（环境科学与工程专业论文）基于生态规划目标的闵行区生态功能区划研究.pdf

摘要 abs t r act a im i n g a t r e g i o n a l s u s t a i n a b l e d e v e lo p m e n t , e c o lo g ic a l fu n c t i o n r e g io n a l i z a t i o n i s a c o u r s e t o e s t a b l i s h s o m e e c o l o g i c a l r e g i o n s b a s e d o n s p a t i a l h e t e r o g e n e i t y o f t h e s p e c i a l f a c t o r s , e c o s y s t e m s e r v i c e s a n d e c o l o g i c a l a p p l i c a b i l i ty o f l a n d u s e . s t u d i e s s h o u l d b e c a r r i e d o n wi t h s u f f i c i e n t c o n s i d e r a t i o n a b o u t i t s c o r r e l a t i o n wi t h o t h e r p l a n n i n g ( e c o - p l a n n i n g e s p e c i a l l y ) a n d z o n i n g s to e n s u r e i t s f e as i b i l it y . a t p re s e n t , m o s t o f t h e r e s e a r c h e s f o c u s o n c o u n t r y o r p ro v i n c e w i t h d i s t i n c t i v e e c o l o g i c a l c h a r a c t e r i s t i c s , w h i l e a t t a c h i n g n o s i g n i fi c a n c e t o t h e u r b a n a r e a w i t h s m a l l d i me n s i o n . h o w e v e r , t h e t r a d i t i o n a l me t h o d f o r r e g i o n a l i z a t i o n c a n b e u n s u i t a b l e i n s u c h a r e a , c h a r a c t e r i z e d b y i t s h i g h u r b a n i z a t i o n . t h e r e f o r e , b e s i d e s t h e c o m m o n as s e s s m e n t , t h e c o n s i s t e n c e w i th o v e r a l l e c o l o g i c a l p l a n n i n g i s a l s o i m p o rt a n t i n t h e s t u d y . a n d f u r th e r m o r e , w e e m p h a s i z e t h e r e as o n a b l e n e s s o f f a c t o r s a n d t h e ir w e i g h t s s i n c e b o t h o f t h e m c a n i n fl u e n c e t h e f i n a l r e s u l t mi n h a n g d i s t r i c t , l o c a t e d i n t h e c e n t r a l p a rt o f s h a n g h a i, i s c h o s e n a s a c a s e . b a s e d o n s p a t i a l a n a l y s i s , e c o l o g ic a l q u a l i t y as s e s s m e n t , e c o s y s t e m s e r v i c e e v a l u a t i o n a n d e c o l o g i c a l a p p l i c a b i l i ty a s s e s s m e n t , mi n h a n g i s d i v i d e d i n t o 4 m a j o r e c o l o g i c a l d o m a i n s , re s p e c t i v e l y , e c o l o g i c a l d e v e l o p m e n t 学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、 扫描、 数字化或其它手段保存论文; 学校有权提供目 录检索以 及提供 本学位论文全文或者部分的阅览服务; 学校有权按有关规定向国家有 关部门或者机构送交论文的复印件和电子版; 在不以 赢利为目的的前 提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。 