（区域经济学专业论文）长沙市生态功能区划的思路及其调控机制研究.pdf

摘要 湖南省长沙市作为我国中部地区的典型省会城市，近年来，长株 潭城市一体化建设推动了长沙市经济的高速发展，同时也给城市生态 环境带来了巨大的压力。在建设资源节约型和环境友好型的社会大背 景下，有必要从生态学和经济学相结合的角度，分析长沙市的生态系 统状况和经济运行情况，从生态功能区划的角度合理规范各种资源的 使用和布局，从而达到有效保护生态环境和优化城市资源配置的目 的。 传统生态功能区划主要集中在省域和地区之间的垂直生态功能 区划，而本文结合长沙市的实际情况，在市域尺度上对长沙市生态功 能进行了水平生态功能区划，并对生态功能区划的理论研究方法、尺 度以及区划思路和调控机制进行了探索，这也是本文的创新之处。 本文包括以下几部分：第一，对城市生态功能区划的理论研究综 述；第二，城市生态功能区划的理论基础及方法概述；第三，长沙市 的社会经济情况；第四，对长沙市进行了生态敏感性分析；第五，对 长沙市的景观格局进行了分析；第六，对长沙市的土地生态适宜性进 行了分析；第七，对长沙市的生态功能服务价值进行了分析；第八， 提出了长沙市的生态功能区划方案并就其调控机制进行了探讨。以期 为长沙市的区域发展规划、产业布局以及生态环境建设和保护规划方 案的制定提供科学依据。 关键词：长沙市；生态功能区划；调控机制 a b s t r a c t c h a n g s h ac i t yo fh u n a np r o v i n c ei sat y p i c a lp r o v i n c i a l c a p i t a lc i t yo fc h i n e s ew e s t e r nc e n t r a lr e g i o n i nr e c e n ty e a r s ， c h a n g s h a ，z h u z h o ua n dx i a n g t a nh a v ei n t e g r a t e d ，w h i c hh a v ea p o s i t i v ee f f e c to nr a p i de c o n o m i cd e v e l o p m e n to fc h a n g s h a ，b u t i ta l s oh a sb r i n ge n o r m o u sp r e s s u r et ot h ec i t y se c o l o g i c a l e n v i r o n m e n t u n d e rb u il d i n gar e s o u r c e c o n s e r v i n ga n d e n v i r o n m e n t a l 一f r i e n d l ys o c i e t yc o n d i t i o n ， i ti sn e c e s s a r yt o a n a l y s i si t se c o s y s t e mh e a l t ha n de c o n o m i cp e r f o r m a n c e ，f r o m t h ep e r s p e c ti v eo fac o m b i n a ti o no fe c o l o g ya n de c o n o m i c s ， a tt h es a m et i m e ，w es h o u l ds p e c i f i c a t e dr e a s o n a b l yt h eu s ea n d l a y o u to fr e s o u c e sf r o mt h ep e r s p e c t i v eo fe c o l o g i c a lf u n c t i o n z o n i n g ，s oa st oa c h i e v ee f f e c t i v ep r o t e c t i o no ft h ee c o l o g i c a l e n v i r o n m e n t a n dc i t yo p t i m i z er e s o u r c ea l l o c a t i o np u r p o s e s t h et r a d i t i o n a le c o l o g i c a l f u n c t i o n z o n i n gm a i n l y c o n c e n t r a t e di nt h e t h ev e r ti c a le c o l o g i c a lf u n c ti o nz o n i n g b e t w e e np r o v i n c e sa n dt h er e g i o n s ，b u ti nt h i sp a p e r ， ih a v e t h o u g h ti t s a c t u a ls i t u a t i o na n dr e g i o n e di t sl e v e le c o l o g i c a l f u n c t i o nz o n i n ga tt h ec