基于DPSIR模型的湖南省生態(tài)安全評價及安全格局分析

朱蓮蓮，謝永宏，宋冰冰，李峰，傅曉華，陳心勝，鄧正苗

（1.中國科學院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所/亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)過程重點實驗室/洞庭湖濕地生態(tài)系統(tǒng)觀測研究站，湖南 長沙 410125；2.中國科學院大學，北京 100049；3.湖南省環(huán)境檢測中心站，湖南 長沙，410019）

基于DPSIR模型的湖南省生態(tài)安全評價及安全格局分析

朱蓮蓮1,2，謝永宏1*，宋冰冰3，李峰1，傅曉華1，陳心勝1，鄧正苗1

（1.中國科學院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所/亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)過程重點實驗室/洞庭湖濕地生態(tài)系統(tǒng)觀測研究站，湖南 長沙 410125；2.中國科學院大學，北京 100049；3.湖南省環(huán)境檢測中心站，湖南 長沙，410019）

運用驅(qū)動力—壓力—狀態(tài)—影響—響應（DPSIR）模型，通過構(gòu)建湖南省生態(tài)安全指標評價體系，系統(tǒng)研究了1989-2012年間湖南省各區(qū)域生態(tài)安全狀況，探討誘發(fā)其變化的各種因子及其相互作用機制。結(jié)果表明，湖南省生態(tài)安全狀況整體呈現(xiàn)從安全狀態(tài)降為輕度預警狀態(tài)的趨勢，生態(tài)安全指數(shù)由0.550降至0.420，其中驅(qū)動力指數(shù)由0.140降至0.052，壓力指數(shù)由0.204降至0.007，狀態(tài)指數(shù)由0.092降至0.044，影響指數(shù)由0.074上升至0.220，響應指數(shù)由0.057上升至0.098。就安全格局而言，處于輕度預警狀態(tài)的城市比例增大，13個城市中處于輕度預警狀態(tài)的城市達9個，湘中、湘南與湘西地區(qū)生態(tài)安全度要高于長株潭地區(qū)與湘北平原湖區(qū)。生態(tài)安全狀況的變化是自然與人為因素雙重作用的結(jié)果，城市擴張、工農(nóng)業(yè)污染、自然災害及對資源不合理的開發(fā)是影響湖南省生態(tài)安全的關鍵性因素。因此，針對當前生態(tài)安全現(xiàn)狀，從城市規(guī)劃，耕地保護，經(jīng)濟結(jié)構(gòu)調(diào)整和礦山管理4個方面提出了提升該區(qū)域生態(tài)安全的對策。

生態(tài)安全指數(shù)；生態(tài)安全等級；安全格局；DPSIR模型；湖南省

隨著社會與經(jīng)濟的發(fā)展、人類對環(huán)境造成的壓力不斷增大以致生態(tài)承載能力失衡，并對社會經(jīng)濟發(fā)展構(gòu)成嚴重威脅。生態(tài)安全問題也因此引起地學、資源與環(huán)境科學及生態(tài)學等專業(yè)的科學家們的廣泛關注[1]，成為21世紀人類實現(xiàn)社會可持續(xù)發(fā)展所面臨的一個新主題。生態(tài)安全是人類在生產(chǎn)、生活和健康等方面不受生態(tài)破壞與環(huán)境污染等影響的保障程度，包括飲用水與食物安全、空氣質(zhì)量與綠色環(huán)境等基本要素[2]。生態(tài)安全是可持續(xù)發(fā)展的核心和基礎，而可持續(xù)發(fā)展是建立在社會、經(jīng)濟、人口、資源、環(huán)境相互協(xié)調(diào)和共同發(fā)展的基礎上的一種發(fā)展，因此生態(tài)安全也是涉及到人口、資源、環(huán)境、經(jīng)濟、社會等多因素的一種復合系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的安全。

對生態(tài)安全的研究可包括不同的尺度，如自然生態(tài)方面從個體、種群到生態(tài)系統(tǒng)，人類生態(tài)方面從個人、社區(qū)、地方到國家[3]。目前，國內(nèi)外生態(tài)安全評價涉及的領域比較廣泛，方法和側(cè)重點也有所不同。解雪峰等[1]以與鄉(xiāng)鎮(zhèn)結(jié)合的小流域為評價單元，利用“壓力—狀態(tài)—響應”模型、生態(tài)安全度模型和RS與GIS技術，結(jié)合流域生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能，選取18項評價指標，建立流域生態(tài)安全評價指標體系，揭示東陽江流域生態(tài)安全的空間分布規(guī)律。金相燦等[4]針對目前我國湖泊存在的主要生態(tài)安全問題，同時考慮流域人類活動對湖泊的影響，闡述了對湖泊生態(tài)系統(tǒng)及湖泊生態(tài)安全的深層認識和理解，并在此基礎上建立了“4+1”湖泊生態(tài)安全評估方法框架。黃輝玲等[5]在詮釋土地生態(tài)安全概念的基礎上，基于“經(jīng)濟—環(huán)境—社會”模式和層次分析法構(gòu)建土地生態(tài)安全評價指標體系，采用物元分析法對中國土地生態(tài)安全進行評價。王耕等[6]采用區(qū)域能值密度計算遼河15個城市2001-2012年間生態(tài)承載力與生態(tài)足跡的變化，并借助GIS技術平臺探索遼河流域內(nèi)生態(tài)安全及生態(tài)赤字時空演變趨勢。不同研究方法與研究目的，考慮因素均不一樣，其選取指標都存在差異性。

