（城市规划与设计专业论文）环太湖地区城镇生态健康评价与调控研究.pdf

苏州科技学院硕士学位论文 摘要 摘要 城市生态健康的问题在快速城市化背景下日益严峻，围绕这一课题的研究在 概念、评价方法、指标体系和调控手段等方面均未达成共识，更加鲜见针对特定 区域的研究而使其缺乏现实指导意义。因此，以可操作性为目标明确其概念和内 涵，以特定区域为对象改进和优化评价方法和指标，对完善城镇生态健康评价体 系以及调控有指导作用。 环太湖水网地区生态系统具有双重属性和地域典型性，其生态健康问题尤其 值得注意。针对环太湖地区城镇牛态健康的评价方法的研究，在融和生态风险和 生态足迹评价方法的基础上，必须注入“水网 这一重要元素，借鉴一种多层奶 油蛋糕式的复合层次分析法，得出对水网城镇生态健康较为准确、直观、便于利 用的表现方式，构建适应水网地区的城镇生态健康评价手法。确定评价指标体系 时，将其分为城市物质构成、城市软环境和城市居民三个初级层面，针对现有指 标体系指向性不强且过于繁杂冗余的缺点，增加了对水网地区城镇生态健康起主 要作用的指标，如水网流域连通性、水网生态服务功能等，使其能更明确的反映 水网城市的生态状态。 对于水网城镇牛态健康的调控，原有理论调控目标空洞缺乏实践指导作用， 调控手段多偏向于物质空间改变而缺失对城市居民心理的关注，本研究针对以上 不足，运用生态现代化的宏观策略，通过环境管理、现代技术及市场机制等手段， 对应各项指标制定了相应的调控措施。 关键词：城市生态健康，评价方法，指标体系，环太湖水网地区 a b s t r a c t i nt h ec o n t e x to f r a p i du r b a n i z a t i o n ，t h eu r b a ne c o l o g i c a lh e a l t hi s s u e sb e c o m e s i n c r e a s i n g l ys e r i o u s t h er e s e a r c ho nt h i st o p i ci nt h ec o n c e p t ，e v a l u a t i o nm e t h o d s ， i n d i c a t o r sa n dc o n t r o ls y s t e mm e a n st h ea r e a sw e r en o tr e a c h e dac o n s e n s u s ，a n d m o r eu n c o m m o nf o rr e g i o n s p e c i f i cr e s e a r c h ，t h a tm a k ei tl a k eo fp r a c t i c a l s i g n i f i c a n c e t h e r e f o r e ，t o d e f i n i t ei t s c o n c e p ta n dc o n t e n to p e r a t i o n a l l y , t o i m p r o v e m e n ta n do p t i m i z a t i o no fe v a l u a t i o nm e t h o d sa n di n d i c a t o r si ns p e c i f i ca r e a s ， h a v eag u i d i n gr o l ei ni m p r o v i n gt h eu r b a ne c o l o g i c a lh e a l t ha s s e s s m e n ts y s t e ma s w e l la sr e g u l a t i o n t h ee c o s y s t e mo ft h ea r e as u r r o u n d i n gt h et a i h ul a k eh a st h ed u a lp r o p e r t ya n d g e o g r a p h i c a lt y p i c a l ，i t se c o l o g i c a lh e a l t hp r o b l e m sp a r t i c u l a r l yn o t e w o r t h y t h e e v a l u a t i o nm e t h o d so fe c o l o g i c a lh e a l t hi nc i t i e sa n dt o w n sa r o u n dt a i h ul a k e ，b a s e d o nt h ee c o l o g i c a lf o o t p r i n ta n de c o l o g i c a lr i s ka s s e s s m e n tm e t h o d s ，n e e dt o i n j e c t w a t e rn e t w o r k ”t h i si m p o r t a n