基于景观指数和生态足迹的平潭岛生态承载力研究

花溪美田——依托大面积生态农田与叠水景观，布置小型稻草景观等趣味性的农田景观演绎田园故事，形成生态自然的田园景观风貌。昨日上午，备受瞩目的2017中国创新设计大会平潭峰会暨第一届两岸数字创意产业论坛在平潭台湾创业园开幕，福建首张城市云名片青春平潭浪漫海岛在会上正式发布。2010年11月30日福建第一大岛跨海大桥——平潭海峡大桥建成通车，从而结束了数千年来人们进出岛要完全依靠轮渡的历史。

comBased on the Landscape Index and the Ecological Footprint ofPingtan Island Ecological Carrying Capacity StudyHUANG Jan-bin 1 ，DAI Wen-yuan 1，2 ，HUANG Hua-fu 1 ，HUANG Wang-li 1(1。 College of Geographyhical Science，Fujian Normal University，Fuzhou 350007，China;2。 Key Laboratory for Subtropical Mountain Ecology (Ministry of Science and Technologyand Fujian Province Funded，Fuzhou 350007，China)Abstract:Based on Pingtan Island using data and statistical data from 2005 to 2013 ，this ar-ticleuses ecological footprint model，calculates and analysis Pingtan Island ecological carrying capac-ity，and selects different scales of six landscape index to study the characteristic of the dynamicchanges of landscape pattern in the Pingtan Island，calculate the ecological carrying capacity andlandscape pattern index of correlation coefficient． The results of the study indicate that:From 2005to 2013，Pingtan Island，the ecological footprint showed a rising trend，ecological carrying capacityshowed a slight downward trend，Ecological deficit risingfastly after slowlyin study period on thewhole． During the study period of Pingtan island land use landscape dominance index decreased，the degree of landscape fragmentation continued to rise，changes of landscape index reflected urbani-zation on landscape pattern change had important influence． Ecological carrying capacity and land-scape diversity index showed a significant negative correlation． But cological carrying capacity andlandscape spread，largest patch index showed a significant positive correlation． There was a signifi-cant relationship between the degree of landscape fragmentation and ecological carrying capacity．Key words:ecological carrying capacity;ecological footprint;ecological deficit;Pintan Is-land生态环境是维持人类生存和发展的基本条件，区域社会经济的生产建设也必须在生态环境可承载福 建 师 范 大 学 学 报 (自 然 科 学 版) 2017 年范围内进行才能保障生态系统的健康发展，因此进行生态承载力的评价研究对区域的可持续发展具有重大意义［1 －3］ ． 生态足迹模型法是目前研究区域生态承载力较为常用的方法，于 1992 年由加拿大生态经济学家 Wackernagel 首先提出，该模型通过对人类生态足迹需求与自然生态系统承载力两者的差值来表示生态系统的可承受能力，由此反映人类对自然资源的索取是处于 “生态赤字”或 “生态盈余”的状况，从而判定区域的生态可持续发展程度，由于该模型计算方法简单直观，可操作性强，提出后已经得到国内外学者的认可和广泛引用 ［4 －7］ ． 人类对自然资源的开发利用会直接影响区域景观的外貌结构，随着景观生态学的发展，景观已成为研究人类活动对环境影响的重要依据，通过对景观格局的分析可以揭示区域的生态状况，因此生态承载力的研究可以从景观格局的角度来进行，为区域进行生态环境建设和可持续发展研究提供新的思路和方法 ［8 －9］ ．海岛在地理位置上与大陆隔离，其自身自然条件受到极大的限制，再加上人类活动的不断影响，使得海岛生态系统拥有明显的脆弱性特征，在城市化进程的背景下探讨如何对海岛进行合理的资源开发利用及生态环境保护具有积极的现实意义 ［10］ ． 福建省平潭岛自 2009 成立平潭综合试验区后，城镇化进程快速发展，生态承载压力持续增大． 本研究通过对平潭岛的生态足迹和生态承载力进行计算和研究，并基于景观指数的计算结果进行景观格局与生态承载力两者之间的相关性研究，以期为平潭岛生态型城市的建设提供科学的决策依据，同时也为其他岛屿开展生态承载力的研究提供借鉴．1 研究区概况和数据来源1。

1 研究区概况平潭岛地处中国东南沿海，为福建省第 1 大岛，中国第 5 大岛，与台湾省隔海相望，地理位置优越． 土地总面积约为 328。 42 km 2 ，地形以平原为主，海拔整体较低，为典型的海积地貌． 平潭岛地处亚热带，属于海洋性季风气候，气候冬暖夏凉，土壤质地以砂土为主． 平潭岛下辖 7 镇 4 乡，2013年平潭岛常住人口约 42 万人，其中城镇人口 17 万，农村人口 25 万，城镇化水平达 40。 5%． 平潭岛由于其独特的地理区位优势在中国大陆与台湾贸易和交流中发挥着 “窗口”性的重要作用． 随着2009 年平潭综合实验区的成立，平潭岛的基础设施和城乡规划建设都步入快速发展的阶段，同时另一方面人类活动对海岛生态环境产生了深刻影响，加剧了海岛的生态脆弱性．1。 2 数据来源与处理土地利用数据是通过 eCognition 软件对平潭岛 2005、2009、2013 三期 Landsat ETM + 遥感影像进行预处理与解译后获得，进而统计出不同土地利用类型的基础数据． 基于典型性原则选择数个样区，并于 2014 年 7 月和 8 月对样区进行野外核查，结合土地利用详查变更数据，经统计解译精度均达到90%以上，满足研究精度要求． 土地栅格数据 (15 m ×15 m)是利用 ArcGIS10。