湖南省氣候濕潤，光熱充足，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)歷史悠久，是我國南方重要的農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)基地。但長期以來，由于濫伐濫墾、圍湖造田及礦產(chǎn)開發(fā)等人類活動影響，湖南省生態(tài)環(huán)境安全度降低，成為自然災害的頻發(fā)區(qū)和重災區(qū)，尤以20世紀90年代連續(xù)爆發(fā)的幾次特大洪災最為典型，嚴重影響了人民群眾生活和社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展，并直接威脅到長江流域生態(tài)系統(tǒng)安全[7-10]。因此，對湖南省生態(tài)安全狀況進行綜合評價對于保護長江流域生態(tài)環(huán)境十分必要。本文基于湖南省生態(tài)安全現(xiàn)狀，參考已有研究數(shù)據(jù)，結(jié)合區(qū)域經(jīng)濟社會發(fā)展實際，運用DPSIR模型從生態(tài)系統(tǒng)的驅(qū)動力、壓力、狀態(tài)、影響及響應5個方面，分析近20余年來湖南省生態(tài)安全狀態(tài)在時間和空間尺度上的變化，探究誘發(fā)其變化的各種因子及其相互作用機制，試圖為制定湖南省生態(tài)安全的決策提供科學依據(jù)。

1 DPSIR模型

DPSIR框架模型是由PSR模型演變而來[11-12]，1993年由歐洲環(huán)境署（EEA）首次提出（圖1）[13]。DPSIR模型能夠揭示環(huán)境與人類活動的因果關系，其結(jié)構(gòu)清晰，簡單明了，為人類活動，資源，環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究及其評價提供一個基本框架，具有較強的系統(tǒng)性。該模型自提出以來，得到了廣泛應用[14-16]。

圖1 DPSIR概念模型Fig. 1 DPSIR conceptual model

2 研究方法

2.1 研究區(qū)概況

本研究以湖南省地理區(qū)域為研究對象，研究區(qū)域選擇湖南省13個地級市（注：湘西自治州由于數(shù)據(jù)不足，未做評價）。該區(qū)域東、南、西三面環(huán)山，中部丘崗起伏，北部湖盆平原展開，形成了朝東北開口的不對稱馬蹄形地形，海拔在100-500 m的土地面積占總面積45.8%。該區(qū)域地處中亞熱帶季風氣候區(qū)，四季分明，光熱充足，近40年來平均降雨量1 427 mm，雨熱同期，氣候類型多樣。降水的年內(nèi)、年際變化以及空間差異較大。

2.2 生態(tài)安全評價指標體系的構(gòu)建

在湖南省生態(tài)安全評價體系中，需構(gòu)建生態(tài)安全指數(shù)（ESI）來定量描述生態(tài)安全狀況。在指標選取方面遵循指標選取的科學性、代表性、整體性及可操作性原則，結(jié)合湖南省的社會經(jīng)濟發(fā)展狀況、生態(tài)環(huán)境變化特征，基于DPSIR（壓力—驅(qū)動力—狀態(tài)—影響—響應）概念框架，將生態(tài)安全評價指標劃分為目標層、因子層、指標層3個等級層次。目標層以生態(tài)安全綜合指數(shù)為總目標，用來表示湖南省生態(tài)安全總態(tài)勢；準則層分別是生態(tài)安全驅(qū)動力、生態(tài)安全壓力、生態(tài)安全狀態(tài)、生態(tài)安全影響和生態(tài)安全響應；指標層由可直接度量的各指標構(gòu)成，是整個指標體系最基本的層面。評價指標的選擇依據(jù)所評價的生態(tài)系統(tǒng)的完整性和穩(wěn)定性、服務功能的可持續(xù)性，還包括生命支持系統(tǒng)對社會經(jīng)濟及人類健康的作用。所選擇的指標既要反映生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能和過程，又能反映生態(tài)安全的評價標準相對性和人類社會發(fā)展特征[14,17]。

