全 文 ：　 　 倡 国家自然科学基金项目 （３９３７０５５ 、３９６７０５８６） 、陕西省自然科学基金项目 （２００１SM ２７）和陕西省软科学项目（２００３KR０２）资助
收稿日期 ：２００６唱０２唱０６ 　 改回日期 ：２００６唱０５唱２０
基于生态压力指数的不同尺度区域生态安全评价 倡
赵先贵１ 　马彩虹２ 　高利峰１ 　韦良焕１
（１ ．陕西师范大学旅游与环境学院 　 西安 　 ７１００６２ ； ２ ．陕西理工学院 　 汉中 　 ７２３００１）
摘 　 要 　 在生态足迹原理的基础上 ，提出生态压力指数 ，并将其作为生态安全评价的指标 ，制定了相应的指标等级
划分标准 。 利用该评价指标和等级划分标准对全球 １４７ 个国家或地区及中国部分省 、市和县的试评价表明 ，该评
价指标及等级划分标准能很好地运用于不同时空条件下的生态安全评价 。
关键词 　 生态安全 　 生态压力指数 　 生态足迹
Assessment of ecological safety under different scales based on ecological tension index ．ZHAO Xian唱Gui１ ，MA Cai唱
Hong２ ，GAO Li唱Feng１ ，WEI Liang唱Huan１ （１ ．College of Tourism and Environmental Sciences ，Shaanxi Normal Universi唱
t y ，Xi’an ７１００６２ ，China ；２ ．Shaanxi Universit y of Technology ，Hanzhong ７２３００１ ，China） ，CJEA ，２００７ ，１５（６） ：１３５ ～ １３８
Abstract 　 Based on the principle of ecological footprint ，the paper advanced ecological tension index as an evaluation
method of ecological safety ，and set out ecological safet y classification criteria ．Ecological tension index and classification cri唱
teria were used to evaluate ecological safety of １４７ countries in the world and some provinces ，cities and counties of China ．
Results of the study show that used index and criteria reliably assess ecological safety in both space and time ．
Key words 　 Ecological safety ，Ecological tension index ，Ecological footprint
（Received Feb ．６ ，２００６ ；revised May ２０ ，２００６）
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 。
生态安全是构建和谐社会 ，实现科学发展的重要保障 ，是国家安全和社会稳定的一个重要组成部分 ，生态安
全问题成为近年来研究的热点［１ ～ ４］ 。 现有的生态安全评价方法主要有综合指数法 、景观生态学方法 、生态
系统安全综合评价法和生态安全承载力评价方法等 ４ 种［１］ ，这些评价方法复杂 ，涉及的评价因子繁多 ，需要
人为赋值 ，主观因素影响大 ，评价指标和划分等级的标准很难统一 ，因而评价结果在不同时空条件下不能相
互比较 。 生态足迹方法是由加拿大生态经济学家 Rees 和 Wackernagel 于 １９９６ 年提出的一种定量评价区域
可持续发展程度的方法［８ ，９］ 。 笔者在生态足迹原理的基础上 ，提出生态压力指数并用于生态安全评价 ，对不
同尺度区域生态安全进行了试评价 。
1 　 生态安全评价模型
1畅1 　 生态足迹评价模型
生态足迹方法主要通过对研究区域生态足迹 、生态承载力 、生态赤字的测算 ，以测评区域可持续发展状况 。任
何已知人口的国家或地区的生态足迹表述为生产这些人口所消费的所有资源和吸纳这些人口所产生的所有废物
所需要的生物生产面积（Bioproductive area）［５ ～ １１］ 。 生物生产面积分为耕地 、草地 、林地 、水域 、建筑用地和化石燃料
用地 ６大类 ，生态承载力（Biocapacity）是指一个区域实际提供给人类的所有生物生产土地面积（包括水域）的总
