城市土壤与生物群落概述

1、城市城市土壤与生土壤与生物物群落群落概述概述城市城市土壤与生物土壤与生物群落群落4.1 城市城市的的土壤土壤1 城市化对土壤的影响及城市土壤特点城市化对土壤的影响及城市土壤特点l城市发展与建设导致形成废墟式土壤城市发展与建设导致形成废墟式土壤 这类土壤较利于植物根系伸展，但养分布不这类土壤较利于植物根系伸展，但养分布不均；通气良好，但土体甚为干燥均；通气良好，但土体甚为干燥l城市道路交通使其两侧土壤性质发生改变城市道路交通使其两侧土壤性质发生改变瓦砾、瓦砾、砖、砂、砖、砂、混凝土等建筑废料多混凝土等建筑废料多，pH值值高，铅金属含量大，紧实度增加高，铅金属含量大，紧实度增加城市道路侧旁土壤中及

2、其上生长的植物体内铅含量城市道路侧旁土壤中及其上生长的植物体内铅含量4 城市城市土壤与生物土壤与生物群落群落l城市化过程常常导致土壤含水量减少和地下城市化过程常常导致土壤含水量减少和地下水位降低水位降低 大大部分降水形成地表径流而流失，地下水得部分降水形成地表径流而流失，地下水得不到补偿不到补偿 城市地下设施城市地下设施(地铁地铁/地下停车场等地下停车场等)施工需要施工需要排出地下水排出地下水地地 表表 性性 质质地地表表径径流流占占降降水水量量的的平平均均比比例例(%)屋屋 顶顶100水水泥泥、沥沥青青和和接接缝缝处处胶胶结结石石子子路路面面90接接缝缝处处未未被被胶胶结结的的石石子子路路面

3、面80铺铺以以矿矿渣渣的的人人行行道道60未未铺铺石石子子的的道道路路、广广场场和和林林荫荫道道50运运 动动 场场25花花 园园 (小小大大)1015公公 园园05不同地表状况下形成的地表径流占降水量的平均比例不同地表状况下形成的地表径流占降水量的平均比例4 城市城市土壤与生物土壤与生物群落群落2 城市环境污染对土壤的影响城市环境污染对土壤的影响l土壤酸化土壤酸化: 酸雨影响的结果酸雨影响的结果l垃圾污染垃圾污染: 城郊多有发生城郊多有发生l污水灌溉污水灌溉: 造成土壤潮湿或过潮湿、通气性造成土壤潮湿或过潮湿、通气性变差，营养元素虽丰富但也富集了有害物质。变差，营养元素虽丰富但也富集了有害物

4、质。特别是由于镉和铅的富集，已不再适宜于蔬特别是由于镉和铅的富集，已不再适宜于蔬菜、农作物和其他经济作物生长。此外通过菜、农作物和其他经济作物生长。此外通过放牧常常还对动物造成毒害放牧常常还对动物造成毒害4 城市城市土壤与生物土壤与生物群落群落 综上述，城市土壤具有较高污染物综上述，城市土壤具有较高污染物(重金属、重金属、有机物等有机物等)含量。含量。工业工业“三废三废”和城市和城市垃圾、垃圾、废物废物是引起土壤污染最重要的物质来源是引起土壤污染最重要的物质来源 污染物质通过污染物质通过l人类向水体排放或引工业污水和生活污水灌人类向水体排放或引工业污水和生活污水灌溉而进入土壤。此类引起的土壤污

5、染最普遍溉而进入土壤。此类引起的土壤污染最普遍l进入大气，以飘尘、降尘的形式淋洗入土壤进入大气，以飘尘、降尘的形式淋洗入土壤l废渣、垃圾等固体废物堆放，或作为肥料施废渣、垃圾等固体废物堆放，或作为肥料施用而进入土壤用而进入土壤4 城市城市土壤与生物土壤与生物群落群落4.2 城市城市生物群落生物群落1 生境特点生境特点l生存空间生存空间狭窄狭窄: 群落在条带状或斑块状存在群落在条带状或斑块状存在l自然光照少自然光照少, 人工光照多人工光照多: 夜间照明导致。夜间照明导致。24h持续光照持续光照, 一方面有利于植物生长一方面有利于植物生长, 另一另一方面也对植物生长产生间接不利影响方面也对植物生长

6、产生间接不利影响: 主要主要体现在植物更易于受到大气污染和早霜的伤体现在植物更易于受到大气污染和早霜的伤害害, 这一现象被称为这一现象被称为光污染光污染4 城市城市土壤与生物土壤与生物群落群落l小气候：温度高、湿度低、风速小小气候：温度高、湿度低、风速小, 造成物造成物候期较郊区提前候期较郊区提前l土壤：盐离子浓、紧实度大、质地较粗土壤：盐离子浓、紧实度大、质地较粗l 生境类型生境类型 表面蒸发蒸腾强烈生境表面蒸发蒸腾强烈生境: 公园绿地公园绿地, 绿化良好而绿化良好而宽阔的街道宽阔的街道, 河流湖泊周边河流湖泊周边, 夏季气温较低、湿夏季气温较低、湿度较高度较高, 冬季较周围区偏冷冬季较周围

7、区偏冷, 适合多种生物生存适合多种生物生存 空旷干燥生境空旷干燥生境: 未绿化的宽阔街道和广场未绿化的宽阔街道和广场, 高温、高温、干旱干旱, 不适于耐旱性差植物生存不适于耐旱性差植物生存 4 城市城市土壤与生物土壤与生物群落群落 封闭狭窄生境封闭狭窄生境: 狭窄的街区、被高大建筑物环狭窄的街区、被高大建筑物环绕的小空地绕的小空地; 夏季气温低夏季气温低, 风速小风速小; 冬季暖冬季暖, 小气小气候条件良好候条件良好, 适合许多生物生存适合许多生物生存 人类活动产生的特殊生境人类活动产生的特殊生境： 屋顶屋顶 (干旱干旱, 阳光充足阳光充足, 瓦松生长瓦松生长) 建筑物外墙建筑物外墙 (越老越

