（人文地理学专业论文）洛阳城市生态系统分析与评价.pdf

摘要 生态城市是可持续发展理念在城市建设过程中的具体体现。只有把整个城市 作为一个完整的生态系统，全面分析该系统的结构和功能及其协调度，才能找到 制约该系统生态效率进一步提高的关键因素和薄弱环节，从而整合各种资源，实 现城市的可持续发展。洛阳市生态建设存在一定的挑战，尤其在生态环境方面， 例如现在洛阳市面临的严重大气污染。 文章的第一部分为引言，并且介绍了生态城市建设提出的历史背景和国内外 生态城市建设研究的现状。第二部分阐述了生态城市建设的理论依据和应遵循的 基本原则，提出了包括城市可持续发展理论，城市生态学理论和生态城市建设的 基本原则。第三部分主要从自然要素、社会要素、经济要素入手，对洛阳城市生 态系统进行分析。第四部分为洛阳城市生态系统评价。在2 0 0 0 年一2 0 0 7 年大量基 础数据支持的基础上，设置了洛阳市的四个层次的城市生态系统评价指标体系，按 四个层次分别对洛阳市进行了详细的城市生态系统评价，最后得出评价结果。层次 分析法是建立城市生态支持系统指标体系的常用方法。其中一级指标由结构、功 能和协调度三方面组成。二级指标是根据前述评价指标选择原则，选择若干因子 所组成：三级指标又是在二级指标下选择若干因子组成整个评价指标体系。洛阳市 目前生态化程度不高，主要是城市结构不合理，能源循环利用水平差，要大力进 行林草植被和城市绿地建设，严格控制大气污染，水污染和噪声污染，推进洛阳 的可持续发展。 关键词：生态城市；城市生态系统；洛阳市；分析；评价 a b s t r a c t e c o c i 哆i st h ee m b o d i i n e mo fs u s t a i m b l ed e v e l o p m e n t 廿l e o r yi nt h ep r o c e s so f r e c o 咖c 血唱ac i 吼o i l l yi fw es t u d yt 1 1 ec i t ya saw h o l ee c o s y s t e ma n dc o m p l e t e l y a i l a l y z i n gt l l es y s t e m ss 劬j c t u r e 、如n c t i o n 蚰di t sc o o r d i n a t i o nw ec o u l df i n do u tt l l ek e y 柚dd e f e c t st oi m p r o v et h ee m c i e n c yo ft l l ee c o s y s t e m ，a n dn l e nw ec o u l du s ea l lk i n d o fr c s o u r c e st or c a l i z et l l e c i t ) ，ss u s t a i n a b l ed e v e l o p m e m l u o y a n gc i t yi sf k e dt 0 s e v e r ec h a l l e n g e ，e s p e c i a l l yi i lt 1 1 ef i e l do fe n t i r 0 1 l i l l 蚰t ，f o re x 锄p l e ，l u o y 觚g h a sa s e r i o u sp r o b l e mma i rp o l l u t i o na s p e c t t h ef i r s tc h a p t e ri s t 1 1 ep r e f k e ，锄di ta l s oi m m d u c e s 也el l i s t o r i c a lb a c k 笋o u n d a b o u t 、 ，h yt oc o n s t r l l c ta ne c o p o l i sa l l dt h er e c e md e v e l o p m e mo fi t 1 1 1 es e c o n dc h 印t e r p o s e st l l em e o r e t i c a lb a s e sa 1 1 df u n d a m e n “p r i n c i p l e so fc 时e c o s y s t e ms y s t e m 1 1 1 e t h i r dc h a p t e ra n a l y s e st h el l l o y a n gc “ye c o s y s t e m、i 血t h ee s s e n t i a lf a c t o ro fn a t i l r e ， s o c i e 劬a n d e c o n o r n i c s t h ef b u 也c h 印t e ri st h ec 时c c o s y s t e ms y m l m “a i u a t i o no f l u o y a n gc i 吼o nt l l es u p o r to f1 a r g eq u 柚t 毋f o l l l l d a i i o nd a _ c ao f2 0 