城市生態(tài)功能的復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)

城市生態(tài)功能的復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)

城市與文明的起源。城市化過程就是人類文明的演化過程。文明的英文單詞“civilization”的詞根“civil”表示人的行為文明禮貌,以及對他人的關(guān)心,與拉丁文“civitas(城市)”屬于同一詞源［1］。因此,城市復(fù)合生態(tài)管理的實質(zhì)就是生態(tài)文明管理?！肮芾怼币辉~中的“管”是約束、控制的意思,“理”是疏導(dǎo)、調(diào)諧的意思。傳統(tǒng)管理是通過計劃、組織、領(lǐng)導(dǎo)和控制,協(xié)調(diào)以人為中心的資源組織與職能活動,以有效實現(xiàn)目標(biāo)的社會活動［2］。而城市生態(tài)管理則是運用系統(tǒng)工程的手段和復(fù)合生態(tài)學(xué)原理去協(xié)調(diào)人與自然、經(jīng)濟與環(huán)境、局部與整體間在時間、空間、數(shù)量、結(jié)構(gòu)、功序上復(fù)雜的系統(tǒng)耦合關(guān)系,對人的資源環(huán)境開發(fā)、利用、破壞和保育活動的系統(tǒng)管制、誘導(dǎo)、協(xié)調(diào)和監(jiān)理,促進物質(zhì)、能量、信息的高效利用,技術(shù)和自然的充分融合,人和自然的生命活力得到最大限度的發(fā)揮,生態(tài)服務(wù)功能和居民身心健康得到最大限度的自我保護,經(jīng)濟、自然和社會得以持續(xù)、健康的發(fā)展［3］。“十八屆三中全會”號召“緊緊圍繞建設(shè)美麗中國,深化生態(tài)文明體制改革,加快建立生態(tài)文明制度,健全國土空間開發(fā)、資源節(jié)約利用、生態(tài)環(huán)境保護的體制機制。完善城鎮(zhèn)化健康發(fā)展體制機制,優(yōu)化城市空間結(jié)構(gòu)和管理格局,增強城市綜合承載能力”［4］。勾繪出了新時期城市生態(tài)管理與能力建設(shè)的藍圖。1城市生態(tài)綜合管理1.1環(huán)境管理是城市綜合管理的還原論管控城市是地球表層一種具有高強度社會、經(jīng)濟、自然集聚效應(yīng)和大尺度人口、資源、環(huán)境影響的微縮生態(tài)景觀［5］。城即城池,指一類密集的人工景觀格局和適宜的自然基礎(chǔ)設(shè)施,是安全、權(quán)利、財富、吸引力、標(biāo)識和文明的象征,本文用水、土、氣、生、礦等自然生態(tài)因子來描述城市賴以生存、繁衍的自然生態(tài)子系統(tǒng);市即集市,指一定區(qū)域范圍內(nèi)物質(zhì)、能量、信息、資金、人口的集散地,是人類交易、交流、交通等經(jīng)濟、社會活動場所,本文用生產(chǎn)、流通、消費、還原和調(diào)控等物質(zhì)代謝和信息交流等經(jīng)濟生態(tài)過程來表征城市興衰的經(jīng)濟生態(tài)子系統(tǒng);城與市的融合,形成一類特殊的人類群落,具有世間任何生物群落都沒有的開拓和擴張資源、改造和破壞環(huán)境、整合與繁衍自身的非凡能力,本文用人口、人治、人文等社會生態(tài)網(wǎng)鏈來表征城市的社會生態(tài)子系統(tǒng),它們是城市生存與發(fā)展的核心控制系統(tǒng)。這3個子系統(tǒng)之間相生相克、相輔相成,形成城市社會-經(jīng)濟-自然復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)［6］。城市生態(tài)包括人類行為的社會生態(tài)、物質(zhì)代謝的經(jīng)濟生態(tài)和環(huán)境演變的自然生態(tài)3個層次,是綠韻(藍天、綠野、沃土、碧水)和紅脈(產(chǎn)業(yè)、交通、城鎮(zhèn)、文脈)的融和［7］。當(dāng)今城市管理是一類條塊分割的還原論管理,如經(jīng)濟流通的是資金、政治運籌的是權(quán)法、自然演化的是物能、社會關(guān)注的是功利、人文歸宿的是精神(圖1)。甚至環(huán)境管理也只是對極少數(shù)關(guān)鍵環(huán)境因子的還原論管控。