基于LUCC的城市生態安全研究

摘要城市生態安全是城市可持續發展的基礎。城市土地利用/覆蓋變化(Land use/ coverchange， LUCC)與城市生態安全態勢有密切聯系。本文對土地利用變化的驅動機制進行了初步研究，并就LUCC對城市生態安全的影響作了初步探討，最后提出對基于土地利用與土地覆蓋變化的城市生態安全建設的建議。

關鍵詞城市生態系統 城市生態安全 城市化

中圖分類號:X2文獻標識碼:A

目前生態安全的研究主要集中在國家和區域尺度上，且集中于單一或橫向比較(各地區之間生態安全現狀的比較)，對城市生態安全的研究較少，而城市生態安全卻是一個國家或區域生態安全的基礎和核心。因此，從土地利用與土地覆蓋變化(LUCC)的角度出發，研究如何加強城市生態環境建設及其自身全方位的基礎能力建設，維護城市生態環境安全，對于城市、區域和國家的可持續發展具有極其重要的意義。

1 城市生態系統與城市生態安全

城市是社會發展的產物，從環境生態學的角度來看，城市是人口最為集中，人為擾動最為強烈的特殊生態系統。城市生態系統是由社會、經濟和自然三個亞系統復合而成的由城市居民與其周圍環境相互作用而形成的網絡結構。是以空間和環境資源利用為基礎，以人類社會進步為目的的一個集約人口、經濟、科學文化的空間地域系統。城市生態系統有三大功能，生產功能、生活和消費功能及還原功能。這些功能的正常運行需要以一定的自然生態環境條件為保障，如果失去這些條件，城市的發展就失去了基礎，導致城市生態安全危機的發生。

城市生態安全同國防安全、經濟安全一樣，它是國家安全的重要組成部分，而且是非常基礎性的部分。當前，隨著城市化的加快，出現了大量有違城市生態建設的現象:城市攤大餅式地擴張;本土化、鄉土化的物種保護和利用不夠，而大量引進國外的草種、樹種和花卉;盲目大面積更換城市樹種，自然植物群落和生態群落破壞嚴重;過度抽取地下水;城市園林綠化面積太小，難以發揮生態功能。當一個國家、地區或城市所處的自然生態環境狀況能夠維系其經濟社會可持續發展時，它的生態就是安全的;反之，就不安全。城市生態安全是生態安全的一個重要方面。

2 我國所處城市化階段以及城市化發展趨勢

城市集中了區域二、三產業，因而城市經濟是國民經濟發展的重要載體。城市經濟對我國GDP的貢獻率已超過70%。而城市土地又是城市經濟與社會活動的物質載體和存在空間，城市土地利用既服務于城市發展，又對城市的各個方面有著重要的影響。20世紀80年代以來，我國的城市化進程明顯加快，按照美國城市地理學家諾瑟姆(RayM.Northam)提出的城市化階段性規律， 20世紀90年代中期我國開始進入城市化快速發展階段。我國快速城市化和工業化進程使原本就脆弱的生態系統面臨更加嚴重的威脅，對社會發展和區域生態安全敲響了警鐘。

統計數據表明，我國城市建成區面積由1990年1.29€?04km2增加到2003年的2.83€?04km2，年均增長6.2%。而同期我國城市人口由3.02€?08增至5.24€?08，年均增長4.3%。城市用地增長彈性系數(城市用地增長率/城市人口增長)為1.44，據有關方面研究，城市用地增長彈性系數在1.12時比較合理。因此，20世紀90年以來我國城市土地利用的趨向表現為城市用地總量快速增加，城市規模緩慢擴張。