学 位 论 文 储签 名 : 3 4 卜 4 11 c o o l 年;月， 7日 经指导教师同意，本学位论文属于保密，在年解密后适用 本授权书。 指导教师签名: 学位论文作者签名 年月日 年月日 同济大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是术人在导师指导下，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，本学位论文 的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的 作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集 体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任 由本人承担。 签名：讯邪k 衅3 月，7 l _ f 第 1 章 绪论 第 1 章 绪论 1 . 1研究背景 城市是人类集聚的结果。2 0 0多年前的工业革命使城市走向迅速发展的道 路。 世界人口迅速向城市集中，城市数量越来越多，规模也越来越大。1 7 8 0年 世界城市人口占总人口的3 %, 1 8 5 0 年上升到6 .4 %, 1 9 0 0 年达1 3 .6 %, 1 9 5 0 年 高达2 8 .2 %，到了1 9 8 0 年则上升到4 2 .4 %。即工业革命以来的2 0 0 年内每隔5 0 年世界城市化水平就翻一番p 1 。 根据联合国的预测， 从2 0 0 0 年到2 0 2 5 年， 世界 城市人口将从2 4 亿猛增至5 0 亿， 占世界总人口的比例由4 7 %上升至6 1 %以上。 正如吴良 铺院士所述， 世界正在由“ 城市化世纪” 走向“ 城市世纪” 2 1 。 城市化 促进了人口、产业向城市集聚，使各种社会经济、文化政治活动频繁，但同时， 由于城市不断扩张，城市规模急剧扩大，城乡间的发展失去平衡，出现了一系 列生态环境问题，如气候变化、森林退化、草场质量下降、土地荒漠化、湖泊 湿地萎缩、水资源匾乏以及生物多样性丧失等。 这些严重问题的出现，归根结底都是由于生态系统所提供的功能受到侵害。 生态学原理表明，对于任何一个区域，良 好的生态功能发挥都必须以其相应的 合理生态结构为基础。而区域结构是否合理，功能与结构是否匹配则主要是依 据区域生态功能区划的科学、合理及可行性与否而定。因此，生态功能区划对 于合理开发利用自 然资源、维持生态系统平衡以及促进环境经济协调发展都具 有重要意义。 生态功能区划以生态学原理和方法为指导，从人类与环境协调发展的角度 出发规划区域的功能区，通过合理布局来保持区域生态系统的良性循环，保证 系统中生态功能的正常发挥，从而促进区域最终实现可持续发展。它是生态保 护决策科学化 ( 从经验到科学) 、管理定量化 ( 从定性到定量) 、资源开发合理 化、运作过程信息化的重大基础性工作;在参与政府管理、指导生态保护和规 范生态建设中 将发挥重要的 作用3 1 2 0 0 2 年， 依据 国 家环境保护“ 十五” 计划 ，国 务院西部地区开发领导小 组办公室、国家环境保护总局共同编制了 生态功能区划暂行规程( 以下简称 规程 ) ，并于2 0 0 2 年9 月 1日 正式实施。 规程中给出了 在西部地区进行 第 1 章 绪论 第 1 章 绪论 1 . 1研究背景 城市是人类集聚的结果。2 0 0多年前的工业革命使城市走向迅速发展的道 路。 世界人口迅速向城市集中，城市数量越来越多，规模也越来越大。1 7 8 0年 世界城市人口占总人口的3 %, 1 8 5 0 年上升到6 .4 %, 1 9 0 0 年达1 3 .6 %, 1 9 5 0 年 高达2 8 .2 %，到了1 9 8 0 年则上升到4 2 .4 %。即工业革命以来的2 0 0 年内每隔5 0 年世界城市化水平就翻一番p 1 。 根据联合国的预测， 从2 0 0 0 年到2 0 2 5 年， 世界 城市人口将从2 4 亿猛增至5 0 亿， 占世界总人口的比例由4 7 %上升至6 1 %以上。 正如吴良 铺院士所述， 世界正在由“ 城市化世纪” 走向“ 城市世纪” 2 1 。 城市化 促进了人口、产业向城市集聚，使各种社会经济、文化政治活动频繁，但同时， 由于城市不断扩张，城市规模急剧扩大，城乡间的发展失去平衡，出现了一系 列生态环境问题，如气候变化、森林退化、草场质量下降、土地荒漠化、湖泊 湿地萎缩、水资源匾乏以及生物多样性丧失等。 这些严重问题的出现，归根结底都是由于生态系统所提供的功能受到侵害。 生态学原理表明，对于任何一个区域，良 好的生态功能发挥都必须以其相应的 合理生态结构为基础。而区域结构是否合理，功能与结构是否匹配则主要是依 据区域生态功能区划的科学、合理及可行性与否而定。