2 软件对解译所获取的各年份的矢量数据转化所得，并基于景观分析软件 Fragstats4。 2 进行景观格局指数的计算．统计数据来源于 《中国国家统计局中国统计年鉴 (2006 － 2014)》、 《平潭统计年鉴 (2006 －2014)》、 《福建工业能源交通统计年鉴 (2014)》、联合国粮农组织 (FAO)统计数据库 (http:∥faostat。 fao。 org/)． 本文所采用的均衡因子是由 Wackernagel 在计算中国生态足迹时所确定的取值，产量因子是根据平潭岛单位面积生产力与世界同类土地的平均生产力的比值而得来．2 研究方法2。 1 生态足迹模型生态足迹的计算包括生物资源消费项目和能源消费项目，它们需要被折算成耕地、林地、草地、水域、建筑用地和化石能源用地这 6 类不同的生物生产性土地类型． 由于各土地类型的生产力在不同区域上存在较大的差异，因此需要乘以一个均衡因子使得同类生产型土地之间具有可对比性． 生态足迹的计算公式为:6 7第 1 期 黄剑彬，等:基于景观指数和生态足迹的平潭岛生态承载力研究E F = Ne f = N ∑ (r · a i )= N ∑ (r i c i /p i )， (1)式中，E F 表示总的生态足迹，N 表示总人口数，e f为人均生态足迹，r i 表示均衡因子，a i 为生产第 i 种产品的生物生产性土地面积，c i 为第 i 种消费项目的人均消费量，p i 为第 i 种消费品的世界平均生产力．生态承载力是指一个区域所能实际提供给人类的生物生产性土地面积的总和，也称为生态供给．由于各类土地的生产力在不同区域都存在着差异，各地区的生产性土地面积无法进行直接的比较，因此需要引入产量因子来调整． 生态承载力的计算公式为:E C = Ne c = N ∑ (a j r j y j )， (2)式中，E C 为总的生态承载力，e c 为人均生态承载力，aj 为人均第 j 类生物生产性土地面积，r j 为均衡因子，y j 为产量因子．将生态承载力与生态足迹均衡值相比较，根据两者相减后的正负情况可知区域存在生态赤字或生态盈余． 生态赤字/盈余的计算公式为:e d = e c － e f ， (3)式中，当 e d 为正值时，为生态盈余，表明该地区所拥有的自然资源条件有利于其可持续发展，当 ed 为负值时，为生态赤字，表明该地区所消耗的自然资源超过其自身生态环境所承载的范围，不利于可持续发展．2。

2 景观格局指标法景观格局指标法是基于景观生态学原理，通过选取并计算相应的景观格局指数，从而对区域土地利用景观格局的动态变化特征进行研究分析，主要从斑块类别和景观水平两个尺度上进行［11］ ． 本文结合前人的研究案例以及根据平潭岛的生态状况，在斑块类别上选取斑块密度 (PD)、斑块平均面积(MPS)、斑块聚合度 (AI)、最大斑块类型指数 (LPI)等 4 个常用指标，从景观尺度水平上选取了景观多样性指数 (SHDI)和蔓延度指数 (CONTAG)2 个指标，它们不仅反映各类景观在时空上的变化特征，也反映了区域景观的破碎化程度．2。 3 生态承载力与景观格局的相关性分析相关性分析是指对两个及以上具备相关性的变量元素进行分析，从而用以衡量变量之间的密切程度，相关性分析的前提在于变量之间必须存在着一定的联系或概率． 景观格局的分析可以较好地揭示区域的生态状况，因此生态承载力必然与某些景观格局指数之间存在着一定的联系，本文借用SPSS20。 0 分析软件对两者之间的相关性进行研究和评价．3 结果与分析3。 1 平潭岛生态承载力分析3。 1。 1 生态足迹和生态承载力根据 《平潭统计年鉴 (2006 －2014)》的统计资料，在 2005 － 2013 年间，平潭岛生态足迹消费项目主要由生物资源消费和能源消费两部分组成． 生物资源消费主要为粮食、花生、蔬菜、肉类、禽蛋、水产品、木材、水果等 8 项消费项目，能源消费项目主要包括电力和标准煤． 由于平潭能源数据的部分缺失，本文选用平潭地区万元 GDP 能耗指标 (吨标准煤/万元)作为参考数据，并根据平潭年GDP 将其转化为标准煤［12］ ． 贸易调整部分通过对平潭岛地区进出口贸易所产生的生态足迹进行计算所得．根据世界环境发展委员会 (WCED)的发展报告，世界各国在计算生态承载力时应减去总生态承载力的 12%作为生物多样性保护面积． 根据公式 (1)和 (2)，将资源消费量转化为提供这些消费所需要的生物生产性土地面积，计算时采用联合国粮农组织的世界平均产量资料． 汇总计算结果得到平潭岛 2005 －2013 年生态足迹变化情况 (见表 1)．从表 1 可以看出，2005 －2013 年平潭岛人均生态足迹呈先缓慢后快速的增长趋势，由 2005 年的7 7福 建 师 范 大 学 学 报 (自 然 科 学 版) 2017 年0。