te l e m e n t ，u s ef o rr e f e r e n c ef r o mt h ea n a l y t i c a l h i e r a r c h yp r o c e s s ( a h p lw h i c hc a l l e d “l a y e r - c a k e ”m a k et h ee c o l o g i c a lh e a l t ho f u r b a nw a t e rn e t w o r km o r ea c c u r a t e ，i n t u i t i v ea n de a s yu s eo ft h ep e r f o r m a n c e ，t o b u i l dt h ew a t e rn e t w o r ki nt h eu r b a ne c o l o g i c a lh e a l t ha s s e s s m e n tp r a c t i c e s i d e n t i f y e v a l u a t i o ni n d e xs y s t e m ，t h ec i t yw i l lb ed i v i d e di n t ot h r e ej u n i o rl e v e l ：m a t e r i a l c o m p o s i t i o n ，t h es o f te n v i r o n m e n tf o ru r b a na n dc i t yd w e l l e r s ，a g a i n s tt h er e d u n d a n t s h o r t c o m i n g so fe x i s t i n gs y s t e mo fi n d i c a t o r sw h i c hh a sw e a kd i r e c t i v i t ya n dt o o c o m p l i c a t e d , i n c r e a s et h ei n d i c a t o r sw h i c hp l a y sam a j o rr o l ei nu r b a ne c o l o g i c a l h e a l t hi nt h ew a t e rn e t w o r ka r e a ，s u c ha sw a t e rb a s i nn e t w o r kc o n n e c t i v i t y , w a t e ra n d o t h e re c o s y s t e ms e r v i c e sn e t w o r k , t om o r ec l e a r l yr e f l e c tt h ec i t y sw a t e rn e t w o r k e c o l o g i c a ls t a t e a b o u tt h er e g u l a t i o na n dc o n t r o lo f u r b a ne c o l o g i c a lh e a l t hi nt h ew a t e rn e t w o r k a r e a ，t h eo r i g i n a lt h e o r yi sl a k eo fg u i d i n gr o l ei np r a c t i c e ，i t sr e g u l a t i o na n dc o n t r o l m e a n sm o r eb i a s e di nc h a n g e si nm a t e r i a ls p a c eb u tm i s s i n gt h eu r b a nr e s i d e n t s p s y c h o l o g i c a lc o n c e r n s t h i ss t u d ya c c o r d i n gt ot h el a k e sa b o v e ，u s et h e m a c r o - e c o l o g i c a lm o d e r n i z a t i o ns t r a t e g y , t h r o u g he n v i r o n m e n t a lm a n a g e m e n t ， m o d e mt e c h n o l o g ya n dt h em a r k e tm e c h a n i s mm e a n s ，t of o r m u l a t et h ec o r r e s p o n d i n g i n d i c a t o r sd e v e l o p e dt h ec o r r e s p o n d i n gc o n t r o lm e a s u r e s k e yw o r d s ：u r b a ne c o l o g i c a lh e a l t h ，e v a l u a t i o nm e t h o d ，i n d i c a t o rs y s t e m ， w a t e rn e t w o r ka r e as u r r o u n d i n gt h et a i h ul a k e 苏州科技学院硕士学位论文图表目录 图1 1 图1 2 图2 2 图3 1 图3 2 图3 3 图3 4 图3 5 图3 6 图3 7 图3 8 图4 1 图4 。