i t ys c a l ed o m a i n ih a v ee x p l o r e di t s t h e o r i e s ，s c a l e s ， z o n i n gr e g u l a t i o na n dc o n t r o lm e c h a n i s m s i i t h i si sa l s ot h ei n n o v a t i o no ft h i sp a p e r t h i sp a p e ri n c l u d et h e f o ll o w i n ga s p e c t s ：f i r s t l y ，i c o n s e r t r a t e do nt h ee c o l o g i c a lf u n c t i o nz o n i n go ft h ec i t y s t h e o r y s e c o n d l y ，is u m m e du pt h ec i t y se c o l o g i c a lf u n c t i o n z o n i n g o ft h et h e o r e t i c a lb a s i sa n d m e t h o d s t h i r d l y ； a n a l y s i s e ds o c i o e c o n o m i cs i t u a t i o no fc h a n g s h a ，f o r t h l y ， a n a l y s i s e dt h ee c o l o g i c a ls e n s i t i v i t yo fc h a n g s h a ；f i t h l y ， a n a l y s i sl a n d s c a p ep a t t e r no fc h a n g s h a s i x t h l y ，a n a l y s i st h e l a n do nt h ee c o l o g i c a ls u i t a b i l i t y ；s e v e n t h l y ，a n a l y z e dt h e e c o l o g i c a lf u n c t i o n so ft h ev a l u eo ft h es e r v i c e s ：e i g h t l y ， p u t t e df o r w a r dt h ee c o l o g i c a lf u n c ti o n so fc h a n g s h ac i t yz o n i n g p r o g r a ma n d d is c u s s e dit sc o n t r o lm e c h a n is m s ；a c c o r d i n gt o t h a tw ec a np r o v i d eas c i e n t i f i cb a s i sf o rc h a n g s h a sr e g i o n a l d e v e l o p m e n tp l a n n i n g ，i n d u s t r i a ll a y o u t ，a sw e l la st h e e c o l o g i c a le n v i r o n m e n ta n dc o n s e r v a t i o np l a n n i n gp r o g r a m k e yw o r d s - c h a n g s h ac i t y ：e c o l o g i c a lf u n c t i o nz o n i n g ： r e g u l a t i o nm e c h a n is m i l l 湖南师范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作品成果。对本文 的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本 年台月l9 日 湖南师范大学学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定， 研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属湖南师范大学。 同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版， 允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南师范大学可以将本学位论文的 全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫 描等复制手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 l 、保密口，在年解密后适用本授权书。 2 、不保密口。 