因此，生态功能区划对 于合理开发利用自 然资源、维持生态系统平衡以及促进环境经济协调发展都具 有重要意义。 生态功能区划以生态学原理和方法为指导，从人类与环境协调发展的角度 出发规划区域的功能区，通过合理布局来保持区域生态系统的良性循环，保证 系统中生态功能的正常发挥，从而促进区域最终实现可持续发展。它是生态保 护决策科学化 ( 从经验到科学) 、管理定量化 ( 从定性到定量) 、资源开发合理 化、运作过程信息化的重大基础性工作;在参与政府管理、指导生态保护和规 范生态建设中 将发挥重要的 作用3 1 2 0 0 2 年， 依据 国 家环境保护“ 十五” 计划 ，国 务院西部地区开发领导小 组办公室、国家环境保护总局共同编制了 生态功能区划暂行规程( 以下简称 规程 ) ，并于2 0 0 2 年9 月 1日 正式实施。 规程中给出了 在西部地区进行 第 1 章 绪论 生态功能区划的技术框架和路线，它标志着我国在生态环境保护与生态建设方 面的重大基础性工作生态功能区划已进入正式实施阶段。 2 0 0 4年，国家环 境保护总局办公厅印发了中东部地区生态功能区划技术分析第一、二和三次会 议纪要的函，督促中东部地区各省完成区划草案的编制。但是至今为止，有关 如何在空间尺度较小并位于城乡结合带的城区进行生态功能区划，使其既顺应 城市发展的趋势又能保证生态系统正常运转的研究却较少，这将成为生态功能 区划研究的一个新课题。 1 . 2研究进展 生态功能区划是生态区划的一种，它们同属区划的范畴。由于生态功能区 划的发展历程与生态区划的形成及发展存在密切联系，本文将对二者的研究进 展都作一回顾。并且，由于人类对区划的认识大致经历了从自 然区划到农业区 划再到生态区划这三个大的阶段，本文将首先对区划的各分支作一简单介绍， 为下文有关研究进展的部分做好铺垫，并能更清楚地展示区划、生态区划以及 生态功能区划之间的关系。 1 . 2 . 1 区 划概述 区划是地理学研究的中心内容之一。区划即区域的划分，它以区域分异理 论为基础，根据区划目的和区划要素的空间特征将地理空间划分为不同区域， 再根据区域内部差异划分次级区域，形成可反映区划要素空间分异规律的区域 等级系统。实际工作中，常根据区划目的与 区划要素性质的不同 对区划进行分 类: ( 1 ) 按区划要素性质划分 区划可分为自 然区划 ( 如气候区划、 地貌区划等) ， 经济区划 ( 如工业区划、 交通区划、农业区划等)以及社会区划 ( 如行政区划、人口区划等) 。 c 2 ) 按区划目的 划分 区划可分为综合区划和专项区划。 综合区划以区域整体为对象，考虑两种以上的因子，其目的是为全面评价 和合理利用区域资源、保护环境、制定区域可持续发展战略和规划提供科学依 据，如综合自 然区划、生态区划等。 专项区划考虑单一因子，为某一专门部门 或行业服务，如环境区划中的水 第 1 章 绪论 生态功能区划的技术框架和路线，它标志着我国在生态环境保护与生态建设方 面的重大基础性工作生态功能区划已进入正式实施阶段。 2 0 0 4年，国家环 境保护总局办公厅印发了中东部地区生态功能区划技术分析第一、二和三次会 议纪要的函，督促中东部地区各省完成区划草案的编制。但是至今为止，有关 如何在空间尺度较小并位于城乡结合带的城区进行生态功能区划，使其既顺应 城市发展的趋势又能保证生态系统正常运转的研究却较少，这将成为生态功能 区划研究的一个新课题。 1 . 2研究进展 生态功能区划是生态区划的一种，它们同属区划的范畴。由于生态功能区 划的发展历程与生态区划的形成及发展存在密切联系，本文将对二者的研究进 展都作一回顾。并且，由于人类对区划的认识大致经历了从自 然区划到农业区 划再到生态区划这三个大的阶段，本文将首先对区划的各分支作一简单介绍， 为下文有关研究进展的部分做好铺垫，并能更清楚地展示区划、生态区划以及 生态功能区划之间的关系。 1 . 2 . 1 区 划概述 区划是地理学研究的中心内容之一。区划即区域的划分，它以区域分异理 论为基础，根据区划目的和区划要素的空间特征将地理空间划分为不同区域， 再根据区域内部差异划分次级区域，形成可反映区划要素空间分异规律的区域 等级系统。实际工作中，常根据区划目的与 区划要素性质的不同 对区划进行分 类: ( 1 ) 按区划要素性质划分 区划可分为自 然区划 ( 如气候区划、 地貌区划等) ， 经济区划 ( 如工业区划、 交通区划、农业区划等)以及社会区划 ( 如行政区划、人口区划等) 。 c 2 ) 按区划目的 划分 区划可分为综合区划和专项区划。 综合区划以区域整体为对象，考虑两种以上的因子，其目的是为全面评价 和合理利用区域资源、保护环境、制定区域可持续发展战略和规划提供科学依 据，如综合自 然区划、生态区划等。 专项区划考虑单一因子，为某一专门部门 或行业服务，如环境区划中的水 第 1 章 绪论 生态功能区划的技术框架和路线，它标志着我国在生态环境保护与生态建设方 面的重大基础性工作生态功能区划已进入正式实施阶段。 2 0 0 4年，国家环 境保护总局办公厅印发了中东部地区生态功能区划技术分析第一、二和三次会 议纪要的函，督促中东部地区各省完成区划草案的编制。