和［５ ～ １１］ 。如果区域的生态足迹超过了区域所能提供的生态承载力 ，就出现生态赤字 ，反之 ，则表现为生态盈余 。
生态足迹指标模型为 ：
EF ＝ N × ef ＝ N ∑
n
i ＝ １
（ ai × rj） ＝ N ∑
n
i ＝ １
（ ci／ pi） × rj 　 　 （ i ＝ １ ，２ ，３ ，Λ ，n ；j ＝ １ ，２ ，Λ ，６） （１）
生态承载力指标模型为 ：
　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 EC ＝ N × ec ＝ N × ∑
６
j ＝ １
aj × rj × yj 　 　 （ j ＝ １ ，２ ，３ ，Λ ，６） （２）
第 １５卷第 ６ 期 中 国 生 态 农 业 学 报 Vol ．１５ 　 No ．６
２ ０ ０ ７年 １ １月 Chinese Journal of Eco唱Agriculture Nov ．，　 ２００７
生态赤字模型为 ：
　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 ED ＝ EF － EC ＝ N（ ef － ec） （３）
式中 ，EF为区域生态足迹 ，EC 为区域生态承载力 ，ED 为生态赤字 ，ef 为人均生态足迹 ，ec 为人均生态承
载力 ，N 为人口数 ，ai 为第 i种物质人均占用的生物生产面积 ，rj 为均衡因子 ，ci 为第 i种物质的人均消费
量 ，pi 为第 i种物质的世界平均生产能力 ，i为消费的物质种类 ，j 为生物生产面积类型 ，aj 为人均实际占有
的生物生产面积 ，yj 为产量因子 。
均衡因子为某类生物生产面积的世界平均潜在生产力（World average potential productivit y）与全球各类
生物生产面积的平均潜在生产力的比值 。 为使其研究结果在全球不同区域具有可比性 ，本文采用 Wacker唱
nagel在世界野生动物基金会（WWF）２００４ 年报告中给出的 ２００１ 年的均衡因子［１０ ，１１］ ：建筑用地和耕地为
２畅１９ ，水面为 ０畅３６ ，草地为 ０畅４８ ，林地和化石能源用地为 １畅３８ ，水力发电用地为 １ 。
产量因子是一个国家或地区某类生物生产土地的平均生产力与同类土地的世界平均生产力之间的比
率 。 由于同类生物生产土地面积的生产力在不同国家或地区之间存在差异 ，因而不同国家或地区的同类生
物生产土地面积不能直接进行对比 。 Wackernagel 引入产量因子（Yield factor）的概念解决这一问题［５ ～ １１］ 。
本研究耕地和果园地的产出因子分别依据某区域每一年的粮食 、水果平均产量与全球平均产量相比较 ，分
别得出耕地和园地的产出因子 。 建筑用地大都来自产出率高的耕地 ，产出因子取值与耕地相同 。 其余土地
类型的产出因子按文献［５ ～ ７］中对中国生态足迹的计算取值 ，草地为 ０畅１９ ，林地为 ０畅９１ ，水域为 １ 。
1畅2 　 生态压力指数模型
本文在生态足迹原理的基础上 ，提出生态压力指数（ ETI）的概念 。 生态足迹可分为可更新资源的生态
足迹和不可更新资源（能源）的生态足迹 ，考虑到生态足迹方法中没有对应能源的生态承载力 ，加之化石能
源的贸易流通和所排放气体的扩散性 ，某一国或地区所消费的化石能源足迹所带来的生态压力不可能只由
消费国或地区所承担 ，更多的是由全球来负担 ，所以将生态压力指数定义为某一国家或地区可更新资源的
人均生态足迹与生态承载力的比率 ，该指数代表了区域生态环境的承压程度 ，其模型为 ：
　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 ETI ＝ ef′／ ec （４）
式中 ，ef′为区域可更新资源的人均生态足迹 ，其余符号同前 。
表 1 　 生态压力指数等级划分标准
Tab ．１ 　 The grade of ecological tension index
等 　 级
Grade
生态压力指数
Ecolog ical tension index
表征状态
Token stat e
国家数量
Amount of country
１ ＜ ０畅５０ 很 安 全 ５８
２ ０畅５１ ～ ０畅８０ 较 安 全 ４０
３ ０畅８１ ～ １畅００ 稍不安全 ２３
４ １畅０１ ～ １畅５０ 较不安全 １２
５ １畅５１ ～ ２畅００ 很不安全 ５
６ ＞ ２畅００ 极不安全 ９
2 　 生态安全评价指标与等级
为确定科学的评价指标及等级划分 ，根据
WWF２００４中提供的 ２００１ 年全球 １４７ 个国家
或地区的生态足迹和生态承载力数据［１０］ ，利用
模型（４）计算了其生态压力指数 ，其变化范围
为 ０畅０４ ～ ４畅００ 。 通过对所获得的数据进行扫