2 图5 1 图5 2 图5 3 图5 4 图5 5 图5 6 图5 7 图5 8 图5 9 图5 1 0 图表目录 太湖平原范围内主要城市5 技术路线图1 4 方法运用示意2 3 城市化的水环境负效应示意2 5 2 0 0 7 年5 月太湖水体监测图2 5 苏州市城市建设用地扩张比较( 1 9 9 1 - 2 0 0 4 年) 2 6 生态健康目标2 9 突出的发展矛盾3 3 适于城市用地的选择过程3 4 基于自然特征的城市用地适宜度分析3 4 适应水网地区的“l a y e r - c a k e ”评价方法确立3 5 水网城市生态健康评价指标体系建立流程3 9 水网城市生态健康评价指标体系构成4 9 系统组织状态调示意5 4 水网地区城镇生态健康调控总体目标5 9 巴西库伦提巴市“平面型”公交技术6 l 欧洲生态住区太阳能利用6 2 生态住区节水设施6 3 雷根斯堡节能措施示意6 4 雷根斯堡合理配置能源示意6 5 欧洲生态建筑环境指标6 6 微气候舒适宜人的室外空间营造6 7 流域与城市间能源与物质流示意6 8 表1 1世界城市化的发展趋势( 1 9 5 0 2 0 2 0 ) 1 表1 2三城市人与植物生物量的比较4 表3 1水网城市生态网络元素构成3 6 表4 1生态城市评价指标体系4 3 表4 2宜居城市评价指标体系4 4 表4 3水网城市生态健康评价指标体系5 3 表5 1环境政策制定的两种策略5 7 v 苏州科技学院学位论文独创性声明和使用授权书 独创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究 工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或 集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体， 均已在文中以明确方式标明。本声明的法律结果由本人承担。 论文作者签名：日期：邢年月朋1 3 学位论文使用授权书 苏州科技学院、国家图书馆等国家有关部门或机构有权保留本人所送交论文 的复印件和电子文档，允许论文被查阅和借阅。本人完全了解苏州科技学院关于 收集、保存、使用学位论文的规定，即：按照学校要求提交学位论文的印刷本和 电子版本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服 务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其他复制手段保存汇编学位论文；同意 学校在不以赢利为目的的前提下，用不同方式在不同媒体上公布论文的部分或全 部内容。 ( 保密论文在解密后遵守此规定) 论文作者签名： 兰i ! 垒 日期：丝硌年月碴日 指导教师签名：獬之 苏州科技学院硕士学位论文l 绪论 1 绪论 1 1 研究背景 近几十年来，人类正以前所未有的规模和强度影响环境，破坏和改变自然生 态系统，致使生态系统的健康受到越来越大的损害，并由此危及到人类自身。人 口过剩、能源短缺、环境污染、生物多样性减少、土地退化和气候变化己对人类 和地球的可持续发展产生了恶劣的影响，使地球出现了不健康的症状。人类行为 导致的不利环境效应所影响的范围，从区域发展到整个生物圈。臭氧层的破坏。 湖水、河水的酸化，土地沙漠化，濒海生态系统的富营养化，有毒物质的生物富 集都是地球牛态系统受到胁迫的典型例子。因而，维护与保持生态系统健康，促 进生态系统的良性循环，是关系到人类前途和命运的重大课题。生态系统健康正 是在这一背景下产生的。生态系统健康是系统可持续发展的基础，城市生态系统 健康与否，直接关系到人类的生存与发展。因此，对城市牛态系统健康进行综合 评价，找出问题成因及潜在风险，可为城市规划、城市改造提供依据，维护城市 生态系统的可持续发展。 1 1 1 世界城市化快速发展阶段 人类生活方式进化大体经历了三个阶段：即以靠自然界谋生的游牧生活阶 段，以靠农田谋生的田园生活阶段，以靠城市谋生的工业化、城市化阶段。真正 “使城市主宰了世界的是1 8 世纪中叶的工业革命，它开启了世界城市化的进 程( 表1 1 ) 。 表1 1 世界城市化的发展趋势( 1 9 5 0 2 0 2 0 ) 世界发达国家发展中国家 年份 城市入口城市化水平城市人口城市化水平城市人口城市化水平 ( 百万) ( ) ( 百万) ( ) ( 百万) ( ) 1 9 5 07 3 42 9 24 4 75 3 82 8 71 7 0 1 9 6 01 0 3 23 4 。