但是至今为止，有关 如何在空间尺度较小并位于城乡结合带的城区进行生态功能区划，使其既顺应 城市发展的趋势又能保证生态系统正常运转的研究却较少，这将成为生态功能 区划研究的一个新课题。 1 . 2研究进展 生态功能区划是生态区划的一种，它们同属区划的范畴。由于生态功能区 划的发展历程与生态区划的形成及发展存在密切联系，本文将对二者的研究进 展都作一回顾。并且，由于人类对区划的认识大致经历了从自 然区划到农业区 划再到生态区划这三个大的阶段，本文将首先对区划的各分支作一简单介绍， 为下文有关研究进展的部分做好铺垫，并能更清楚地展示区划、生态区划以及 生态功能区划之间的关系。 1 . 2 . 1 区 划概述 区划是地理学研究的中心内容之一。区划即区域的划分，它以区域分异理 论为基础，根据区划目的和区划要素的空间特征将地理空间划分为不同区域， 再根据区域内部差异划分次级区域，形成可反映区划要素空间分异规律的区域 等级系统。实际工作中，常根据区划目的与 区划要素性质的不同 对区划进行分 类: ( 1 ) 按区划要素性质划分 区划可分为自 然区划 ( 如气候区划、 地貌区划等) ， 经济区划 ( 如工业区划、 交通区划、农业区划等)以及社会区划 ( 如行政区划、人口区划等) 。 c 2 ) 按区划目的 划分 区划可分为综合区划和专项区划。 综合区划以区域整体为对象，考虑两种以上的因子，其目的是为全面评价 和合理利用区域资源、保护环境、制定区域可持续发展战略和规划提供科学依 据，如综合自 然区划、生态区划等。 专项区划考虑单一因子，为某一专门部门 或行业服务，如环境区划中的水 第 章 绪论 ( 大气、噪声)功能区划、植被区划、土壤区划、气候区划等。 作为生态区划的一个分支，生态功能区划属于综合区划。它从人工复合生 态系统的角度出发，综合考虑包括自 然因素和人为因素在内的多个生态因子， 根据自 然、社会、经济因素的外部特征和内部联系所构成的空间形式的相似性 和差异性，划分不同类型、不同等级的生态功能单元。 1 . 2 . 2生态区划的发展历程 正如前文所述，区划研究经历了漫长的发展过程。从行政区划、自 然区划、 农业区划直至基于生态学理论的生态区划，前后共历时 2 0 0多年。相应地，人 类对人与自 然关系的认识也经历了以人为本、以自 然为本到人与自 然天人合一 的思想演变过程。 1 . 2 . 2 . 1国外发 展历 程4 5 1 9 世纪区划研究主要是围绕自 然区划而开展。1 9 世纪初， h . g h o m m e v e r 以区域分异理论为基础，开创了 现代自 然区划研究的新篇章。1 8 9 8 年， me r r i a m 首次以生物作为自 然分区的依据，对美国的生命带和农作物带进行了详细的划 分。 这是人们首次以 生物作为自 然区划的依据， 可认为是生态区划的雏形。 1 8 9 9 年俄国 地理学家d o k u c h a e v 在自 然地带概念的基础上发展了“ 生态区” 的概念。 1 9 0 5 年， 英国生态学家h e r b e r t s o n 提出对全球生态区 域进行划分的必要性，随 后许多生态学家和地学家也开始关注生态区划研究。1 9 3 5年，英国生态学家 t a n s l e y 提出 生态系 统的 概念， 指出 它 是各个 环境因子 综合作 用的 表 现， 这 标志 着现代生态学的诞生。 1 9 7 6 年美国生态学家b a i l e y 从生态系统的 观点提出了 美国生态区域的等级 系统，认为区划是按其空间关系来组合自 然单元的过程，并编制了美国生态区 域图，按地域、区、省和地段 4个等级进行划分。这个真正意义上的生态区划 方案促使各国生态学家对生态区 划的原则、依据以 及区划的指标、方法和等级 进行大量的讨论和研究。从8 0 年代起，加拿大也开始了 一系列的全国生态区划 工作。 例如， w i k e n 于1 9 8 2 年提出了 第一个全国 生态区划方案，按生态地带、 生态省、生态地区和生态区四 个等级划分。随 后，他又分别在 1 9 8 6年和 1 9 9 3 年进行了修订和制图，并于1 9 %进一步完成了陆地与海洋的生态区域划分，该 方案以生态地带、生态地区、生态区、生态地段、生态地点和生态元素等六个 第 章 绪论 ( 大气、噪声)功能区划、植被区划、土壤区划、气候区划等。 作为生态区划的一个分支，生态功能区划属于综合区划。它从人工复合生 态系统的角度出发，综合考虑包括自 然因素和人为因素在内的多个生态因子， 根据自 然、社会、经济因素的外部特征和内部联系所构成的空间形式的相似性 和差异性，划分不同类型、不同等级的生态功能单元。 1 . 2 . 2生态区划的发展历程 正如前文所述，区划研究经历了漫长的发展过程。从行政区划、自 然区划、 农业区划直至基于生态学理论的生态区划，前后共历时 2 0 0多年。相应地，人 类对人与自 然关系的认识也经历了以人为本、以自 然为本到人与自 然天人合一 的思想演变过程。 1 . 2 . 2 . 1国外发 展历 程4 5 1 9 世纪区划研究主要是围绕自 然区划而开展。1 9 世纪初， h . g h o m m e v e r 以区域分异理论为基础，开创了 现代自 然区划研究的新篇章。1 8 9 8 年， me r r i a m 首次以生物作为自 然分区的依据，对美国的生命带和农作物带进行了详细的划 分。 