這種管理方式對城市綜合管理的評價或考核有時會帶來假象或矛盾,如尹科等［8］對全國76個環(huán)保模范城市以及全國30個省會城市的數(shù)據(jù)分析中發(fā)現(xiàn)處在沿海的經(jīng)濟發(fā)達的城市整體評價表現(xiàn)突出,其生態(tài)效率與所在地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展水平呈正相關(guān)關(guān)系,人均GDP越高,地方政府治理SO2、COD等主要環(huán)境的投入就越大,環(huán)境績效就越好,居民的生態(tài)意識也越高。國家環(huán)保部命名的55個生態(tài)示范市(區(qū))中,52個都是在沿海經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)、特大省會城市或石油城市等經(jīng)濟極發(fā)達的直轄區(qū)、市。這似乎證實了流行地方政府?dāng)?shù)十年的“先污染、后治理”以及“GDP越高、環(huán)境績效就越好”悖論的合理性。該悖論成立之假象的背后是生態(tài)經(jīng)濟監(jiān)管的缺失:經(jīng)濟績效沒有扣除資源破壞、環(huán)境污染、生態(tài)服務(wù)退化與人群健康下降的負效益,環(huán)境績效也只抓了幾項關(guān)鍵環(huán)境因子的“達標(biāo)”,而非生態(tài)服務(wù)的達標(biāo)和進化。如北京一旦把包括PM2．5大氣環(huán)境質(zhì)量納入考核,其環(huán)境績效就會明顯下降。現(xiàn)代城市生態(tài)管理始于20世紀(jì)六七十年代以末端治理為特征的對環(huán)境污染和生態(tài)破壞的應(yīng)急環(huán)境管理和聯(lián)合國教科文組織(UNESCO)人與生物圈計劃倡導(dǎo)的城市生態(tài)系統(tǒng)研究,如法蘭克福城市生態(tài)規(guī)劃研究的靈敏度模型和生物控制論方法［9］。70年代末到80年代興起的清潔生產(chǎn)促進了環(huán)境污染管理向工藝流程管理過渡,通過對污染物最小排放的環(huán)境管理減輕環(huán)境的源頭壓力。90年代發(fā)展起來的產(chǎn)品生命周期分析(LCA)和產(chǎn)業(yè)鏈管理將不同部門和地區(qū)之間的資源開發(fā)、加工、流通、消費和廢棄物再生過程進行系統(tǒng)組合,優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和資源利用的生態(tài)效率。90年代末至本世紀(jì)初興起的人與自然耦合系統(tǒng)或復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)管理［10-11］,旨在動員全社會的力量優(yōu)化系統(tǒng)功能,變企業(yè)產(chǎn)品價值導(dǎo)向為社會服務(wù)功能導(dǎo)向,化環(huán)境行為為企業(yè)、政府、科研和民眾的聯(lián)合行為,將內(nèi)部的技術(shù)、體制、文化與外部的資源、環(huán)境、政策融為一體,使資源得以高效利用,人與自然高度和諧、社會經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展。因此,基于五位一體建設(shè)生態(tài)文明的城市復(fù)合生態(tài)管理,是集農(nóng)耕文明的再生、工業(yè)文明的競生、社會主義的共生和自然生態(tài)的自生機制于一體,將經(jīng)濟管理、環(huán)境管理和社會管理三重職能齊抓共管,旨在破除以上悖論成立的基礎(chǔ),推進被分割的經(jīng)濟與環(huán)境、政治與生態(tài)、文化與進化、社會與自然向生態(tài)經(jīng)濟、生態(tài)制度、生態(tài)文化和生態(tài)社會合二為一的回歸,將發(fā)散的資金-權(quán)法-物能-功利-精神整合到五位一體的資源-環(huán)境-時間-空間的自然生態(tài)建設(shè)、物態(tài)文明的經(jīng)濟環(huán)境建設(shè)、體制文明的政治環(huán)境建設(shè)、認知文明的文化環(huán)境建設(shè)和心態(tài)文明的社會環(huán)境建設(shè)中去(圖1)。這正是“十八大”“五位一體”總體布局的精髓。