作者签名： 导师签名： 钕荡在筠辩耐日 愉限嗍：习州脚日 长沙市生态功能区划的思路及其调控机制研究 第一章绪论弟一早瑁了匕 第一节选题背景 改革开放以来，随着我国经济快速发展和人口的急剧增长，经济 活动的强度和规模持续加大，很多地区由于盲目追求经济发展的高速 度，对自然进行掠夺式的开发利用，忽视对生态系统的保护，造成生 态环境的严重破坏。目前，我国生态环境总体上形势依然严峻，一些 地区生态环境恶化的趋势还未得到有效遏制，生态环境破坏的范围还 在扩大、程度在加剧、危害在加重。生态环境持续恶化，将严重影响 社会经济的可持续发展和国家生态环境安全，也必将对全面建设小康 社会产生严重阻碍。如何从区域生态环境特征出发，制定生态环境保 护与建设规划和策略，协调社会经济发展与生态环境保护的矛盾，提 高社会经济环境发展的生态环境支撑力，实现区域的可持续发展，已 成为目前亟待解决的问题。 区域生态环境问题的实质，是由于对生态环境的破坏造成生态系 统服务功能的损害与削弱，使得生态系统向人类提供的福利减少，甚 至威胁到人类可持续发展的生态基础。生态系统为人类的生存和社会 的发展提供了一切的资源和环境条件，它不仅为人类生产生活所必需 的食品、医药、木材及其它原料，还提供包括维持生物多样性、调节 气候、贮藏营养物质与循环、涵养水源、保持土壤、净化环境与降解 有害有毒物质、减轻自然灾害等许多方面的生态服务( 欧阳志云， 1 9 9 9 ) 。因此，维护和增强区域生态系统服务功能是实现区域社会经 济可持续发展的保证，是区域生态环境保护的重要内容。 硕十学位论文 生态环境具有明显的地域分异性，不同的地区，其地形、气候、 水文、土壤和动植物群落均不相同，人类活动对环境的影响也不尽一 样，因而具有不同的生态环境特征及不同的生态系统类型、结构和功 能。因此，进行生态功能区划是实施区域生态环境分区保护与广利的 基础与前提。所谓生态功能区划，就是在分析研究区域生态环境特征 与生态环境问题、生态环境敏感性和生态服务功能空间分异规律的基 础上，根据生态环境特征、生态环境敏感性和生态服务功能在不同地 域的差异性和相似性，将区域空间划分为不同生态功能区的研究过 程。它是研究和编制区域生态环境保护与建设规划的重压内容，也 是制定区域经济发展和资源开发利用战略规划的重要依据。 湖南省长沙市作为我国中部地区的典型省会城市，近年来，长株 潭城市一体化建设推动了经济的高速发展，同时给城市生态环境带来 了巨大的压力。在建设资源节约型和环境友好型的社会大背景下，有 必要从生态学和经济学相结合的角度，分析长沙市的生态系统状况和 经济运行情况，把长沙划分为不同的城市生态功能区，从生态功能的 角度合理规范各种资源的使用和布局，从而达到有效保护生态环境和 优化城市功能的目的。城市生态功能区划是以城市生态系统为研究对 象，以城市生态学、土地生态学和景观生态学为指导，以城市土地生 态功能类型划分和利用为核心，充分考虑当地的环境承载力与生态承 载力，结合当地经济社会发展规划，进行城区土地生态功能空间的划 分。 本研究选择湖南省长沙市作为研究区域，运用现代生态学理论和 g i s 技术手段，在充分研究在充分研究长沙市生态环境特征和面临的 国务院西部地区开发领导小组办公室，国家环境保护总局生态功能区划暂行规程 r 】2 0 0 2 王家骥区域生态规划理论、方法与实践【m 】新华出版社，2 0 0 6 ：2 0 9 2 1 2 2 长沙市生态功能屡。划的思路及其调控机制研究 主要生态环境问题、生态环境敏感性及生态服务功能空间分异规律的 基础上，通过探索能客观反映长沙市生态环境特征的分区方法，按照 一定的区划原则、分区依据和指标，将长沙市划分为不同的生态功能 区。同时根据各功能区的生态环境特点、主要生态环境问题和主导生 态功能，提出生态保育与建设的重点任务和具体措施，为长沙市制定 区域生态环境保护和建设规划提供科学依据，并为环境管理部门提供 管理信息和管理手段。 第二节城市生态功能区划研究综述 近年来，随着生态系统管理、可持续发展和生物多样性保护等国 际生态与环境保护思想的出现，随着地理信息系统技术( g i s ) 和遥 感( r s ) 的发展，基于复合生态系统理论的生态系胁迫评价、生态系 统敏感性评价、生态系统服务功能价值与重要性评价、生态系统变化 驱动力评价等正逐渐成成为研究的热点，并逐渐形成了套全新的评价 体系和区划方法。下面对城市生态功能区划理论发展的各个阶段做一 个简略回顾。 一、国外研究进展 具有真正意义的生态区划的具体方案是由美国生态学家b a i l e y 于1 9 7 6 年首次提出。他为了管理好国家不同类型的土地资源，从生 态系统的观点出发，对土地的各个组分进行整合，创建了美国生态区 域的等级系统，认为区划是按照其空间关系来组分自然单元的过程， 并编制了美国的生态区域图，按地域( d o m a i n ) 、区( d i v i s i o n ) 、 省( p r o v i n c e ) 和地段( s e c t i o n ) 四个等级对美国的生态区域进行 划分( b a i l e y ，1 9 7 6 ) 。从而引起了各国生态学家对生态区划的原则、 硕士学位论文 依据以及区划的指标、等级和方法进行了大量的研究和讨论，并在国 家和区域的尺度上进行了各种生态区划，尤其是在北美地区开展的工 作较多。 在国家尺度上，b a i l e y 随后又对区划的总体原则、方法和指标进 行了多次讨论，并对美国的生态区域划分进行多次修改( b a i l e y ， 1 9 8 7 ；1 9 8 9 ) 。