根據(jù)上述原則驅(qū)動力子系統(tǒng)主要選取對生態(tài)環(huán)境變化具有驅(qū)動作用的人類社會發(fā)展指標如人口自然增長率、城鎮(zhèn)化水平、GDP增長率等指標；壓力子系統(tǒng)主要選取對于生態(tài)環(huán)境造成破壞、污染的指標如農(nóng)業(yè)化肥使用量、農(nóng)村用電量、工業(yè)總產(chǎn)值、人口密度等指標；狀態(tài)子系統(tǒng)主要選取表征生態(tài)環(huán)境現(xiàn)有承載力指標如水庫水容量、有效灌溉面積、耕地面積、受災面積等指標；影響子系統(tǒng)主要選取生態(tài)環(huán)境所處的狀態(tài)對人類社會經(jīng)濟、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)影響的指標如單位面積糧食產(chǎn)量、農(nóng)林牧漁產(chǎn)值、農(nóng)民人均收入、人均GDP、人口死亡率等指標；響應子系統(tǒng)主要選取人類改善生態(tài)環(huán)境所做的措施指標如綠化覆蓋率、農(nóng)業(yè)人口占總?cè)丝诒壤⒌谌a(chǎn)業(yè)占GDP比例、水土流失治理率等指標。從五個子系統(tǒng)中選取比較有代表性的指標，再通過查閱近年來關于生態(tài)安全評價與可持續(xù)發(fā)展的文獻，選取國內(nèi)外學者使用頻率較高的指標，最后結(jié)合湖南省各市的實際情況增減部分指標[7-9,18-19]。

2.3 數(shù)據(jù)來源

本研究以湖南省13個地級市（長沙市，株洲市，湘潭市，衡陽市，益陽市，岳陽市，永州市，張家界市，郴州市，懷化市，婁底市，邵陽市，常德市）為評價對象，對應分析1989-2012年各市生態(tài)安全狀況。本研究數(shù)據(jù)來源于1989-2012年《中國經(jīng)濟社會發(fā)展統(tǒng)計數(shù)據(jù)庫》（http://#cnki.nct/ bricf/result.aspx）、1989-2012年《湖南省統(tǒng)計年鑒》以及湖南省各市統(tǒng)計公報。

2.4 數(shù)據(jù)處理

2.4.1 數(shù)據(jù)標準化處理 評價指標體系中的各項參評因子由于系數(shù)間的量綱不統(tǒng)一，所以沒有可比性。因此必須對數(shù)據(jù)進行標準化處理[18-19]。本研究主要采用極差標準化方法對各指標數(shù)據(jù)進行標準化處理，各項指標與生態(tài)安全指數(shù)之間存在正負影響關系，正向指標計算方法為：

負向指標計算方法為：

式中：Xi為評價因子實測值；Xmax為評價因子實測最大值；Xmin為評價因子實測最小值；Ki為標準化之后的指標值。

2.4.2 權重確定 本文采用熵權法確定各指標權重[20]。生態(tài)安全評價指標體系中，某一指標值的變異程度越大，說明其提供的信息量越多，在生態(tài)安全評價中所起的作用越大，其權重值也應越大。在此基礎上參照相關文獻確定指標權重[9,16,21]。

表1 湖南省生態(tài)安全評價指標體系Table 1 Eco-security assessment index system of Hunan Province

2.4.3 評價指標的計算 綜合各因子關系的分析，進一步建立生態(tài)安全指數(shù)模型。由于驅(qū)動力因子、壓力因子及影響因子與生態(tài)安全指數(shù)呈負相關，狀態(tài)因子、響應因子與生態(tài)安全指數(shù)呈正相關，所以擬采用如下生態(tài)安全指數(shù)模型：

驅(qū)動力指數(shù)（D）、壓力指數(shù)（P）、狀態(tài)指數(shù)（S）、影響指數(shù)（I）和響應指數(shù)（R）則分別采用以下計算方法：

其中：ESI為生態(tài)安全指數(shù)，其范圍為0-1，用來表示生態(tài)安全程度的高低，其值越大，表示該地區(qū)的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量越好，生態(tài)環(huán)境越安全；其值越小，表示該地區(qū)生態(tài)環(huán)境水平低，生態(tài)環(huán)境越不安全。其中Ki是指標i標準化后的值，Wi為指標i的權重，表示各指標對生態(tài)安全指數(shù)的主要因子的相對重要性；n為評價指標的個數(shù)。

2.4.4 評價指數(shù)分級標準 綜合國內(nèi)外生態(tài)安全等級劃分方法，并借鑒其他相關研究[16,18,21-22]，將生態(tài)安全指數(shù)值（ESI）與生態(tài)安全水平等級作出關聯(lián)，劃定生態(tài)安全水平的分級臨界值，將生態(tài)安全水平進行分級（表2）。

表2 生態(tài)安全評價指數(shù)分級標準Table 2 Classification of the eco-security assessment index

