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［提要］ 航空产业作为我国国防科技产业的重要一支，在国防安全和国家战略发展中起着举足轻重的作用。研究阎良航空产业集群所在行政区划的生态足迹变化，收集区域2002～2009年八年的相关数据，进行生态足迹计算，并应用主成分分析法分析生态足迹变化的产业驱动因子。研究结果表明：区域生态不安全现状的产业驱动因子研究是具有理论意义和实际应用价值的。航空产业万元产值的固废排放量是从产业特征角度影响区域生态安全最重要的影响因素，主成分特征值为0.206。基于此，本文认为阎良航空产业群应从产业生态转型、区域生态创新、加大区域生态投入等方面改善区域生态安全现状，降低生态赤字。
关键词：阎良航空产业群；生态足迹；生态承载力；生态安全；驱动因子
中图分类号：F290 文献标识码：A
基金项目：2011年陕西铁路工程职业技术学院科研基金资助项目——区域经济与战略研究（2011-24）
原标题：陕西阎良航空产业群生态安全评价与产业驱动因子分析
收录日期：2011年12月26日
人类面临的生态环境与社会发展的矛盾在不断加剧，生态经济系统可持续发展逐渐引起了全球的关注，并成为专家学者研究的热点问题之一。我国人口多、耕地资源稀缺的基本国情决定了保护耕地与保证经济建设始终是一对矛盾。因此，走生态安全与经济建设并行的区域可持续发展之路是当务之急和必然选择。阎良区作为我国唯一、亚洲最大的集飞机设计研究、生产制造、试飞鉴定和科研教学为一体的体系最为完整的航空产业基地，随着我国大飞机项目的启动，阎良航空产业的战略地位更加显现，战略任务更加重大。然而，区域产业的发展，必须考虑区域生态的安全负荷。
1998年国际应用系统分析研究所对生态安全的含义作了完整的阐述：生态安全是指在人的生活、健康、安乐、基本权利、生活保障来源、必要的资源、社会秩序和人类适应环境变化的能力等方面不受威胁，其中包括自然生态安全、经济生态安全和政治生态安全。
那么，如何衡量和认识区域生态安全状况就是之后许多学者认真研究的问题。随后的很多年，很多方法被学者们提出来用于生态安全的度量，例如综合指数法、层次分析法、灰色关联度法、物元评判法、主成分投影法、主成分分析法、熵权综合模糊评价法、生态足迹法、景观生态安全格局法、景观空间邻接度法、数字生态安全等等一系列方法。比较各种方法的适用条件，且具体到我们研究对象的特殊性以及我们研究目标和研究方法实施的便利性等，本文选取生态足迹方法作为我们认识阎良航空产业群生态安全现状的主要方法。
生态足迹，又称生态占用，是由加拿大生态经济学家William.Ree教授提出，并由他的学生Wackernagel进一步完善的一种衡量人类对自然资源利用程度的计量方法。生态足迹模型主要用来计算一定的人口和经济规模下，人类为了维持自身生存而利用的自然资源和吸纳所产生废物所必需的生物生产性土地面积。将其与该地区的生态承载力相比较，就可以判断该地区的发展是否处于生态承载力的安全范围之内。William曾形象地将生态足迹比喻为“一只负载着人类和人类所创造的城市、工厂……的巨脚踏在地球上所留下的脚印”。
一、研究区域、研究方法
（一）研究区域。阎良航空产业群位于陕西省西安市的东北方向的阎良区，距西安市中心60公里，区域行政区划面积240平方千米，人口25万，是亚洲最大的航空城，境内有西安阎良国家航空高技术产业基地。区域气候属于大陆性季风气候区，四季冷、暖、干、湿分明。春季温和，多风、干燥、回暖早、升温快；夏季炎热，日照长，多雨兼伏旱，秋季温暖，降温快，多阴雨；冬季寒冷，干燥，气温低，雨量少。种植以粮食、蔬菜、果树为主；夏粮以小麦为主，秋粮以玉米为主，其他经济作物主要有蔬菜、棉花、油菜等。其中蔬菜有13大类、45个种类、227个品种，13个杂交种，大棚、中棚、温室生产已大面积推广应用。经过改革开放30年的发展，阎良工业体系由改革前的飞机制造、建材、造纸、乳制品等产业发展成为现代在以民用飞机、豪华汽车、电子业、新型材料为支柱产业，包括面粉加工、乳制品等农产品加工行业等十多个门类的工业生产体系，形成航空产业基地、西安飞机有限责任公司和新型工业园“三大支撑”的工业格局。