0 0 一2 0 0 7 ，t l l ea u t l l o r s e t su pf b l l r1 e v e l so fc i t i e se c o s y s t e ms 仉l c t u r ee v a l u a t i o ns y s t e ma n dp r o c e e d sd e t a i l e d c i 毋e c o s y s 咖s y 曲锄e v a i 删o no nn l ef o l l rl e v e l so fs 劬】c t i l r e so fl u o y a n gc i t y f i n a l l y 血ea u t h o re d u c e st h e “a l u a t i o nr e s u l t s g 1 谢撕o na 1 1 a l y s i si sa d o p t e di ns e m n g u pi n d e xs y s t t - mo ft h ec i t y se c 0 1 0 9 ys u p p o r ts y s t e m ，t l l e l lf i r s t d e 伊e ei n d e xi s c o m p o s e d0 fs 仃1 l c t i l r e ，n m c t i o na n dc o o r d i l l a t i o n a c c o r d i n gt od i s c u s s e ds e l e c t i n g p 血c i p l eo f p p r a i s a li n d e x ，s e c o n d d e g r e ei l l d e xi sm a d eu ps e v e m lf a c t o r s ，a n do n 血e b a s i so fs e c o n d - d e 掣e 砌e x ，廿1 i r d d e g 陀ei n d e xf 0 肌sn l ew b o l ea p p r a i s a li n d e x s y s t e mb ys e l e c t i n gs e v e r a lf h m o r s l u o y h g se c o l o g yi ss t i l la tal o w1 e v e l i t sr m i n p r o b l e mi si m t i o n a lc i t y ss m l c 眦a 1 1 db a dc y c l eu s ea 1 1 d 洫e 伍c i c n c yo fe n e r 断 d e v o t em a j o re 丘o n st 0d e v e l o p i n gf o r e s t ，芦a s s ，v e g e 诅t i o n 卸dc i t y sg r e e n b e l ts m c t l y i i c o n 仃0 la i rp o l l u t i o nw a t e rp o l l l n i o na 1 1 dn o i s ep 0 1 l u 廿o n ，p u s ho nl u o y 抽g ss l l s t a i n a b l e d e v e l o p m e m k e yw o r d s ：e c o p o l i s ；c 畸e c o s y s t e ms y s t c m ；l u o y a n gc 时；a m l y s e s ；e v a l 嘶o n i i i 关于学位论文独立完成和内容创新的声明 本人向河南大学提出硕士学位日| 请。本人郑重声明：所呈交的学住论支是 本人在导师的指导下独立完成的，对所研究的课题有新的见解。据我所知。除 走中特别加雕说明、标注和致谢的地方外，论文中不包括其他人已经发表或撰 写过的研究成果，也不包括其他人为获得任何教育、科研机构的学位或证书而 使用过韵材料。与我一同工作的同事对本研充所做的任何贡献均已在论文中作 了明确的说明并表示了谢意。 学位中请八，；c 学位论文作者) ，釜名：蜇主 2 0o 譬年6 月f o 日 关于学位论文著作权使用授权书 本人经河南太学审核批准捩予硕士学位。作为学位论文的作者，本人完全 了解并同意河南大学有关保留、使用学位论竞的要求，即河南大学有权向国家 图书馆、科研信息机构、数据收集机构和本校图书馆等提供学住论文( 鲺质文 本和电子文本) 以供公众检索、奎阅。本人授权河南大学出于宣扬、展览学校 学术发展和进行学术交流等目的，可以采取影印、缩即、扫描和拷贝等复制手 段保存、汇编学位论文( 纸质文本和电子文本) 。 ( 涉及保密内容的学位论文在解密后适用本授权书) 学位获得者( 学位论文作者) 釜名： 西豆 2 0年月 日 学位论文指导教师潞0 笙望 2 0年 月 目 1 绪论 1 1 问题的提出 城市是由人创建的有机系统，而城市又改变了人本身，人们的生活，乃至人 类的进化历程。当前，面对世界人口城市化与城市日益严重的生态危机之间的的 矛盾，以及追求经济效益的工业化与提高人居环境质量的矛盾，如何建设一个高 效健康的城市社会，创造一个舒适宜人的人居环境，正在成为世界各国政府、机 构和学术团体所研究的课题。