr e g i o n ) b u tl o w e rt h a nc h i n a ， s o ，i ti sn o th i g h ；l i u z h o ue c o l o g i c a lf o o t p r i n tp e rp e r s o ni sf r o m1 7 6 7 9 h m 2t o 3 9 6 8 9 h m z ， m u c h h i g h e rt h a ng u a n g x ia n dc h i n a ， s oi ti sah i g h e r e c o l o g i c a l f b o t p r i n t t h eh i g h e r e c o l o g i c a ld e f i c i ta r e a sa r eu r b a na r e a 。t h es o u t h e r nt h r e e c o u n t i e sa n ds a n j i a n g c o u n t yf o r ， t h eo r d e r ： u r b a na r e a l u z h a i l i u i i a n g l i u c h e n g s a n j i a n g r o n g a n r o n g s h u i 2 - l i u z h o uc i t yh a sb e e ni nt h ee c o l o g i c a li n s e c u r i t ys t a t ef r o m2 0 0 0t o2 0 0 7 s o h a v eu r b a na r e aa n da l lc o u n t i e s b u ti t i sd i f f e r e n tf 6 rt h ei e v e lo fi n s e c u r i t v t h e o r d e r ：u r b a na r e a s a n j i a n g l i u j i a n g l u z h a i l i u c h e n g r o n g a n r o n g s h u i 3 t h es t a b i l i t yo fe c o s y s t e mc u t e dd o w ny e a rb yy e a rf r o m2 0 0 0t o 2 0 0 7i n i i 桂林理工大学硕士学位论文 l i u z h o u ，b u td e v e l o p m e n tc a p a b i l i t yi s c o n t r a r y s oi ti sau n s u s t a i n a b l ew a yt o o b t a i na d d i t i o nw h i c hc o n s u m e sal a r g ea m o u n to fl o c a la n de x t e r n a lr e s o u r c e s 4 r e s o u r c eu t i l i z a t i o ne f n c i e n c yh a sb ei m p r o v e dy e a rb yy e a ri nl i u z h o u ，b u t i ti ss t i l ll o w e r ，s t i l lm o r ee x t e n s i v e ，a n dl a g e rr e g i o n a ld i s p a r i t y ，e s p e c i a l l yb e t w e e n t h es o u t h e r no fl i u z h o ua n dt h en o r t h e r no fl i u z h o u 5 a c c o r d i n gt o f b r e c a s to fg r a yp r e d i c t i o nm o d e l ，l i u z