基于改进生态足迹模型的太湖流域生态安全评价

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太湖流域地处长江三角洲核心地带,经济高度发达但也同样受资源、环境等问题的困扰,科学严谨的量化其生态系统承载能力以及资源消耗现状可以有效的了解太湖流域生态环境基本情况,判断其生态安全区间,这是太湖流域未来城市经济发展的重要基础,也是维持城市发展和生态建设平衡的关键环节。本文以改进的三维生态足迹模型为基础,选取太湖流域七个代表性城市为研究范围,在2006—2019年的时间尺度内,分别测算了研究区域的人均生态足迹、人均生态承载力、人均生态赤字、生态足迹深度以及生态足迹广度,以便衡量研究范围内的生态环境现状,并通过引入生态压力指数、生态经济协调指数、生态适度人口和存量-流量利用比,赋予权重后得到综合生态安全指数,根据划分的生态安全等级来评价研究区域的生态安全水平,最后利用地理探测器模型识别并分析影响研究区域各城市生态安全的主要驱动因素,并提出对策建议。研究结果如下:据改进的三维生态足迹模型计算结果显示:(1)按不同土地利用类型来看,研究区草地、林地和水域的人均生态足迹在0~0.10hm~2/人之间,随时间推移变化不明显;耕地人均生态足迹在0.30~0.60hm~2/人之间,随时间呈下降趋势;建设用地及化石能源用地的人均生态足迹均大于1hm~2/人,其中建设用地人均生态足迹呈上升趋势,化石能源用地呈下降趋势;各地类人均生态承载力持续下降;流域除草地外,其余地类均为生态赤字。(2)按不同行政区域划分,研究区各城市的人均生态足迹在0.75~1.80hm~2/人之间,其中上海、杭州、湖州呈下降趋势,其余城市呈上升趋势;各城市人均生态承载力呈下降趋势;所有城市均表现为生态赤字状态;根据灰色预测GM(1,1)模型模拟结果显示,如不加人为干预,研究区域的生态赤字情况或将进一步加剧。(3)研究区域的人均生态足迹在空间分布上差异明显,高值区主要集中在城镇周边,沿中心向外部辐射,极大值零星分布于山地丘陵,低值区则分布于非城镇用地的其他地方;人均生态承载力空间格局表现为北低南高,且随时间变化承载力不断下降。(4)14年间,研究区域各城市人均生态足迹深度均大于1,城市发展可持续性较差;草地的生态足迹深度始终保持在1,其余地类的生态足迹深度排序为:建设用地>化石能源用地>耕地>水域>林地;流域整体生态足迹深度随时间变化波动上升。据估计,研究期内消耗的自然资源大约需要209.59年才能恢复。(5)生态足迹广度在研究区内空间分布差异较大,上海市作为经济中心,生态足迹广度值低,资源利用效率一般;生态足迹广度的总体年际变化率随时间呈下降趋势,说明流域对资源的整体利用效率有所改善。(6)三维生态足迹结果显示,流域发展仍然以占用化石能源用地、耕地以及建设用地为主,同时,流域整体的三维生态足迹有所下降,资源利用水平有了一定程度的提升。据建立的太湖流域生态安全评价体系结果显示:(1)流域整体生态压力指数大于2,属于严重不安全范围;生态经济协调指数均小于1.414,城市经济发展与生态资源分配协调性较差;流域各城市的实际居住人口远大于生态适度人口数量,造成大量过剩人口;2006—2019年太湖流域的存量-流量利用比在12.49~15.72之间,单凭流量资本的消耗已经不能满足现下城市发展的需求,因此需要大量消耗存量资本以维持生存。(2)湖州、常州、嘉兴的综合生态安全指数均大于0,随时间变化不断减小,大致处于相对安全的范畴,苏州、无锡、杭州、上海的综合生态安全指数则小于0,且随时间变化呈上升趋势,基本属于不安全的状态。横向上,两类城市均在朝相反的方向发展,最后趋于平衡。(3)根据地理探测器的结果,常住人口是影响上海市生态安全的最主要因素,苏州、嘉兴、湖州和杭州生态安全的主导驱动因子均为第三产业占比,人均消费型支出则对常州市的生态安全解释力最强,耕地面积对无锡市的生态安全有一定的影响,但显著性不强。
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