而生态城市正适应了这种要求。 城市的发展已经有五千多年的历史了，在漫长的农业社会中，城市的发展是 十分缓慢的，城市数量少而且规模一般比较小，城市人口所占比例也很低，城市 化现象和城市问题都不显著。而到了工业革命以后，世界人口城市化的速度大大 加快了，城市数量越来越多，规模也越来越大，1 8 5 0 年世界城市人口只占总人口 的6 4 ，到了1 9 5 0 年的时候已经高达2 8 2 ，而在1 9 8 0 年的时候又上升到了4 2 4 ， 基本上工业革命以来的2 0 0 多年里每隔5 0 年世界城市化水平就翻一番“。城市化 的飞速发展促进了人口、产业向城市积聚，这种积聚效应提高了人们的生活水平， 促进了社会经济的发展，但同时也造成了城市不断向外扩张，城市人口不断增加， 城市规模急剧扩大，城乡间的发展失去平衡旧。研究表明，城市化具有正、反两个 方面的效应，一方面，城市化可以促进经济的繁荣，社会的进步，能集约利用土 地，提高能源利用效率，促进教育、就业、健康、社会服务等的良好发展；另一 方面，也产生一系列严重的生态环境问题，对自然生态系统和人类健康产生不良 影响，具体表现在以下三大方面：城市的环境污染和气候变化。例如城市的大 气污染，水污染，噪声污染、土壤污染，热岛效应等。自然资源的耗竭与短缺。 目前主要是淡水资源、矿物燃料、耕地以及生物多样性的减少。随城市人口增 加而导致的社会问题。如住房紧张，交通拥挤，就业困难，城市犯罪等问题。 自上世纪六七十年代以来，随着全球变暖、人口过多、环境污染、资源短缺 等世界性生态危机的出现，城市生态与可持续发展问题开始日益受到人们的重视。 1 9 7 1 年联合国教科文组织( u n e s c o ) 在发起的“人与生物圈( m a b ) 计划”研究过 程中首先提出了“生态城市”这一概念，此后世界各国都普遍开始重视城市的生 态建设问题“1 ，特别是从1 9 9 2 年联合国环境发展大会之后，人居环境问题成为实 现可持续发展的重要影响因素，现代城市的发展正在摆脱过去传统的以建筑和视 觉为中心的发展模式，而是在探索一条人与自然协调发展的道路”1 。在这种形势下， 城市生态学就得到了飞快的发展，越来越受到人们的重视，就是以整体的观点， 把城市看成一个生态系统，除了研究它的形态结构之外，更多的把注意力放在全 面阐明它的组分之间的关系以及其组分之间的能量流动、物质代谢、信息流通和 人的活动所形成的格局和过程。采用系统思维方式，用整体、综合有机体等观点 去研究和解决城市生态环境问题”1 。 如美国著名城市生态学家理查德瑞吉斯特( r e c h a r d r e g i s t e r ) 所说，2 0 世纪美国城市的巨大繁荣是以掠夺世界各地的自然资源并导致当地生态系统的退 化和社会的贫困为代价换来的，有时这种退化是永久性的，工业化时代城市对环 境的负面影响可能会持续世世代代“1 。中国目前正处在大规模城市投资、建设和大 规模改变自然与人类环境的关键时期。中国城市要么按照美国汽车一高速公路一城 市蔓延一石油社会的模式去发展经济，重蹈美国破坏世界环境的覆辙，要么就选择 一条可持续发展的新路，在汽车城和生态城，机械城和人性城之间作出明智的抉 择”1 。中国生态城市建设具备思想基础：5 0 0 0 多年来积淀的天人合一的人类生态 观和儒释道诸子百家融合一体的传统文化；也有实证经验：中国传统农耕村社朴 素的自力更生传统和风水整合、阴阳共济的乡居生态原则。 洛阳是国家历史文化名城、著名古都和旅游城市，同时也是国家重要的工业 城市。地理位置在北纬3 3 。3 5 一3 5 。0 5 ，东经1 1 1 。0 8 一1 1 2 。5 9 之间，该 区域东西最大横距1 7 0 k ，南北最大纵距1 6 8 k m ，目前全市总面积1 5 2 2 9 7 3 k 珈2 ， 其中市区面积5 4 4 k m 2 ，建成区1 5 8 l ( i i l 2 。”3 市辖一市八县六区，洛阳市区北邻黄河以 2 邙岭为界，南为龙门，西为秦岭；伊、洛、涧、湟四河贯流中部。该区地形总体 北、西、南三面高，中部低，多山地和丘陵。属暖温带大陆性季风气候，四季分 明；冬季寒冷，雨雪稀少多大风；春季干旱少雨；夏季炎热多雨；秋季凉爽晴朗。 年平均气温1 4 2 ，年平均降水量6 0 3 8 唧，降水年际变化大，本地植被主要为 暖温带落叶阔叶林带。 洛阳作为国家著名的工业城市，多年来，火力发电、石油化工、冶金建材、 纺织、机械等行业带来了严重的污染，近年来虽然部分效益比较好的企业按照规 定采取了一定治理措施，但仍有相当一部分企业由于资金的限制与科学技术的制 约，污染控制和治理工作见效不大。整体上看，洛阳市煤污染严重，空气质量低， 绿地面积小，且分布极不均匀，西工区和涧西区绿地景观均匀度较大，而老城区、 渲河区以及洛龙区绿地景观均匀度指数较低，其中涧西区由于工厂、行政企事业单 位以及居住区较多，城市公园绿地和附属绿地所占比重最大，而湟河区则由于是 老城，但城市改造较快，绿地建设未能配套，导致各类绿地都较为缺乏，绿地景 观多样性指数最低。