8、利于植物生长越老越利于植物生长) 路旁路旁 (污染严重污染严重, 改变种间竞争关系改变种间竞争关系, 地衣地衣/苔藓苔藓生长受抑生长受抑) 铁道侧铁道侧 (热条件好热条件好,喜城市植物可沿此分布很远喜城市植物可沿此分布很远)4 城市城市土壤与生物土壤与生物群落群落2 城市植物群落的区系特征城市植物群落的区系特征城市植物城市植物通常指仅限于城市地区出现的植物通常指仅限于城市地区出现的植物种类种类, ,主要包括以下两类：主要包括以下两类：l以建筑群密集地段为最佳生境，在城市以外以建筑群密集地段为最佳生境，在城市以外地带缺失或即使存在，但只选择该地带内有地带缺失或即使存在，但只选择该地带内有限的特殊

9、生境的种类，这类植物通常被称为限的特殊生境的种类，这类植物通常被称为喜城市环境种喜城市环境种( (urbanophile planturbanophile plant),),如野大如野大麦麦 ( (H o r d e u m m u r i n u mH o r d e u m m u r i n u m) , ) , 大 蒜 芥大 蒜 芥( (Sisymbrium altissimumSisymbrium altissimum) )等等4 城市城市土壤与生物土壤与生物群落群落l生活的最佳生境局限于城市环境，或者说是生活的最佳生境局限于城市环境，或者说是受人类活动强烈影响的环境，即城市或乡镇受

10、人类活动强烈影响的环境，即城市或乡镇附近附近, ,在城市以外地方亦可存在在城市以外地方亦可存在, ,这类植物被这类植物被称为称为城市环境中立种城市环境中立种( (urban neutral planturban neutral plant),),如大车前如大车前( (Plantago majorPlantago major), ), 黄花柳黄花柳( (Salix Salix capreacaprea) )等等 那些明显回避城市生境的植物那些明显回避城市生境的植物( (多为典型的森多为典型的森林植物林植物), ), 即使他们有时也出现在城市地区即使他们有时也出现在城市地区, ,但但并不能被认为属

11、于城市植物并不能被认为属于城市植物, ,通常他们被称为通常他们被称为厌城市环境种厌城市环境种( (urbanphob planturbanphob plant) )4 城市城市土壤与生物土壤与生物群落群落城市植物区系的特征城市植物区系的特征l往往往往只具有一种或少数几种常见植物只具有一种或少数几种常见植物, 这一这一特点在城市行道树的树种组成中体现最为明特点在城市行道树的树种组成中体现最为明显显, 如悬铃木如悬铃木(Plantanus acerifoliaPlantanus acerifolia), 国槐国槐(sophora japonicasophora japonica), 槭槭(Acer

12、 Acer spp.spp.)等等l具有较大比例的具有较大比例的世界广布种和归化植物世界广布种和归化植物(naturalized plantnaturalized plant): 有人认为一地的植物区有人认为一地的植物区系中系中, 归化植物种类数目占总种类数目的比归化植物种类数目占总种类数目的比率率(归化率归化率)是表示城市化程度的标志之一是表示城市化程度的标志之一4 城市城市土壤与生物土壤与生物群落群落影响城市植被的植物区系种类组成的因素影响城市植被的植物区系种类组成的因素l首先取决于城市首先取决于城市所处地区的自然条件所处地区的自然条件, 如在如在南方城市中所常见的热带植物一般不会出现南方

13、城市中所常见的热带植物一般不会出现在北方城市中在北方城市中, 反之亦然反之亦然l在很大程度上还受其在很大程度上还受其本身目的或功能的影响本身目的或功能的影响，如为了满足遮挡阳光、美化环境之目的，常如为了满足遮挡阳光、美化环境之目的，常常选择冠幅大、色彩美的阔叶树；而为了创常选择冠幅大、色彩美的阔叶树；而为了创造迷人的风景，则常常选择树形优美的常绿造迷人的风景，则常常选择树形优美的常绿针叶树种针叶树种4 城市城市土壤与生物土壤与生物群落群落l在不同地区和不同国家在不同地区和不同国家, ,还受其还受其文化传统和文化传统和社会经济社会经济等因素的影响等因素的影响 如我国许多古老城市的古迹周围常分布着

14、如我国许多古老城市的古迹周围常分布着参天古柏或茂林修竹参天古柏或茂林修竹 又如在西方国家又如在西方国家, , 低收入阶层居住区的植低收入阶层居住区的植物群落中物群落中, , 常常只能见到散生的、生活力衰常常只能见到散生的、生活力衰退的老龄土生树退的老龄土生树; ; 或见到以速生树种为主的或见到以速生树种为主的人工营造林地。而在高收入阶层居住的区域人工营造林地。而在高收入阶层居住的区域, ,则常可见到自然林地的群落片段则常可见到自然林地的群落片段4 城市城市土壤与生物土壤与生物群落群落城市城市土地利用土地利用对植物区系的影响对植物区系的影响l大规模建筑群和不透水地面大规模建筑群和不透水地面, ,

15、 是城市中人类是城市中人类利用土地资源的典型形式。就一般而言利用土地资源的典型形式。就一般而言, , 这这种土地利用形式的强度是从城市中心逐渐向种土地利用形式的强度是从城市中心逐渐向外围减弱的。与之相应外围减弱的。与之相应, , 城市植物区系中外城市植物区系中外来成分所占的比例亦从城市中心向城市外围来成分所占的比例亦从城市中心向城市外围减少减少, , 而非外来成分则沿此方向增多。这一而非外来成分则沿此方向增多。这一现象很类似于古典城市生态学派的同心圆学现象很类似于古典城市生态学派的同心圆学说说柏林四个城市分区中植物区系组成的变化建建筑筑群群城城市市边边缘缘带带密密集集 稀稀疏疏内内边边缘缘 外