h o uw i l lr e m a i nt h e e c o l o g i c a li n s e c u r i t ys t a t ef r o m2 0 0 8t o2 0l2 ，b u tt h el e v e lo fi n s e c u r i t vw i l lb e g r a d u a l l ye a s e da n dt r a n s i t et os l i g h t l yi n s e c u r i t ys t a t e b u t ，i ti st h el a r g e s tp o t e n t i a l t h r e a tf o rt h es u b s t a n t i a li n c r e a s eo ft h ee c 0 1 0 9 i c a lf o o t p r i n tb yc o n s u m p i n gf o s s 订 f i l e l s k e yw o r d s ：e c o l o g i c a lf o o t p r i n t ； e c o l o g i c a ls e c u r i t y ； e c o l o g i c a lp r e s s u r ei n d e x ； e c o l o g i c a lc a r r y i n gc a p a c i t y ；s u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n t ； g r a ym o d e l ； l i u z h o u ； 。 i i i 桂林理工大学硕士学位论文 目录 摘要l a b s t r a c t 1 l 目劳乏i v 第l 章绪论1 1 1 研究的目的和意义l 1 2 研究进展2 1 2 1 生态安全研究进展2 1 2 2 生态足迹的研究进展5 1 3 研究的内容6 1 4 研究方法：7 1 5 技术路线7 1 6 数据米源8 第2 章生态足迹模型理论与方法9 2 1 生态足迹模型9 2 1 1 生态足迹模型的概念、前提和内涵9 2 1 2 模型的组成9 2 1 3 模型的数学表达1o 2 2 参数选取1 0 2 2 1 均衡因子k 1 l 2 2 2 产量因子12 2 3 生态安全指标的建立：1 2 2 3 1 评价生态安全的主要指标1 3 2 3 2 生态经济系统的稳定性和发展能力1 3 2 3 3 资源利用效率1 4 第3 章柳州市概况一15 3 1 地理位置与自然环境状况1 5 3 1 1 地理位置1 5 3 1 2 地形地貌15 i v 桂林理工大学硕士学位论文 3 1 3 气候和气象条件1 6 3 1 4 水文条件1 6 3 2 自然资源1 6 j 3 2 1 土地资源16 3 2 2 矿产资源18 3 2 3 森林资源18 3 2 4 生物资源19 3 2 5 水资源与水力资源1 9 3 3 社会经济状况1 9 3 3 1 人口与民族1 9 3 3 2 经济发展2 0 3 3 3 收入与消费状况2 4 3 4 污染排放情况2 7 3 5 主要的生态环境问题2 8 第4 章柳州市生态承载力计算与分析2 9 4 1 全市生态承载力计算与分析2 9 4 1 1 柳州市生态承载力计算2 9 4 1 2 全市生态承载力结果分析2 9 4 2 柳州市下辖各县及市区生态承载力计算与分析3l 4 2 1 柳州市下辖各县及市区生态承载力计算31 4 2 2 柳州市下辖各县及市区生态承载力结果分析3 2 4 3 各类型土地人均生态承载力变化时空差异性分析3 2 4 3 1 耕地生态承载力3 3 4 3 2 林地生态承载力3 3 4 3 3 草地生态承载力3 4 4 3 4 水域生态承载力3 4 4 3 5 建设用地生态承载力3 5 小结：3 6 第5 章柳州市生态足迹计算与分析3 9 5 1 全市生态足迹计算与分析。