3 結(jié)果與分析

3.1 生態(tài)安全指數(shù)變化

1989-2012年湖南省生態(tài)安全指數(shù)處于安全與輕度預警的臨界狀態(tài)，總體上呈波動式下降的趨勢（圖2）。1989-1991年間生態(tài)安全指數(shù)呈窄幅增加趨勢，但在1991-1993年間下降幅度較大，由0.54降到0.498，1993-2000年則呈窄幅波動式上升趨勢，8年間湖南省生態(tài)安全指數(shù)由0.493上升至0.548，但2000年之后呈下降趨勢，2011年已降至0.42，在2011-2012年安全指數(shù)有上升的趨勢。24年間，1991年的生態(tài)安全指數(shù)最高，為0.55，處于安全狀態(tài)，2011年最低，為0.42，處于輕度預警狀態(tài)。1989-2012年生態(tài)安全指數(shù)的變化表明湖南省生態(tài)安全已經(jīng)由于經(jīng)濟社會發(fā)展影響，發(fā)生變化，由安全狀態(tài)變?yōu)檩p度預警狀態(tài)。工農(nóng)業(yè)污染負荷越來越大，人口數(shù)目的增加，以及土地的不合理利用等可能是造成這一變化的主要原因。相關部門可以通過加大環(huán)境治理的投入，在發(fā)展經(jīng)濟的同時重視生態(tài)環(huán)境保護。

圖2 湖南省生態(tài)安全指數(shù)動態(tài)變化Fig. 2 Dynamic variation of eco-security index in Hunan Province

3.2 生態(tài)安全因子變化分析

1989-2012年驅(qū)動力指數(shù)整體呈下降趨勢，由0.142下降至0.052，其降幅達63%，其間可分三個階段（圖3）：1989-1993年為波動性下降階段，這一階段城市化水平與GDP增長率均呈上升趨勢，其中城市化水平由14.25%上升到18.85%，GDP由3.6%上升至12.4%。人口自然增長率有所波動，這是造成這一階段驅(qū)動力指數(shù)波動性下降的原因。1993-1999年間驅(qū)動力指數(shù)呈波動性上升趨勢，這一時期城市化水平提高，由18.85%增至29.57%；人口自然增長率呈下降趨勢，由6.95%降至4.6%。GDP增長率呈現(xiàn)波動性變化，這一時期人口自然增長率與GDP增長率為主導因素。1999年以后，驅(qū)動力指數(shù)呈持續(xù)性下降趨勢，由于2010年以后，GDP增長率有所下降，驅(qū)動力指數(shù)有略微上升的趨勢。說明隨著城市化水平的提高，人們生活水平提高的同時，生態(tài)需求在逐漸加大，對生態(tài)安全的貢獻減小。

圖3 湖南省各生態(tài)安全因子變化Fig. 3 Changes of eco-security indices in Hunan Province

壓力指數(shù)1989-2012年間一直呈明顯下降趨勢，其降幅高達96%，到2012年其壓力指數(shù)值已經(jīng)接近于0（圖3），這主要是由于近年來工農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展，工農(nóng)業(yè)污染加劇造成的。自1989年到2012年，湖南省工業(yè)總產(chǎn)值由208億元上升到28 629億元，翻了130多倍，工業(yè)總產(chǎn)值增加的同時，污染也日益加劇。據(jù)調(diào)查，“四水”沿岸分布著2 000余家工廠，年污水排放量高達10×108t。這無疑對環(huán)境安全構(gòu)成極大威脅。對農(nóng)業(yè)而言，近年來，為提高農(nóng)作物產(chǎn)量，湖南省化肥施用量由1989年的124.41×104t增加到249.11×104t，農(nóng)藥化肥施用量的加大[10,22]，造成土地污染日益嚴重，嚴重威脅生態(tài)環(huán)境安全。同時，其壓力指數(shù)下降速率近年來有所增大（圖3），表明湖南省生態(tài)環(huán)境壓力形勢日趨嚴峻。

1989-2012年間，狀態(tài)指數(shù)整體呈下降趨勢，24年間生態(tài)安全狀態(tài)指數(shù)由0.092降至0.044，降幅高達50%（圖3）。生態(tài)安全狀態(tài)指數(shù)的降低意味著環(huán)境本底值的下降，人均可用環(huán)境容量的減少。該結(jié)果表明湖南省環(huán)境本底值一直呈顯著下降趨勢，這主要是由耕地面積大幅減少造成的。城市擴張導致建筑用地不斷增加[23]，耕地面積銳減，24年間湖南省耕地面積減少近100萬hm2，對生態(tài)安全有著極大影響。生態(tài)安全狀態(tài)指數(shù)在1998年和2008年間突然降低（圖3），這主要是自然災害引起的，這兩年的受災面積分別達到384.9萬hm2和447.4萬hm2，對生態(tài)安全造成嚴重威脅[22]。

湖南省生態(tài)安全的影響指數(shù)呈波動式持續(xù)增長趨勢，其值由0.071增至0.220，增幅達200%，而且影響指數(shù)的增長速率呈明顯增加趨勢（圖3）。這與近年來人民生活水平不斷提高，種植技術的發(fā)展以及新品種的引入使得單位面積的糧食產(chǎn)量提高，農(nóng)林牧漁產(chǎn)值增加，使得人民經(jīng)濟收入有所增加有密切關系。

生態(tài)安全響應指數(shù)同影響指數(shù)變化趨勢一致，整體呈波動增長趨勢（圖3），響應指數(shù)可分為2個階段，1989-1997年階段增長速率較高，1998-2012年階段增長速率放緩。1989-2012年間，響應指數(shù)增幅為95%。響應指數(shù)的增加表明環(huán)境保護力度在不斷加強，主要通過積極采取調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、提高第三產(chǎn)業(yè)比例、提高綠化覆蓋率以及治理水土流失土地等措施來改善環(huán)境[24-25]。