o m e r n i k 也根据自己的认识，先后对美国本土进 行了生态区划( o m e r n i k ，1 9 8 7 ；1 9 9 5 ) ，并对生态地区和生态亚地 区的划分进行了较为详细的论述，最后进行了方法上的评价。加拿大 从1 9 8 0 年开始也进行了一系列的全国生态区划方案，如w i k e n 于1 9 8 2 年对加拿大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进行划分( w i k e n ，1 9 8 2 ) 。随后，他又 先后在1 9 8 6 年和1 9 9 3 年进行了修订和制图( w i k e n ，1 9 8 6 ，1 9 9 3 ) 。 1 9 9 6 年在t h ec a n a d ac o u n c i lo ne c o l o g i c a la r e a s 的支持下，w i k e n 等人进一步完成了加拿大陆地和海洋的生态区域划分( w i k e n ，1 9 9 6 ) ， 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。w i k e n 将加拿大划分为5 个海洋生态地 带、1 5 个陆地生态地带，并对每一地带的动植物、气候、地形、土 壤等进行了详细描述。此外，加拿大学者也进行了一些其它地域的划 分，如湿地区域的划分、生态气候区域划分和海洋生态分类系统 ( m e q a g ，1 9 9 4 ) 。一 在区域尺度的生态区划上，北美地区也进行了较多的研究工作， b a il e yr g d 1i n e a ti o no fe c o s y s t e mr e g i o n s e n v i r o n m e n t a lm a n a g e m e n t ，1 9 8 3 ，7 ( 4 ) ： 3 6 5 - 3 7 3 b a i l e yr g e c o r e g i o n s ：t h ee c o s y s t e mg e o g r a p h yo ft h eo c e a n sa n dc o n t i n e n t s n e w y o r k ： s p ri n g e r 19 9 8 长沙市生态功能区划的思路及其调控机制研究 如d e n t o n 和b a r n e s 对美国密执安的生态气候区划( d e n t o na n d b a r n e s ，1 9 8 8 ) ，w i c k w a r e 和r u b e c 对加拿大安大略省的生态地区 的划分( w i c k w a r ea n dr u b e c ，1 9 8 9 ) ，g a l l a n t 等人对阿拉斯加的 生态区域划分( g a l l a n te t ，1 9 9 5 ) 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( a l b e r t ，1 9 9 5 ) 以及h a r d i n g 和w i n t e r b o u r n 对新西兰南部岛屿的生态区域划分( h a r d i n ga n d w i n t e r b o u r n ，1 9 9 7 ) 等等。在洲际尺度上，加拿大环境合作委员会 于1 9 9 7 年对北美地区进行了生态区域划分( c e c ，1 9 9 7 ) 。 而在全球尺度上，b a i l e y 在长期的区划工作基础上于1 9 9 6 年提 出了生态系统地理学( e c o s y s t e mg e o g r a p h y ) 的概念，进一步强调 从整合的观点出发，采用生态系统地理学的方法来对生态区域进行划 分的必要性和可能性，并利用该方法对全球的陆地和海洋生态地域进 行了划分，且分别编制了陆地和海洋的生态区域图( b a i l e y ，1 9 9 6 ) 。 随后在1 9 9 8 年他又一次对全球尺度的生态地域划分进行了论述和区 划( b a i l e y ，1 9 9 8 ) 。但是，这些区划工作主要是从自然生态因素出 发，几乎没有考虑到作为主体的人类在生态系统中的作用。 二、国内研究进展 虽然我国生态功能区划相关研究起步较晚，但从一开始便与城市 问题、环境问题及可持续发展战略等紧密连接。自2 0 世纪8 0 年代以 来，我国的学者对生态功能区划的理论、方法和技术等方面进行了深 入的研究，部分成果已达到国际领先水平。 城市生态功能区划是对城市相关区域内的复合生态特征进行区 域划分，具有社会化、技术化和经济化等特点。而传统区划理论是以 自然因素或经济因素( 气候、土壤、农业等) 等单个因子为基础，难以 硕士学位论文 解决如何使自然系统与社会经济系统协同、持续发展的难题。在总结 我国生态建设有关经验的基础上，社会一经济一自然复合生态系统理论 由我国著名生态学家、环境科学家马世骏教授于1 9 8 1 年首次提出， 并在生态学报杂志上于1 9 8 4 年正式发表。他指出：“当代若干 重大社会问题，都直接或间接关系到社会体制、经济发展状况以及人 类赖以生存的自然环境。