1.2生態(tài)產(chǎn)品、社會和生態(tài)服務(wù)的創(chuàng)新城市復(fù)合生態(tài)管理的實質(zhì)是人類生態(tài)關(guān)系的管理,其三大目標(biāo)或支柱是生態(tài)安全(飲水、食物、空氣、交通、住宿、防災(zāi)的安全),循環(huán)經(jīng)濟(資源節(jié)約、環(huán)境友好、經(jīng)濟高效的生產(chǎn)、消費、流通、還原、調(diào)控活動),與和諧社會(社會公平、景觀和諧、政治穩(wěn)定、民心安定、文化傳承)(圖2)［5］。其手段是凈化、綠化、活化、美化與進化。循環(huán)經(jīng)濟的核心是產(chǎn)業(yè)的復(fù)合與活力的振興,它涉及四個方面的創(chuàng)新,一是生態(tài)效率的創(chuàng)新,就是怎樣改革生產(chǎn)工藝使得在生產(chǎn)更多更好產(chǎn)品的同時資源消耗和環(huán)境影響降到最低,以生態(tài)和經(jīng)濟上最合理的方式發(fā)展生產(chǎn);二是生態(tài)效用的創(chuàng)新,是怎樣設(shè)計一類生態(tài)和經(jīng)濟上更合理的產(chǎn)品,以最大限度地滿足市場的需求;三是社會和自然生態(tài)服務(wù)的創(chuàng)新,將企業(yè)經(jīng)營目標(biāo)從產(chǎn)品導(dǎo)向變?yōu)榉?wù)導(dǎo)向,為社會和區(qū)域自然環(huán)境提供持續(xù)的功能性服務(wù)［12］;四是生態(tài)智慧的創(chuàng)新,企業(yè)經(jīng)營目標(biāo)進一步從物、事轉(zhuǎn)向人,從硬件、軟件轉(zhuǎn)向心件,聚焦于標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)、隊伍、網(wǎng)絡(luò)和管理體制,培育一類新型的企業(yè)和社區(qū)文化。這幾個類型中工藝改革、產(chǎn)品創(chuàng)新、服務(wù)創(chuàng)新、智慧創(chuàng)新都可能提高效益數(shù)倍或數(shù)十倍。關(guān)鍵在于物資、能量、信息、人口、資金的時空組合、生產(chǎn)-流通-消費-還原-調(diào)控一體化的生命周期管理,以及生物鏈-礦物鏈-服務(wù)鏈-靜脈鏈-智慧鏈螯合的生態(tài)鏈網(wǎng)設(shè)計。和諧社會的測度是對人類改造環(huán)境的觀念、意識、道德、行為、體制、法規(guī)的文明程度的測度。“和”即整合與和諧,社會生態(tài)關(guān)系、結(jié)構(gòu)、過程、功能要整合,物態(tài)、事態(tài)、心態(tài)、世態(tài)要和諧。要處理好城市發(fā)展中人居生態(tài)建設(shè)和自然生態(tài)服務(wù)、經(jīng)濟生態(tài)效率和社會生態(tài)服務(wù),人群身心健康和環(huán)境健康的系統(tǒng)關(guān)系,調(diào)理好人與環(huán)境關(guān)系的功利、道德、信仰和天地境界,傳承和創(chuàng)新中國傳統(tǒng)文化的儒-釋-道包容和科學(xué)社會主義的真-善-美共榮,推進社會的殷實、健康、誠信發(fā)展。水華、灰霾、熱島、疾病是城市生態(tài)安全的四大瓶頸?；姻膊恢皇浅鞘蠸O2,NOx、TSP、PMx,POPs等污染物的排放問題,更是區(qū)域氣候條件、景觀格局、城市下墊面、城鄉(xiāng)工業(yè)、農(nóng)業(yè)、建筑、交通活動相互作用的復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)問題,除了污染防治外,還需要從產(chǎn)業(yè)生態(tài)格局、區(qū)域生態(tài)服務(wù)和生態(tài)文明建設(shè)入手,改變傳統(tǒng)經(jīng)濟增長方式和消費模式,調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和布局,強化生態(tài)服務(wù)功能建設(shè),改進和完善城市生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施、生態(tài)交通、生態(tài)代謝和生態(tài)健康技術(shù),減少人類活動對地球表層三維流場和生命系統(tǒng)的攪動。