3.3 生態(tài)安全指數(shù)空間分布格局

為更好的掌握湖南省生態(tài)安全指數(shù)的區(qū)域變化特征，分別以1998年洪災與2003年三峽工程蓄水為時間節(jié)點，將其分為1989-1997年、1998-2002年和2003-2012年3個階段，對該省13市生態(tài)安全進行空間格局分析（圖4）。結(jié)果表明，僅有張家界市、益陽市、邵陽市和永州市的安全狀況沒有發(fā)生很大變化，生態(tài)安全指數(shù)均處于0.5-0.6之間，一直處于安全狀態(tài)，其余9市均由較安全狀態(tài)或安全狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檩p度預警狀態(tài)。

1989-1997年13個市均處于安全以上等級，其中衡陽市和郴州市處于較安全等級，兩市生態(tài)安全指數(shù)均在0.6以上。這一時期生態(tài)安全狀況較好主要原因是人口密度相對較小，人口密度平均為284人/km2，比其他時期小16%。另外一個原因在于工業(yè)化水平較低，此段時期，全省工業(yè)總產(chǎn)值僅為208億元，為2012年的1/130，人類對環(huán)境資源的開發(fā)較少，產(chǎn)生的污染較少，環(huán)境相對安全一些。

1998-2002年生態(tài)安全狀況出現(xiàn)輕微惡化，其中常德市由安全狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檩p度預警狀態(tài)，衡陽市由較安全狀態(tài)變?yōu)榘踩珷顟B(tài)，其他城市尚未有明顯變化。常德市和衡陽市兩市環(huán)境惡化主要是由于工業(yè)的快速發(fā)展引起的。如礦山開采，造成的植被破壞與環(huán)境污染[26-27]。常德市為我國有名的“非金屬礦產(chǎn)之鄉(xiāng)”，而衡陽則素有“有色金屬之鄉(xiāng)”之稱，這一時期的礦產(chǎn)開采使得兩城市工業(yè)總產(chǎn)值分別達到1 827億元與1 640億元。但經(jīng)濟增長的同時導致生態(tài)環(huán)境受到嚴重破壞，進而導致生態(tài)安全呈明顯下降趨勢。

圖4 湖南省生態(tài)安全等級空間分布圖Fig. 4 Spatial distribution pattern of eco-security level in Hunan Province

2003-2012年湖南省處于輕度預警狀態(tài)的城市達9個，處于安全狀態(tài)的城市僅有張家界市、邵陽市、永州市和益陽市。這一時期生態(tài)安全指數(shù)持續(xù)降低。這主要是城市化進程加速以及工業(yè)快速發(fā)展所造成的。這一時期湖南省城市化水平由31.7%上升到46.7%，工業(yè)總產(chǎn)值由2 611億元增加至28 629億元。工業(yè)的發(fā)展如礦產(chǎn)的開采造成植被嚴重破壞、植被覆蓋率下降，同時開采過程導致土壤、水體污染程度加劇，再加上開采后缺乏相應的礦山恢復措施，導致此類城市生態(tài)環(huán)境嚴重惡化，威脅區(qū)域生態(tài)安全[27-28]。如郴州市近年來由于礦產(chǎn)及能源的不合理開發(fā)[28]，使得環(huán)境惡化較為嚴重，由較安全狀態(tài)變?yōu)檩p度預警狀態(tài)。1989-2012年邵陽市、永州市、益陽市和張家界市4市均處于安全狀態(tài)，這主要是由于4市森林覆蓋率均高于50%，均獲國家森林城市稱號。同時，政府大力發(fā)展旅游產(chǎn)業(yè)，注重綠化等措施對于生態(tài)安全的維持也有很大影響。

4 結(jié)論與對策

基于DPSIR模型構(gòu)建的湖南省生態(tài)安全評價指標體系涵蓋了湖南省生態(tài)安全變化的整體概況，并且對各子系統(tǒng)間的邏輯關系進行了很好的闡述，可以為湖南省生態(tài)安全變化提供完整思路。以湖南省13個地級市為評價對象，并進行格局分析，可以揭示湖南省生態(tài)安全變化的區(qū)域特征。

從時間尺度來看，湖南省整體生態(tài)安全水平有所降低，安全狀態(tài)也由較安全狀態(tài)降為輕度預警狀態(tài)，生態(tài)安全形勢較為嚴峻。從子系統(tǒng)評價指數(shù)來看，驅(qū)動力指數(shù)，壓力指數(shù)和狀態(tài)指數(shù)均處于下降趨勢，而影響指數(shù)與響應指數(shù)均處于上升趨勢。生態(tài)安全指數(shù)變化趨勢與驅(qū)動力指數(shù)變化趨勢基本一致，說明生態(tài)安全指數(shù)的變化受驅(qū)動力因子影響較大。從分布格局來看，湖南省生態(tài)安全格局具有一定差異性，東部地區(qū)以及礦區(qū)環(huán)境惡化較為嚴重，這與當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展模式有著很大關系，城市擴張，耕地減少，土地質(zhì)量下降，工農(nóng)業(yè)污染是造成湖南省生態(tài)安全指數(shù)降低的主要原因。評價結(jié)果基本符合湖南省經(jīng)濟發(fā)展實際，原因分析可為制定湖南省生態(tài)安全的決策提供科學依據(jù)。