描 、聚类分析 ，结合考虑世界各国的生态环境
和社会经济发展状况 ，制定了生态安全评价指
标与等级划分标准（表 １） 。
3 　 生态安全评价结果
为验证上述评价指标的合理性 ，分别对
不同时空条件下的生态安全进行试评价 。
3畅1 　 国家级生态安全评价
对全球 ２００１ 年 １４７ 个国家或地区的
生态安全进行评价 （部分结果见表 ２） ，从
评价结果看 ，属于生态安全（１ ～ ２ 级）的国
家和地区共 ９８ 个 ，这些国家或地区的生态
承载力一般较大 ，如属于生态很安全 （１
级）的 ５８ 个国家或地区中 ，生态承载力 ＞
２hm２ 的有 ４５ 个 ，而生态不安全的国家或
地区 （３ ～ ６级 ）有 ４９个 ，其生态承载力一
表 2 　 全球生态安全评价结果
Tab ．２ 　 The assessment results of ecological safety in the world
国家
C ountry
ET I 值
Value o f ET I
E T I 等级
Grade o f ET I
国家
Country
ET I 值
Value o f ET I
E T I 等级
Grade of ET I
澳大利亚 ０畅１６ １ 中国 １ ３
加拿大 ０畅２１ １ 印度 １ ３
新西兰 ０畅２８ １ 菲律宾 １畅１７ ４
罗马尼亚 ０畅４６ １ 意大利 １畅３６ ４
美国 ０畅６１ ２ 西班牙 １畅３８ ４
挪威 ０畅５１ ２ 日本 １畅７５ ５
法国 ０畅６８ ２ 葡萄牙 １畅８１ ５
匈牙利 ０畅５４ ２ 科威特 ２畅３３ ６
波兰 ０畅７５ ２ 以色列 ３畅７５ ６
丹麦 ０畅９１ ３ 约旦 ４ ６
１３６　 中 国 生 态 农 业 学 报 第 １５ 卷
般较小 ，其中有 ３７ 个国家或地区的生态承载力 ＜ １hm２ 。
3畅2 　 省 、市和县级生态安全评价
根据笔者对陕西省 、渭南市和宁夏西吉县的生态足迹的动态研究结果 ，利用上述评价指标及标准对其
进行生态安全评价 ，结果见图 １ 、图 ２ 和图 ３ 。 由图 １ 可知 ，近 ２６ 年来陕西省的生态压力持续增高 ，１９７８ ～
图 1 　 陕西省 1978 年 ～ 2003年生态压力指数
Fig ．１ 　 Ecological tension index from １９７８ to ２００３ in Shaanxi Province
１９８７ 年生态为很安全（生态压力 １ 级） ，
１９８８ 年 ～ ２０００ 年为较安全（２ 级） ，２００１
年以后增高为稍不安全状态（３ 级） 。 说
明陕西省近 ２６ 年来的生态安全在不断
恶化 ，可持续发展面临严峻考验 。 由图
２ 可知 ，渭南市 １９８５ 年 ～ １９９２ 年的生态
处于稍不安全状态（３ 级） ，从 １９９３ 年开
始生态处于较不安全水平（４ 级） 。 可见
渭南市近 １８ 年来生态安全也在逐渐恶
化 。 渭南市是陕西省粮油和水果的主产
区 ，该地区的生态安全状况对全省的生
态安全和可持续发展至关重要 。 从西吉县近 ２６ 年的研究结果看（图 ３） ，该县生态压力持续增高 ，１９７８ 年 ～
图 2 　 渭南市 1985年 ～ 2003 年生态压力指数
Fig ．２ 　 Ecological tension index from １９８５ to ２００３ in Weinan City
１９８６年生态较安全（２ 级） ，１９８７ 年 ～
１９９１ 年为生态稍不安全 （３ 级 ） ，从
１９９２ 年开始处于生态较不安全状态
（４ 级） 。 西吉县是国家级贫困县 ，自然
生态环境脆弱 ，社会经济发展水平很
低 ，人民的生活消费水平和生态承载
力都很低 。 西吉县正处于贫困和生态
恶化的双重困境之中 。 因此 ，不能因
为贫困地区的消费水平低 ，生态足迹
相应较小从而生态赤字很小或没有生
态赤字 ，就认为那里的发展是可持
续的 。
4 　 讨 　 论
从生态安全评价指标体系内涵上看 ，生态系统安全性指标的建立需要考虑多种因子的作用与影响特
征 。 某一区域的生态系统应该包括土地 、草地 、森林 、水域 、能源和社会环境 ６ 大系统 ，生态足迹模型中的生
物生产面积有耕地 、草地 、林地 、水域 、能源和建筑用地 ６ 种 ，两者前 ５ 种一一对应 ，因此可以借用生态足迹原
图 3 　 西吉县 1978 年 ～ 2003年生态压力指数
Fig ．３ 　 Ecological tension index f rom １９７８ to ２００３ in Xiji County
理进行生态安全评价 。本文提出的生态
压力指数反映了某区域可更新资源的
生态足迹需求与生态承载力的比例关
系 ，该指数越大 ，说明区域的生态压力
越大 ，自然生态系统的安全性越差 。 可
见生态压力指数指标符合以人为本 ，全