这是人们首次以 生物作为自 然区划的依据， 可认为是生态区划的雏形。 1 8 9 9 年俄国 地理学家d o k u c h a e v 在自 然地带概念的基础上发展了“ 生态区” 的概念。 1 9 0 5 年， 英国生态学家h e r b e r t s o n 提出对全球生态区 域进行划分的必要性，随 后许多生态学家和地学家也开始关注生态区划研究。1 9 3 5年，英国生态学家 t a n s l e y 提出 生态系 统的 概念， 指出 它 是各个 环境因子 综合作 用的 表 现， 这 标志 着现代生态学的诞生。 1 9 7 6 年美国生态学家b a i l e y 从生态系统的 观点提出了 美国生态区域的等级 系统，认为区划是按其空间关系来组合自 然单元的过程，并编制了美国生态区 域图，按地域、区、省和地段 4个等级进行划分。这个真正意义上的生态区划 方案促使各国生态学家对生态区 划的原则、依据以 及区划的指标、方法和等级 进行大量的讨论和研究。从8 0 年代起，加拿大也开始了 一系列的全国生态区划 工作。 例如， w i k e n 于1 9 8 2 年提出了 第一个全国 生态区划方案，按生态地带、 生态省、生态地区和生态区四 个等级划分。随 后，他又分别在 1 9 8 6年和 1 9 9 3 年进行了修订和制图，并于1 9 %进一步完成了陆地与海洋的生态区域划分，该 方案以生态地带、生态地区、生态区、生态地段、生态地点和生态元素等六个 第 t 章 绪论 等级进行划分，并列表指出每一等级的划分标准和针对每一等级制图所要求的 比例尺。 除了国家级尺度上的区划研究，北美地区也开展了较多小尺度的生态区划 工作， 如d e n t o n 和b a rn e s 在美国密执安进行的生态气候区划， wi c k w a r e 和r u b e c 对加拿大安大略省地区生态划分， g a l l a n t 等人对阿拉斯加区域生态划分， a l b e r t 对密执安、明尼苏达和威斯康星三州区域景观生态系统的划分等。 1 . 2 . 2 . 2国内发展历程 我国现代自然区划工作起步较晚。竺可祯于1 9 3 1 年发表的 中国气候区域 论标志着我国 现代自 然区划的开始tb l o 1 9 5 9年，黄秉维院士主编的 中国综 合自 然区划 ( 初稿)为中国最详尽和系统的全国自 然区划专著，揭露并肯定 了地带性规律的普遍存在，是中国自 然地域分异规律研究上一个历史性的突破 l 0 2 0 世纪8 0 年 代初期， 我国自 然工作者开 始在区划中 引 进生 态系统的 概念。 这一阶段的主要成果是侯学爆于1 9 8 8 年出版的 中国自 然生态区划与大农业发 展战略一书。 该书对自 然生态区划的原则和依据进行了详细的论述，提出生 态区 划的目 的 是为 农、 林、 牧、 副 和 渔业服务 1 8 . 2 0 世 纪8 0 年代以 后， 各单项 区划和综合自 然区划方案日益完善，但这些方案主要是从自然生态因素出发， 按区内相似性和区际的差异性进行区域划分。它们多采用经验方法，缺乏人类 活动对自 然生态环境影响的相关分析。 伴随着生态学的进一步渗透，人们逐渐认识到己 有的生态区划研究忽略了 对生态环境质量、生态适宜性、生态服务功能等指标的研究，而生态环境质量、 土地的生态适宜度状况、生态服务功能的分布与变化等对制定区域生态环境规 划却是至关重要的。 1 . 2 . 3生态功能区划的研究进展 作为生态区划的一个分支，生态功能区划注重分析系统的结构特点、功能 特征以及人类开发活动对生态系统的影响，而这些均符合生态规划一贯重视土 地利用和空间 布局的传统。因此，随着生态规划思想的逐渐传播，生态功能区 划研究也渐渐成为许多生态学家和规划学家关注的焦点。 早期的生态功能区划研究并没有明 确 “ 生态功能”的概念， 在方法上习惯 沿用环境功能区划或其他区划 ( 如自 然区划和经济区划)的方法。随着生态学 第 t 章 绪论 等级进行划分，并列表指出每一等级的划分标准和针对每一等级制图所要求的 比例尺。 除了国家级尺度上的区划研究，北美地区也开展了较多小尺度的生态区划 工作， 如d e n t o n 和b a rn e s 在美国密执安进行的生态气候区划， wi c k w a r e 和r u b e c 对加拿大安大略省地区生态划分， g a l l a n t 等人对阿拉斯加区域生态划分， a l b e r t 对密执安、明尼苏达和威斯康星三州区域景观生态系统的划分等。 1 . 2 . 2 . 2国内发展历程 我国现代自然区划工作起步较晚。竺可祯于1 9 3 1 年发表的 中国气候区域 论标志着我国 现代自 然区划的开始tb l o 1 9 5 9年，黄秉维院士主编的 中国综 合自 然区划 ( 初稿)为中国最详尽和系统的全国自 然区划专著，揭露并肯定 了地带性规律的普遍存在，是中国自 然地域分异规律研究上一个历史性的突破 l 0 2 0 世纪8 0 年 代初期， 我国自 然工作者开 始在区划中 引 进生 态系统的 概念。 这一阶段的主要成果是侯学爆于1 9 8 8 年出版的 中国自 然生态区划与大农业发 展战略一书。 