社会、经济和自然是三个不同性质的系统， 但其各自的生存和发展都受其它系统结构、功能的制约，必须当成一 个复合系统来考虑。”王如松作了更进一步的阐述，认为城市是一个 以人类活动为纽带，由社会、经济与自然三个亚系统组成的相互作用 与制约的复合生态系统。复合生态系统理论突破了“生态决定论”思 想的局限性，强调社会、经济、自然各个亚系统之间的相互影响和制 约，是实现可持续发展目标的重要理论和观点之一。该理论成为日后 研究区域生态环境问题、进行生态经济功能区划与规划的重要理论基 础。 在这一历史背景之下，生态经济功能区划由单纯的自然生态分析 向涉及自然、社会、经济诸多方面的综合分析转变。周纪纶主持的上 海郊区生态功能规划以区域生态经济复合系统为划分对象，构造了一 个能反映地区生态经济系统整体特征的框图模型，开创国内区域生态 经济综合区划工作的先河。区域生态经济功能区划是揭示实现区域发 展目标多元化的有效途径，可以促进自然系统与社会经济系统的协同 发展。此后，针对不同类型的敏感区域( 如流域、城市、城郊等) ，在 复合生态系统理论的指导下，生态经济综合区划蓬勃开展起来。生态 学家欧阳志云完成了对海南省生态环境敏感性和生态系统服务功能 重要性的评价( 欧阳志云等，2 0 0 1 ) ，并相继完成了中国生态环境敏感 长沙市生态功能区划的思路及其调控机制研究 区域差异、中国水土流失敏感性分布规律及区划和中国生态环境胁迫 区划等一系列工作，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。中国环境科学研究院在对黑河流域的规划中， 提出了生态承载力的观点并以其为指导对黑河流域进行了区划，对黑 河流域的生态环境治理工作起到了较好的作用。杨勤业、陈百明等则 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( 杨勤业，2 0 0 0 ) ，傅伯杰等在此 基础上进行了生态环境综合区划的研究，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( 傅伯杰等，2 0 0 1 ) ，该区划充分 考虑了生态系统的服务功能和敏感性，人类活动对自然生态系统的影 响和改造等因素，为正确认识我国生态环境特征提供了依据，也为各 区域进一步开展区域生态环境区划工作奠定了基础。 随着生态城市理论的研究和城市规划向生态化发展的趋势，关于 城市的生态功能区划的研究逐渐兴起，其相关的研究方法与技术也进 一步完善。其中较为有代表性的研究如关于城市生态系统服务功能价 值的研究( 彭建、王仰麟等，2 0 0 5 ) ；关于我国生态功能区划的目 标原则与体系的研究( 燕乃玲、虞孝感，2 0 0 3 ) ；关于城市生态功 能区划的研究( 王炜，步伟娜等，2 0 0 5 ) 。同时，景观生态学也逐渐 被引入到生态经济功能区划的研究和工作中来。张惠远等应用景生态 学的有关理论，采用适宜性评价和景观优化组合的综合规划方法，以 林地适用为核心( 源地) ，作景观耗费表中各耗费水平的格点频率图， 以拐点处的耗费为临界值，进行景观功能分区和生态廊道的构建。 傅伯杰农业生态区划几个问题初探 j 】农村生态环境，1 9 8 5 ，( 4 ) ：3 1 3 4 硕十学位论文 三、理论研究目前存在的问题 城市生态功能区划研究目前存在的主要问题表现在以下几个方 面：第一，区划范围局限于行政辖区内。考虑到区划资料的可获得性 和结果的可操作性，绝大多数区划是以某一特定的城市或行政辖区为 单位进行研究。而实际上行政辖区往往并不是能构成一个完整的复合 生态系统，行政界线也并不是某一生态系统的边缘。进行生态经济功 能区划，研究生态系统的协调发展必须打破行政界线，以复合生态系 统为研究对象，分析区域内的生态经济特性的相似性和差异性，划分 不同类型的生态经济区。第二，功能分析不够全面，缺乏定量分析研 究。生态系统服务功能包括直接价值、间接价值、选择价值和存在价 值。但是以生态适宜度分析为基础的生态经济功能区划，多是针对人 类的某种需要而进行的，注重生态系统的经济价值和直接价值，而忽 视了其自身的生态价值和间接价值( 例如水土涵养、调节区域小气候、 生物多样性维持等等) 等功能分析。另外，大多数生态功能或生态经 济功能分析仅停留在定性的描述，依靠专家的专业知识和经验进行决 策和分区，缺乏对生态过程及其与空间格局关系的定量分析和研究。 第三，水平生态过程分析不足。生态过程包括水平过程和垂直过程两 个方向，传统的生态学研究只注重垂直过程，而忽略水平方向上的扩 散、迁移、流动等生态过程，忽略空间格局和生态过程的关系。m c h a r g 的“千层饼”模式实际上体现了传统的生态规划和生态区划是以垂直 生态过程的连续性为依据，使景观改变和土地利用方式适应于生态过 程。同时，景观生态学理论为水平生态过程分析提供了很好的理论基 础和方法。 长沙市生态功能陬划的思路及其调控机制研究 第三节研究目的、内容及创新 研究目的：研究长沙市区域生态系统受胁迫现状、生态系统敏感 性、生态适宜性、景观格局、生态系统服务功能重要性分异规律以及 存在的主要生态问题，在此基础上提出长沙市生态功能分区方案；并 根据各功能区生态系统特征、功能、发展方向、限制条件与保护目标， 提出相应的保护和建设方案，为制定生态环境保护与建设规划、资源 合理利用与产业布局、保护区域生态环境提供科学依据。 