面 、协调 、可持续的科学发展观和构建
和谐社会的思想 ，是一种应用前景很好
的生态安全评价方法 。
前人也曾用生态足迹（包括能源足
迹）与生态承载力的比值或差值（即生
态赤字）进行可持续发展或生态环境评
价［４ ～ ７］ ，但其结果往往越是社会经济发展水平高的区域 ，生态足迹越高 ，生态就越不安全 ，似乎经济发展和
第 ６期 赵先贵等 ：基于生态压力指数的不同尺度区域生态安全评价 １３７　
生态安全之间是完全对立的 ，出现该结果的原因就是用包含能源足迹在内的总生态足迹与区域生态承载力
相比较 ，把能源足迹产生的压力完全由消费的区域承担 ，这不符合实际情况 。 例如美国 ２００１ 年的生态足迹
高达 ９畅５hm２ ，其中能源足迹占 ６畅５hm２ ，生态赤字高达 ４畅４hm２ ，很显然不能说这么高的能源足迹只给美国的
生态环境造成了很大压力 ，美国消费的化石能源大部分来自进口 ，所排放的 CO２ 等有害气体也不可能只停
留在美国上空 ，说明高能源消费所带来的能源和环境问题更多的是由全球来承担 。 可见以可更新资源生态
足迹所定义的生态压力指数更能反映人类消费所引起的区域生态压力的大小 。
现有各种生态安全评价指标体系没有统一的标准 ，往往是由评价者自行确定 ，评价指标等级的划分标
准也很混乱 ，大都是根据某一区域评价指标值的大小和实际情况临时划分 ，不同地区 、不同评价者的评价结
果不能相互比较 ，这严重影响了生态安全评价结果的应用价值 。 作者所提出的生态压力指数是基于生态足
迹模型的 ，其所包括的评价因子和计算方法是全球统一的 ，评价指标的等级标准也是通过对全球 １４７ 个国家
或地区的计算结果进行扫描 、聚类 ，结合分析不同国家和地区实际生态环境状况和社会经济发展水平 ，并经
过国家 、省 、市和县的试评价建立的 ，该等级标准能很好地在不同时空条件下进行生态安全等级划分 ，且其
评价结果可在较大时空范围内相互比较 。 当然 ，生态压力指数的评价指标和等级划分标准还有待于在实际
应用中得到检验 ，从而不断完善和提高 。
参 　 考 　 文 　 献
１ 　 杨京平 ，卢剑波 ．生态安全的系统分析 ．北京 ：化学工业出版社 ，２００２
２ 　 肖笃宁 ，陈文波 ．论生态安全的基本概念和研究内容 ．应用生态学报 ，２００２ ，１３（３） ：３５４ ～ ３５８
３ 　 陈国阶 ．论生态安全 ．重庆环境科学 ，２００２ ，２４（３） ：１ ～ ３ ，１８
４ 　 任志远 ，黄 　 青 ，李 　 晶 ．陕西省生态安全及空间差异定量分析 ．地理学报 ，２００５ ，６０（４） ：５９７ ～ ６０６
５ 　 张志强 ，孙成权 ，程国栋 ，等 ．可持续发展研究 ：进展与趋向 ．地球科学进展 ，１９９９ ，１４（６） ：５８９ ～ ５９５
６ 　 徐中民 ，程国栋 ，张志强 ．生态足迹方法 ：可持续定量研究的新方法 — 以张掖地区 １９９５ 年的生态足迹计算为例 ．生态学报 ，２００１ ，２１
（９） ：１４８４ ～ １４９３
７ 　 赵先贵 ，肖 　 玲 ，兰叶霞 ，等 ．陕西省生态足迹和生态承载力动态研究 ．中国农业科学 ，２００５ ，３８（４） ：７４６ ～ ７５３
８ 　 Wackernagel M ．，Rees W ．E ．Perceptual and structural barrie rs t o investing in natural capi tal ：Economics from an ecological foo tprin t perspec唱
tive ．Ecological Economics ，１９９７ ，２０（１） ：３ ～ ２４
９ 　 Wackernagel M ．，Onisto L ．，Bello P ．，et a l ．Nat ional natural capi tal accounting w ith the ecological foo tprin t concept ．Ecolo gical Economics ，
１９９９ ，２９（３） ：３７５ ～ ３９０
１０ WWF ．Living Planet Report ．ht tp ：／／w w w ．panda ．org／new s_facts／publicat ions／living唱plane t唱report／ index ．cfm
１１ Wackernagel M ．National Foo tprin t and Biocapacit y Accounts ２００５ ：The Underl ying Calculat ion M ethod ．http ：／／ww w ．foo tprin tnet w ork ．org
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