该书对自 然生态区划的原则和依据进行了详细的论述，提出生 态区 划的目 的 是为 农、 林、 牧、 副 和 渔业服务 1 8 . 2 0 世 纪8 0 年代以 后， 各单项 区划和综合自 然区划方案日益完善，但这些方案主要是从自然生态因素出发， 按区内相似性和区际的差异性进行区域划分。它们多采用经验方法，缺乏人类 活动对自 然生态环境影响的相关分析。 伴随着生态学的进一步渗透，人们逐渐认识到己 有的生态区划研究忽略了 对生态环境质量、生态适宜性、生态服务功能等指标的研究，而生态环境质量、 土地的生态适宜度状况、生态服务功能的分布与变化等对制定区域生态环境规 划却是至关重要的。 1 . 2 . 3生态功能区划的研究进展 作为生态区划的一个分支，生态功能区划注重分析系统的结构特点、功能 特征以及人类开发活动对生态系统的影响，而这些均符合生态规划一贯重视土 地利用和空间 布局的传统。因此，随着生态规划思想的逐渐传播，生态功能区 划研究也渐渐成为许多生态学家和规划学家关注的焦点。 早期的生态功能区划研究并没有明 确 “ 生态功能”的概念， 在方法上习惯 沿用环境功能区划或其他区划 ( 如自 然区划和经济区划)的方法。随着生态学 第 1 章 绪论 及其各分支学科的不断充实和完善，人们对生态系统有了更进一步的认识与了 解，有关生态功能区划的研究从理论到技术上也有了质的飞跃。 1 . 2 . 3 . 1理论基础研究 在进行生态功能区划时，人们强调重视生态功能，可是究竟何为生态功能， 其作用是什么，长期以来一直没有明确的界定。因而，早期的生态功能区划更 接近于环境功能区 划，只考虑环境因素， 或仅为某一特殊目 的或部门 服务，而 忽略了生态功能的实质。 所谓生态功能，即指生态服务功能 ( e c o s y s t e m s e r v i c e s ) ， 有的文献也 将其 译为生态系统服务功能。自2 0世纪 7 0年代以来，生态服务功能开始成为一个 科学术语受到关注。随着对生态系统认识的深入，人们逐渐意识到生态系统不 仅为人类提供了必需的食品、医药及其它生产生活原料等，更重要的是它创造 与维持了地球生态支持系统，形成了人类生存所必需的环境条件，是人类生存 与现代文明的基础，而区域与全球生态环境问 题的实质就是由于生态服务功能 被损害与肖 i 弱。 事实上，在生态服务功能这一科学术语明确提出以 前，人们就在长期的生 产生活活动中逐渐意识到自 然对人类社会发展的巨大作用。在我国春秋时期， 齐国人管仲认为，“ 山 泽林蔽” 是 “ 天财之所出”(9 1 o 1 8 6 4 年， m a r s h 编写的 m a n a n d n a t u r e 首次抨击了“ 美国 ( 或世界)的资源是无穷的” 这一错误 观点， 并描述了土壤保持和新鲜水供应等功能遭受破坏的情况，以及揭示出森林采伐 和气候变 化存在联系， 被认为 是与现代生 态服务功能 研究相关的 材料渊源(1 0 1 约1 0 0 年 后， a ld o l e o p o l d , f a ir f i e ld o s b o r n 112 和w i l li a m v o g t 都 在 其 作an 中涉及到生态服务功能的雏形概念，重新激发起人们深入研究 ma r s h曾讨论过 的生态服务功能概念的兴趣。7 0年代以 后，此领域的研究被拓宽到界定服务功 能的内 涵上。例如， 文献 1 4 1 中 列出了 包括害虫 控制、昆 虫传粉在内的9 项 “ 环 境 功能” ， e h r l i c h等 1 s 增 添了 两项: 土 壤 肥力 保持和基因 库维 持。 这一时 期及 其后的相关课题主要是围绕生物多样性而展开，其中具有重要意义的是1 9 9 1 年 国际科学联合会环境委员会在德国召开的关于如何开展生物多样性定量研究的 会议。针对此次会议重点讨论的生物多样性对生态系统过程 ( 如养分循环， 废 物分解) 是否存在价值和物种多样性如何影响生态系统稳定性及抵抗力这两大 议 题 1 6 1 ， 许多学者做出回 应， 其相关结论 进一步 促进了 生 态服务功能 价值 评估 第 1 章 绪论 方法研究的发展。 在生态服务功能 研究领域中， 两位代表人物d a i l y c x c . 和c o s t a n z a r . 作出了 巨 大贡献。 1 9 9 7 年， 美国生态学会组织了d a i l y 负责的 研究小组， 对生态服务功 能 进行系 统 研究， 并于1 9 9 7 年出 版了 其主 编的专著 1 7 1 ， 首 次 全面系统地研究了 生态服务功能。该书介绍了生态服务功能的概念、内涵、价值评估原则和方法、 主要生物类群 ( b io m e )提供的服务功能和实例研究等。同期，国际科学联合会 环境委员会成立了c o s t a n z a负责的研究小组，研究生物多样性与生态系统服务 功能的 关系。 c o s t a n z a就此课题发表的 一系列论文p 8 受到全世界普遍关注， 尤 其是1 9 9 7 年 他 和别 人 合写并 发 表 在n a tu r e 上的 论文 1 9 1 ， 首次 估算了 全球 生 态系 统服务功能价值，阐明了 生态系统的服务功能和产生这种功能的自 然资本对地 球生命支持系统至关重要，它们直接或间接地为人类提供福利，属于全球经济 总价值的一部分。 