（二）研究方法。本文从区域尺度的生态安全入手，应用生态足迹研究方法，通过计算区域生态足迹以及生态承载力的基于面板数据的变化趋势，并在时间尺度上研究区域生态安全现状的驱动因子。
1、生态足迹法
首先，划分消费项目。本文结合需要评价当地的自然生态和社会发展状况，划分了五大类消费型项目，分别为生物资源消费账户、生活生产能源账户、交通用地账户、生活及工业垃圾处理账户以及居民生活住宅及企业占地账户。
其次，计算区域第i项消费项目的消费量。
消费量=生产量+进口－出口，即：
Ci×N＝Pi+Ii-Ei （1）
其中：Ci为第i种消费项目的人均消费量；Pi为第i种消费项目的年产量；Ii为第i种消费项目的进口量；Ei为第i种消费项目的年出口量；N为人口数。
再次，计算第i个消费项目的人均年消费量（也即生态足迹）。
Ai=Ci/Yi=（Pi+Ii-Ei）/（Yi×Ni） （2）
其中：Yi为相应的生态生产性土地生产第i项消费的年平均生产力（kg/hm2）。
最后，区域各种生物生产性土地的生态承载力。
ec=■Ai×?酌i×?啄i （3）
其中：ec为人均生态容量；Ai为人均生物生产性土地面积；?啄i为均衡因子；?酌i为产量因子。
2、主成分分析构建驱动力模型。许多研究对影响区域生态承载力的驱动因子做了研究与探讨，从生态足迹和生态承载力所涉及的计算因素可知，区域产业特点以及区域经济社会发展直接或间接影响区域生态承载力的变化。综合已有理论研究，根据本文研究对象特点，结合实际调研结果，并在广泛听取专家意见的基础上，避开现有理论研究针对区域经济社会发展的驱动力研究，展开对区域产业特点对区域生态安全驱动的专项研究。
从反映区域产业特点的指标：单位工业增加值能耗、单位GDP能耗、年均产业投入用于环境保护的比例、航空产业用电量占区域用电总量的比例、航空产业产值占区域工业总产值的比重、航空产业万元产值的固废排放量等入手，利用SPSS软件，对原始数据进行主成分分析挖掘区域生态安全的产业主要驱动因子。
（三）数据来源
1、基础数据。即直接可以从各种统计年鉴上查到的数据，查询的年鉴包括陕西省统计年鉴、西安市统计年鉴、阎良区统计年鉴以及国家统计年鉴等；查询的数据包括区各种生物资源和能源资源的消费量以及全国平均单产的数据、区域居民常住人口、行政区划面积。
2、标准数据。标准数据是指在进行具体的生态足迹计算时需要的产量因子以及均衡因子的确定需要的数据，这些数据主要来源于一些官方网站或网上发布的统计数据以及相关研究文献，包括各种生物资源的单产、均衡因子等。
3、指标数据。主要是进行统计分析时需要的数据。这一部分数据是在阎良区统计年鉴查阅的基础上结合对阎良区环境检测站和环保局相关人员的访谈与交流获取。
二、生态安全研究
（一）阎良航空产业群2002～2009年生态安全研究。根据生态足迹方法，利用收集到的阎良航空产业群2002～2009年的相关数据计算得到区域生态足迹以及生态承载力，结果如表1、表2所示。（表1、表2）
根据表1的计算结果，2002～2009年阎良航空产业群区人均生态足迹的变化态势如图1所示。（图1）图中呈逐年上升趋势的人均生态足迹总量与各土地类型分量柱状图显示，从2002年到2009年的八年间，阎良航空产业群人们的经济社会活动和自然生态活动在逐年增加，人均生态足迹是由总的生态足迹与区域总人口共同决定的指标，且区域总人口在分母，对人均生态足迹可起到削弱的作用，但从图1来看，区域人口增加对人均生态足迹的削弱作用不及总生态足迹的大幅度增加对人均生态足迹的提高，即区域总的生态足迹的变化率高于区域人口增长的速度，区域生态安全的威胁越来越严重。
根据表2计算的阎良航空产业群区2002～2009年人均生态容量即生态承载力结果绘制如图2所示的生态容量分量及汇总生态承载力柱状图。（图2）从柱状图中我们可以明显看出，区域生态承载力的一个特点即整个区域的生产生活所需资源和消费大部分的供给来自区域耕地。在图中我们可以看到，区域耕地容量与区域建设用地容量是区域生态容量的两大来源，分别占区域生态总容量的55%和17%（2009年）。至于园林地容量和水域容量只占区域生态容量的极小一部分，显示到柱状图上基本已经看不到两者的显示。所以在阎良航空产业群区，由于区域面积较小，土地类型比较单一，大多土地占用都是以牺牲耕地面积为代价。