新世纪以来，洛阳市围绕创建中国优秀旅游城市，也取得了 较大成就，洛南新区的建设，增加了生态容量，卫星数据资料判读结果表明，2 0 0 2 年洛阳市中心城区拥有各类园林绿地面积3 4 4 8 0 3 k m 2 ，其中公园绿地总面积 1 1 4 4 0 5 k m 2 ，城市绿化覆盖率达到3 8 0 6 ，绿地率3 3 0 8 ，人均公共绿地 8 2 9 m 2 。“”目前洛阳市的大中型企业市场竞争力有所增强，但物耗能耗大、环境污 染严重、对区城生态破坏显著等问题仍然没有得到解决，这与当前和谐社会、生 态城市、可持续发展的要求难以符合，因此，必须寻求一条新的产业革命和生态建 设之路，探索实现环境与经济协调发展的现代化模式。今天，正值洛阳发展的黄金 时期，时逢中部崛起、老工业基地振兴等等利好信息纷至沓来，一方面，洛阳市 的城镇化与工业化迅速发展，经济总量快速增长，基础设施建设不断完善，大中 型企业市场竞争力逐渐增强，另一方面，物耗能耗大、环境污染严重、对城区生 态破坏显著，而对污染治理的环境投资又少之甚少，在中部崛起的大潮中，洛阳要 走在前列，要提升自身的竞争力，就必须要走经济、社会、人口、环境和资源相 协调的可持续发展道路，故对洛阳市进行城市生态系统分析研究是十分有必要的。 1 2 国内外研究现状 城市生态的思想早就已经形成，例如我国古代的土地合理布局和农业与非农 业劳动力合理比例的思想。在欧洲，巴黎的改建和后来英国霍华德的田园城市理 论，以及后来2 0 世纪2 0 一3 0 年代美国芝加哥学派的兴起，到了6 0 7 0 年代由于资 源与环境危机而引起系统生态学研究的繁荣，再到后来8 0 一9 0 年代全球变化全球 性环境问题导致全世界人们的广泛注意，逐渐孕育发展形成了目前的城市生态学 理论n 2 1 。 1 2 1 国外城市生态系统研究的进展 尽管城市生态学的研究是2 0 世纪以来才开始的，但城市生态的思想却源远流 长。在古希腊、古罗马的文献记录( 如建筑十书) 中，就有包含城市生态学思 想的见解。 1 9 世纪巴黎的改建对后来欧洲及世界各国的大城市建设有着很大的影响，成 为许多城市效仿的榜样。在工业革命之前巴黎市都是按照古典美学的原则进行建 设的，城市的道路和广场要构成美丽的图案，推崇圆广场放射线型的道路，到了 工业革命之后，因为工业在巴黎郊区的迅速发展，繁重的交通引起了市区的混乱， 因此在1 8 5 2 年进行了巴黎的改建，对城市干道进行了新的规划，在市中心有两条 垂直交叉的主干道，而且修建了内环路和外环路，又沿塞纳河修建了一条弧形道 以补充两环。巴黎的改建使城市交通有了明显的改善，值得一提的是在改建中重 点地段都加强了街道绿化，建立了许多街心花园，并在主要道路两侧规定了建筑 物的高度，这些都体现出了早期的城市生态思想。 近代城市的发展产生了许多矛盾，也引起了人们对城市规划理论的研究与探讨， 其中最有代表和影响力的是1 8 9 8 年英国人霍华德( e h o w a r d ) 的田园城市理论。 4 他认为城市灾难的根本原因是城市无限制的发展、土地私有和土地投机买卖等。 他提出城市的土地不仅要统一管理，而且要与周围的乡村相结合，并提出了一系 列的田园城市设想方案。他设想，每个城市的规模都不宜过大，大约3 2 万人， 周围有2 0 0 0 公顷土地的农田和绿地森林，城市中心是花园，工业区设在城市的边 缘，有便利的交通，整个城市就像一个大花园。后来在他的倡导下英国政府也曾 在伦敦附近的列契华斯城专门进行了实验，但是实践证明这种田园城市理论很难 在现实中实现，理论和社会现实差距较大。但是尽管如此，这种城市生态思想对 后来城市规划理论的研究和发展起了很大的作用，如后来的卫星城镇就是这种思 想发展的产物“”。 2 0 世纪以来，资本主义国家发展速度，城市问题也更加严重，由于资本的垄 断，造成了大城市的畸形发展，资产家只追求高额利润，不注意环境，建筑密集， 高楼林立，交通混乱，环境恶化。因此在霍华德的田园城市理论之后，人们对城 市合理建设和规划的需求更加强烈。在这样的形势下，一大批科学工作者将生态 学思想运用到城市研究中，比较著名的有两个代表，( 后来被称为2 0 世纪城市生 态学研究的两次高潮) 一是英国生物学家格迪斯( p g e d d e s ) ，他试图将生态学原 理运用到城市的环境、卫生、规划、市政等综合研究中。第二就是美国芝加哥大 学学者帕克( p e p a r k ) ，他将生物群落学的原理和观点用于研究城市社会并取得 了可喜的成果，奠定了城市生态学的理论基础，并在后来的社会实践中得到了较 好的发展。 二次世界大战以后，城市化、工业化的快速发展极大地促进了世界经济的复苏 和繁荣，但也带来了严重的生态破坏和环境污染，到六七十年代，形成了以全球 变化、资源短缺、人口剧增、环境污染为主要特征的世界性“生态危机”。城市生 态与环境问题开始日益受到人们的重视“。一些国家政府由于财富集中，有能力 进行新城市的建设，在建设过程中吸取了城市生态学的思想，并为进一步的城市 生态学发展奠定基础，如印度的曼迪加，巴西的巴西利亚等。 到了1 9 7 0 年代，在斯德哥尔摩召开了联合国人类环境会议。会议发表了人类 环境宣言，宣言明确提出“人类的定居和城市化工作必须加以规划，以避免对环境 的不良影响，并为大家取得社会、经济和环境三方面的最大利益。”