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东江是珠江的四大水系之一,不仅发挥着灌溉、内陆航运等作用,而且还为广东和香港提供饮用水水源。东江流域的生态安全,不仅涉及东江流域水资源的可持续利用,而且涉及珠江三角洲地区和香港的经济、社会发展和繁荣稳定。近年来,东江流域城市化进程飞速发展,人类对东江流域的自然生态系统的干扰越来越强烈,再加上全球变化的影响,造成生态系统的功能衰退,甚至部分生态系统的损毁,不仅危及当地居民的生活,而且限制了流域经济和社会的发展。为了促进东江流域生态、经济和社会的全面可持续发展,对东江流域的生态安全进行综合评价是非常必要的。 本研究对东江流域生态系统面临的压力进行分析,探寻东江流域的生态系统服务功能、生态占用与自然‐经济‐社会复合系统的可持续性三者之间的关系,分别从生态系统服务功能、生态占用和自然‐经济‐社会复合系统的角度,对2000~2008年东江流域的生态安全进行分析,并对生态安全各研究角度的评价结果进行综合研究,明确东江流域内生态安全综合状况的时间和空间差异,为东江流域生态系统的保护和管理提供科学依据,从而实现东江流域的经济、社会与生态的协调发展。首先,研究了2000~2008年东江流域生态系统服务价值的变化情况。在Costanza等和谢高地等所辨识出的若干类生态系统服务功能的基础上,增加了水体的水资源供给、内陆航运和水文调节功能,河流的输沙功能和水库的水力发电功能的价值评估,通过对植被净初级生产力(NPP)的测算,结合影子工程法、市场价值法、机会成本法等方法,计算单位面积生态系统服务价值随时间的动态变化。其次,研究了2000~2008年东江流域生态足迹与生态承载力的变化情况。以实际土地平均生产力法对东江流域涉及的地市赣州、梅州、河源、韶关、惠州、广州、东莞和深圳2000~2008年的产量因子分别进行调整,把人类对淡水资源的利用和污染物对生态系统的占用(包括林地消纳废气(SO2、粉尘),水域消纳污水,以及固体废弃物堆积占用耕地)作为生态占用的核算项目纳入计算中,计算东江流域的生态足迹与生态承载力,分析两者的动态变化过程以及人类生活和生产对生态系统的占用和影响。在此基础上,进行了生态安全管理评价。运用压力-状态-响应(P-S-R)模型,通过筛选法,选取适当的生态安全管理评价的因子,建立基于格网的东江流域生态安全管理评价指标体系。采用熵权法确定评价指标的权重,并通过综合评分法对东江流域2000~2008年的生态安全管理状况进行评价。最后,对比了东江流域生态系统服务价值、生态足迹盈亏和生态安全指数这三类指标的等级变化情况,以明确东江流域生态系统服务价值、资源的利用强度与自然-经济-社会复合系统的可持续性之间的区别与联系,并对生念安全各研究角度的评价结果进行综合研究,明确东江流域内生态安全综合状况的时间和空间差异。研究的主要结论如下: (1)2000~2008年,东江流域生态系统服务的总价值呈减少的趋势,由2000年的1595.26×108元减少到2008年的1556.62×108元,年均减少率0.30%。2000~2008年东江流域生态系统服务价值的空间分布情况为:中游>上游>下游。流域内,生态系统服务价值高于45000元/hm2的面积占流域内各自行政区面积的比例由高到低依次为:新丰>河源>兴宁>惠州>赣州>东江流域平均值>增城>东莞和深圳。生态系统服务价值高于45000元/hm2的面积减少的程度为:增城>兴宁>赣州>惠州>东江流域平均值>河源>东莞和深圳>新丰。 (2)2000~2008年东江流域涉及各市的传统消费性生态足迹、污染生态足迹与淡水消费性生态足迹的总和的最高值均为广州。人均传统消费性生态足迹的空间分布大致由上游至中下游增加。2000~2008年,东莞、韶关和广州的人均污染生态足迹较大,均超过0.1500。Hm2/人。赣州、东莞和深圳的人均淡水消费性生态足迹较小,均低于0.6505 hm2/人,其余东江流域涉及各市的人均淡水消费性生态足迹较大,均超过0.8330 hm2/人。 2000~2008年淡水的人均生态承载力呈波动变化,且各市的差异很大。除淡水外的可利用人均生态承载力呈增加趋势的城市有赣州和广州;除淡水外的可利用人均生态承载力呈减少趋势的城市有梅州、河源、韶关、惠州和东莞;深圳除淡水外的可利用人均生态承载力2000~2004年增加,2004~2008年减少。 广州2003~2004年的淡水资源呈生态赤字状态;广州的其余年份以及东江流域其余各市的淡水资源均呈生态盈余状态。梅州2000~2003年和河源2000~2002年传统的消费性生态足迹和污染生态足迹的总和,呈生态盈余状态;梅州和河源的其余年份以及东江流域其余各市的传统消费性生态足迹和污染生态足迹的总和,呈生态赤字状态。 2000~2008年东江流域涉及各市的淡水生态足迹均占各市总生态足迹比例的很大部分,其中,赣州、梅州、河源、韶关和惠州的淡水生态足迹占总生态足迹的比例均超过35%;化石能源用地生态足迹占各市总生态足迹的比例也较大,其中,广州和东莞的化石能源用地生态足迹占总生态足迹的比例最大,均超过28%;赣州的耕地生态足迹占总生态足迹的比例也较大(超过25%)。 (3)东江流域生态安全指数的等级的总体变化情况为:由2000年的较安全等级下降为2004年的较不安全等级,到2008年改善为很安全等级。其中,2000年占东江流域29.56%的面积处于很安全等级,42.84%的面积处于较安全等级,19.78%的面积处于临界安全等级,处于较不安全和很不安全等级的面积占7.82%;2004.年东江流域无处于很安全等级的区域,占东江流域4.94%的面积处于较安全等级,31.89%的面积处于临界安全等级,处于较不安全和很不安全等级的面积占63.17%;2008年占东江流域80.19%的面积处于很安全等级,10.93%的面积处于较安全等级,4.19%的面积处于临界安全等级,处于较不安全等级的占流域总面积的4.69%,无处于很不安全等级的区域。 (4)2000年、2004年和2008年梅州和河源的生态系统服务价值均在中等级水平,赣州和广州的生态系统服务价值均在较低等级水平,东莞和深圳的生态系统服务价值均在低等级水平,而韶关和惠州的生态系统服务价值由2000年的中等级下降为2004年和2008年的较低等级;2000年、2004年和2008年生态足迹盈亏的等级变化情况为:赣州均为弱不可持续,广州和东莞均为极不可持续,其余东江流域涉及各市均为等级下降的情况;生态安全指数(ESI)的等级变化情况为:2000年、2004年和2008年韶关均为较安全等级,其余东江流域涉及各市的生态安全指数的等级均为先下降后上升的情况,且2008年的生态安全指数的等级均不低于2000年的生态安全指数的等级。东江流域生态安全综合指数(ESCI)的总体变化情况为:由2000年的0.46(临界安全等级),减少到2004年的0.31(较不安全等级),2008年增加到0.42(临界安全等级)。