其次再看整个观测年度各生态承载力分量的变化态势。2002～2009年区域各生物生产性土地的生态容量呈现逐年增加的趋势，最明显的该属耕地生态容量的变化，从2002年的0.1978hm2/cap增加到了2009年的0.2189hm2/cap，增幅有21.89%。但对比区域耕地生态足迹的增幅（29.54%）较小，导致区域生态赤字在2009年达到-1.3678hm2/cap。所以在这里我们可以初步总结，区域生态承载力虽然在逐年改善，在政府及各级的努力下承载力逐年增加，但由于区域经济发展，人民生活，工业生产等，对生态容量的需求在逐年加大，且需求的增加大于供给的增加。
（二）区域生态安全分析与评价。根据以上对区域生态足迹与生态承载力的计算，可以对区域生态安全状况作出准确和有理有据的评价。
1、生态赤字（盈余计算）。根据上面计算得到的参与评价各年份的生态需求与生态供给的结果，可以得到如表3所示的生态赤字（盈余）的评价，生态赤字（盈余）计算结果为负的则为生态赤字，反之为生态盈余。（表3）从上面生态赤字（盈余）的计算来看，阎良航空产业聚集地近年来均处于生态超负荷运转中，区域的生产生活对整个生态环境的需求远远超过了区域生态的供给能力，且区域生态需求由2002年为区域生态供给的约4倍左右发展到2009年变为4.47倍，生态赤字在短短的八年中增加了29%。也就是说，区域平均人均生态供给只能满足区域平均生态需求的23%左右，有77%的生态需求超过了区域生态承载力的范围，这样的严重非平衡关系会在很大程度上影响区域社会发展和人民生活安全。或者区域发展会在很大程度上破坏区域生态平衡，导致未来更大生态问题的出现。
2、生态均衡参数计算。根据生态均衡参数的计算公式：
EEP＝（sef+def）/■ （4）
其中：EEP——区域人均生态足迹均衡参数；def——区域人均生态足迹；sef——区域人均生态承载力。
计算得到该区域生态均衡参数如表4。（表4）
根据数学理论，由上面生态均衡参数的计算公式可以判断一定1＜EEP≤■，而EEP=时是最理想的情况，此时区域生态足迹与生态承载力恰好相当。
纵观上表对2002～2009年度对阎良航空产业群的生态均衡参数的计算发现，近年来该区域的生态均衡参数基本在［1.19，1.23］的范围浮动，更加接近区域上限，虽然在考察的年份内，区域生态一直处于超负荷运转状态，但从生态均衡参数的计算来看，总的浮动范围还是以56%的超多数距离接近区域上限■，但对于阎良航空产业群区的生态均衡，我们不能就此判断其偏向生态均衡，因为在生态均衡指数的计算中我们发现，均衡参数更靠近区域最大值是因为区域计算公式中纳入的生态需求值很大，虽然区域生态供给远远不足，且生态供给与生态需求的差值相距甚远，但用两者计算生态均衡参数，得到的参数一样可以很大，如果不分析参与计算的因子则会误导我们对区域生态均衡的判断。所以，从生态均衡参数的计算和分析我们得出结论，区域生态均衡参数虽然很大，但由于区域生态供给很少，区域正处于快速发展的阶段，对各种资源能源的需求极大，区域生态赤字严重。
三、生态安全驱动因子分析
在区域生态安全评价的基础上，分析产业发展对区域生态安全的影响程度。选取的研究指标如下：单位工业增加值能耗（X1）、单位GDP能耗（X2）、年均产业投入用于环境保护的比例（X3）、航空产业用电量占区域用电总量的比例（X4）、航空产业产值占区域工业总产值的比重（X5）、航空产业万元产值的固废排放量（X6）等6项可以反映区域产业生态影响的指标。当然，这6项指标不一定是影响区域生态安全的全部产业指标，况且某一现状的影响因子也是在一次研究中不可能认识完全的，但通过下面的软件分析，可以保证所选取的6项因子是影响区域生态安全的产业因子，在解释区域生态产业影响方面是具有一定的说服力的。通过收集指标2002-2009年的指标数据，做SPSS分析，结果如下表5所示。（表5）可以看到，所选取的驱动因子对生态安全的解释程度是相当高的，相关系数绝对值最小达到0.43，最大为0.69。相关系数最大的驱动因子为航空产业年产值占区域工业总产值的比重。在此基础上再做主成分分析，结果如表6所示。（表6）