根據(jù)上述分析，并結(jié)合湖南省實際情況，提出以下幾點生態(tài)安全恢復對策：1）各地區(qū)應因地制宜，合理規(guī)劃城市發(fā)展，改善城市運營模式，調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，著力發(fā)展綠色、環(huán)保、低碳型城市。2）制定合理的土地利用政策，加強耕地保護，提高耕地質(zhì)量，減少土地污染[26]。嚴格控制耕地轉(zhuǎn)為非耕地，控制建設用地面積。合理施用化肥農(nóng)藥，加大有機肥的使用，減少農(nóng)業(yè)的面源污染。3）調(diào)整區(qū)域經(jīng)濟結(jié)構(gòu)，減少工業(yè)污染。加快新型工業(yè)化進程，提高自主創(chuàng)新能力，推進工業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級，逐步實現(xiàn)工業(yè)結(jié)構(gòu)的生態(tài)化轉(zhuǎn)型，減輕工業(yè)“三廢”排放量[27]。4）強化礦山管理，積極整治礦山環(huán)境。政府積極實施礦區(qū)治理、復墾和修復工程，關停不達標和重污染的礦山企業(yè)，全面復墾利用礦山開采毀損的土地，維護礦區(qū)生態(tài)環(huán)境[26-28]。

[1] 解雪峰, 吳濤, 肖翠, 等. 基于PSR模型的東陽江流域生態(tài)安全評價[J]. 資源科學, 2014, 36(8): 1702-1711.

Xie X F, Wu T, Xiao C, et al. Ecological security assessment of the Dongyang River watershed using PSR modeling[J]. Resources Science, 2014, 36(8): 1702-1711.

[2] 肖篤寧, 陳文波, 郭福良. 論生態(tài)安全的基本概念和研究內(nèi)容[J].應用生態(tài)學報, 2002, 13(3): 354-358.

Xiao D N, Chen W B, Guo F L. On the basic concepts and contents of ecological security[J]. Chinese Journal of Applied Ecology, 2002, 13(3): 354-358.

[3] 馬克明, 傅伯杰, 李曉亞. 區(qū)域生態(tài)安全格局: 概念與理論基礎[J]. 生態(tài)學報, 2004, 24(4): 761-768.

Ma K M, Fu B J, Li X Y. The regional pattern for ecological security (RPES): the concept and theoretical basis[J]. Acta Ecologica Sinica, 2004, 24(4): 761-768.

[4] 金相燦, 王圣瑞, 席海燕. 湖泊生態(tài)安全及其評估方法框架[J].環(huán)境科學研究, 2012, 25(4): 357-362.

Jin X C, Wang S R, Xi H Y, Lake ecological security and assessment methodology framework[J]. Research of Environmental Sciences, 2012, 25(4): 357-362.

[5] 黃輝玲, 羅文斌, 吳次芳, 等. 基于物元分析的土地生態(tài)安全評價[J]. 農(nóng)業(yè)工程學報, 2010, 26(3): 316-322.

Huang H L, Luo W B, Wu C F, et al. Evaluation of land ecosecurity based on matter element analysis[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2010, 26(3): 316-322.

[6] 王耕, 王嘉麗, 王彥雙. 基于能值—生態(tài)足跡模型的遼河流域生態(tài)安全演變趨勢[J]. 地域研究與開發(fā), 2014, 33(1): 122-128.

Wang G, Wang J L, Wang Y S. Research on ecological security of Liaohe River basin based on the emergy-ecological footprint model[J]. Areal Research and Development, 2014, 33(1): 122-128.

[7] 張吉香. 湖南省農(nóng)村環(huán)境質(zhì)量評價[D]. 長沙: 湖南師范大學, 2014.

Zhang J X. Environment quality evaluation of rural in Hunan Province[D]. Changsha: Hunan Normal University, 2014.

[8] 袁久和, 祁春節(jié). 基于熵值法的湖南省農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展能力動態(tài)評價[J]. 長江流域資源與環(huán)境, 2013, 22(2): 152-157.

Yuan J H, Qi C J. Dynamic assessment of regional agricultural sustainability of Hunan Province based on entropy method[J]. Resources and Environment in the Yangtze Basin, 2013, 22(2): 152-157.

[9] 劉明, 劉淳, 王克林. 洞庭湖流域生態(tài)安全狀態(tài)變化及其驅(qū)動力分析[J]. 生態(tài)學雜志, 2007, 26(8): 1271-1276.