随着生态功能概念的明晰，有关生态功能区划的研究也就更有意义。人们 在沿用相关区划方法的同时，也不断发展出体现内涵、行之有效的生态功能区 划方法。 1 . 2 . 3 . 2方法学研究 ( 1 )土地开发度评价 区划工作离不开对土地利用的认识，因此早期生态功能区划方法常沿用环 境功能区划中的土地开发度评价。土地开发度评价也称土地利用现状评价，2 c 世纪7 0 年 代中 期，日 本茨 城县土 地利 用规划中首 次 提出 这一 概念 2 0 1 。 其方法是 使土地利用的可能性 ( 土地条件)和现有的土地利用状况相配称，并以配称的 程度作为区划的依据。这种分析方法的缺点在于仅仅包含和土地利用相关的因 素，且缺乏对远期生态影响的考虑。 ( 2 )生态适宜性分析 为了克服评价因子单一的局限性，研究者开始探索更为合理的土地利用评 价方法。作为寻求最佳土地利用方式的方法，生态适宜性分析不仅克服了以上 缺点，而且由于概念清晰、易于操作而受到青睐。生态适宜性分析是指在区域 网格生态登记的基础上，对不同地块的不同用地进行分析，通过确定适宜性等 级来选择最佳用地方式。生态适宜性分析被认为是生态功能区划的经典方法， 直到今天仍是采用的主要方法。其中，生态因子选择的合理与否将直接影响到 第 1 章 绪论 生态适宜性分析的结果。 ( 3 )生态敏感性分析与脆弱性分析 相对于生态适宜性分析而言，生态敏感性是从另一个侧面分析区域用地的 稳定性，从否定或评判的角度实现对生态系统的保护。生态敏感性是指生态系 统对区域中各种环境变异和人类活动干扰的敏感程度，即生态系统在遇到干扰 时，生态失衡概率的大小。近年来，各学科、政府职能部门在制定管理措施时 多考虑环境敏感性因素。例如，土地管理部门对基本农田保护区的划定，就是 对达到一定社会发展目 标的社会敏感性以及环境敏感性最后界限的划定。敏感 性分析及评价在生态功能区划中的主要作用是，通过合理的划分保护生态最敏 感地区以及合理开发不敏感区域。一般来说，这种方法适用于具特殊生态环境 问题 ( 如土壤侵蚀、沙摸化和盐渍化)的地区。 与敏感性分析密切相关的则为生态系统脆弱性分析。脆弱性是指生态脆弱 带相对于千 扰所具有的敏 感反 应和恢复能 力2 1 1 。 它强调系统偏离 原生环 境的 程 度，表现为系统对干扰因素具有强敏感性，并且系统组成和结构相对不稳定， 受到干扰后易从一种状态转变到另外一种状态，发生不利于系统正常功能发挥 的变化，并且这种变化难以恢复，其损失不可弥补，甚至可能产生广泛的不良 连锁反应2 2 1 2 3 1 。而敏感性表征的 是系统对干扰的响应程度， 这种程度可能是有 害的， 也可能 是有益的2 4 1 。当 前 对生 态系统 脆弱性的 分析主要是 针对具体环境 因子、区 域、流域或生态系统类型进行脆弱性测算和成因、表现的调控分析。 通过识别和判断区域尺度上生态脆弱性的成因及表现，可以 划分出具有不同脆 弱性 ( 如界面脆弱性、干扰脆弱性、波动脆弱性、基质脆弱性和特殊生态系统 脆弱性) 特征的生态单元。 这种方法也有很强的针对性，较适于海陆交界带、 台风、暴雨和寒潮霜冻等自 然灾害显著的地区以 及酸雨区、水土流失区等。 ( 4 )生态环境质量评价 2 0 世纪8 0 年代末9 0 年代初，生态环境质量评价研究在中国兴起。生态环 境质量评价是指度量某时间或空间范围内 环境的总体或部分环境要素的组合体 对人类生存及社会经济持续发展的适宜程度。早期，研究侧重点为农业生态系 统评价，随着城市化进程的加快，人们开始将目光转向城市生态系统。研究者 发现，通过城市生态环境质量评价，可更客观地认识与了解城市生态环境质量 现状与变化动态。由 于生态功能区划正是在充分认识生态系统的基础上而进行， 在区划过程中，采用生态环境质量评价具有明显的优越性。常用的评价方法有 第 t 章 绪论 综合评价、指数评价、模糊评价、人工神经网络评价法以 及物元分析评价法等。 ( 5 )生态服务功能评估 近年来，人们对生态服务功能的认识不断深入，其相关研究也随之不断推 进。研究者发现，生态系统结构的空间异质性导致了功能或生态学特性上的空 间异质性，而后者又使得生态服务功能出现了空间异质性。任何一类生态系统 即使拥有较单一的某特性 ( 如植被类型)，也会由于栖息地中其他因素 ( 如土 壤、地形等)的空间异质性而出现服务功能的异质性。因此，通过生态服务功 能评价 ( 包括功能结构、布局以及时间演变和空间转移)可以分析出生态结构 的空间异质性，划分各种生态因子组合形成的复合体。目 前，它在现代生态功 能区划研究中的地位越来越显著，其评价方法涵盖了环境经济学方法、生态经 济学方法和多种估算模型等，但由于理论的相对较新，各种评价方法仍不够完 善，往往不能反映生态服务功能的全部内涵，或者是测算时主观性较强，评价 范围也常局限于自 然生态系统中。因此，有关生态服务功能评价在生态功能区 划中的应用，既是研究的热点也是研究中的难点。 实践上，1 9 9 9年，欧阳志云等进行了 海南省生态环境敏感性和生态服务功 能重要性的评价，并相继完成了中国生态环境敏感性区域差异、中国水土流失 敏 感 性 分 布 规 律 及区 划、中 国 生 态环 境 胁 迫区 划 等一 系 列工 作 2 5 1 2 6 1， 初 步 揭 示 了中国生态环境敏感特征及人类活动对生态环境的影响规律。