联合国推出了 著名的m a b 计划，提出了从生态学的角度来研究城市居住区，指出城市是一个以 人类活动为中心的人类生态系统，开始将城市作为一个生态系统来研究。此后城 市生态学进入大规模发展阶段，人们广泛开展城市生态系统研究，内容包括城市 生物、气候、代谢、迁移、土地利用、空间布局、环境污染、生活质量、住宅、 城市演替过程等多层面的系统研究，极大地促进国际城市生态学的理论与方法的 发展与完善。这一时期国际上城市生态系统研究得到蓬勃发展，研究内容不断拓 展和丰富。 2 0 世纪8 0 年代美国r e g i s t e r 相继提出了建立生态城市的原则和基本理论“。 他和几个朋友成立了城市生态组织，这是一个以“重建城市与自然的平衡( r e b u i l d c i t i e si nb a l a n c ew i t hn a t u r e ) ”为宗旨的非赢利性组织。从那以后，该组织 在伯克利参与了一系列的生态建设活动，并产生了国际性影响。同期，前苏联科学 家y a n i t s k y 阐述了生态城市的概念。美、英、日等国从7 0 年代后期就对城市规 模、经济增长、人口变化等因素给生态环境造成的影响，进行研究和评价，预测 环境质量的动态变化，了解和掌握城市发展的生态潜力和制约因素。前苏联开展 了城市动植物生态研究，德国法兰克福将城市看作一个生态系统，建立了著名的 城市灵敏度模型，并应用其预测和调空城市生态环境的变化和发展。 到了9 0 年代，城市生态组织中的许多人都认为是大力推进生态城市的时候了， 为了联合各方面的生态城市理论研究和实践者，城市生态组织于1 9 9 0 年在伯克利 组织了第一届生态城市国际会议“。这次会议有来自世界各地的7 0 0 多名与会者 讨论了城市问题，提出了基于生态原则重构城市的目标。之后又召开了第二届生态 城市国际会议 1 9 9 2 年在澳大利亚阿德莱德( a d l a i d e ) 召开 ，第三届生态城市国际 会议 1 9 9 6 年在塞内加尔的约夫( y o f f ) 召开 。2 0 0 0 年4 月在巴西库里蒂巴召开 了第四届生态城市国际会议。同期还有其它国际会议关注人居环境的生态建设问 题“，如1 9 9 2 年在斯德哥尔摩和赫尔辛基举行的欧洲生态建筑会议1 9 9 4 年在保 6 加利亚首都索非亚举行的i n t e r a r c h 会议，1 9 9 2 年在里约举行的联合国环发会议， 1 9 9 5 年1 0 月在苏格兰的苏德霍恩( f i n dh o r n ) 举行的生态村庄( e c o v i l l g e ) 会议 以及1 9 9 6 年在伊斯坦布尔举行的人居i i 大会等。城市生态系统研究成为可持续发 展的科学基础。国际生态学会专门成立了城市生态专业委员会，把城市生态学作 为国际生态学的重点研究领域，城市生态组织相继召开了四届生态城市国际会议。 1 9 9 6 年由世界资源研究所、联合国环境规划署、联合国开发计划署和世界银行联 合编写了世界资源报告( 1 9 9 6 1 9 9 7 ) ，高度概括了这一时期城市环境资源及居 民健康研究成果，同时也指明了今后城市环境资源等问题的工作方向。 目前全球有许多城市正在按生态城市目标进行规划与建设，如印度的班加罗尔 ( b a n g a l o r e ) m 1 、巴西的库里蒂巴3 ”1 和桑托斯( s a n t o s ) 市、澳大利亚的怀 阿拉( w h y a l l l a ) 市叫、新西兰的怀塔克尔( w a i t a k e r e ) 市。、丹麦的哥本哈根、 美国的克利夫兰和波特兰都市区”等。 1 2 2 国内城市生态系统研究的进展 国内的城市生态研究起步比较晚，自上世纪八十年代开始，出现了一批著名学 者如马世俊、王如松、黄光宇、王祥荣、王发曾、宋世昌等，在引进西方理论的 基础上，又针对本国国情对生态城市从概念、特征到评价进行了全面的探索研究。 改革开放后，我国经济呈现高速发展态势，但也同时带来一系列的生态问题与环 境压力，尤其在一些经济比较发达、城市化水平较高的东部沿海地区更为突出。 面对这些城市问题和生态环境压力，在国际城市生态研究的影响和推动下，我国 城市生态研究逐渐开展起来，并取得了一定成绩。一方面在理论上强调了人与自 然的协调发展的思想，如我国著名生态学家马世骏明确提出城市是典型的“社会一 经济一自然符合生态系统”，王如松等提出了“天城合一”的中国化的生态城市思 想和生态控制论原理，另一方面加强城市生态规划和环境生态建设保护研究，部 分城市开展了城市生态环境规划研究。 1 9 8 4 年首届全国城市生态科学研究会在上海举行，会议探讨了城市生态学的 目的、任务、研究对象和方法等，还在会上成立了“中国生态学会城市生态学专 业委员会”，这是我国第一个以城市生态学研究为主要目的的组织，它的出现标志 了中国城市生态研究工作的开始。1 9 8 5 年城市生态专业委员会分别在北京、天津、 上海等地组织了多次小规模的地区性学术讨论会、报告会和工作座谈会。1 9 8 6 年 天津举行了第二届全国城市生态学讨论会，会议的中心论题是“如何加强城市生 态理论研究与在城市规划、建设和管理中的实际应用”。1 9 8 7 年底在北京召开了城 市与城市生态研究及其在规划和发展中的应用国际学术讨论会，1 5 个国家的9 0 多 名代表出席了会议。