25 7 16 0 54 6 02 2 2 1 9 7 0 1 3 7 13 7 16 9 8 6 6 6 6 7 32 5 4 1 9 8 0 1 7 6 43 9 67 9 8 7 0 2 9 6 62 9 2 1 9 9 0 2 2 3 44 2 68 7 7 7 2 5 1 3 5 73 3 6 2 0 0 02 8 5 44 6 69 5 07 4 4l9 0 43 9 3 2 0 1 03 6 2 35 1 81 0 1 l7 6 0 2 6 1 2 4 6 2 2 0 2 04 4 8 85 7 41 0 6 37 7 2 3 4 2 5 5 3 1 资料来源：刘小琴，城市化过程中城市生态系统评价及其生态环境修复研究 苏州科技学院硕士学位论文1 绪论 由此可见，1 9 5 0 年至今是城市化快速发展、全世界基本实现城市化的阶段。 据联合国资料，世界城市化水平预测发达国家城市化的水平，2 0 2 5 年将达8 4 0 ： 发展中国家城市化水平，2 0 2 5 年将达5 7 0 。此外，正在或即将发生的世界经济 的结构性变化，如服务业、交通业和通信业的革命将成为城市化的主要动力。 据中国国家统计局资料，中国的城市化水平，1 9 7 8 年为1 7 9 ，1 9 9 0 年为 2 6 4 ，2 0 0 1 年为3 7 7 。从1 9 9 0 - - 2 0 0 1 年间，地级以上城市由1 8 8 个增加到 2 6 9 个，城市覆盖面积占国土比重1 9 9 0 年占2 0 ，2 0 0 1 年占4 2 6 。2 0 0 1 年市 区人均国内生产总值1 0 3 2 2 9 元，是1 9 9 0 年的4 8 倍。1 9 9 0 年人均国内生产总 值超万元的城市只有4 个，2 0 0 1 年则达到1 6 4 个，其中超2 万元的城市达5 8 个。 不论是从城市化发展的世界背景和一般规律，还是从中国社会经济发展和工业 化、城市化水平及趋势来看，我国都要进入城市化加速发展的阶段1 。 1 1 2生态危机遍及多方且日益严重 城市化发展是人类科学技术进步、改造自然能力提高的重要标志。城市化发 展，给人类社会带来了巨大的变化，人类大幅度地改变了生态环境的组成与结构， 改变了物质循环和能量转化的功能，扩大了人们的生存空间，改善了人类的物质 生活条件，也由此改变着对生态环境的作用方式。由于技术的不断进步使得人们 可以越来越少的考虑自然条件的约束，一时间城市的繁荣膨胀了人类“征服自然 的野心，时间流逝带来的却是一系列城市生态与环境问题，城市人口的增长、城 市规模的不断扩大、大城市和特大城市的不断涌现，“城市病 已屡屡出现，如 用地紧张、交通拥挤、住房短缺、基础设施建设滞后、环境污染、生态条件恶化、 失业率增高等。总的来说，主要集中在人口，环境气候、土地和资源等方面。 1 、人口剧增、过分密集 自1 9 世纪至2 0 世纪，全球人口增殖的速度几乎近于恶性膨胀，是造成一系 列环境恶化与资源匮乏的主要导因。除此之外，空间分布不均，过分密集于城市 也是生态危机纷纭的重要方面。近几十年来，我国的城市化进展呈现出由渐增到 突发性扩展的趋势，而且城市人口中非户籍人口和流动人口占了一定的比重。一 方面带来了繁荣和产值，另一方面，交通拥挤、住房紧张、城市“荒漠化、就 业困难，甚至犯罪率上升等社会问题趋于严重，而普遍殃及城市居民的是环境恶 化问题，许多城市“文明病”或“公害病”相继产生，如呼吸系统疾病、心血管 病、高血压病、肥胖病、癌症等。 1 刘小琴城市化过程中城市生态系统评价及其生态环境修复研究南开大学博士论文，2 0 0 4 0 4 2 苏州科技学院硕士学位论文1 绪论 2 、气候、环境不断恶化 由于人自身的高度集聚和建筑的高层化，使得城市所在地气候、环境不断恶 化。城市温室效应使大气污染与酸雨问题更加突出；热岛效应则使大多数城市上 空烟尘和空气污染物的扩散和稀释速度减慢，进一步加剧了城市大气污染的程度 和持久度。另一方面，城市的植被覆盖率低，加上非渗透性材料的覆盖作用，切 断了土壤自由水的活动支路，大大降低了城市地区年平均相对湿度。 城市高层建筑、大体量建筑物和构筑物，都能造成气流在小范围内产生涡流， 阻碍了污染物质迅速排走和扩散，加重污染；高层建筑过密、商业裙房过大，极 易形成强楼风( 狭管效应) ，一方面是树木成活率下降，另一方面也带来交通不 安全因素。由于高层建筑和超高层建筑的大量产生和集聚，使世界上不少城市呈 丘陵状建筑群，原有的河网和植被被水泥森林取代，气候调节能力大大削弱，城 市原有河道被大量堵塞或填平，也影响了防洪排涝能力1 。 人工化破坏自然生态结构 城市化的发展不可避免地在一定程度上影响了自然生态环境，造成自然生态 环境绝对面积的减少，并使之在很大区域内发生了质的变化，甚至消失，这是由 于土地利用密度过大和不良的土地利用规划造成的。城市化的发展过程往往使得 自然生态朝着强烈的人工生态方向发展，生物种群减少，结构单一；生物与人的 生物量比值降低。 ( 1 ) 生物种群减少，结构单一 城市化过程中，土地利用发生了根本的变化，导致城市及周围地区自然物种 变得稀少，被保留下来的物种主要是人工驯化的物种；被污染的河流中鱼虾绝迹， 耐污种类有所滋长；原生植被演化为次生植被和人工植被，物种多样性大大减少， 植被覆盖率大大降低。 ( 2 ) 生物与人的生物量比值降低 城市化的结果带来了人口密集、绿地缺乏的效应，使得人与植物的生物量比 值降低。如植被覆盖率和人均绿地都较低的东京和北京，植物与人的牛物量比值 分别为1 ：1 0 和1 ：8 ，而植被覆盖率较高的伦敦则为7 ：1 0 ，其生态环境质量相对较 好( 表1 2 ) 2 。 1 刘小琴城市化过程中城市生态系统评价及其生态环境修复研究南开大学博士论文, 2 0 0 4 0 4 2 王祥荣生态与环境城市町持续发展与生态环境调控新论东南大学出版社，2 0 0 0 0 4 3 苏州科技学院硕士学位论文1 绪论 表1 2 三城市人与植物生物量的比较 资料来源：王祥荣，生态与环境一城市可持续发展与生态环境调控新论，2 0 0 0 4 、土地资源破坏、浪费严重 近年来，无论是发达国家或是发展中国家，城市用地规模都出现了明显的增 长趋势，各国城市所占面积越来越大，增加速度也日益加快。与此同时，耕地面 积随之按指数递减，造成用地紧张、人口密度增加的状况。并且，大多数发展中 国家还处于低密度的扩张式发展，城市发展往往位于最好的、已经耕熟的农业用 地上，大都是在平坦的得到灌溉的肥沃冲积土壤上。伴随着人口的高速增长，城 市化对土地资源的吞噬愈演愈烈。 随着城市建筑密度的增大，水泥、沥青等不透水性下垫面的形成和地下建筑 的增加，再加上一些城市过度抽取地下水，使地下水位不断下降，发生城市地面 沉降现象，对城市的基础设施造成了很大的破坏，包括建筑物的地基和污水系统， 城市也特别容易受到洪水的袭击。此外，在城镇地下大量开采矿物，包括开采煤 矿、抽取石油在内，同样也形成地面沉降，使房屋破坏、地下管线扭折破裂，发 生漏水、漏电、漏气等事故，对城市的生产和生活造成很大影响。 5 、能源缺口进一步扩大 近3 0 年来，由于世界大范围内的快速城市化活动，世界能源的消耗速度剧 增，同时，能源的结构也随着生产力的不断发展而发生明显变化。 我国能源丰富，但人均占有量水平低，结构不尽合理，地域分布很不平衡。 而随着我国快速城市化的进程进一步加快，工业化的迅速普及直接要求消耗更多 的能源，使得本来就不容乐观的能源储备出现更多的缺口。 此外，在能源构成方面，我国仍然以煤为主，占总能源构成的7 0 以上，落 后的能源利用方式造成了能源的极大浪费也引起严重的燃煤环境污染。不少地 方，尤其是乡镇企业，仍然是用陈旧的设备，或用炉灶直接燃烧。我国目前已存 在环境透支，虽然单位g d p 的碳排放量有所降低，但二氧化碳排放总量和燃煤 排放的二氧化硫直接造成的酸雨面积也在增加。在农村地区，能源供应相对城市 要短缺的多。为了获取能源，采用砍树、铲草皮的方式，破坏了自然生态系统， 造成恶性循环1 。 1 卢昌义现代环境科学概论厦门大学出版社, 2 m 0 5 1 0 4 掉州科技学院硕士学位论文 12 研究对象与研究意义 l21 研究对象 江、浙两省城镇众多，尤其是环太湖水网地区的城镇在长江三角洲城市牛 态系统研究中尤其具有典型性和代表性。本文研究的环太湖水网地区即环太湖的 浙北和苏南城镇生态健康状况，其中主要 包括了苏州、无锡、常州、嘉兴和湖州这 5 个主要城市及周边市县( 图li ) 。在快 速城市化进程中，无论是自然变化还是人 ；毒j 一 为干扰，都会影响到城镇的水文循环、理 。一。 化特征、生境分布、营养结构、基本牛态 ，苏 过程、社会经济要素和文化要素，此外， ? 快速城市化进程中，城镇生态系统整体对 1 一哪巍兴 自然和人为干扰的时空变化也发牛着积极 的响应。因此，对城镇生态系统的测度， 不仅反映了城镇本身的牛态状况，也反映 图l l 太湖平原范围内主要城市 了快速城市化区域整体的环境条件。 资料来 ：十冒目束地理第2 d 7 期 在太湖平原，城镇不仅是重要的生态 系统类型，而且作为太湖平原重要的环境资源斑块，与太湖平原地区生态、经济 的可持续发展密切联系在一起，其健康动态弹所当然地受到格外重视。由于城镇 生态系统的脆弱性，其健康状况易受人为干扰影响。因此，以城镇牛态系统作为 研究单元，从组织结构到功能过程，从宏观到微观，对其健康动态进行深入研究， 有助于对研究区域生态系统的结构、功能、牛态过程进行重新认识，有利于对研 究区域牛态系统实施t 持续管理和合理利用，有利于实现生态、社会、经济的整 合及协调，达到可持续发展。 l _ 22 理论意义 ( 1 ) 满足区域生忐建设的需要 城镇生态健康旨在采用整体论的系统方法，促进综合性的行政管理，实现自 然、农业和人居环境的有机结合。要建设适宜于人类牛活的健康城市，必须运用 牛态学原理，全面系统地理解城市的环境、经济、政治、社会和文化问复杂的相 耳作用关系并运用生态系统健康理论来指导设计城市、乡镇和村庄，以促进居 民的身心健康，提高居民的生活质量，保护其赖以生存的牛态系统。由此，迫切 需要开展翔实的城市生态规划和管理，促使受益者集团参加规划和管理过程。 