20世紀(jì)80年代以來,筆者運用復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)方法開展了中國第一批生態(tài)縣、市、省的生態(tài)規(guī)劃與建設(shè)的長期示范跟蹤研究,探索了以發(fā)展生態(tài)產(chǎn)業(yè)、保育生態(tài)環(huán)境和建設(shè)生態(tài)文化為特征,融污染防治、清潔生產(chǎn)、產(chǎn)業(yè)生態(tài)、生態(tài)社區(qū)和生態(tài)文明于一體的生態(tài)政區(qū)建設(shè)模式(表1)[13-14]。1.3生態(tài)城市規(guī)劃與管理的案例1.3.1生態(tài)—天津市生態(tài)規(guī)劃利用泛目標(biāo)生態(tài)規(guī)劃方法,從時間、空間、閾值、結(jié)構(gòu)和功能序五方面對不同尺度、不同時段的天津城市復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能、過程進行了辨識、模擬和政策實驗,提出了包括機理學(xué)習(xí)、過程模擬、政策調(diào)控、發(fā)展管理組成的復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)組合模型。所提出的生態(tài)經(jīng)濟區(qū)劃、城市經(jīng)濟重心東移、塘-漢-大濱海區(qū)統(tǒng)籌開發(fā)、啞鈴狀城市格局、水生態(tài)建設(shè)、老租界區(qū)改造、海河濱岸改造等研究建議都得到了實施并取得顯著效益。利用復(fù)合生態(tài)管理方法,天津連續(xù)11年榮獲全國城市環(huán)境綜合定量考核十佳城市,全國唯一省級環(huán)保模范城市,為濱海區(qū)開發(fā)戰(zhàn)略確立、天津城市發(fā)展和生態(tài)城建設(shè)奠定了科學(xué)基礎(chǔ)。1.3.2生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)1999年以來,在揚州生態(tài)市規(guī)劃與管理研究中,從區(qū)域水生態(tài)保育、鄉(xiāng)村面源污染防治、城鎮(zhèn)人居環(huán)境的生態(tài)改造和循環(huán)經(jīng)濟建設(shè)切入,形成生態(tài)綠地與河網(wǎng)濕地有機交融、疏密有致的組團式城市生態(tài)格局,構(gòu)建規(guī)劃區(qū)地表和下墊面的冷橋體系。創(chuàng)建了以生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施和生態(tài)文化建設(shè)為突破口,通過能力建設(shè)去凈化、綠化、活化、美化城鄉(xiāng)生態(tài)環(huán)境,推進產(chǎn)業(yè)、自然和人文生態(tài)的漸進協(xié)調(diào)發(fā)展的揚州地級生態(tài)市建設(shè)模式。揚州古城的生態(tài)改造不是大拆大建,而是一個細、活、慢、適、儉的生態(tài)設(shè)計過程,注重以生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施的配套與生態(tài)活力、歷史街區(qū)文脈肌理的生態(tài)整合性、舊廠坊的轉(zhuǎn)型開發(fā)與混合街區(qū)職能,住宅外風(fēng)貌修復(fù)和內(nèi)生態(tài)品質(zhì)改造,便利安全、外暢內(nèi)幽的生態(tài)交通,凈化活化、謹(jǐn)慎節(jié)儉的生態(tài)復(fù)興,得到各界的好評,2006年揚州市獲聯(lián)合國人居獎,在全省綜合實力排名從第七躍升第二,所轄區(qū)縣全部建成國家級生態(tài)示范區(qū),成為我國地級生態(tài)市建設(shè)的典范［15］。2科學(xué)保護和城市生態(tài)空間的建設(shè)2.1強化生態(tài)服務(wù)功能城市生態(tài)空間是指城市生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)所占據(jù)的物理空間、其代謝所依賴的區(qū)域腹地空間,以及其功能所涉及的多維關(guān)系空間。城市生態(tài)空間不只是植物、動物、微生物棲息、代謝的自然生境空間,它包括生物棲息、代謝的自然生態(tài)和人類生產(chǎn)、生活的社會生態(tài)兩類空間,兩類空間是相互重疊、相生相克、相反相成的。