16、外边边缘缘植植被被覆覆盖盖地地面面程程度度(%)32557595维维管管植植物物种种数数(种种/km2)380424415357外外来来种种所所占占比比例例(%)49.846.943.428.5旧旧种种所所占占比比例例(%)15.214.114.510.2新新种种所所占占比比例例(%)23.723.021.515.6稀稀有有种种数数(种种/km2)172335584 城市城市土壤与生物土壤与生物群落群落城市土地利用对植物区系的影响城市土地利用对植物区系的影响, 还表现在不同还表现在不同地区的城市地区的城市,虽位于不同大陆不同气候带虽位于不同大陆不同气候带,但其植但其植物区系组成具有一定相似性。

17、如德国杜塞尔多夫物区系组成具有一定相似性。如德国杜塞尔多夫的植物区系与北京的相似性为的植物区系与北京的相似性为10%,与智利首都与智利首都利马的为利马的为7%。而在这些城市所处区域中。而在这些城市所处区域中,由气候由气候和土壤条件所决定的潜在自然植被和土壤条件所决定的潜在自然植被, 在种一级水在种一级水平上则没有任何相似性。平上则没有任何相似性。Kunick于于1982年对中欧年对中欧地区九个城市植物区系的比较结果表明地区九个城市植物区系的比较结果表明, 在所有在所有被统计的种类当中被统计的种类当中, 有有15%的种为这九个城市所的种为这九个城市所共有。如果仅仅对这些城市中工业用地范围内的共有

18、。如果仅仅对这些城市中工业用地范围内的植物种类进行统计植物种类进行统计, 则相似性程度可高达则相似性程度可高达50%4 城市城市土壤与生物土壤与生物群落群落3 城市环境下的植物群落城市环境下的植物群落城市植物群落的结构特征城市植物群落的结构特征l群落结构简单群落结构简单: : 水平变化多为均匀结构水平变化多为均匀结构; ; 垂垂直分层多为单层或双层结构。如草坪、公园直分层多为单层或双层结构。如草坪、公园绿地、行道树群落均属此类绿地、行道树群落均属此类l种类组成单纯并相似种类组成单纯并相似: : 城市植物群落往往是城市植物群落往往是为特定目的如绿化观赏而营造的为特定目的如绿化观赏而营造的, ,而

19、观赏价而观赏价值值, ,在世界各地人们心目中有其共通之处在世界各地人们心目中有其共通之处4 城市城市土壤与生物土壤与生物群落群落城市植物群落中植物种的生态学特征城市植物群落中植物种的生态学特征l 对光、温度、大陆性和土壤反应的平均指对光、温度、大陆性和土壤反应的平均指示值明显向高值区移动示值明显向高值区移动, , 而对湿度和氮素营而对湿度和氮素营养的指示值倾向于向低值区移动养的指示值倾向于向低值区移动l中生植物居多中生植物居多, , 但大多数具有旱生植物特点但大多数具有旱生植物特点, ,绝少有湿生植物绝少有湿生植物l具有较高比例的常绿植物具有较高比例的常绿植物l耐践踏、竞争力较强、种子易于广泛

20、散布耐践踏、竞争力较强、种子易于广泛散布4 城市城市土壤与生物土壤与生物群落群落4 城市环境下动物区系的变化城市环境下动物区系的变化(Numata, 1978)l鸟鸟的种类呈减少趋势：如东京自然园内的鸟的种类呈减少趋势：如东京自然园内的鸟类从类从58年的年的16种减少到种减少到77年的年的8种种l因而以鸟类为天敌的因而以鸟类为天敌的害虫害虫得以大量繁殖，从得以大量繁殖，从而危害到城市树木的生长而危害到城市树木的生长l不休眠的赤家不休眠的赤家蚊蚊的生态型地下家蚊（赤家蚊的生态型地下家蚊（赤家蚊的生理性变种）逐渐扩展的生理性变种）逐渐扩展4 城市城市土壤与生物土壤与生物群落群落l鼠鼠类发生变化：沟

21、鼠正在排挤熊鼠类发生变化：沟鼠正在排挤熊鼠-沟鼠以沟鼠以地下市街为居住场所，随着地下建筑的建成地下市街为居住场所，随着地下建筑的建成与发展，沟鼠在那里不断大量繁殖与发展，沟鼠在那里不断大量繁殖l鱼鱼的种类组成发生变化：喜欢清水的鱼类由的种类组成发生变化：喜欢清水的鱼类由于河水污染而已经消失，代之而来的是繁殖于河水污染而已经消失，代之而来的是繁殖量很大的鲤科小鱼如白票子等量很大的鲤科小鱼如白票子等5 城市城市生态系统生态系统5.1 城市社会经济系统城市社会经济系统系统基本结构系统基本结构 城市是一个以人为中心的自然、经济与社会的城市是一个以人为中心的自然、经济与社会的，其中城市，其中城市社会经济

22、子系统社会经济子系统涉及到城市居民的物质生活与精神生活诸方面，涉及到城市居民的物质生活与精神生活诸方面，主要由主要由生产生产、流通流通和和消费消费三大系统构成三大系统构成 城市社会经济系统的结构城市社会经济系统的结构生生 产产 系系 统统物物 质质生生产产部部门门非非物物质质生生产产部部门门流流通通系系统统 消消费费系系统统农农 业业科科 学学财财 政政生生活活服服务务教教 育育金金 融融建建 筑筑 业业文文 化化物物 资资物物质质供供应应新新 闻闻交交 通通能能源源产产业业出出 版版商商 业业医医药药卫卫生生矿矿 业业印印 刷刷外外 贸贸5 城市城市生态系统生态系统社会经济发展的需求一般是先