具体研究内容： l 、明确长沙市自然社会因素的空间分布特征； 2 、明确长沙不同的生态系统类型的结构、生态过程及其空间分 布特征，明确长沙生态环境的胁迫因素的空间分布特征； 3 、确定长沙市生态环境敏感区的分布及其特点； 4 、确定长沙市生态环境敏感区、景观格局的分布及其特点，并 对长沙市土地生态适宜性、生态服务功能价值进行分析； 5 、提出生态功能区划，明确各级功能区的生态环境与社会经济 功能以及生态环境保护目标。 论文的主要创新点： 1 、与其他省份的生态功能区划相比较，本文突出的特色是重点 进行了生态功能小区的区划； 2 、针对长沙以城镇生态系统为主要生态环境的特征，木文在城 市生态服务评价中，尝试提出了8 个城市生态服务功能指标， 用于城镇生态功能区划； 3 、在方法上，重点利用地理信息系统( g i s ) 地图迭加分析功能， 利用从上到下、从下到上相结合的方法进行生态功能区划。 硕士学位论文 第二章城市生态功能区划的理论基础及方法概述 第一节城市生态功能区划的理论基础 一、生态系统区域分异规律 生态系统是生物有机体及其周围环境组成的综合体，具有明显的 区域分异性。由于自然环境要素( 气候、地貌、土壤等) 及人类活动 强度的分异，形成不同的生态系统组合，其空间分布呈现出区域分异 特征。不同的生态系统，其结构和功能不同，产生不同的生态过程， 向人类提供多种多样的生态服务功能，并具有不同的生态敏感性。即 使是同一类型的生态系统，也会由于生态环境因子的空间异质性而出 现生态系统内部服务功能和生态敏感性的空间差异。生态系统结构、 功能和生态过程的区域分异，为划分不同的生态功能区提供了客观依 据。因此，生态系统分异规律是进行生态功能区划的理论基础。 二、生态系统等级理论 生态系统等级理论认为，任何生态系统，从细胞到生物圈，都具 有等级结构，任何等级的生态系统都由较低等级水平上的组分组成。 生态系统是一个复杂、有序的等级系统，其等级性包含生态系统的结 构等级和生态过程等级两方面的内容。一般而言，生态系统的等级性 体现的特点有：高等级组分的格局特征能在低等级组分中得到反 映；低等级组分的存在依附于高等级组分；物质和能量低等级流 向高等级；一些独立组分的变化不可避免地影i l i l l ! l l i 关的组分。生 态系统具有明显的尺度特征，每个等级水平的生态系统都具有一定的 1 0 长沙市生态功能区划的思路及其调控机制研究 时间和空间尺度，而且各等级水平生态系统的结构和功能也不同。生 物圈可以说是最大、最复杂的生态系统，整个生物圈是一个多重等级 层次系统构成的有序整体，每一高级层次系统都是由具有自己特征的 低级层次系统组成的。细胞组成有机体，有机体组成种群，种群又组 成生物群落，生物群落与周围混进一起组成生态系统，生态系统又与 景观生态系统一起组成总人类生态系统( 傅伯杰等，2 0 0 1 ；邬建国， 2 0 0 1 ) 。生态系统具有等级层次性，是进行生态功能区划的理论基础。 三、景观生态学理论 景观是具有空间异质性的区域，它是由许多大小不一、相互作用 的生态系统( 镶嵌体) 按照一定的规律组成的。景观是整体性的生态 学研究单位，在自然系统的等级中居于生态系统之上，是生态系统的 载体。景观生态学是研究景观的结构、功能和动态的综合性较差学科， 它强调空间格局对生态系统功能和生态学过程的影响。 景观生态学研究的主要内容有3 个方面：结构不同生态系 统或景观单元的空问关系。即指与生态系统的大小、形状、数量、类 型及空间配置相关的能量、物质和物种的空间分布。景观结构的基本 组成要素包括斑块、廊道和基质，它们的时空配置形成的镶嵌格局即 为景观结构。功能景观单元之间的相互作用，即生态系统之间 组分之间的能量、物质和物种的流动。通过大量的“流”，一种景观 对另一种景观单元施加控制作用，“流 的产生是由于景观单元之间 的差异性。动态景观的结构与功能随时间的变化。具体的讲， 景观动态包括景观单元的组成成分、多样性、形状和空间格局的变化， 以及由此导致的能量、物质和物种在分布与运动方面的差异。其中景 观结构是功能的支体，是景观生态学的基础研究内容。 硕+ 学位论文 景观生态学研究的具体内容很广，而且常常涉及到不同组织层次 的格局和过程。一般而言，景观生态学研究的重点主要集中在一下几 个方面：空间异质性或格局的形成和动态及其与生态学过程的相互 作用；格局过程尺度之间的相互关系；景观的等级结构 和功能特征以及尺度推导问题；人类活动与景观结构、功能的相互 关系；景观异质性( 或多样性) 的维持和管理。 景观生态学的一般原理归纳为以下几个方面( 傅伯杰，2 0 0 1 ；r 福尔曼等，1 9 9 0 ；肖笃宁等，1 9 9 9 ) ： ( 一) 景观整体性原理：景观生态学认为景观是由不同生态系统 或景观要素通过生态过程而联系形成的功能整体。景观生态学要求应 从景观的整体性出发探究其结构，功能及其变化过程。 ( 二) 景观等级性原理：由于景观是由不同生态系统的空间集合 与镶嵌构成的，生态系统的等级特征使景观生态系统也具有等级特 征。等级性原理规范了景观生态学研究的对象应是景观的不同生态系 统或景观要素的空间关系、功能关系以及景观整体的性质与动态。 ( 三) 景观异质性原理：景观异质性是指景观要素在空间分布上 和时间过程中的变异与复杂程度，它主要反映在景观要素多样性、空 间格局复杂性以及空间相关的动态性。