任何一個可持續(xù)的人類生產(chǎn)、生活空間都必須是有生物共存、具有一定生態(tài)服務(wù)功能的生物生態(tài)空間;任何一個自然生態(tài)空間都有為人類生產(chǎn)與生活活動提供服務(wù)的潛能,任何人類活動空間都應(yīng)有一定的生態(tài)服務(wù)功能,因而都是生態(tài)空間。雖然任何生態(tài)空間都具有一定的生產(chǎn)生活支持功能,但只有具備綜合生態(tài)服務(wù)功能的空間才能成為生活空間。而只有在一定的資源承載力和環(huán)境容量支持條件下的生態(tài)空間才能成為生產(chǎn)空間,生產(chǎn)和生活空間一般不重疊,但有時也可以立體交叉,相輔相成(圖3)。在依法保護水流、森林、山嶺、草原、荒地、灘涂等自然生態(tài)空間,維持自然保護區(qū)、生態(tài)脆弱帶等結(jié)構(gòu)、功能與生態(tài)過程的同時,更要強化生產(chǎn)、生活空間的生態(tài)服務(wù)功能。比如去年以來徘徊我國華北和華東地區(qū)曠日持久的大氣灰霾,一個重要原因就是人類生態(tài)空間與退化的自然生態(tài)空間耦合關(guān)系的失調(diào)(地表硬化、水體“綠化”、大氣霾化、生物退化、廢棄物滯留),而華南、西南地區(qū)特別是珠江三角洲地區(qū)雖然人類活動同樣密集,但其生態(tài)系統(tǒng)活力較強,單位生態(tài)空間所提供的自然生態(tài)服務(wù)要比北方高,未形成持久的灰霾現(xiàn)象。因此,我們在管制好自然生態(tài)空間的同時,也要管制好人類生態(tài)空間中綠韻與紅脈的耦合關(guān)系增強生態(tài)服務(wù)功能,搞好城鎮(zhèn)、工礦和農(nóng)村生態(tài)空間的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。如果華北地區(qū)在自然生態(tài)保護和修復(fù)的同時能將其密集的交通、能源、基礎(chǔ)工業(yè)、城鄉(xiāng)生活和基礎(chǔ)設(shè)施等進行高強度的生態(tài)改造和修復(fù),提高單位生態(tài)空間的自然生態(tài)服務(wù)能力,灰霾現(xiàn)象會自然減輕。城市生態(tài)空間的基礎(chǔ)設(shè)施集成體系包括城市河流、湖泊、池塘、沼澤等濕地(簡稱腎)的凈化與活化;城市自然、園林、道路植被,城市動物、微生物及農(nóng)林業(yè)的多樣性、豐富度及均勻度(簡稱肺);山形、水系、路脈、風(fēng)道等水、氣、物、人流通、聚散脈道(簡稱脈);城市地表、建筑物、構(gòu)筑物及道路、溝渠等工程的活性表面(簡稱皮);以及城市污染排放、處置口及其生態(tài)凈化、緩沖、循環(huán)、再生設(shè)施(簡稱口)在生態(tài)系統(tǒng)尺度上的有機整合。應(yīng)建立和完善國家和地區(qū)生態(tài)資產(chǎn)和生態(tài)服務(wù)的管理機制和體制,對生態(tài)空間實施統(tǒng)籌管理,把自然生態(tài)服務(wù)放在與社會經(jīng)濟服務(wù)同等甚至更重要的地位來抓。城市生態(tài)空間管理可以從四個尺度研究:(1)區(qū)域腹地和流域生命支持空間,其核心科學(xué)問題是資源承載力、環(huán)境容納量以及區(qū)域城鎮(zhèn)化的空間格局;(2)市域城郊結(jié)合部的生態(tài)緩沖空間,其核心科學(xué)問題是邊緣生態(tài)效應(yīng)和城鄉(xiāng)一體化管理;(3)城域生產(chǎn)、生活和交通生態(tài)空間,其核心科學(xué)問題是綠韻(藍天、綠野、沃土、碧水)和紅脈(產(chǎn)業(yè)、交通、城鎮(zhèn)、文脈)的生態(tài)格局與生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè);(4)社區(qū)園區(qū)建筑與工程生態(tài)空間,其核心科學(xué)問題是局地生態(tài)服務(wù)功能恢復(fù)和地表、建筑物表面的生態(tài)改造與修復(fù)。