杨勤业、李双成 进行了全国生态地域划分和生态资产划分，明确了 全国生态地域的基本分区和 生 态资 产的 地域分 布特征 1 . 2 0 0 1 年， 傅伯 杰等 在此基础 上进行了 全国 生态区 划的 研究 ， 将 全国 划 分为3 个生 态 大区 、 1 3 个生 态 地区， 5 4 个生 态区 2 8 1 。 虽 然 当时未称其为生态功能区划，但由于其区划过程中充分考虑了生态系统的服务 功能和敏感性，可以认为是我国生态功能区划研究上的重要里程碑，为进一步 开展区域生态功能区划工作奠定了 基础。 2 0 0 2 年， 苗鸿综合生态环境现状评价、 生态环境敏感性评价以及生态系统服务功能重要性评价等多种方法提出了 甘肃 省生态功能区划方案，将全省分为河东湿润、半湿润生态大区、河西干旱、半 干旱生态大区以及青藏高原东北部高寒生态系统大区三个大区，开西部地区生 态功能区 划研究之先河5 1 1 . 2 . 3 . 3技术支撑 随着科学技术的发展， 许多现代化计算机技术 ( 如r s . g i s技术) 越来越 第 1 章 绪论 多地被应用到生态功能区划中。 遥感技术 ( r s 技术)具有可全球覆盖、快速、 多光谱、大信息量等特点，是全球环境变化监测中的一个重要手段，也是地理 野外考察、资源评价与更新、生物资源调查等方面的有利工具。在我国，不少 城市利用遥感技术开展了城市热岛效应与生态环境研究，这对区划中的生态环 境现状定量化评价可起到非常重的作用。 地理信息系统技术 ( g i s 技术) 是以地 理空间数据库为基础，在计算机软、硬件的支持下对空间数据进行采集、管理、 操作、分类、模拟和输出的空间信息系统。1 9 %年，陈建等在将 g i s引入城市 生态环境功能区划中作了 积极尝试。他利用地理信息系统软件- 一 一 i d r i s i 完成 整个分析过程，提高了生态适宜度分析的科学性和客观性，并增强了区划结果 的直观性 2 9 a 2 0 0 3 年王维利用r s 和g i s 技术， 对青岛市水环境状况、土壤侵 蚀 和景观生 态格局进行了 分析， 提出了 青岛 市生 态功能区 划方 案【 3 0 。 数字化地 理信息系统软 件m a p i n f o p ro f e s s io n a l 是一套强大的基于wi n d o w s 平台的地图化 信息解决方案，它具有强大的地图功能、地理分析功能以及多样化的专题图制 作功能，使得它在生态功能区划的应用越来越多。人们利用它可大大减少工作 量，使分析评价精确化、结果直观化。 另外， s p s s ( s t a t i s t i c a l p a c k a g e f o r t h e s o c ia l s c i n e n c e ) 统计分析软件也常 被应用到区划研究中。 s p s s 集数据管理、 分析过程、结果输出 等功能于一体， 不仅能快速分析数据，还可以得到直观的统计图，形象地对原始数据与分析结 果进行描述. 2 0 0 2 年， 杨丽利用s p s s 软件的因子分析和聚类分析功能， 进行了 相 应的因子提取和聚类分区， 对城市群进行了 生态经济功能区的划分3 1 1 . 2 . 4存在的问题 从国内 外研究现状来看，生态功能区划仍处于探索阶段，其理论、方法和 操作技术都有待进一步发展和完善。目 前，生态功能区划研究主要存在以 下问 题: ( 1 ) 缺少全面系统的有关生态功能区划与其它相关区划关系的 研究。 ( 2 )缺少较小空间尺度上的研究方法与案例，目 前较成熟的多为世界级、 国家级或省级尺度上的区划方案，且其一般区划方法并不具有普遍适用性。 ( 3 ) 缺少对研究区域及其周边地区间 相互关系的分析，进行区划时，习惯 将研究区域从其空间背景中分割出来， 使得其功能和结构不连贯或不完整。 ( 4 )生态环境质量评价往往只重视综合评价的结果。事实上，虽然生态功 第 1 章 绪论 多地被应用到生态功能区划中。 遥感技术 ( r s 技术)具有可全球覆盖、快速、 多光谱、大信息量等特点，是全球环境变化监测中的一个重要手段，也是地理 野外考察、资源评价与更新、生物资源调查等方面的有利工具。在我国，不少 城市利用遥感技术开展了城市热岛效应与生态环境研究，这对区划中的生态环 境现状定量化评价可起到非常重的作用。 地理信息系统技术 ( g i s 技术) 是以地 理空间数据库为基础，在计算机软、硬件的支持下对空间数据进行采集、管理、 操作、分类、模拟和输出的空间信息系统。1 9 %年，陈建等在将 g i s引入城市 生态环境功能区划中作了 积极尝试。他利用地理信息系统软件- 一 一 i d r i s i 完成 整个分析过程，提高了生态适宜度分析的科学性和客观性，并增强了区划结果 的直观性 2 9 a 2 0 0 3 年王维利用r s 和g i s 技术， 对青岛市水环境状况、土壤侵 蚀 和景观生 态格局进行了 分析， 提出了 青岛 市生 态功能区 划方 案【 3 0 。 数字化地 理信息系统软 件m a p i n f o p ro f e s s io n a l 是一套强大的基于wi n d o w s 平台的地图化 信息解决方案，它具有强大的地图功能、地理分析