异质性是景观的基本属性，其 主要来源有自然干扰、人类活动和植被的内源演绎。景观异质性作为 景观结构的一个重要特征，对景观的功能过程具有显著影响，例如异 质性可以影响资源、物种或干扰在景观上的流动与传播。景观异质性 及其测度一直是景观生态学研究的核心问题之一，认识景观异质性是 了解景观过程与动态的基础。 ( 四) 景观尺度效应原理：尺度是指研究客体或过程的空间维和 长沙市生态功能区划的思路及其调控机制研究 时间维，可用分辨率与范围来描述。在生态学研究中，空间尺度是指 所研究生态系统的面积大小或最小信息单元的空间分辨水平，而时间 尺度是动态变化的时间间隔。景观生态学的研究基本上对应着尺度范 围，即从几平方公里到几百平方公里，从几年到几百年。景观生态学 景观在不同研究尺度表现出不同的性质与属性，即景观的空间格局与 生态过程是随尺度的不同而异。因此在景观生态学的研究中，必须根 据研究对象的性质与研究目的确定适当的空间与时间尺度，以便能真 实了解研究对象和景观性质的真相。 ( 五) 景观空间格局与生态过程相互作用原理：与生态系统和过 程的关系相似，在景观中，景观格局决定着资源和物理环境的分布形 式和组合，并制约着何种景观的生态过程，而景观设柜台过程又影响 景观格局的形成和演化。 自2 0 世纪6 0 年代以来，地理学、生态学以及系统论、控制论等 多学科的相互交叉、渗透，促进了景观生态学的形成与发展。景观生 态学的理论和方法己成为环境科学、资源管理、自然保护等多门类学 科的理论基础之一，在国土整治一资源开发、土地利用、环境保护、 区域规划与区划、旅游和城市园林建筑等领域得到广泛应用。镶嵌结 构是自然等级系统中高于生态系统的景观、区域、大陆、地球等系统 的最显著特征，在区域尺度上，所有镶嵌体都由景观组成。生态功能 区划的对象是区域生态环境综合体，景观等级性和异质性原理、景观 结构的镶嵌性和空间格局等核心概念都是生态功能区划的基础理论 之一。通过景观生态结构分析可以为生态服务功能评价和生态功能区 的划分提供基础依据，尤其是对地形复杂、人类活动干扰大、景观生 态结构复杂的区域，在生态功能区划中应用景观生态学的理论和方法 硕士学化论文 会得到更好的效果。 第二节城市生态功能区划的原则 一、可持续发展原则 生态功能区划的目的是促进区域自然资源的合理开发与利用，避 免盲目资源开发和生态破坏，增进区域社会经济发展的生态环境支撑 能力，促进区域的可持续发展。始终贯穿可持续发展思想，关注眼前 利益与长远利益、局部利益与整体利益的统一，谋求社会、经济、环 境效益的和谐一致。同时，生态功能区划还要结合区域社会经济发展 水平与发展定位，在吸收和消化相关规划与区划优点的基础上，应具 有超前性，使其成为具有前瞻意义的区域生态建设与生态保护的指导 性依据。 二、生态过程空间分异原则 区域生态系统是由一系列不同生态系统相互组合，在空间上连续 分布的整体，在其内部，由于气候、地貌、土壤、植被及人类干扰等 因素的差别，形成了相应的次级生态系统结构、功能的分异，产生了 不同的生态过程，为人类提供不同的生态服务功能，也具有不同的生 态敏感性，据此可划分出不同的生态功能区。因此，生态过程空间分 异原则是进行生态功能区划分的理论基础。 三、主导因素原则 在进行生态区划时，必须依据定的原则，利用影响区域生态环境 质最和社会经济发展的系列指标才能进行划区。在不同等级的区划 中，划区所运用的主导因素是不相同的。一级区，主要运用自然因素， 长沙市生态功能区划的思路及其调控机制研究 即气候因素或地貌为主导因素。二级区划时，则以地貌类型其主导因 素。三级区划时，以主要的生态系统作为主导因素。四级区划时，则 以影响生态环境质量最直接的因素，即经济和社会因素作为主导因 素。在具体进行每一级区划时，又要运用每个功能区中具有特征性因 素作为划分的主导因素，这样才能划出各级各具特点的功能区来。因 此在区划时，主导因素原则始终贯穿于整个区划过程之中。 四、生态系统等级性原则 等级理论是分析生态系统多尺度空间格局的基础，它包括生态系 统结构等级和生态过程等级两方面的内容。主要表现在：( 1 ) 生态系统 是包容性等级系统，具有明显的尺度特征，低等级的组分依赖于高等 级组分的存在，而高等级组分的特征在低等级组分未能得到反映；( 2 ) 生态过程与生态格局之间的关系取决于尺度人小，低层次的非平衡过 程可以被蔡合到高层次的稳定过程中；( 3 ) 随着等级的增大，研究空间 和基粒增大，分辨率降低。因此，等级性原则是进行生态功能区逐级 划分或合并的理论基础。 五、一致性与差异性原则 生态功能区是根据自然特征、社会结构和生态因子等的致性与差 异性进行划分的。区内的一致性和区际的差异性是区划工作的条重要 原则，但区内各种特征的一致性只是相对的，不同等级的区划单位各 有其一致性的标准。自然条件类似，土地利用特点相一致，经济发展 趋同，生态问题雷同，局部与整体和谐，这就是区内的一致性。单个 区域与相邻的其它区的特征存在着明显的不同，这种不同就是区际的 差异性，据此就可分为两个不同类型的区。 硕十学位论文 第三节城市生态功能区划的方法 生态功能区划采用垂直方向的各要素叠置法，和以水平方向为 基础的景观格局分析方法相结合，辨识出城市区域内环境功能特征和 地域分异规律的相似性或差异性的程度，按区域等级系统进行分区。 