23、物质后精神：社会经济发展的需求一般是先物质后精神：物质生产部门的结构和布局与城市经济发展、物质生产部门的结构和布局与城市经济发展、城市环境质量以及居民生活等关系密切城市环境质量以及居民生活等关系密切非物质生产部门的发展和消费系统的完善非物质生产部门的发展和消费系统的完善, 随随现代化工业与社会的发展、居民生活水平的提现代化工业与社会的发展、居民生活水平的提高，从而对居住环境及生活服务的追求多样化高，从而对居住环境及生活服务的追求多样化而发展而发展5 城市城市生态系统生态系统城市的基础设施城市的基础设施 城市水源、自来水厂与输配水管网、排水系统城市水源、自来水厂与输配水管网、排水系统及污水处理及

24、污水处理 道路、桥梁、隧道、公共交通道路、桥梁、隧道、公共交通 城市煤气热力厂及输配管网、电力输配网城市煤气热力厂及输配管网、电力输配网 邮电通讯邮电通讯 园林绿化、环境卫生园林绿化、环境卫生 安全防御：防洪、消防、抗震、控制地面沉降安全防御：防洪、消防、抗震、控制地面沉降5 城市城市生态系统生态系统 城市基础设施是国民经济基础设施的重要组成城市基础设施是国民经济基础设施的重要组成部分，为城市的生产、流通、消费和国民经济部分，为城市的生产、流通、消费和国民经济服务，具有明显的经济、社会与环境生态效益，服务，具有明显的经济、社会与环境生态效益，是城市生产与城市居民正常生活的基本保证是城市生产与城

25、市居民正常生活的基本保证 城市基础设施也是城市现代化水平和文明程度城市基础设施也是城市现代化水平和文明程度的重要标志的重要标志城市基础设施体系与人体生理机能比拟城市基础设施体系与人体生理机能比拟城城 市市 基基 础础设设 施施 体体 系系功功 能能 与与 作作 用用相相 当当 于于 人人 体体生生 理理 机机 能能骨骨 胳胳 支支 撑撑道道 路路 交交 通通 系系 统统建建 立立 城城 市市 整整 体体 与与 延延伸伸 的的 分分 支支 体体 系系 构构 架架 ,疏疏 导导 人人 流流 车车 流流 物物 流流体体 液液 循循 环环给给 排排 水水 系系 统统供供 给给 用用 水水 ,处处 理理

26、 废废 水水能能 源源 供供 应应 系系 统统(供供 电电 , 供供 热热 , 供供 气气 )产产 生生 能能 源源组组 织织 能能 源源 流流 通通摄摄 食食 , 消消 化化 ,过过 滤滤 , 排排 泄泄环环 境境 卫卫 生生 系系 统统处处 理理 回回 收收 废废 物物 流流园园 林林 绿绿 地地 系系 统统净净 化化 生生 态态 环环 境境 ,美美 化化 景景 观观呼呼 吸吸 和和 美美 容容装装 饰饰邮邮 电电 通通 讯讯 系系 统统传传 输输 和和 交交 换换 信信 息息感感 觉觉 和和 神神 经经控控 制制 反反 应应城城 市市 防防 灾灾 系系 统统(防防 洪洪 , 消消 防防

27、, 抗抗 震震 ,控控 制制 沉沉 降降 )防防 止止 自自 然然 和和 人人 为为 灾灾害害防防 护护 和和 免免 疫疫5 城市城市生态系统生态系统 我国的城市化往往发展不平衡我国的城市化往往发展不平衡, 城市人口增长城市人口增长速度速度远快于远快于城市基础设施建设城市基础设施建设。基础设施水。基础设施水平与西方国家相比平与西方国家相比, 处于相当落后的状态处于相当落后的状态, 如如:l城市城市供水紧张供水紧张: 北方城市几乎全部缺水北方城市几乎全部缺水, 日缺日缺水达水达15 106t以上以上; 排水设施落后排水设施落后, 97%的污的污水未经处理排入江河水未经处理排入江河, 造成水体污染

28、造成水体污染l城市城市道路短缺道路短缺, 交通拥挤交通拥挤: 地铁线路尤其匮乏地铁线路尤其匮乏l城市居民城市居民住房紧张住房紧张: 人均不足人均不足10m2l城市绿化城市绿化覆盖率低覆盖率低: 许多城市未达国家标准许多城市未达国家标准5 城市城市生态系统生态系统5.2 城市人口城市人口人口的数量和结构人口的数量和结构 城市人口类型城市人口类型 增加型增加型: 人口向该城市集中人口向该城市集中, 城市规模在扩大城市规模在扩大 减少型减少型: 人口向其他地区迁移人口向其他地区迁移,城市吸引力下降城市吸引力下降 静止型静止型: 人口相对保持稳定人口相对保持稳定,城市活力后劲不足城市活力后劲不足5 城

29、市城市生态系统生态系统人口的自然结构人口的自然结构性别性别结构结构: 是否均衡是否均衡, 决定着城市内部人口再生决定着城市内部人口再生产过程的变动方向产过程的变动方向年龄年龄结构结构: 部分地决定着城市人口群体再生产部分地决定着城市人口群体再生产的速度的速度, 决定着能够提供给社会的劳动力数量决定着能够提供给社会的劳动力数量, 影响着对社会生活消费物品的需求量影响着对社会生活消费物品的需求量质量质量结构结构: 主要是指人口的先天素质情况主要是指人口的先天素质情况, 如发如发育属于正常还是畸形育属于正常还是畸形, 有否残疾有否残疾, 比例多少等比例多少等?01000002000003000004

30、00000010000020000030000040000010095-9990-9485-8980-8475-7970-7465-6960-6455-5950-5445-4940-4435-3930-3425-2920-2415-1910-145-90-4西安市人口年龄结构分布图西安市人口年龄结构分布图( (资料截止于资料截止于1998年年) )男性男性女性女性第第 四四 次次 人人 口口 普普查查 结结 果果 (1 9 9 0 )第第 三三 次次 人人 口口 普普查查 结结 果果 (1 9 8 2 )第第 二二 次次 人人 口口 普普查查 结结 果果 (1 9 6 4 )项项 目目总总 人