3 城市土地利用與土地覆蓋變化對生態環境的影響

3.1 對氣候——大氣的影響

在城市中，由于原生的自然景象完全被人工建造的景觀所代替，使城市具有不同于郊外自然狀態下的氣候。研究表明，土地利用與土地覆蓋變化對氣候的影響，主要有兩個途徑:一是由于化石燃料燃燒以及土地利用與土地覆蓋變化等人類活動使得大氣中溫室氣體(CO2、CH4等)的含量增多，由此產生的溫室效應使得全球氣候變暖而且變幅加大;另是由于地表反射率、粗糙度、植被葉面積以及植被覆蓋比例的變化引起溫度、濕度、風速以及降水發生變化，引起局地與區域氣候變化。有關城市熱島效應的研究也表明，城市化所帶來的土地利用的改變會對局地氣候產生影響?？諝馕廴竞统鞘幸幠；境收蜿P系，大型城市空氣污染明顯重于中小城市。

3.2 對地質——土壤的影響(地表沉降、海水入侵)

城市土地利用對地質——土壤的影響主要表現在過度開采地下水導致的地表沉降和沿海地區的海水倒灌(海水入侵)。在快速城市化的過程中，城市地面沉降的問題日益突出，在東部地區的大城市更是如此。據中國地下水資源與環境調查成果通報會透露，我國有50 多個城市不同程度出現了地面沉降和地裂縫災害，沉降面積擴展到9.4萬平方千米，出現地下水降落漏斗180 多個，總面積約19 萬平方千米，發生巖溶塌陷1400多起，海水入侵面積逐年擴大?？梢灶A見，21世紀初期，我國工業化、城市化進入又一高速發展的時期，一些地區還會大量開發地下資源。因此，地面沉降極有可能加深、加大。

3.3 對區域水質水文狀況的影響

城市化的快速推進使得水質惡化成為威脅城市可持續發展的另一重大生態安全問題。土地利用與土地覆蓋變化對水文的影響主要表現在對水質與水量(地表徑流量)的影響上 。

隨著土地開發利用范圍的擴大與強度的增加，會造成對水資源需求量的急劇增加，使得全世界許多地方水資源的供給都變得非常緊張。許多研究表明，在一流域內部的各種土地利用與土地覆蓋類型的比例的變化是造成河流水質發生變化的主要原因，不管是地表水還是地下水都是如此。土地利用形式的改變，特別是工業化的發展，使得大量的重金屬和有機化學物質排入地下，這不僅造成了對淺含水層的污染，而且還對河流的水質產生了很惡劣的影響。另外，土地利用與土地覆蓋變化對水文的影響還可以體現在對河道、湖泊天然形狀的改變上。

3.4 城市生態系統多樣性減少，系統穩定性降低

由于生產者的缺乏和初級生產量甚微，大量能量和物質需要其他系統提供，使城市生態系統永遠脫離不了其他自然生態系統而獨立存在，依賴性很強。近年來很多城市盲目追求現代化，急于上檔次，圍圈泄洪灘地、開耕荒山，切斷自然山水格局，造成自然景觀基礎質的破碎，大量的生物物種不能再繼續生存下去;同時，城市建設部門人為地打破城市的自然景觀的布局、比例，引用、植種從外地、外國的單一的樹種和苗圃，大量剔除，砍伐本地鄉土生物物種，不僅使自己的城市的特色動植物物種和景觀蕩然無存，同時也破壞城市的的整個生態系統的穩定性，生物物種大大減少，調節能力大大下降。

3.5 在景觀水平上的影響

城市生態系統除了大的氣候特點和地貌形態可能受影響較小外，幾乎沒有遺留下自然生態系統的任何主要特征。地面上集中了各式各樣的建筑物，而綠色植物很少。城市化是一個不可逆過程， 農村景觀轉為城市景觀， 改變了諸如地表反照率、粗糙度等下墊面特征， 局地生境與物種的數量與種類發生改變， 逐步形成以人類為主的均質化景觀格局。在景觀水平上，土地利用與土地覆蓋的變化會使得景觀類型以及結構發生改變。