苏州科技学院硕士学位论文 1 绪论 ( 2 ) 关于城镇自然环境和经济社会和谐发展的新的探索 城镇自然生态系统和人工生态系统的运转应该相互协调、相互促进。城镇生 态健康是对快速城市化下城镇环境和经济改革相关进步的真实反映。通过研究快 速城市化背景下的城镇牛态系统运转机制，构建生态健康的方法和评价指标体 系，可以判断城镇生态系统是否处于病态或者健康的状态。并在此基础上，可以 进一步研究如何使得病态的城镇生态系统趋向健康状态，以及如何保持健康的城 镇生态系统并向更为良好的状态发展。 1 2 3应用价值 ( 1 ) 城镇生态健康评价是一种技术手段，它关注具有环境效益的技术发展， 特别是减少排放、提高资源效率的技术。目的在于“治疗”病态的生态系统，维 护城镇生态系统健康。 ( 2 ) 城镇生态健康是对城镇生态系统运转的一种状态描述，代表了一种意 识形态。这种意识形态建立在一种认识基础之上，即城镇生态系统处于一种健康 状态是城镇经济社会长期发展的前提条件。 ( 3 ) 城市生态规划首先是在生态调查和生态评价的基础上进行的。城市生 态评价是根据生态系统的特点，运用牛态学、环境科学的理论和方法，对城市生 态系统的结构、功能、协调度及可持续服务能力进行综合分析评价，以确定该系 统的发展水平、发展潜力和制约因素。生态评价是分层次的，既有宏观层次的生 态系统评价，也有微观层次上各亚系统及其组分的评价。这其中包括城市生态系 统脆弱性评价或牛态系统健康评价以及生态系统服务功能价值评估。科学的城市 生态系统健康评价是城市生态管理与调控的依据。根据生态系统所处的健康水平 选择合适的生态保育对策，确定生态恢复、生态建设与生态调控区域。并根据城 市生长机制及健康评价确定城市发展的生长点及城市发展的“生态门槛 ，以诱 导和调控城市空间布局- 。 ( 4 ) 环太湖水网地区，既是水网密布、河道纵横的流域生态系统，生态敏 感度较高；又是当代中国城市化进程最为迅速，经济最为发达，人类活动影响最 为频繁的地区之一。研究这样一个具有特殊自然条件的快速城市化地区的城镇生 态健康的评价与调控，不仅仅是要研究一种典型的城镇生态健康范式，更是为我 国在未来很长一段时间内大区域范围内的城市化模式提供有效的控制和引导，以 保证城市的可持续健康发展。 1 陈新庚，李明光，黄鸽，林亲铁，彭晓春城市生长管理与城市生态规划中国人口资源与环境, 2 0 0 2 年第4 期 6 苏州科技学院硕士学位论文1 绪论 1 3 国内外研究现状 1 3 1 国外研究现状 1 、生态系统健康的概念 ( 1 ) 从生态系统自身出发的概念 “健康( h e a l t h ) ”通常是用来描述人体或者其它生命体的，而“生态系统健 康”一词据称发源于著名环保主义者a l d ol e o p o l d 的“土地健康”( 1 a n dh e a l t h ) 概念。a l d ol e o p o l d 是第一个确定“土地疾病 症状的人之一，他把“土壤有机 体健康 看作是土地内部的自我更新能力，认为考虑“土地有机体健康应当与 考虑个体有机体的健康一样。h o l l i n g ( 1 9 8 6 ) 认为一个系统在面对干扰时，有保 持其结构和功能的能力。恢复能力越大，系统越健康。k a r r 等指出无论是个体生 物系统或是整个生态系统它能实现内在潜力，状态稳定，受到干扰时仍具有自我 修复能力，管理它也只需最小的外界支持，这样的生态系统被认为是健康的。 c o s t a n z a 是从生态系统自身出发定义生态系统健康的典型代表。c o s t a n z a 指出生 态系统健康的定义提到了很多迷惑不解的问题，但没有一个可作为实际操作的概 念。他把生态系统健康的概念归纳如下：健康是生态内稳定现象；健康是没 有疾病；健康是多样性或复杂性；健康是稳定性或可恢复性；健康是有活 力或增长的空间；健康是系统要素间的平衡。他强调生态系统健康恰当的定义 应当是上面6 个概念结合起来。也就是说，测定生态健康应该包括系统恢复力、 平衡能力、组织( 多样性) 和活力( 新陈代谢) 。从此概念看出，一个健康的生态系 统必须保持新陈代谢活动能力，内部结构和组织，对外界的压力必须有恢复力1 。 ( 2 ) 生态系统应该为人类提供服务的健康观 1 9 7 1 年联合国教科文组织发起的人与生物圈计划( m a na n d t h eb i o s p h e r e p r o g r a m m e ，m a b ) 把人与自然及其资源作为一个整体来研究，标志着生态系统 研究的新的里程碑。生态系统研究开始关注人类活动对生态系统的影响，以及生 态系统对人的影响。m a g e a u 等认为一个健康的生态系统包括以下特征：生长能 力，恢复能力和结构，就人类社区的利益而言，一个健康的生态系统是能为人类 社区提供生态系统服务支持，例如食物、纤维、吸收和再循环垃圾的能力、饮用 水、清洁空气等等。生态系统是包括人类系统的复杂实体，它由自然要素、自然 过程和它们之间的相互关系组成，可持续性是系统特性，区别于其他分散成分的 一个性质。o l a u g h l i n 等认为“健康是一种状态。