Geography: An ecological security evaluation method

Abstract

内蒙古草原坐落在全球气候变化的敏感地带。当地是风沙的重要生态屏障，也具有中国能源和矿业资源开发的战略重要性。为了描述资源开采对内蒙古典型草原生态安全的影响，我们基于生态足迹概念发展了消费足迹压力指数和生产足迹压力指数，并且开发了生态足迹贡献指数，它评估资源和产品从输入到输出当地所产生的压力情况。利用这些指数，我们开发了一对生态安全评价模型估算典型草原生态安全水平。我们用模型计算CFPI、PFPI和EFCI。我们发现CFPI和PFPI在大多数地区的全部评价时间均在增长。此外，EFCI总是正数，这说明典型草原生态安全主要受到电力和产品输出过程的影响。我们的结果显示生态安全自2005年开始处于严重风险状态。

Results

生态足迹和生态承载力的变动

全国能源核算因贸易而应该修正，生态足迹核算也是如此，部分来自能源消费的碳足迹应该扣除作为能源且生产输出商品的生态足迹，而输入产品的碳足迹应该加上。然而，研究区的进出口数据因行政区过小而不能获取，因而贸易对生态足迹的作用将干扰消费足迹的消费大小，但我们利用生产和消费足迹比较将能够计算生态足迹净输入或净输出，然后判断生态安全压力是来自资源输出还是过度消费。研究区生产生态足迹和消费生态足迹见于图 2和3，他们在2001到2010年大幅增长。2010年生产足迹是2001年的1.81倍，社会经济发展加速了食品生产和电力生产，尤其是在锡林浩特市；生产足迹的增长相应地加速。锡林浩特市生产足迹增长率高于其他地区，占到2010年全部生产足迹的38.5%。消费足迹比之2001年增长4.51倍，因之区域生活标准的提升。生态承载力变化不大，原因在于草原主要的生产性土地类型是草地，它在评价时段变化不大。

生产足迹在2001~2010年之间高于生态承载力，这两者之间的差距就意味着生产过度消耗了当地自然资源导致了生态过载。2001~2004年消费足迹低于生态承载力，这说明利用的资源和生产的废物是在生态承载力的可承受范围的，当地是比较安全的，并且这里还有潜在的额外发展空间。然而，之后的消费足迹就高于生态承载力，指示典型草原正经历着生态赤字，因为资源需求不能被当地供给（生态承载力）所满足。自从其他地区小规模的输入开始，当地就必须为了满足较高的本地需求而过度利用本地资源。

CFPI、PFPI和EFCI的变化

通过我们成对的生态安全评价模型，我们基于相应的统计数据计算了每个区域的生态承载力和生态足迹，并且用到了CFPI、PFPI和EFCI数值分析四个区域。

我们的结果显示全部研究区在2005~2010年非常危险，2001~2004年是危险的。阿巴嘎旗直到2009年一直是危险，仅2010年达到非常危险……依据消费足迹和生产足迹在不同土地利用类型的变化分析，我们发现风险主要来自以生产足迹为代表的放牧用地，鉴于典型草原覆盖研究区88%的区域，生态承载力变化再0.8~0.84之间，但它远小于生产足迹1.38~1.96；对于消费足迹，风险主要来自碳释放土地，它增长了14.8倍，由于能源消费需求，社会经济发展导致二氧化碳排放。

大部分EFCI数值大于0，除2002~2010年的新林浩特，2008年的西乌珠穆沁旗和整个研究区，2010年的东乌珠穆沁旗。这说明生态安全主要由PFPI决定，由于PFPI增长，生态安全压力由区域外明显地增长已经威胁到当地的生态安全。EFCI在研究区有下降趋势，它表明尽管生态安全的威胁来自于资源的生产，但生态安全的外部压力已经在改变内部压力。锡林浩特市EFCI数值在2001年之后小于0，说明当地的生态安全主要是CFPI决定。当地的消费结构应该调整为增加更多的外部资源输入，并为降低CFPI而减少本地资源的过度消费，以及生态赤字。

References

[1] Li, X.; Tian, M.; Wang, H.; Wang, H.; Yu, J. Development of an ecological security evaluation method based on the ecological footprint and application to a typical steppe region in china. Ecological Indicators 2014, 39, 153-159.