Liu M, Liu C, Wang K L. Eco-security in Dongting Lake watershed: Its changes and relevant driving forces[J]. Chinese Journal of Ecology, 2007, 26(8): 1271-1276.

[10] 謝永宏, 張琛, 蔣勇. 洞庭湖濕地生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀[M]. 長沙: 湖南科學技術出版社, 2014.

Xie Y H, Zhang C, Jiang Y. The Present Situation of Environmentof Dongting Lake Wetland[M]. Changsha: Hunan Science and Technology Press, 2014.

[11] Skondras N A, Karavitis C A. Evaluation and comparison of DPSIR framework and the combined SWOT-DPSIR analysis (CSDA) approach: Towards embracing complexity[J], Global Nest Journal, 2015, 17(1): 198-209.

[12] Atkins J P, Burdon D, Elliott M, et al. Management of the marine environment: integrating ecosystem services and societal benefits with the DPSIR framework in a systems approach[J]. Marine Pollution Bulletin, 2011, 62(2): 215-226.

[13] Zebardast L, Salehi E, Afrasiabi H. Application of DPSIR framework for integrated environmental assessment of urban areas: A case study of Tehran[J]. International Journal of Environment Research, 2015, 9(2): 445-456.

[14] 李玉照, 劉永, 顏小品. 基于DPSIR模型的流域生態(tài)安全評價指標體系研究[J]. 北京大學學報(自然科學版), 2012, 48(6): 971-981.

Li Y Z, Liu Y, Yan X P. A DPSIR-based indicator system for ecological security assessment at the basin scale[J]. Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Pekinensis, 2012, 48(6): 971-981.

[15] Borja A, Ibon G, Oihana S, et al. The European water framework directive and the DPSIR a methodological approach to assess the risk of failing to achieve good ecological status[J]. Estuarine Coastal and Shelf Science, 2006, 66(1/2): 84-96.

[16] 江勇, 付梅臣, 杜春艷, 等. 基于DPSIR模型的生態(tài)安全動態(tài)評價研究——以河北永清縣為例[J]. 資源與產(chǎn)業(yè), 2011, 13(1): 61-65.

Jiang Y, Fu M C, Du C Y, et al. A case study on Yongqing County: Dynamic assessment of ecological safety based on DPSIR Model[J]. Resources and Industries, 2011, 13(1): 61-65.

[17] 龐雅頌, 王琳. 區(qū)域生態(tài)安全評價方法綜述[J]. 中國人口·資源與環(huán)境, 2014, 24(3): 240-344.

Pang Y S, Wang L. A review of regional ecological security evaluation[J]. China Population, Resources and Environment, 2014, 24(3): 240-344.

[18] 張艷芳, 任志遠. 區(qū)域生態(tài)安全定量評價與閾值確定的方法探討[J]. 干旱區(qū)資源與環(huán)境, 2006, 20(2): 11-16.

Zhang Y F, Ren Z Y. Discussion of the ways to quantificational evaluation and threshold value of regional ecological security[J]. Journal of Arid Land Resources and Environment, 2006, 20(2): 11-16.

[19] 左偉, 周慧珍, 王橋. 區(qū)域生態(tài)安全評價指標體系選取的概念框架研究[J]. 土壤, 2003, 35(1): 2-7.

Zuo W, Zhou H Z, Wang Q. Conceptual framework for selection of an indicator system for assessment of regional ecological safety[J]. Soils, 2003, 35(1): 2-7.

[20] 米傳民, 劉思峰, 黨耀國, 等. 灰色熵權聚類決策方法研究[J].系統(tǒng)工程與電子技術, 2006, 28(12):1823-1825, 1844.

Mi C M, Liu S F, Dang Y G, et al. Study on grey entropy weight clustering decision-making[J]. Systems Engineering and Electronics, 2006, 28(12): 1823-1825, 1844.

[21] 張繼權, 伊坤朋, Hiroshi Tani, 等. 基于DPSIR的吉林省白山市生態(tài)安全評價[J]. 應用生態(tài)學報, 2011, 22(1): 189-195.

Zhang J Q, Yi K P, Hiroshi Tani, et al. Ecological security assessment of Baishan City in Jilin Province based on DPSIR[J]. Chinese Journal of Applied Ecology, 2011, 22(1): 189-195.

[22] 許聯(lián)芳, 王克林, 劉新平, 等. 洞庭湖區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)安全評價[J].水土保持學報, 2006, 20(2): 183-187.

Xu L F, Wang K L, Liu X P, et al. Evaluation on agricultural ecosecurity in Dongting Lake area[J]. Journal of Soil and Water Conservation, 2006, 20(2): 183-187.

[23] 劉軍. 湖南土地利用動態(tài)變化及驅(qū)動力分析[J]. 中國人口·資源與環(huán)境, 2014, 24(11): 182-185.

Liu J. Hunan land use change and driving force effect analysis[J]. China Population, Resources and Environment, 2014, 24(11): 182-185.

[24] 榮宏慶. 論我國新型城鎮(zhèn)化建設與生態(tài)環(huán)境保護[J]. 現(xiàn)代經(jīng)濟探討, 2013(8): 5-9.