31、人 口口(万万 人人 )( % )总总 人人 口口(万万 人人 )( % )总总 人人 口口(万万 人人 )( % )总总 人人 口口1 0 8 2 .01 0 0 .09 2 3 .01 0 0 .07 5 9 .01 0 0 .0不不 满满 周周 岁岁 儿儿 1 4 .3 1 .3 2 1 7 .5 1 .9 0 2 6 .8 3 .5 4学学 龄龄 前前 儿儿 童童(1 6 岁岁 ) 9 6 .4 8 .9 1 6 7 .0 7 .3 01 3 2 .91 7 .4 9少少 年年 儿儿 童童(7 1 4 岁岁 )1 0 7 .4 9 .9 31 2 1 .61 3 .1 81 5 5 .

32、42 0 .4 6青青 年年(1 5 2 5 岁岁 )2 0 9 .01 9 .3 22 2 8 .42 4 .7 51 1 9 .41 5 .7 2兵兵 源源(男男1 8 2 4 岁岁 ) 8 1 .4 7 .5 2 7 9 .5 8 .1 6 3 5 .4 4 .6 6育育 龄龄 妇妇 女女(1 5 4 9 岁岁 )3 0 4 .72 8 .1 62 7 4 .02 9 .6 91 6 4 .02 1 .5 9劳劳 动动 力力 合合 计计7 1 7 .56 6 .3 16 0 6 .56 5 .7 13 6 9 .94 8 .6 9男男 (1 6 5 9 岁岁 )3 8 7 .93 5 .

33、8 63 1 5 .43 4 .1 81 9 8 .42 6 .1 2女女 (1 6 5 4 岁岁 )3 2 9 .63 0 .4 62 9 1 .03 1 .5 31 7 1 .52 2 .5 7男男6 0 ,女女5 5岁岁 以以 上上 老老 人人1 3 6 .01 2 .5 7 9 6 .31 0 .4 4 6 2 .2 8 .2 0北京市人口年龄结构对比北京市人口年龄结构对比5 城市城市生态系统生态系统北京市北京市1990, 1982和和1964年人口普查结果分析年人口普查结果分析: 不满周岁的乳儿、学龄前儿童和少年儿童人口不满周岁的乳儿、学龄前儿童和少年儿童人口占总人口比重占总人口比重

34、: 1990年年1982年年1964年年, 分别增长分别增长9.03%, 3.95%和和8.1%: 50s和和60s生育高峰的结果生育高峰的结果; 1990年年 1964年年, 较有大幅度的增长较有大幅度的增长(高出高出17%), 1990年年 1982年年, 比重达到比重达到66.3%, 显示出男女显示出男女劳动力资源非常富足劳动力资源非常富足老年人口占总人口的比重老年人口占总人口的比重: 1990年年1982年年1964年年, 反映出居民生活水平反映出居民生活水平提高提高, 医疗保健事业发展医疗保健事业发展, 人口寿命有所延长人口寿命有所延长; 同时也提示我们同时也提示我们: 北京市人口开

35、始出现老龄化北京市人口开始出现老龄化迹象迹象5 城市城市生态系统生态系统 一个地区人口的自然结构，与该地区人口负荷一个地区人口的自然结构，与该地区人口负荷量的变化、劳动力资源余缺程度、被抚养人口量的变化、劳动力资源余缺程度、被抚养人口的增减等有十分密切的关系，是一项非常重要的增减等有十分密切的关系，是一项非常重要的社会经济发展因素指标，也是在城市规划与的社会经济发展因素指标，也是在城市规划与建设中，规划各类建设中，规划各类(针对不同年龄人口的针对不同年龄人口的)服务服务设施设施(如托儿所、幼儿园、中小学、医院、养如托儿所、幼儿园、中小学、医院、养老院等老院等)的重要依据的重要依据5 城市城市生

36、态系统生态系统人口的社会构成人口的社会构成 包括人口的社会分布、职业构成、民族组成等。包括人口的社会分布、职业构成、民族组成等。 可被分为三大类可被分为三大类:基本人口基本人口: 工矿交通企业、行政机关事业单位及工矿交通企业、行政机关事业单位及高等院校在册人员高等院校在册人员, 对城市规模起决定性作用对城市规模起决定性作用服务人口服务人口: 指为本地区服务的企业单位、文教、指为本地区服务的企业单位、文教、医疗和商业单位的在册人员医疗和商业单位的在册人员被抚养人口被抚养人口: 未成年、未参加工作和丧失劳动能未成年、未参加工作和丧失劳动能力的人力的人 城市规划部门一般将人口比例控制在城市规划部门一

37、般将人口比例控制在l基本人口基本人口: 30%40%l服务人口服务人口: 12%20%l被抚养人口被抚养人口: 45%50%5 城市城市生态系统生态系统5 城市城市生态系统生态系统 根据劳动职工按国民经济部门统计的九大部类根据劳动职工按国民经济部门统计的九大部类, 又可将城市人口分为又可将城市人口分为: 人口人口: 工业职工、基本建设职工、农工业职工、基本建设职工、农林水职工、交通邮电职工林水职工、交通邮电职工人口人口: 商业服务系统职工、城市公商业服务系统职工、城市公用事业职工、科教、文化、卫生部门职工、金用事业职工、科教、文化、卫生部门职工、金融部门职工、国家机关与人民团体的职工融部门职工