通过生态环境敏感性确定区域生态环境在人类活动的影响下发生变 化( 退化或改善) 的潜在可能性及其程度( 陶星名、张建英，2 0 0 6 ) 。 城市地域生态调控的空问途径，主要是通过生态适宜性分析，确定自 然生态空间与城市发展空间的镶嵌关系；利用格局优化的方法，运用 g i s 技术和r s 技术，调整自然生态空间和城镇发展空间内部的空间 布局，加强生态联系，充分发挥生态系统服务功能，促进城市地域的 可持续发展。生态敏感性与适宜性分析和景观格局整体优化方法的综 合运用，不仅考虑到景观单元“垂直 方向的匹配，而且关注景观水 平方向的相互关联以及由此形成的整体空间格局，是生态调控较为可 行的空间途径( 王海珍，2 0 0 5 ) 。随着生态功能区划的发展，在大量 的研究工作基础上，探索总结出不少区划方法。归纳起来，生态功能 区划的方法可以分为基本方法和一般常用方法两类( 陈传康，1 9 9 3 ； 刘南威等，1 9 9 7 ) 。 一、生态功能区划的基本方法 ( 一) 顺序划分法 顺序划分法又称“自上而下”的区划方法。它以空间异质性为基 础，按区域内差异最小，区域间差异最大的原则，以及区域共轭性划 分最高级区划单位，再彼此逐级向下划分。一般大范围的区划和区划 高、中级单位的划分多采用这一方法。 长沙市生态功能区划的思路及其调控机制研究 ( 二) 合并法 合并法又称“自下而上”的区划方法。它是以相似性为基础，按 照相对一致性原则和区域共轭性原则依次向上合并。合并法一般多用 于小范围单位和低级单位单元的划分。 二、生态功能区划的一般方法 ( 一) 地理相关法 地理相关法是运用各种专业地图、文献资料和统计资料对区域各 种生态要素之间的关系进行相关分析后再进行区划。该方法要求将选 定的各种资料、图片等统一标注或绘制在具有坐标网络的工作底图 上，然后进行相关分析，按相关紧密程度编制综合性的生态要素组合 图，并在此基础上进行不同等级的区域划分或合并。 ( 二) 空间叠置法 空间叠置法是以各个区划要素或各个部门的综合区划( 主要指： 气候区划、土壤区划、农业区划、林业区划、综合自然区划、生态地 域区划、植被区域区划、生态敏感性区划、生态服务功能区划等) 图 片为基础，通过空间叠置，以相重合的界限或平均位置作为新区划的 界限。在实际应用中，该方法多于地理相关法结合使用，特别是随着 地理信息系统g i s 技术的发展，空间叠置分析法得到广泛的应用。 ( 三) 主导标志法 该方法是主导因素原则在区划中的具体应用。在区划时，综合分 析确定并选取反映生态环境功能地域分异主导因素的标志或指标，作 为划分区域界限的依据。同一等级的区域单位即按此标志或指标划 分。例如农业综合区划常采用积温作为主导因子划分农业种植制度区 硕十学位论文 域和农作物种植区域。当然，在用主导标志或指标进行区划时，还需 要运用其它生态要素和指标对区划的区界进行必要的界定。 ( 四) 景观制图法 景观制图法是运用景观生态学的原理，编制景观类型图。并在此 基础上，按照景观类型的空间分布及其组合，在不同尺度上划分景观 区域。不同的景观区域其生态要素的组合、生态过程及人类干扰是有 差别的，因而反映了不同区域的环境特征。例如在土地分区过程中， 景观既是一个类型，又是最小的分区单元，以景观图为基础，按一定 的原则逐级合并，既可形成不同等级的土地区划单元。 上述城市生态功能区划的方法各有特点，在实际应用工作中往往 是相互配合使用的，特别是由于区划对象的复杂性，随着区划定量化 要求的提高，地理信息系统、遥感、计算机等现代化技术被广泛应用 于生态经济功能区划中。地理信息系统( g e o g r a p h yi n f o r m a t i o n s y s t e m ) 是以地理空间数据库为基础，在计算机软、硬件支持下，对 空间数据进行采集、管理、操作、分类、模拟、输出的空间信息系统。 近年来，g i s 在我国环境、地质、资源、农业等部门得到广泛的应用， 也为生态经济功能区划提供了新方法和新手段。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的尝试，整个分析过程利用地理信 息系统软件一i d r i s i 来完成，增加了生态适宜度分析的科学性和客 观性，区划结果的表达简单明了。同时遥感技术的应用增加了生态信 息获取的精确性和丰富性。生态因子之间的非线性的关系给生态系统 的结构和功能的分析求解带来很大的困难。近2 0 年来，电子计算机 的迅速发展与应用，解决了上述难题，节约人力、物力的大量消耗， 提高计算和分析的精确度，从而促进生态系统建模与生态经济功能的 长沙市生态功能区划的思路及其调控机制研究 定量分析。 第四节城市生态功能区划的步骤 目前关于城市生态功能区划步骤的论述，很多学者有不同的见 解。我国著名生态经济学家王家骥先生在其著作区域生态规划理论、 方法与实践中关于城市生态功能区划有较为详细的论述，经本人调 整得到城市生态功能区划的步骤如下： 硕+ 学位论文 第三章长沙市自然、社会经济要素分析 长沙位于湘中东北部之湘江下游，跨湘江两岸。全市面积1 1 8 1 9 5 ( 其中市区5 5 6 3 ) 平方公里( 长沙统计年鉴，2 0 0 7 ) ，辖芙蓉、开福、 天心、岳麓、雨花五区和长沙、宁乡、望城三县及浏阳一市。长沙市 始