Rong H Q. The theory of ecological environment protection and construction of new towns in China[J]. Modern Economic Research, 2013(8): 5-9.

[25] 王蘭英, 楊帆. 創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略與中國的未來城鎮(zhèn)化建設[J].中國人口·資源與環(huán)境, 2014, 24(9): 163-169.

Wang L Y, Yang F. On innovation-driven development strategy and urbanization construction in the future[J]. China Population, Resources and Environment, 2014, 24(9): 163-169.

[26] 曾暉, 付梅臣. 礦區(qū)土地利用安全格局調(diào)控與管制研究[J]. 資源與產(chǎn)業(yè), 2011, 13(3): 94-97.

Zeng H, Fu M C. Adjustment and controls of land use security layout in mining areas[J]. Resources and Industries, 2011, 13(3): 94-97.

[27] 郭敏, 賈志紅, 孫婧. 中國資源型地區(qū)礦業(yè)持續(xù)發(fā)展分析[J].中國礦業(yè), 2012, 21(5): 5-7.

Guo M, Jia Z H, Sun J. Analysis of sustainable development of mining industry in resource-based regions in China[J]. China Mining Magazine, 2012, 21(5): 5-7.

[28] 周羽, 成金華, 戴勝. 新型城鎮(zhèn)化戰(zhàn)略下我國礦業(yè)城市轉(zhuǎn)型的對策[J]. 生態(tài)經(jīng)濟, 2016, 32(4): 49-52, 62.

Zhou Y, Cheng J H, Dai S. Countermeasures for the transformation of mining cities in China under new urbanization strategies[J]. Ecological Economy, 2016, 32(4): 49-52, 62.

（責任編輯：童成立）

Ecological security assessment and pattern analysis of Hunan Province based on DPSIR model

ZHU Lian-lian1,2, XIE Yong-hong1*, SONG Bing-bing3, LI Feng1, FU Xiao-hua1, CHEN Xin-sheng1, DENG Zheng-miao1
（1. Key Laboratory of Agro-ecological Processes in Subtropical Region, Dongting Lake Station for Wetland Ecosystem Observation and Research, Institute of Subtropical Agriculture, Chinese Academy of Sciences, Changsha, Hunan 410125, China; 2. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing, 100049, China; 3. Environmental Monitoring Center station of Hunan Province, Changsha, Hunan 410019, China）

Applying the model of driving forces - pressures - status - impacts - responses (DPSIR), this paper constructed an eco-security assessment index system to evaluate the eco-security situation of Hunan Province, to identify the influencing factors, and to explore the factor interaction mechanism. Results show that the eco-security status of Hunan Province downgraded from security status to mild warning status. The eco-security index decreased from 0.550 to 0.420, the driving force index dropped from 0.140 to 0.052, the pressure index dropped from 0.204 to 0.007, status index dropped from 0.092 to 0.044, the impact index increased from 0.074 to 0.220, and the response index increased from 0.057 to 0.098. As for the security patterns, the proportion of the cities under mild alert has been increasing and 9 cities were under mild alert. The eco-security degrees in the Centre Hunan, Southern Hunan and Western Hunan regions were much higher than those of Changsha-Zhuzhou-Xiangtan regions and the northern plain lake areas. Urban expansion, industrial and agricultural pollution, natural disasters, and irrational exploitation and utilization of resources are key factors affecting the eco-security of Hunan Province. Finally, according to the current situation of ecological security in this area, to improve the eco-security of Hunan Province, this paper provides the following suggestions: to perfect urban planning, to enhance land protection, and to adjust the economic structure and management of mines. Key words：index of eco-security; ecological security level; regional distribution; DPSIR model; Hunan Province

XIE Yong-hong, E-mail: xyh@isa.ac.cn.

X171.1

A

1000-0275（2016）06-1084-07

10.13872/j.1000-0275.2016.0105

朱蓮蓮, 謝永宏, 宋冰冰, 李峰, 傅曉華, 陳心勝, 鄧正苗. 基于DPSIR模型的湖南省生態(tài)安全評價及安全格局分析[J]. 農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化研究, 2016, 37(6): 1084-1090.

Zhu L L, Xie Y H, Song B B, Li F, Fu X H, Chen X S, Deng Z M. Ecological security assessment and pattern analysis of Hunan Province based on DPSIR model[J]. Research of Agricultural Modernization, 2016, 37(6): 1084-1090.

國家科技支撐計劃項目（2014BAC09B03）。

朱蓮蓮（1989-），女，碩士研究生，主要從事生態(tài)安全評價研究，E-mail: zhulianlian426@163.com；通訊作者：謝永宏（1973-），男，博士，研究員，博士生導師，主要從事生態(tài)學方面的研究，E-mail: xyh@isa.ac.cn。

2016-08-01，接受日期：2016-09-06

Foundation item: National Science and Technology Support Program of China (2014BAC09B03).

Received 1 August, 2016;Accepted 6 September, 2016