在此状态中，生态系统为人 类提供需求的同时，维持着系统本身的复杂性特征 。b o r m a n n 等认为“生态系 1 刘建军，王文杰，李春来生态系统健康研究进展环境科学研究，v 0 1 1 5 , n o 1 ，2 0 0 2 7 苏州科技学院硕士学位论文 l 绪论 统健康是一种程度，是生态可能性与当代人需要之间的重叠程度 。美国国家研 究委员会指出“如果一个生态系统有能力满足我们的需求并且在可持续方式下， 生产所需要的产品，这个系统就是健康的 。j o a n n ab u r g e r 博士认为从生态系统 的角度看，生态健康是指生态系统靠什么结构和功能特征来维持的。广义的生态 健康可扩展为包括人的健康和福利等许多方面。在任何一个情况中，结果是类似 的：为了给人类提供商品和服务，必须维护健康的生态系统。r a p p o r t 提出了人 类活动会胁迫生态系统健康，导致生态系统结构发生变化，进而影响到生态系统 的服务功能，对人类健康产生影响，人类不得已又会关注生态系统健康1 。 2 、生态系统健康的评价 要使生态系统健康的概念具有现实意义，唯有通过对生态环境进行有效可靠 的、可操作的可广泛推广的，并能为决策者提供指导信息的健康评价来得以实现。 生态系统健康评价是生态系统状况预测或预警的研究基础，是进行生态系统管理 的有效工具和手段，它能为生态系统管理提供足够的信息，其目的是评估和预测 生态系统发展中可能存在的潜在问题。为寻求合适的生态系统管理途径和措施提 供可靠的依据。目前常用的评价方法主要是选择适宜的评价指标，从某一角度反 映生态系统健康状况。生态系统的健康评价作为- - f - 交叉学科的实践，不仅采用 系统综合水平、群落水平、种群及个体水平等多尺度的生态指标来体现生态系统 的复杂性，还兼收了物理、化学方面的指标。以及社会经济、人类健康指标，反 映生态系统为人类社会提供生态系统服务的质量与可持续性2 。 ( 1 ) 生态指标 r a b b o r t 等提出以“生态系统失调症状 ( e c o s y s t e md i s t r e s ss y n d r o m e ， e d s ) 作为生态系统非健康状态的指标，包括：系统营养库、初级生产力、生物体 形分布、物种多样性等方面的下降。k a r r 应用生态完整性指数，通过对鱼类类 群的组成、种多样性以及敏感种、耐受种、固有种和外来种等方面变化的分析， 来评价水体生态系统的健康状态。j o r g e n s e n 等，提出使用活化能( e x e r g y ) ，结 构活化能( s t r u c t u r a le n e r g y ) 和生态缓冲量( e c o l o g i c a lb u f f e rc a p a c i t y ) 来 评价生态系统健康。徐福留等以这些指标为基础对中国巢湖的富营养化状态及治 理后的成效进行了评价，取得良好效果。c o s t a n z a l 从系统可持续性能力的角度， 提出了描述系统状态的三个指标：活力、组织和恢复力及其综合评价。其具体评 价途径是：活力可由生态系统的生产力、新陈代谢等直接测量出来；组织由多样 性指数、网络分析获得的相互作用信息等参数表示；而恢复力则由模拟模型计算。 1 刘建军，千文杰，李春来生态系统健康研究进展环境科学研究，v 0 1 1 5 , n o 1 ，2 0 0 2 2r a p p o t r d j a r e g i e r & t c h u t c h i n s o n , e c o s y s t e m b e h a v i o ru n d e rs t r e s s , t h ea m e r i c a nn a t u r a l i s e 1 9 8 5 1 2 5 ：6 1 7 4 0 8 苏州科技学院硕士学位论文 1 绪论 这是目前被普遍接受的生态系统健康指标，同时也较为全面，并与生态系统健康 的概念和原则较为相符1 。 ( 2 ) 人类健康与社会经济指标 生态系统健康评价的社会经济指标集中反映了生态系统要满足人类生存与 社会经济可持续发展对环境质量的要求：它必须能够保持人类的健康、保证对资 源的合理利用，以及提供适宜的生存环境质量。这些指标包括来源于经济学的指 标，如收入和工作稳定性等。同时，还有着眼于造成环境压力的社会指标，如人 口增长、资源消费和技术发展导致人类对环境的影响强度增加，因而人均能量消 费与消费单位物质造成的环境影响，可分别作为能源消费和科学技术因素对环境 的压力指标，它们可与人口增长速度指标结合起来共同评价环境压力2 。 ( 3 ) 物化指标 物化指标是对生态系统的非生物环境进行检测的指标。非生物环境的因素可 能是影响生态过程变化的原因。如土壤肥力、水体富营养化程度、环境重金属含 量、土壤腐殖质的厚度和河岸的坡度等；同时，非生物环境的变化也是生态系统 行为的反映，水体中的溶解氧含量、土壤肥力等等。在诸多的生态系统健康评价 实践中，对指标的不同选择，反映了具体的评价对象、评价目标以及评价者的知 识背景和理论依据不尽相同。