从表6的主成分载荷矩阵来看，输出结果与研究预期一样，选取产业因子对区域生态安全做驱动力研究，作为主成分来说，应当也只可能在主成分分析中出现一个主成分，这也进一步印证了文章所选取产业驱动力指标的恰当，为研究的可靠性添加砝码。从表6有：驱动力第一主成分承载了产业因子对区域生态安全77.113%的解释能力，所以我们具有如下的主成分因子载荷矩阵的输出结果，如表7所示。（表7）
根据表7可以列出如下表达式：
y=0.205X1-0.188X2+0.197X3-0.182X4+0.156X5+0.206X6
从表7的结果和如上的表达式我们可以得到产业生态因子的6项指标对区域所生态安全影响系数，也就是文中一直强调的驱动因子的驱动力程度系数：0.205、-0.188、0.197、-0.182、0.156、0.206。而且从主成分载荷矩阵可以看到，我们所选取的产业生态因子的主成分分析归类产生了一个主成分，从另一方面说明了对驱动力指标的选取是合理的，符合现实情况，并不是理想状况下的理论研究，具有重要的实际应用价值。
最后，从主成分载荷系数来看，单从产业因素来说，文中截取的6项指标对生态安全的驱动力程度是旗鼓相当的，没有很大的差别，都是相当重要的驱动力因子，其中以航空产业万元产值的固废排放量对区域生态安全的影响最为显著，为0.206；其次是区域单位工业增加值能耗，为0.205，且均是和区域生态赤字的发展水平呈正相关关系，即随着指标数值的增长，区域生态赤字也会增大，生态安全状况会更糟。
而且不管从相关系数表中还是从主成分载荷矩阵中，我们都可以看到有两项指标呈现负系数，其中一项是单位GDP能耗，另一项是航空产业用电量占区域用电总量的比例。从负系数我们可以分析：要想提高区域生态安全，即降低区域生态赤字，必须在改善这两个指标时，尽量降低指标值，使得负相关关系的另一端得到增加，即区域生态安全得到提升。
四、结论
通过对阎良航空产业集群行政区域生态足迹及生态承载力的计算与研究，结果表明：从产业生态驱动力来看，阎良航空产业群生态赤字这么高的主要产业原因就在于我们提出来的这六个驱动力因子。由于阎良主要以发展航空产业为主，近些年来，为了提高区域发展水平，加大经济增长速度，区域产业发展走在一个飞速的势头之下，区域生态安全因此受到很大影响，区域生态足迹在逐年增加，区域生态承载力在逐年下降，导致区域生态赤字增加，生态不安全状况加剧。
通过分析产业驱动因子，得到的结论是：研究连续近8年的面板数据，我们列举的6项驱动力指标均可以作为解释区域生态不安全现状的因素，在不同层次上均直接或间接影响了区域生态安全，均符合主成分累计贡献率达到75%的要求。
基于上面的分析结果，对阎良航空产业群的发展提出以下对策建议：
1、进行产业生态转型。就是根据生态学原理设计产业链，使产业结构和组织得以生态化配置及转型。转型关键在于城市（地区）完善创新系统和提升创新能力，有效通过系统创新推动产业生态系统的构建，实现经济-社会-生态协调发展。创新系统与产业生态转型的互动既体现为促进核心价值链沿着空间扩张的泛化路径演进，又表现为对环境的完善而推动产业突破阶段性跃升的阀值。对于阎良航空产业群的区域特点——集飞机研发、设计、生产、制造、维修、试飞于一体的完整产业链群区，应该参照产业生态转型的思路，首先从产业角度改善区域生态不安全状况，降低生态赤字，提高区域生态承载力。
2、区域生态创新。生态创新是适应所有产业且具有良性循环的复合创新，它不以单纯追求经济利益为目标，而是一种追求经济、生态、社会效益相协调的技术、制度、观念等的有机统一体，符合生态安全的要求。针对阎良航空产业群的生态现状进行区域生态创新可以实现在改善区域所生态安全现状的同时提高区域经济发展与区域社会和谐。
3、加大生态环境建设的投入力度。从本文第三部分对产业驱动因子的统计分析来看，年均产业投入用于环境保护的比例在很大程度上影响着区域生态，其主成分载荷特征值为0.197。加大用于提高区域生态环境的投入，在防微杜渐的同时，加大力度治理过去已形成的生态赤字。
（作者单位：陕西铁路工程职业技术学院）
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