1 9 8 8 年由天津市环保局和中国生态学会联合主编的城市生 态与城市环境期刊在天津出版发行，大大推进了我国城市生态学的发展。从 2 0 世纪9 0 年代初期到2 0 0 0 年后，中国学者就城市学的各个专题研究不足的问题， 开展了比较系统的研究，取得了丰硕的成果，不论研究范围还是深度方面都有了 长足的进步，和国际先进水平的差距在逐渐缩小。特别是在中国一些大中城市， 例如北京、上海、天津、常州、苏州、广州和石河子等地都进行了城市生态研究 工作，取得了很显著的成绩。 目前和发达国家相比，我国的城市生态研究还有一些不足之处，如基础领域研 究薄弱，技术手段滞后理论研究，定性表述分析多但可比性定量数学模型模拟分 析不足。1 9 9 9 年全国城市生态学术讨论会在总结了近年来我国生态理论和应用研 究状况的基础上，提出了城市复合生态系统研究框架，基础研究包括生态资产动 态、生态服务功能、生态代谢过程、生态调控机制、系统综合方法；应用研究包 括生态产业与产业生态工程、生态社区与生态建筑、生态景观与城郊边缘效应、 生态健康与生态文化、区域及流域的生态规划、生态恢复和生态管理方法及绩效 评价。这是我国城市生态学研究今后发展和努力的方向。 1 3 技术路线 本文将以洛阳市为研究对象，综合运用系统论、生态学、环境学、城市生态学 等多学科的理论与方法，在对洛阳城市生态系统进行结构分析和功能分析的基础 上，构建洛阳市城市生态系统模型，并对之进行分析和评价。通过定性与定量的 研究得出结论，并为进一步提高做出建议。 路线为：第一步进行选题；第二步进行相关文献和资料的收集和整理；第三步 对文稿进行阅读分析并结合实地调查；第四步选取合适可行的研究方法；第五步 对城市生态系统概念界定、理论阐述，并提出自己的问题；第六步对研究对象的 现状进行详细分析；第七步对研究对象进行量化研究和评价；第八步为找出问题 和提出解决措施。 技术路线示意图： 图1 技术路线示意图 9 2 城市生态系统研究的理论基础 2 1 相关概念 2 t1 城市 城市已经有5 0 0 0 多年的历史，不同领域的学者们也分别对它做出了不同的定 义，例如人口学认为，城市是“具有一定居民人数或一定居民密度的区域”；经济 学认为城市是“工业、商业、信贷等的集中地”；政治学认为，城市是“一个行政 区划的建制”，地理学认为，城市是“以非农业人口为主的，高密度人口的居民集 居地”；文化学认为城市是“一定区域范围内政治、经济、文化、宗教、人口等的集 中地和中心所在，并随着人类的文明发展而发展的一种有别于乡村的高级聚落”【2 6 1 。 虽然人们对城市的定义有一定的差异，对城市的认识也是一个渐进的过程，但概 括来看城市应该具有以下几个明显的特征：规模大，人口密度高。这是城市和 乡村的显著区别。我国规定，人口在l o o 万以上者为特大城市，5 0 1 0 0 万的为大 城市，2 0 一5 0 万之间的为中等城市，1 0 2 0 万的为小城市。居民要以非农业人口 为主。城市是非农业人口占主导地位，即绝大多数居民从事非农行业，而且随着 经济的发展非农职业的比例还会逐渐增加。城市的中心属性。城市是一定区域 范围的中心，是该区域工业、商业、信贷的集中地，是经济、文化、人口、政治 等的集中地，相对于乡村的独立和分散，城市的表现特征为集中。 总的来说，城市就是人类社会发展到一定程度的产物，是规模比较大、人口 密度比较高、以非农业人口为主的一定区域的经济、政治、文化等的集中地。是 经济、政治、文化等高度集中的地方，同时也是经济发展和生态环境保护冲突最 激烈的地方。 2 1 2 生态城市 生态城市( 英文说法有e c o c 时、e c o l o g i c a lc 时、e c o p 0 1 i s 、e c o v i l l e 、e c o v i l l a g e 1 0 等) ，又可称为生态社区( c c o c o m m u l l i t y ) 。生态城市实际上是解决当前各种社会和 城市问题的各种理论的综合。生态城市包括了以下所有理念：( 罗斯兰r o s e l a l l d ， 1 9 9 7 ) 。( 见图2 ) 1 2 _ 7 】 图2 生态城市理念 生态城市是随着人类文明的不断发展，在人类逐渐正确认识了人与自然关系 的基础上提出来的。2 0 世纪7 0 年代联合国教科文组织在“人与生物圈计划”研究 中提出生态城市为“从自然生态和社会心理两方面去创造一种能充分融合技术与 自然的人类活动的最优环境，诱发人的创造力和生产力，提供高水平的物质和生 活方式”脚 。1 9 8 1 年前苏联城市生态学家扬诺斯基( l i l i t s k y ) 提出生态城市是 一种理想城市模式，是技术与自然充分融合，人的创造力和和生产力得到最大程 度的发挥，居民的身心健康和环境质量得到最大限度的保护，物质、能量、信息 高效利用，生态良性循环【2 8 】。后来美国生态学家理查德瑞吉斯特( r e c h a r d - r e 百s t e r ) 提出，生态城市即生态健康的城市，是紧凑、充满活力、节能并与自然 和谐共存的聚居地【2 9 1 。