38、、国家机关与人民团体的职工人口人口: 除上述两类外不从事社会劳动人口除上述两类外不从事社会劳动人口 城市劳动人口比例一般应占在城市劳动人口比例一般应占在45%60%左右左右5 城市城市生态系统生态系统人口密度人口密度单位面积空间内生存容纳的居民人口单位面积空间内生存容纳的居民人口数数, 是区分城市大、中、小等级的主要依据是区分城市大、中、小等级的主要依据 城市人口密度也说明区域的拥挤程度城市人口密度也说明区域的拥挤程度, 间接地间接地反映着城市的环境质量反映着城市的环境质量 人口密度大是我国城市人口的一大特点人口密度大是我国城市人口的一大特点: 如北如北京市京市1995年底已达年底已达1 25

39、1.1万人万人, 平均平均745人人/km2, 其中城区人口密度超过其中城区人口密度超过15 000人人/km2 5 城市城市生态系统生态系统 与人口密度相关的问题是城市人均用地状况与人口密度相关的问题是城市人均用地状况: 英国每人大于英国每人大于100m2 美国每人大于美国每人大于150m2 俄罗斯每人大于俄罗斯每人大于200m2 我国我国1985年全国城市用地为每人年全国城市用地为每人73m2, 上海每上海每人仅为人仅为26m2 我国城市在用地的比例上我国城市在用地的比例上, 工业用地偏大工业用地偏大, 生活生活用地偏紧用地偏紧5 城市城市生态系统生态系统 针对人口密度的高低对城市生态系统

40、的利弊针对人口密度的高低对城市生态系统的利弊, 存在两种截然相反的观点存在两种截然相反的观点: 1 一派认为一派认为: 传统的生理、心理和社会学观点表传统的生理、心理和社会学观点表明明: 人口密度增加将人口密度增加将加重人的生理和精神压力加重人的生理和精神压力, 降低生活水平降低生活水平, 恶化环境质量恶化环境质量, 使犯罪率上升使犯罪率上升等等2 另一派提出另一派提出: 适当增加人口密度适当增加人口密度, 将有助于将有助于降低降低按人口平均的资源消耗和环境影响按人口平均的资源消耗和环境影响, 减少运输减少运输量量, 节约能源节约能源, 充分充分发挥城市功能发挥城市功能, 提高经济效提高经济效

41、益益5 城市城市生态系统生态系统 事实上事实上, 这里牵涉到一个这里牵涉到一个适度人口密度适度人口密度的问题的问题: 固然人口密度增加固然人口密度增加, 有利于降低按人口平均的有利于降低按人口平均的资源消耗和环境影响资源消耗和环境影响, 提高经济效益提高经济效益; 然而过高然而过高的人口密度的人口密度, 必然造成人的生理和精神负担加必然造成人的生理和精神负担加重重, 从而使人的生活质量和工作效率降低从而使人的生活质量和工作效率降低, 甚至甚至罹患疾病罹患疾病, 到头来仍然会使城市背上沉重的经到头来仍然会使城市背上沉重的经济包袱济包袱 有关城市合理人口密度问题有关城市合理人口密度问题, 将在后面

42、章节将在后面章节城市规模与城市资源和环境容量关系城市规模与城市资源和环境容量关系继续讨论继续讨论5 城市生态系统城市生态系统5.3 城市生态系统城市生态系统的的特点特点城市生态系统的城市生态系统的概念概念 城市是城市居民与其周围环境相互作用形成的城市是城市居民与其周围环境相互作用形成的网络网络, 是人类生产和生活活动集中的较大场所是人类生产和生活活动集中的较大场所, 是人类在改造和适应自然环境的基础上建立起是人类在改造和适应自然环境的基础上建立起来的特殊来的特殊空间地域综合体空间地域综合体 该该空间地域综合体空间地域综合体是自然实体和社会是自然实体和社会,、经济、经济和科学文化实体的有机统一和

43、科学文化实体的有机统一:5 城市生态系统城市生态系统l占有一定空间占有一定空间, 有包括人类在内的生物和非生有包括人类在内的生物和非生物组成等要素物组成等要素l要素间存在物质要素间存在物质能量代谢、生物地球化学能量代谢、生物地球化学循环以及物质供应循环以及物质供应(输入输入)和废物处理和废物处理(输出输出)l要素间相互作用构成有内在联系的统一整体要素间相互作用构成有内在联系的统一整体 因而可将城市看成是一个因而可将城市看成是一个(马世俊等马世俊等, 1984)： 自然自然经济经济社会复合社会复合SENCESENCE, i.e., Social-Economic-Natural Complex

44、EcosystemSocial-Economic-Natural Complex Ecosystem5 城市生态系统城市生态系统 在这个复合生态系统中在这个复合生态系统中:l各种各种自然及物理组分自然及物理组分是城市赖以生存的基础是城市赖以生存的基础l各个部门的各个部门的经济活动和代谢过程经济活动和代谢过程是城市生存是城市生存发展的活力和命脉发展的活力和命脉l每个人的每个人的社会行为及文化观念社会行为及文化观念是城市演替与是城市演替与进化的动力泵进化的动力泵5 城市生态系统城市生态系统 严格地讲严格地讲, 城市只是人口集中居住的地方城市只是人口集中居住的地方, 是当是当地自然环境的一部分地自然

45、环境的一部分, 并非一个完整的、自我并非一个完整的、自我稳定的、典型的生态系统稳定的、典型的生态系统: 1) 城市所需的物质和能量大都来自周围其它生城市所需的物质和能量大都来自周围其它生态系统态系统, 城市之状况如何往往取决于外部条件城市之状况如何往往取决于外部条件 2) 城市同时也具有生态系统的某些特征城市同时也具有生态系统的某些特征, 如组如组成城市的生物成分成城市的生物成分, 除人类外除人类外, 还有植物还有植物, 动物动物和微生物和微生物; 能够进行初级生产和次级生产能够进行初级生产和次级生产; 具有具有物质循环和能量流动等功能物质循环和能量流动等功能5 城市生态系统城市生态系统 上述