f a i r w e a t h e r 将目前存在的指标选择总结为单一途径 ( s i n g l ep e r s p e c t i v e ) 与综合治理途径( s y n t h e t i cp e r s p e c t i v e ) 相对于前者只侧重应 用生物的和物化方面的指标，后者则同时考虑了不同范畴的评价指标，其中还包 括生命支持系统对社会经济和人类健康的作用指标，以期获得综合全面的结果。 评价的具体目标和评价对象的特点都极大地决定着指标的选择3 。 1 3 2 国内研究现状 解放初期我国由于经济和生产力水平低下，城市建设的主要任务是扩大规 模，增加数量，大力发展工业，对于城镇生态健康问题基本还未开始研究，城市 环境被破坏严重。改革开放以后，城市建设活动迅猛发展，经济建设与自然环境 的矛盾进一步深化，并且开始为学术界所关注，但研究还处于环境保护初级阶段， 管理手法也大多是“先污染，后治理”的模式。近几年来国内学者开始关注生态 系统健康和生态系统管理这一生态学新领域的研究，并逐步成为热点问题。 目前的文献多是对国外研究的综述及理论或概念的探讨，更深层次的和实践 性的研究较少，尤其是对城市生态系统健康与管理的研究更少，涉及较多的是城 1 郭秀锐城市生态系统健康评价一以广州市为例北京师范大学博士论文，2 0 0 3 0 5 0 1 2 同上 3b o u l t o n a j , a n o v e r v i e w o f r i v e r h e a l t h a s s e s s m e n t ：p h i l o s o p h i e s , p r a c t i c e s , p r o b l e m sa n d p r o g n o s i s , f e r s h w a t e r b i o l o g y1 9 9 9 4 1 ：4 6 9 - 4 7 9 9 苏州科技学院硕士学位论文 1 绪论 市可持续发展、城市生态系统分析、城市生态环境评价等方面的研究。生态系统 健康的研究文献大致可分为以下两类： 第一类是阐述生态系统健康的研究简史、概念和内涵、相关理论，以及生态 系统健康与可持续发展、环境管理的相互关系的文献。其中较为系统的研究综述 是任海等以及曾德慧等的文章。任海等在文中提出了在时间和空间格局上对生态 系统健康进行研究或评价的等级概念，讨论了生态系统健康与干扰、生态系统稳 定性、生态系统管理、生态系统可持续性，以及生态恢复之间的关系。曾德慧等 认为生态系统健康学为人类社会的健康、可持续发展提供新的希望，文中详细介 绍了生态系统健康概念的由来、内涵以及生态系统健康学的主要研究内容，并阐 述了生态系统健康与人类可持续发展的关系，建议我国应尽快开展生态系统健康 研究与实践工作。除此之外，孔红梅等从学科发展的角度论述了生态系统健康产 生的背景、理论基础和应用途径、从学科交叉的角度论述了生态系统健康与环境 管理的关系，提出了环境管理的目标：健康的生态系统一健康的环境一健康的食 品一健康的人类生态系统一健康的社会发展。吴刚等认为对生态系统健康的综合 评价研究应同时包括四个方面：生物学范畴、社会经济范畴、人类健康范畴、社 会公共政策范畴。对一个复杂的生态系统进行健康评价，既要对各个范畴进行独 立分析，又要对整体进行综合分析。 第二类文献偏重对生态系统健康评价方法及评价指标体系进行详述和分类 的相关研究。袁兴中等认为，建立生态系统健康评价指标的第一步是指标选择原 则的确定，根据评价的目的和指标筛选的原则，把生态系统健康指标体系分为生 物物理指标、生态学指标和社会经济指标。此外，袁兴中撰文重点讨论了评价生 态系统健康的群落学指标，对群落物种多样性一丰度的对数正态分布作为度量生 态系统健康的指标作了介绍。马克明等认为生态系统健康评价方法主要有两种： 指示物种和指标体系。指标体系的选择可从两方面进行，一是生态系统内部指标， 包括生态毒理学、流行病学、生态系统医学等方面的不同尺度指标的综合：二是 生态系统外部指标，如社会经济指标等。刘建军等介绍了生态系统健康概念和评 价指标体系的发展状况，并指出研究生态系统健康的关键在于建立生态系统功能 失常的分类方法；设计评价指标体系；研究变化环境、人类健康、经济发展与公 共政策之间的相互关系。李瑾等讨论和回顾了生态系统健康评价指标及其存在的 问题，并指出生态系统健康评价中丞待解决的两个问题：如何有效确定评价标准 与参照系及如何正确区分人为压力和自然干扰。欧阳毅等就如何诊断生态系统健 康提出了一些指标，并引入工程模糊集理论建立生态系统健康评价的数学模型1 。 1 郭秀锐城市生态系统健康评价一以广州市为例北京师范大学博士论文, 2 0 0 3 0 5 0 1 l o 苏州科技学院硕士学位论文1 绪论 1 3 3 小结 总的来说，国外对于城镇生态健康的研究着眼点始终放在实践、应用上。与 国内纯粹从基础理论研究出发构建理论框架不同，国外的研究大多都有具体的项 目作为先导，并根据项目设立明确、现实的目标，因此实践性和操作性较强。但 同时也因为个体项目的局限，而使得研究内容和范围也受到了很多限制，整体理 论框架不够完善。