我国的黄光宇教授也对生态城市做出过定义 1 3 】：生态城市 是根据生态学原理，综合研究城市生态系统中人与“住所“的关系，并应用生态 工程、环境工程、系统工程等现代科学与技术手段协调现代城市经济系统与生物 的关系，保护与合理利用一切自然资源与能源，提高资源的再生与综合利用水平， 提高人类对城市生态系统的自我调节、修复、维持和发展的能力，使人、自然、 环境融为一体，互惠共生。 尽管对于生态城市的理解不同的学者提出了不同的认识，但概括来看生态城 市应具有几个方面的基本特征：【3 0 j 1 1 从地域范围来看，生态城市不是一个封闭 的系统，而是一个与周围区域密切相关的相对开放系统，它不仅包括城市地区， 还应包括周围的乡村地区。生态城市应该是一个复合系统，它不仅涉及城市的 生态环境，还包括城市的社会与经济，是一个以人为主导，以自然环境为依托， 资源与能源流动为命脉的社会一经济一自然复合系统。从社会因素方面看，生态 城市要求人们有自觉的生态意识和环境观，人口素质和社会发展相适应，有舒适 的生活环境、安定的社会秩序、民主的政治制度、健全的保障体系。从经济因 素方面看，生态城市要有合理的产业结构，能源结构和生产布局，能开展清洁生 产，并使资源与能源得以有效的利用，实现城市的经济发展与环境效益的统一， 促进经济的持续高效运行。从自然因素方面看，生态城市的自然资源应得到合 理利用，自然环境得到充分保护，具有良好的环境质量和足够的环境容量。 因此可认为，生态城市就是社会、经济、自然协调发展，物质、能量、信息 高效利用，基础设施完善，布局合理，生态良性循环的人类聚居地。生态城市的 科学内涵是：倡导社会的文明安定，经济的高效和生态环境的和谐”。 生态城市是生态文明时代的产物，是与生态文明相适应的的人类社会生活新 的空间组织形式，即为定地域空间内人自然系统和谐、持续发展的人类住区， 是人类住区发展的高级阶段和模式。生态城市已经超越了传统意义上的城市，不 仅是保护环境，防止污染，它还融合了社会、经济、技术和文化生态等方面的内 容，强调在人自然系统整体协调的基础上考虑人类空间和经济活动的模式，发挥 各种功能，以满足人们的物质和精神需求，实现自身的发展，即社会一经济自然复 合系统的全面持续发展，体现的是一种广义的整体的生态观，而且是深层生态学 意义上的。 总之，生态城市不仅是要实现社会文化生态、经济技术生态和自然环境生态 的可持续发展，而且更重要的是实现社会经济，自然复合生态系统的整体和谐，对 生态城市来说，创造美好的生态环境固然不可缺少，但却不是根本目的，真正目 标是创造人自然系统的整体和谐。 2 1 3 城市生态系统 城市生态系统是以城市人群为主体，以城市次生自然要素、自然资源和人工 物质要素、精神要素为环境，并与一定范围内的区域保持密切联系的复杂人类生 态系统1 3 3 】。( 王发曾，1 9 9 7 ) 从严格意义上说，城市本身并不是一个完整的、自我稳 定的生态系统，但按照现代生态学的观点，城市也具有自然生态系统的某些特征， 尽管系统中各组分的比例和作用都发生了很大的变化，但生态系统的功能基本上 得以正常进行，还与周围的自然生态系统发生着各种联系。 我国著名生态学者马世骏和王如松在1 9 8 4 年提出了“社会经济自然复合生 态系统”的理论，并指出城市是典型的社会经济自然复合生态系统。王如松等在 1 9 9 4 年就城市生态学实质作了进一步阐述，并指出生态城市的建设必须满足人类生 态学的满意原则、经济生态学的高效原则、自然生态学的和谐原则等。 图3 城市生态系统组成 和普通的自然系统相比较城市生态系统有一些明显的不同点，从组成系统的 成分来看，以人为中心；从组分特征来看，绝大部分都已经被人类改造；从物质 循环来看，以物质形态的改变为主；从能源流动来看，以化石能源的消耗为主； 从输入输出来看，必须依靠外部供给物质和能源，同时其废物也必须靠外部系统 来转化和处理。 总之，城市生态系统是一个复杂的生态一经济社会复合生态系统，也是一个复 杂的人工生态系统，是城市空间范围内的居民与自然环境系统和人工建造的社会 环境系统相互作用而形成的，以人为主体的，人工化环境的，人类自我驯化的， 开发性的生态系统。 2 2 基础理论 2 2 1 城市可持续发展理论 城市可持续发展理论是可持续发展理论在城市领域的应用，所以严格的说， 城市可持续发展理论与可持续发展理论没有本质的区别，只不过是城市可持续发展 理论研究的新视角。其理论基础主要由以下几位国内外著名学者提出：d a l y 提出 的测评可持续发展政策目标的4 项标准，这是目前仍在应用的进行城市可持续发 展研究的理论框架p 6 】，他的一些思想如环境影响应该小于环境的承载能力；可再 生资源的利用应该小于其再生速度；人类产生的废物一定要小于自然界的吸收能 力；不可再生资源的利用，应该小于其被其他形式的非不可再生资源替代的速度。 【3 7 1 s h a f i k 【3 8 l ，g r o s s i r m 和i n l e g e r 盼删以及其他论文收集和分析了许多统计资料后 发现，经济发展和资源、环境的关系很可能是从互竞互斥逐步走向互补互适，即 在经济增长、产业结构和技术结构演进的过程中，资源耗竭与环境污染问题先出 现逐步加剧的特征，然后再逐渐减少直至消失，呈现倒“u ”型曲线关系，这就是 所谓的“环境库兹涅茨曲线( e k c ) ”。