46、类似或不似典型生态系统的方面上述类似或不似典型生态系统的方面, 因人类因人类的参与而发生大小不等的变化。然而不管怎样的参与而发生大小不等的变化。然而不管怎样, 城市与其周围的自然和人工生态系统间存在着城市与其周围的自然和人工生态系统间存在着各种联系各种联系, 彼此间相互影响彼此间相互影响, 相互作用。因此将相互作用。因此将城市看作一个生态系统城市看作一个生态系统, 研究其物质和能量的研究其物质和能量的高效利用高效利用, 社会与自然的协调发展社会与自然的协调发展, 系统内部的系统内部的动态调控动态调控, 不仅有益于城市本身的规划与管理不仅有益于城市本身的规划与管理, 也有利于处理和协调城市与其周

47、围地区的关系也有利于处理和协调城市与其周围地区的关系, 从而达到整个区域的可持续发展从而达到整个区域的可持续发展5 城市生态系统城市生态系统城市生态系统城市生态系统的的组成组成l自然自然系统系统: : 居民赖以生存的基本物质环境居民赖以生存的基本物质环境, ,如阳光、空气、雨露、植被、土壤、动物等如阳光、空气、雨露、植被、土壤、动物等自然景观要素自然景观要素l经济经济系统系统: : 生产、分配、流通与消费的各个生产、分配、流通与消费的各个环节环节, ,包括工业、农业、交通、运输、贸易、包括工业、农业、交通、运输、贸易、金融、建筑、通讯、科技等金融、建筑、通讯、科技等l社会社会系统系统: : 物

48、质生活与精神生活诸方面物质生活与精神生活诸方面, ,如如衣、食、住、旅、医等和人们的心理状态衣、食、住、旅、医等和人们的心理状态, ,以及文化、艺术、宗教、法律等上层建筑以及文化、艺术、宗教、法律等上层建筑城市生态系统城市生态系统的的结构结构l空间空间结构结构: : 土地土地利用的空间排布形式利用的空间排布形式l社会社会结构结构: :包括包括人口人口结构结构劳动力劳动力结构结构智智力力结构结构l劳动力劳动力 劳动人口中劳动人口中不同职业劳动力不同职业劳动力所所占比例占比例, ,反映城市的经济特点和主要职能反映城市的经济特点和主要职能l智力智力 具有一定专业知识和技能的劳动具有一定专业知识和技能

49、的劳动力部分力部分, ,能反映城市的文化水平和现代化能反映城市的文化水平和现代化程度程度, ,并往往决定着城市的经济发展前景并往往决定着城市的经济发展前景5 城市生态系统城市生态系统5 城市生态系统城市生态系统l营养营养结构结构: : 为为一一特殊特殊的倒三角形的倒三角形( (见下页图见下页图) ) 植食动物植食动物肉食肉食动物动物植物植物动物动物人人植植 物物(a) 自然生态系统自然生态系统 (b) 城市生态系统城市生态系统城市生态系统与自然生态系统的营养结构比较城市生态系统与自然生态系统的营养结构比较5 城市生态系统城市生态系统 在城市生态系统的结构研究中在城市生态系统的结构研究中, 最能

50、反映系统最能反映系统内部运动规律的关键因素有内部运动规律的关键因素有: 城市城市人口变动人口变动 城市城市经济活动经济活动 城市城市土地利用土地利用对之研究尤其重要对之研究尤其重要, 因为它是因为它是人类社会经济活动规模与水平的综合反映人类社会经济活动规模与水平的综合反映, 是是城市空间结构状况的实际反映城市空间结构状况的实际反映5 城市生态系统城市生态系统城市生态系统的特点城市生态系统的特点l城市生态系统是以人为主体的生态系统城市生态系统是以人为主体的生态系统 身身兼数任兼数任: : 生产者、消费者、主宰者生产者、消费者、主宰者l城市生态系统是容量大、流量大、密度城市生态系统是容量大、流量大

51、、密度高、运转快、高度开放的系统高、运转快、高度开放的系统l城市生态系统是人类自我驯化的系统城市生态系统是人类自我驯化的系统l城市生态系统是多层次的复杂系统城市生态系统是多层次的复杂系统5 城市生态系统城市生态系统 上述城市生态系统特点表明上述城市生态系统特点表明: : 与周围其它生态系统高速而大量的能流和物流与周围其它生态系统高速而大量的能流和物流交换交换, ,主要并必须靠人类活动来进行协调主要并必须靠人类活动来进行协调, ,使之使之趋于相对平衡趋于相对平衡, ,从而最大限度地完善城市生产从而最大限度地完善城市生产和生活环境和生活环境, ,满足城市生产和居民生活的需要满足城市生产和居民生活的

52、需要 正是由于城市生态系统的这种非独立性正是由于城市生态系统的这种非独立性( (对其对其它生态系统的依赖性它生态系统的依赖性),),使城市生态系统显得特使城市生态系统显得特别脆弱别脆弱, , 传统生态意义上的自我调节能力极小传统生态意义上的自我调节能力极小5 城市生态系统城市生态系统5.4 城市生态系统的功能城市生态系统的功能组织社会生产组织社会生产, , 方便居民生活方便居民生活1 1 城市生态系统的能量流城市生态系统的能量流l能量流动的基本过程能量流动的基本过程原生原生次生次生有用有用最终最终自然界自然界加工转化加工转化, ,便于输送或贮存便于输送或贮存做功利做功利用用转移至产品中或投入到

53、使用中转移至产品中或投入到使用中分解者分解者肉食者肉食者植食者植食者环环 境境能量流动能量流动物质循环物质循环生产者生产者生态系统中的能量流与物质流特征的关系比较生态系统中的能量流与物质流特征的关系比较转化率转化率原生原生能源能源次生次生能源能源有用有用能源能源最终最终能源能源热热热热热热热热热热热热传输率传输率利用率利用率利用率利用率城市生态系统能流的基本过程城市生态系统能流的基本过程5 城市生态系统城市生态系统l能量流动的性质能量流动的性质 1) 遵循热力学第一、第二定律遵循热力学第一、第二定律, 在流动中不断有在流动中不断有损耗损耗, 不能构成循环不能构成循环(单向性单向性); 2) 能