3 9 v 桂林理工大学硕士学位论文 5 1 1 全市生态足迹计算3 9 5 1 2 全市生态足迹结果分析3 9 5 2 柳州市市区及下辖各县生态足迹计算与分析4 1 5 2 1 柳州市下辖各县及市区生态足迹计算4 l ， 5 2 2 柳州市市区及各县生态足迹结果分析4 2 5 3 各类型土地人均生态足迹变化时空差异性分析4 2 5 3 1 耕地生态足迹4 3 5 3 2 林地生态足迹4 3 5 3 3 草地生态足迹4 4 5 3 4 建设用地生态足迹4 5 5 3 5 化石燃料用地生态足迹4 6 5 3 6 水域生态足迹4 6 小结4 7 第6 章柳州市生态安全评价5 0 6 1 生态盈余( 赤字) 计算与变化分析5 0 6 1 1 全市生态盈余( 赤字) 计算与变化分析5 0 6 1 2 市区及各县生态盈余( 赤字) 计算与结果分析5 1 6 1 3 各类型士地生态盈余( 赤字) 计算与结果分析5 3 6 2 生态压力指数计算与变化分析5 7 6 3 多样性指数和生态经济系统发展能力计算与变化分析5 8 6 4 万元g d p 生态足迹计算与分析5 9 结论6l 第7 章柳州市生态安全预测6 3 7 1 预测模型概况( 灰色预测模型) 6 3 7 2 生态承载力、生态足迹和化石燃料生态足迹预测6 4 7 3 生态安全预测及其分析6 5 7 3 1 生态赤字预测与分析6 5 7 3 2 生态压力指数预测与分析6 6 结论6 7 第8 章结论与对策6 8 v l 桂林理工大学硕士学位论文 8 1 结论6 8 8 1 1 柳州市生态安全现状评价结论6 8 8 1 2 柳州市生态安全预测结论7 0 8 2 对策7 0 致谢7 4 参考文献7 5 附录7 9 个人简历8 8 v i i 桂林理工大学硕士学位论文 第l 章绪论 1 1 研究的目的和意义 人类社会先后经历了三次工业革命，此后，人类社会以惊人的发展 速度取得了飞速的发展，但这种发展是以生态环境破坏和资源大量消耗、 浪费等粗放型的方式为代价的。人类活动对地球生态系统的影响越来越 大，如资源枯竭、环境恶化和经济发展瓶颈等生态安全问题也日显突出。 l9 6 2 年，美国海洋生物学家蕾切尔卡逊发表了寂静的春天一书， 该书阐述了【lj 大量使用杀虫剂对人与环境的危害，并预言了农药危害人 类环境的结果，敲响了工业社会环境危机的警钟，标志着人类开始关注 环境问题。19 7 2 年，美国麻省理工学院的四位年轻科学家撰写的增长 的极限第一次向人们预示了在一个有限的星球上无止境地追求增长所 带来的后果，事实也终于证明了关于全球生态制约的观念并不是荒诞不 经的，并且这些的确限制了实物增长，再一次警示了人们【2 1 。同年，联 合国人类环境会议在斯德哥尔摩召开，发表的人类环境宣言郑重声 明【jj ：“只有一个地球，人类在开发和利用自然的同时，也承担着维护自 然的义务，保护和改善人、类环境是关系到全世界各国人民的幸福和经济 发展的重要问题，也是全世界各国人民的迫切希望和各国政府的责任 。 因此，在l9 8 3 年，联合国成立了专门研究环境与发展问题的世界环境与 发展委员会，该组织于19 8 7 年发表了我们共同的未来的报告，第一 次提出【4j “可持续发展”的思想，系统地阐明了可持续发展的含义与实 现途径，即人类未来的发展必须是经济和环境的协调发展。 2 0 世纪9 0 年代以后，随着人类对环境的逐渐重视，相关环境保护 的国际性纲领文件和国际公约以相继问世，标志着走可持续发展之路、 实现人与自然和谐发展已成为全世界的共识。19 9 2 年，联合国环境与发 展大会在巴西里约热内卢召开，讨论并通过了罩约环境与发展宣言 ( 又叫“地球宪章 ) 和21 世纪议程两个纲领性文件，其中21 世 纪议程包括如何减少浪费和消费形态、扶贫、保护大气、海洋和生活 多样化、以及促进可持续农业的详细提议，将环境、经济和社会关注事 项纳入同一政策框架，具有划时代意义【5 1 。19 9 5 年，气候变化框架公约 会议首次举行，至l9 9 7 年，1 4 9 个国家在第三次缔约方大会签署了京 都议定书，该文件详细规定了【6 】2 0 0 8 年到2 0 l2 年期间主要工业化国家 温室气体的减排量，这是人类历史上首次以法规的形式限制温室气体排 桂林理工大学硕士学位论文 放。