还有美国科罗拉多大学的o d u m 教授于2 0 世 纪8 0 年代建立了能值理论与分析方法， 4 j ，4 2 】这是一种新的环境一经济价值论和系 统分析方法，它将生态经济系统内流动和储存的各种不同类别的能量和物质转换 1 4 为同一标准的能值，进行定量分析研究。s l l a l l s l l i n 等，h 3 1 e l i s a b c t l l 等【删以能值理 论为基础进行了一系列的研究。b e r g h 等从综合的角度，而不是单一的过程、单一 的变量观察生态经济整合，试图从动态模型观点阐明生态可持续的经济发展概念， 认为生态系统和经济子系统之间的相互作用和反馈机制的研究至关重要4 ”。 国内有牛文元等提出，可持续发展应具有三个明显特征，即发展度、协调度 和持续度，认为中国的可持续发展理论框架应建立在发展过程与行为轨迹的本质 之中，它必须处于生态响应( 自然) 、经济响应( 财富) 和社会响应( 人文) 的三维作用 之下m j 。另外，牛文元等在总结国外可持续发展指标体系研究的基础上，提出可 持续发展度指标体系，并采用资源承载力、经济生产力、发展稳定性、环境缓冲 力和管理调控力来测定区域可持续发展能力，相应地用资源丰度、经济强度、社 会稳定性、环境忍耐性和决策合理性5 个指标来衡量可持续发展【棚。 2 2 2 城市生态学理论 城市生态学起源于上世纪二十年代的芝加哥学派的城市社会学研究，但得到 大力发展是从上世纪8 0 年代开始全球环境问题的出现和加剧导致了人们的重视【4 ”。 城市生态学主要有以下的观点：城市生态学把城市看做一个自然、经济和社会复合而 成的人工化的生态系统【4 9 】，不仅包括自然界的各种动植物、微生物因素，还包括人类 和社会经济各因素，这些要素之间相互联系，相互影响，通过物质能量的新陈代谢， 生物化学循环，及资源供需和废物处置，联系成一个有机的整体。城市生态学还提出， 城市生态系统具有不同于自然生态系统的一系列特点，如人的主体性、开放性、自我 驯化、多层次性等【5 0 1 。要使城市这个复合生态系统得以协调持续发展，就必须使系统 中各个部分和整体都遵循生态原则，遵照生态学规律运作【5 ”。 2 2 3 生态城市建设理论 在1 9 8 4 年的m a b 报告中，提出了生态城规划的5 项原则：生态保护战略( 包括 自然保护，动、植物区系及资源保护和污染防治) ；生态基础设施( 自然景观和腹地 对城市的持久支持能力) ；居民的生活标准；文化历史的保护；将自然融入城市。 m a b 报告提出的这五项原则从整体上概括了生态城市规划的主要内容，也成为后 来生态城市理论发展的基础。 1 9 8 4 年，雷吉斯特提出了建立生态城市的原则【1 5 】。包括以下四方面：以相对 较小的城市规模建立高质量的城市。不论城市人口规模多大，生态城市的资源消 耗和废弃物总量应大大小于目前城市和农村的水平。就近出行( a c c e s s b p m x 曲i t y ) 。就近出行是建立生态城市的一个重要原则。如果足够多的土地利用类 型都彼此邻近，基本生活出行就能实现就近出行。此外，就近出行还包括许多政策性 措施。小规模地集中化。从生态城市的角度看，城市、小城镇甚至村庄在物质 环境上应该更加集中，根据参与社区生活和政治的需要，适当分散。物种多样性 有益于健康。在城市、农村和自然的生态区域，多样性都是有益于健康的。这说 明建立在混合土地利用理念上的城市是正确的方向。 1 9 8 7 年，雷吉斯特在论著中提出了创建生态城市的主要原理( p f i n c i p l e s ) 【2 9 1 ， 主要有生命、美丽、公平是生态城市的准则：在城市建设中充分运用生物学原则； 生态城市应该是三维的而非平面的等内容。 1 9 9 6 年，雷吉斯特领导的“城市生态”组织提出了更加完整的建立生态城市 十项原则唧r b a ne c o l o g y ，1 9 9 6 ) 【2 7 】：修改土地利用开发的优先权，优先开发紧凑 的、多种多样的、绿色的、安全的、令人愉快的和有活力的混合土地利用社区，而 且这些社区靠近公交车站和交通设施。修改交通建设的优先权把步行，自行车， 马车和公共交通出行方式置于比小汽车方式优先的位置，强调“就近出行( a c c e s sb y p r o x i n l 耐) ”。修复被损坏的城市自然环境，尤其是河流、海滨、山脊线和湿地。 建设体面的、低价的、安全的、方便的、适于多种民族的、经济实惠的混合居 住区。培育社会公正性，改善妇女、有色民族和残疾人的生活和社会状况。支 持地方化的农业，支持城市绿化项目，并实现社区的花园化。提倡回收，采用新型 优良技术( a p p m p r i a t et e c h n o l o g y 和资源保护技术，同时减少污染物和危险品的排 放。同商业界共同支持具有良好生态效益的经济活动，同时抑制污染、废物排 1 6 放和危险有毒材料的生产和使用。提倡自觉的简单化生活方式，反对过多消费 资源和商品。通过提高公众生态可持续发展意识的宣传活动和教育项目，提高 公众的局部环境和生物区域( b i o r e 画0 1 1 ) 意识。 欧盟提出的可持续发展人类住区( s u s t a i n a b kl