陕西省生态安全时序变化及驱动因子研究(3)

　　1.4 生态安全驱动力模型

　　生态安全表征的是生态系统所提供服务的质量或（和）数量的状态，当一个生态系统所提供服务的质量和数量出现异常时，表明该系统生态安全受到了威胁，即处于不安全状态。在生态足迹的理论基础上，利用生态压力指数测评区域的生态安全状态，生态压力指数指生态足迹与生态容量的比值，计算公式如下：

　　式中，T是区域生态压力指数；EF是区域总生态足迹；EC是区域生态容量。

　　根据陕西省社会经济发展特征与资源环境状况，选取人口状况（总人口数、城镇人口比重）、经济水平（人均GDP、工业贡献率、居民消费水平）、资源环境（单位耕地农药施用量、单位耕地农用化肥折纯量、人均耕地面积）、技术（万元GDP能耗、农用机械总动力）、土地利用程度（复种指数、建设用地）5个方面的12个指标对生态足迹驱动力进行分析，以2001～2011年时间序列数据为样本，利用SPSS软件将这些指标与生态压力指数进行相关分析，得到各驱动因子与生态压力的关系，对这些驱动因子进行主成分分析去除冗余信息，得到能反映绝大部分信息且累积贡献率大于85%的前n个主成分，各驱动因子的载荷大小表明各驱动因子对生态压力的影响机理及作用程度的强弱。

　　1.5 数据来源

　　数据来自2004～2012各版的《陕西统计年鉴》、《中国能源统计年鉴》以及《联合国粮农组织数据库数据》，在计算过程中将生态足迹分为生物资源账户与能源账户两部分进行计算，其中生物资源账户的生态足迹主要有农地、林地、牧草地、水域，能源账户主要有化石燃料地和建成地，各类型生产性土地生态足迹见表2。

　　2 结果与分析

　　2.1 陕西省生态足迹、生态容量及生态压力指数的时序变化

　　由表3可以看出，2001～2011年陕西省生态足迹总量持续增长，2011年末与2001年相比增加了114.2%，年均增长7.92%；生态容量总量增加了933.19×104 gha，增长幅度达48.09%，生态赤字一直增大。

　　2001～2011年，陕西省人均生态足迹呈现上升趋势（图1），由2001年的1.1141 gha增长到2011年的2.3290 gha，增长了1.09倍，年均增长率为7.65%。其中，化石燃料的人均生态足迹增长最快，从2001年的人均0.4118 gha增加到2011年的1.6087 gha，增幅达290.70%，年均增长14.60%，所占比例也不断扩大，由36.96%扩大到69.07%，主导着生态足迹的总体增长趋势，这是由该时间段陕西省生产建设与生活消费的煤炭、石油和天然气等化石能源快速增长导致的。林地增长次之，2011比2001年增长了181.48%，年均增长10.90%，主要成因是城市建设建筑用材快速增加。建成地的人均生态足迹增加了88.43%，年均增长6.54%，主要是该期间居民点和交通用地快速增长所致。农用地、牧草地、水域的人均生态足迹下降则是由于该期间生物资源生产能力提高，单位面积生产的生物资源量增加。

　　陕西省的人均生态容量变化趋势与人均生态足迹一致（图2），由2001年的0.6701 gha上升到2011年的1.3141 gha，增长了96.1%，年均增长6.97%。其中，除水资源供给账户由于人口增加导致人均生态容量轻微下降外，生物资源用地供给、建设用地供给、能源用地与污染用地供给均呈不同程度的增长趋势，主要原因是人工造林、退耕还林等政策实施引起林地面积增加，而耕地面积虽有所减少，但由于单位面积产量增加，其生物资源容量不降反升，更为重要的是林地面积增加使得能源用地与污染用地供给账户的人均生态容量快速上升，这对增大陕西省的生态容量总量起了中流作用。

　　2.2 生态安全驱动因子主成分分析

　　根据相关矩阵的特征值（大于1）以及各主成分的贡献率和累计贡献率（表4），前两个主成分累计贡献率高达87.230%，故第一、二主成分（F1、F2）基本可以代替全部信息。由表5可见，第一主成分除复种指数外，在其他因子，如人均耕地面积、单位耕地化肥施用量、人均GDP、居民消费水平等，都具有很大的载荷，表现出极强的正相关或负相关，这些变量几乎包含了人口、经济水平、自然资源、技术、土地利用程度的所有状况，综合性很强。第二主成分反映的信息量不多，只是在工业贡献率和城市建设面积上具有较大的载荷，说明第二主成分在一定程度上代表着经济结构和城市扩张对生态安全的影响。

　　陕西省人均GDP载荷系数最高，说明经济增长是促使生态压力增加的最主要驱动力，主要是由于人均GDP提高需要消耗更多资源，同时也提高了人均消费量。居民消费水平反映了居民消费的总量与结构，该水平的提高，说明对资源需求更大，而且要求更多元化，生态压力也相应增加。人口是社会活动的主体，人口数量直接决定着对资源的需求量，尤其是与人口相比，城镇人口比重的主成分载荷更大，说明城镇人口造成的生态压力比总人口平均水平高，这与城镇人口比农村人口的消费量和消费层次高是分不开的。工业是与农业相对应的产业，能源消耗极大，成为生态压力增加的另一驱动因子。施用化肥与农药是提高单位面积粮食产量的有效措施，但不可避免造成了生态环境和土地生态系统的破坏，单位耕地化肥和农药施用量越多，生态压力越大。农业机械总动力反映了农业技术投入的程度，其载荷值也较大，表明农业机械总动力的提高，也严重加剧了农业生态系统的压力。复种指数和城市建设面积分别表明农村土地与城市用地的利用程度，复种指数的载荷低于城市建设用地的载荷，说明与农村用地相比，城市用地对生态压力的驱动影响更大。陕西省生态压力与人均耕地面积、万元GDP能耗呈现负相关，表明随着陕西省城镇化的推进，人均

　　耕地面积持续下降，但土地生态压力持续增大；万元GDP能耗指标表明产业发展的技术水平，尽管能源利用率的提高从某一程度上缓冲了能源需求对生态环境的压力，但无法抵消陕西省为发挥能源优势大力发展能源产业、促进能源的开发与生产、扩张能源产业而导致的生态压力增加。

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