至2 0 0 5 年，气候变化框架公约会议已举行l0 次，共有15 6 个国 家和地区正式签署了气候变化框架公约和生物多样性公约，明确 了生态环境保护对于人类存在发展的重要性。2 0 0 9 年，19 2 个国家和地 区参加了在哥本哈根举行的第十五次气候变化框架公约会议，这是 继京都议定书后又一具有划时代意义的全球气候协议书，被喻为“拯 救人类的最后一次机会”的会议。同时，在这次会议上，中国国务院总 理温家宝承诺在2 0 2 0 年中国温室气体在19 9 0 的基础上减排4 0 5 0 ， 这一目标将引发中国经济、产业、科技以及生产、生活方式、消费观念 等领域的一场深刻革命。 在传统的经济发展模式中，经济的增长总是伴随着生态环境的恶化， 对于工业化过程对生态环境的影响尤为突出，这一点在发达国家的工业 化过程中已得到证实，而我们不能再走发达国家先污染后治理的道路， 而必须走可持续的发展道路，但在实施可持续发展战略时，需要确定现 在所处的状态，即处于生态安全的状态和程度，以及是否正沿着可持续 的方向发展。 近年来，柳州市经济取得了飞速的发展，同时也带来了一系列的生 态环境问题，如：水土流失、石漠化加重、酸雨频率增加、洪涝灾害频 发、生物多样性逐渐减少等【_ 7 1 。另外，也导致了新型污染的加重，如汽 车尾气的污染已成为柳州市重大的环境问题之一【8 】。甚至还出现了因管 理不善，监督不得力和执行力度不够等原因而导致的污染事故和事件， 如：19 9 9 年露糖糖厂因事故性排放生产污水引发波及柳江全江段的污染 事故，柳北区长塘镇的柳州锌品集团s 0 2 泄露事件。因此评价和预测柳 州市生态安全状态和可持续发展，对于柳州市的生态安全和可持续发展 具有重要意义，同时对于柳州生态市建设和生态模范城市建设也具有重 要的指导意义。 1 2 研究进展 1 2 1 生态安全研究进展 生态安全起源于美国，来源于环境安全，环境安全的最早提出者是 美国学者莱斯特r 布朗，他提出国家安全重新界定，并在建立一个持 续发展的社会一书中指出【9 】：“目前对安全的威胁，来自国与国间关系 的较少，而来自人与自然间关系的可能较多，土壤侵蚀，地球基本生物 系统的退化和石油储量的枯竭，目前正在威胁着每个国家的安全 。从此， 生态安全就逐渐引起人们的注意，国内外学者也进行了大量的研究和讨 2 桂林理工大学硕士学位论文 论，总体上经历了四个阶段：定义争论阶段( 定义扩展阶段) 经验 论证阶段模型论证阶段模型预测阶段。 1 2 1 1 国外研究进展 ( 1 ) 第一阶段：定义争论阶段 冷战时期，全世界多把国家安全定义在军事、政治和经济安全的范 围内。冷战结束后，由于对环境含义的讨论日渐增多，人们逐渐开始重 新界定安全的概念【1 0 1 纠。并把环境压力作为主权国家安全的一个重要的 威胁，将环境变化看成全球安全的共同问题。这样安全的定义扩展为“全 球的 或是“全面的安全概念，而不再仅仅是国家层次上的概念【1 6 18 1 。 ( 2 ) 第二阶段：经验论证阶段 为了为概念和理论争论提供依据，进行了大量的经验性研究，其中 最著名的研究项目：环境变化和剧烈冲突项目【1 9 2 1 】和环境与冲突项目 【2 2 2 3 1 ，其研究计划得出了的结论：“环境变化与不安全相关的条件有地 位的不平等、制度的缺陷和地区的贫穷 ，与现实基本相符。 ( 3 ) 第三阶段：模型研究阶段 为了弥补定性研究的缺陷，使环境安全或生态安全的研究更加具有 说服力和更具有可操作性，生态安全的研究逐渐由定性研究转向定量研 究，因此模型评价研究逐渐得到研究者们的青睐，其中比较著名的评价 模型有：研究生态安全与可持续发展的生态足迹模型【2 4 2 鲥、研究环境与 污染关系的e k c 曲线模型【26 1 、研究人类活动对环境影响的i n 模型【2 7 】 和研究人与自然系统各种因素间的因果关系的主成分分析模型【2 引。 ( 4 ) 第四阶段：模型预测阶段 随着研究的深入，人们不再满足于评价区域的生态安全状态，而开 始通过评价数据，去预测区域的生态安全和可持续发展趋势，为区域发 展的规划和政策制定提供依据，因此大量的研究开始将数学预测模型与 生态安全模型相结合去预测区域的生态安全，如联合国提出的“压力一 状态一响应模型( p s r 模型) 【2 9 】 ，以及灰色模型、模糊数学模型和黑 箱模型等 1 2 1 2 国内研究进展 生态安全在国内的研究起步较晚，上世纪9 0 年代才开始起步，上世 纪9 0 年代后期才逐渐被人们重视，并成为科学界关心和讨论的热点问 题。2 0 0 0 年l2 月2 9 日国务院发布的全国生态环境保护纲要是我国 首次明确提出【3 0 】“维护国家生态环境安全 的目标，认为保障国家生 态安全，是生态保护的首要任务。至此以后，生态安全的研究也逐渐蓬 桂林理工大学硕士学位论文 勃发展起来。具体研究过程经历了定义的完善模型评价模型预 测四个阶段。 ( 1 ) 定义的完善阶段 对于定义的争论，是在国际上许多学者对于生态安全的内涵与外延 认识的基础上从不同的角度对生态安全进行的定义。所谓生态安全，是 指一个国家或人类社会生存和发展所需的生态环境处于不受或少受破坏 与威胁的状态，即使生物与环境，生物与生物，人类与地球生态系统之 间保持着正常的功能与结构。生态安全是国家安全和社会稳定的一个重 要组成部分。 生态安全与可持续发展是直接相关的，主要表现在以下方面：生态 安全是可持续发展的基石，是可持续发展追求的目标之一；生态安全与 可持续发展具有内涵和目标的一致性，生态安全是对可持续发展概念的 补充和完善。 可持续发展和生态安全是统一的，可持续发展不能离开环境及生态 安全保障的前提，要维持其生态安全也不得不沿着可持续发展的方向前 进。但不同的角度对生态安全有不同的定义，如陈漱兰【3 l 】认为生态安全， 即实现生存和发展所处的生态环境，保持土地、水源、天然林、地下矿 产、动植物资源、大气等“自然资本 的保值增值、永续利用，使之适 应国民教育水平、健康状况体现的“人力资本和机器、工厂、建筑、 水利系统、公路、铁路等体现的“创造资本”持续增长的配比要求，避 免因自然衰竭、资源生产率下降、环境污染和退化对社会生活和生产造 成的短期灾害和长期不利、影响，甚至危及国家军事、政治和经济安全。 而尹希成1 32 j 认为生态安全是指人类赖以生存的生物圈处于自然平衡状 态，即人能够与自然界共生、共荣、协同进化。但无论定义的角度怎么 变化，生态安全从区域和国家的水平来讲，它包括了生物安全、环境安 全和生态系统安全等在内的系统化的安全体系。郭中伟1 3 3 1 认为生态安全 是指一个生态系统的结构是否受到破坏，其生态功能是否受到损害，其 显著特征是生态系统所提供的服务的质量和数量的状态。但一个生态系 统所提供的服务的质量和数量出现异常时，则表明该系统的生态安全受 到了威胁，即处于“生态不安全 的状态。因此“生态安全”包含了两 重含义：一是生态系统自身是否安全，即其自身结构是否受到破坏：二 是生态系统对于人类是否安全，及生态系统所提供的服务是否能够满足 人类的生产生活需要。本文则偏重于郭中伟对生态安全的定义，尤其是 生态系统所提供的服务是否能够满足人类生活生产的需要，是否能够承 载该区域经济发展的压力。 4 桂林理工大学硕士学位论文 ( 2 ) 模型评价阶段 国内对评价模型的研、究和应用，基本上是参照国际上比较成熟的模 型，即以上提到的生态足迹模型、e k c 曲线模型、i p a t 模型和主成分分 析模型。如：徐中民，陈东景，张志强等【3 4 】利用生态足迹模型计算了中 国19 9 9 年生态足迹，并分析了中国的可持续发展状况。2 0 0 4 年，刘宇 辉和彭希哲又利用生态足迹模型对中国历年生态足迹进行计算，并对可 持续性发展进行评估，使生态足迹模型在国内得到广泛应用【3 5 】。近年， 研究者们利用e k c 曲线对国内工业型城市( 如柳州、武汉、西安、济南、 成都、重庆和徐州等城市) 【3 6 4 2 1 进行大量的研究，以研究污染物排放与 经济发展之间的关系，从而确定经济与环境的可持续发展状况。i p a t 模 型主要用于环境压力分析，如罗宏等【43 】对苏州市环境压力响应的分析。 