54、流的特点体现在物质流中能流的特点体现在物质流中: : 除部分热损耗除部分热损耗由辐射传输外由辐射传输外, , 其余的能量均由物质携带。但其余的能量均由物质携带。但是能量在流过每一个能级时是能量在流过每一个能级时, ,并并不服从不服从所谓的所谓的 “百分之十律百分之十律”(”(10% law) )5 城市生态系统城市生态系统 城市能源的利用率和利用形式直接影响着城市城市能源的利用率和利用形式直接影响着城市的污染状况的污染状况, ,但城市能源利用政策既不能走所但城市能源利用政策既不能走所谓谓“多多亦善多多亦善”论的道路论的道路, ,也不必刻求也不必刻求“零增零增长长”论的效果论的效果“多多亦善多多

55、亦善”论论发展城乡经济必须相应增加体发展城乡经济必须相应增加体外能量投入外能量投入, ,愈多愈好愈多愈好, ,形成所谓规模效应形成所谓规模效应“零增长零增长”论论能量消耗的指数增长已造成严重能量消耗的指数增长已造成严重生态破坏生态破坏, ,决不能再持续下去决不能再持续下去, ,否则会导致人类否则会导致人类的毁灭的毁灭, ,故必须把能量消耗严格限制在现有水故必须把能量消耗严格限制在现有水平平5 城市生态系统城市生态系统 两者均过于极端化两者均过于极端化, ,其实在这两者之其实在这两者之间有一条更合理的道路间有一条更合理的道路: : 加快能源加快能源结构改造结构改造, , 积极开发无污染和商业价积

56、极开发无污染和商业价值更大的值更大的新能源新能源, , 开发并合理利用能够提高能开发并合理利用能够提高能效的效的新技术新技术 这样这样, , 人类就有可能在不是无限增加人均能量人类就有可能在不是无限增加人均能量消耗的情况下消耗的情况下, , 仍然保持社会经济的持续增长仍然保持社会经济的持续增长, , 使人类的生活水平逐步得到提高使人类的生活水平逐步得到提高, ,生活质量得生活质量得到不断改善到不断改善5 城市生态系统城市生态系统2 2 城市生态系统的物质流城市生态系统的物质流 可从资源货物流、人口流等方面分析可从资源货物流、人口流等方面分析: :人口流人口流: : 城市人口在时间与空间上的变化

57、城市人口在时间与空间上的变化l常住人口流常住人口流: : 出生出生/ /死亡死亡 迁入迁入/ /迁出迁出 规则或不规则的规则或不规则的市内流动市内流动: : 合理的城市布局合理的城市布局可以使居民的上下班时间缩短可以使居民的上下班时间缩短, ,也会使居民生也会使居民生活感到方便活感到方便西安市城区道路网示意图西安市城区道路网示意图5 城市生态系统城市生态系统l流动人口流流动人口流: : 旅游、探亲、过境、出差、经旅游、探亲、过境、出差、经商、做生意商、做生意, , 和和“打工族打工族”8000万万(1993年年) 流动人口同样参与城市的物流与能流流动人口同样参与城市的物流与能流, 消耗的消耗的

58、物质与能量常常超过常住人口的水平物质与能量常常超过常住人口的水平, 从而大从而大大加剧城市环境污染和交通拥挤。据桂林市调大加剧城市环境污染和交通拥挤。据桂林市调查查, 外国游客比本市居民排放的生活污水多外国游客比本市居民排放的生活污水多6.8倍倍, 生活垃圾多生活垃圾多9.8倍倍, 废气多废气多8倍。国内游客比倍。国内游客比本市居民排放的生活污水多本市居民排放的生活污水多2倍倍, 生活垃圾多生活垃圾多2.5倍倍, 废气多废气多2倍倍5 城市生态系统城市生态系统资源货物流资源货物流: : 包括资源流包括资源流( (如水流如水流) )和货物流等和货物流等 资源货物流不仅仅是简单的输入与输出资源货物

59、流不仅仅是简单的输入与输出, ,还包还包括其中的开发、生产括其中的开发、生产( (形态与功能的转变形态与功能的转变) )、交、交换、分配、消耗、累积、及废物排放等物质在换、分配、消耗、累积、及废物排放等物质在系统中所经过的一切过程系统中所经过的一切过程l货物流程货物流程( (见下页图见下页图) ) 生生 产产库库 存存输输 出出消消 耗耗(生产生产, 生活生活)废弃物废弃物累累 积积(如建筑物如建筑物, 道路等道路等)输输 入入城市生态系统中的货物流示意城市生态系统中的货物流示意输输 入入 /1 04 t输输 出出 /1 04 t矿矿 物物 质质 2 9 1 7 .4废废 渣渣 9 5 7 .

60、0 其其 中中 ：煤煤 炭炭 2 0 2 3 .5 其其 中中 ：冶冶 炼炼 废废 渣渣 4 5 .0矸矸 石石 6 6 9 .0粉粉 煤煤 灰灰 2 4 0 .0矾矾 土土 5 5 .3矸矸 石石 6 6 9 .0石石 灰灰 石石 1 6 7 .3化化 工工 废废 渣渣 3 .0萤萤 石石 2 .3地地 表表 、 地地 下下 水水2 4 6 2 3 .0废废 水水2 2 0 4 6 .0燃燃 烧烧 空空 气气 5 8 1 1 .0废废 气气 6 2 7 5 .3 其其 中中 ：二二 氧氧 化化 碳碳 1 3 2 6 .6二二 氧氧 化化 硫硫 1 5 .1水水 3 5 2 .2氮氮 气气 4