4 基于LUCC的城市生態安全建設的建議

4.1 加強城市土地利用的總體規劃，尋求符合城市空間發展的合理模式

提高城市土地利用總體規劃和城市規劃的科學性和可操作性，尋求符合城市空間發展的合理模式。一定要改變目前“攤大餅”式的城市擴張模式。各城市應當根據區域實際情況，因地制宜，發揮地區優勢和特色，建立起富有地域特點的城市景觀。土地利用總體規劃是國家調控土地的基本手段。通過土地利用總體規劃的引導，能科學預測未來土地需求，調整各類用地結構及數量，綜合平衡各類土地供需形勢，達到調控土地利用的目的。

現行規劃對土地資源綜合生態效率的相關規律認識不足。城市土地利用和空間建設基本規律之一就是追求城市生態系統運作綜合效益的最大化。但由于某些生態與文化效益的發揮具有潛在性和滯后性， 而現行相關規劃則常常被“顯而易見”的直接經濟效益目標所主導， 因而自然成為片面短視的規劃。如城市土地利用結構仍以居住用地和工業用地為主， 公共設施及公共綠地不足， 這無疑影響了城市土地的合理利用和城市環境。

4.2 把地理信息系統技術應用到城市生態安全建設之中

在今后的若干年之中，隨著土地利用與土地覆蓋變化日益成為影響全球環境變化的主導因素，尤其是對生態環境有很大的影響，對其研究必定進一步加強。在研究中，首先要對有關土地利用與土地覆蓋變化對生態環境的影響進行全面的了解，在此基礎上，結合遙感、GIS技術與數理手段對這種影響進行量化，并定量地確定出由此所造成的對生態系統穩定性以及生態安全的影響。利用地理信息系統對城市土地利用進行實時監控是必不可少的技術手段，只有這樣，才能提供及時的反饋信息，才能建立起城市土地利用預警機制。同時，為了適應“從全球到區域，從自然到人文”新的研究動向，在今后的研究中，應該將人文的因素加入到相關的研究之中，并將研究尺度集中于區域的尺度上，進行綜合集成，以期使相關研究得以更深入地開展。

4.3 加強對城市化誘發下的土地利用變化機理與演變過程的研究

針對這一過程機理與演變及其生態健康狀況進行研究， 將有助于了解區域對全球變化的貢獻以及在全球變化影響下的響應， 為區域對全球變化的響應和緩解全球變化提供理論基礎及對策。土地利用是典型的自然——經濟——社會復合系統， 是人與自然環境相互作用的集中體現。通過對城市化誘發局地土地利用變化的現代情景研究，通過情景模擬發現引起系統突變的關鍵閥值或閾限， 構建具有空間明確和時間變化過程的一組模型進行情景模擬， 以達到對其準確的理解與預測。

4.4 制定城市生態安全評價指標體系

建設生態城市必須首先考慮到控制資源，抑制人類由于欲望而無度地擴展與侵占，通過定性原則把握方向，通過定量分析認識資源價值，通過科學的協調、配置，實現生態平衡與生態修復。沒有具體明確的城市生態安全評價指標體系，就不可能為建設城市生態安全提供具體思路。政府需要以科學的評價原則為指導，作出正確決策。城市生態安全是受多因素影響的復雜系統。所以，我們對城市生態安全的評價應該遵循科學性、整體性、層次性、動態性原則。城市生態安全評價是解決城市生態安全問題的關鍵，也是城市生態安全研究中的一個難點。城市生態安全的指標體系需要在今后的實踐中不斷加以完善。

5 結語

城市化是社會經濟發展的必然趨勢，中國是一個發展中的大國，隨著國民經濟的進一步發展和社會的全面進步，城鎮用地的空間拓展日益成為現在乃至將來的土地利用變化的主導特征?？偟目磥?，國內外目前對LUCC與城市生態安全調控手段及其理論實踐的認識還處于逐漸發展階段，在促進土地的最優化利用和減少生態風險的實踐中，生態規劃、景觀生態安全格局的理念已逐漸在我國得到應用，由于理論體系尚不成熟，需要在今后的實踐中不斷加以完善。

參考文獻

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