主成分分析法是通过分析不同系统的协调度来评价区域的可持续性方 法，如魏荣荣【4 4 】对桂林市可持续发展评价的分析。 ( 3 ) 模型预测阶段 国内的预测模型除国外提到的模糊数学模型，神经网络模型模型和 黑箱模型外，还有如回归分析模型和灰色预测模型【4 5 4 6 1 。 1 2 2 生态足迹的研究进展 根据w i l l i a m 和w a c k e r n a g e l 从不同侧面对生态足迹模型的解释，生 态足迹反映了人类活动对地球环境的影响，既包含了可持续性机制，又 包含生态安全度量，因此在国内外都有广泛的应用【4 7 1 。 1 2 2 1 生态足迹的国外研究进展 表1 1 2 0 0 1 年世界及各类型国家生态足迹、生态承载力和生态赤字 t a b l e1 1 e c o l o g i c a lf 0 0 t p r i n t ，e c o l o g i c a lc a r r y i n gc a p a c i t ya n de c o l o g i c a id e f i c i t o fa 1 1k i n d so fc o u n t r i e si nt h ew o r l di n2 0 01 资料来源：亚太区2 0 0 5 年生态足迹与自然财富 由于生态足迹模型计算简单明了，结果具有实质意义，因此在国际 上被广泛的应用。而且世界粮农组织几乎每年都公布世界和各国的生态 足迹和自然财富情况( h t ；p ：f a o s t a t f a o o r g ) ，同时还有很多国家也对本 桂林理工大学硕士学位论文 国每年生态足迹进行核算，如美国、英国、俄罗斯、巴西、日本、澳大 利亚等国家均对本国2 0 0 1 年的生态足迹和生态承载力进行了核算，并得 出全世界2 0 0 1 年的生态足迹和生态承载力情况，以及高收入国家、中收 入国家和低收入国家的生态盈余赤字情况，所以生态足迹的应用在国际 上已得到广泛认可。( 详见表1 1 ) 。 1 。2 2 2 生态足迹的国内研究进展 国内生态足迹模型的研究以应用型研究为主，且早期的研究主要是 国家层面，如对中国历年的承载力、生态足迹和生态赤字进行的计算。 ( 详见表1 2 ) 表1 2 中国1 9 6 2 年2 0 0 1 年生态承载力、生态足迹和生态足迹变化【3 5 l t a b l e1 2 c h a n g eo fe c o l o g i c a lc a r r y i n gc a p a c i t y ，e c o l o g i c a lf 0 0 t p r i n ta n d e c o l o g i c a lf o o t p r i n tf r o m19 6 2t o2 0 01 i nc h i n af 3 1 】 区域生态安全是生态安全研究的热点和必然归宿f 45 1 ，随着人们对于 生态足迹模型研究的进一步深入，在省、市、县级区域也开始得到广泛 的应用。如对江苏、湖南、广西、云南等省，江阴市、宝鸡市、济南市、 大连市、海口市等市以及岳西县、大化瑶族自治县、长岭县等县【4 6 ，4 9 5 9 】 的生态安全和可持续性进行分析，因此该模型对于评价区域生态安全和 可持续性发展在理论上和技术上是成熟的，结果是可信的。 1 3 研究的内容 本研究拟在传统生态足迹模型基础上，利用生态压力指数作为评价 ， 6 桂林理工大学硕士学位论文 柳州市生态安全的主要指标，以多样性指数、生态经济系统发展能力和 万元g d p 生态足迹作为分析该区域生态系统稳定性，发展能力和资源利 用效率作为生态安全评价的辅助性指标，以期找出柳州市生态不安全存 在的问题和区域。在此基础上，利用灰色预测模型，通过m a t l a b 软件 预测柳州市未来5 年的生态安全，根据评价和预测情况提出相应的对策。 1 4 研究方法 按照生态足迹模型，将数据输入计算机，通过e x c e l 和s p s s 软件 对数据进行计算和分析，并通过m a t l a b 软件预测未来5 年的数据变化。 1 5 技术路线 本研究以柳州市