城市尺度復(fù)合生態(tài)空間的功能可以通過以下五類指標(biāo)來測度［11］:(1)自然需水占用率指目標(biāo)區(qū)域內(nèi)城市生產(chǎn)、生活活動取用的原本用于維持本土和其他地區(qū)(包括上、下游和調(diào)水區(qū))自然生態(tài)系統(tǒng)基本功能的水資源量(包括地下水、上游來水的占用量)占該區(qū)水資源量的比例;(2)生態(tài)服務(wù)用地率指目標(biāo)區(qū)域內(nèi)(或建成區(qū),或小區(qū))為城市生產(chǎn)、生活和自然保護提供土壤孕育、水文循環(huán)、氣候調(diào)節(jié)、環(huán)境凈化、生物多樣性保育、生境涵養(yǎng)等綜合生態(tài)服務(wù)功能的開敞空間和建筑物表面的面積與該區(qū)占地總面積之比,其理想值應(yīng)接近或超過100%;(3)生態(tài)能源利用率目標(biāo)區(qū)域內(nèi)可開發(fā)利用的廢熱、地?zé)?、太陽能、風(fēng)能及生物質(zhì)能等在可再生能源中被實際利用的比率;(4)生物多樣性本地動物、植物、微生物的多樣性、豐富度、綠地均勻度及景觀品質(zhì);(5)生態(tài)代謝循環(huán)率城市可循環(huán)再生廢棄物資中實際被利用部分的比率,企業(yè)及園區(qū)全生命周期設(shè)計、管理率等。2.2生態(tài)構(gòu)建的發(fā)展為黨的生態(tài)體系建設(shè)提供保障環(huán)境問題,從根本上控制好生態(tài)的形成與發(fā)展的路徑選擇國家主體功能區(qū)劃就是有關(guān)區(qū)域和城鄉(xiāng)生態(tài)空間區(qū)劃、保障國家自然生態(tài)和社會生態(tài)安全的重要空間戰(zhàn)略部署,旨在界定城市工礦發(fā)展的主體功能區(qū)、自然保護和生態(tài)敏感的主體功能區(qū)、以及糧食生態(tài)安全的主體功能區(qū)。劃定生態(tài)保護紅線是《十八屆三中全會決定》中改革生態(tài)文明體制、強化生態(tài)空間功能的一項重要內(nèi)容。鑒于生產(chǎn)、生活、生態(tài)空間是相互重疊、相生相克、相輔相成的,生態(tài)紅線的實質(zhì)應(yīng)是生態(tài)系統(tǒng)管理落實到空間、時間、數(shù)量、結(jié)構(gòu)、功序范疇的風(fēng)險線,而不是簡單的空間自然保護紅線,其控制對象應(yīng)是每一個生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的占用單位,而不只是政府。其主要內(nèi)容應(yīng)包括:(1)自然生態(tài)保護的空間紅線,給人類開發(fā)活動限定一定的空間范圍,將有負面環(huán)境影響的開發(fā)活動從自然保護區(qū)、生態(tài)脆弱帶等急需保護的地帶分開;(2)自然資源利用的時間紅線,給人類開發(fā)活動限定一定的時間范圍,如禁漁、禁獵、禁牧、禁行以及封山育林等資源可持續(xù)利用紅線,給后代人留點儲備資源和生存空間;(3)區(qū)域資源承載力與環(huán)境容量超載的閾值紅線,給人類生態(tài)足跡限以一定的門檻,將環(huán)境崩潰和生態(tài)破壞勒韁于懸崖之邊;(4)生態(tài)結(jié)構(gòu)耦合的中庸紅線。任何生態(tài)因子過多或過少、生態(tài)過程過激或過緩、生態(tài)結(jié)構(gòu)過單或過多、生態(tài)機制過強或過弱都是不可持續(xù)的。要處理好產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、景觀格局、區(qū)域發(fā)展中眼前和長遠、局部和整體、保護與開發(fā)、環(huán)境和經(jīng)濟的矛盾,科學(xué)辨識、設(shè)計、監(jiān)管和修復(fù)各類生態(tài)耦合關(guān)系,給社會經(jīng)濟發(fā)展培育一定的自穩(wěn)機制,將人類開發(fā)的節(jié)律調(diào)節(jié)在生態(tài)適宜區(qū);(5)生態(tài)功能進化的功序紅線,給生產(chǎn)與生活空間品質(zhì)限定一定的功能底線,使紅脈與綠韻有機融合,生態(tài)系統(tǒng)正向演化。以上紅線中,前三條是控制性約束紅線,后兩條是功能性誘導(dǎo)紅線。要逐漸把生態(tài)紅線管理從單一的空間或數(shù)量測度發(fā)展為系統(tǒng)的功序和過程測度,從自然生態(tài)空間的離散保護發(fā)展到社會-經(jīng)濟-自然復(fù)合生態(tài)空間的整體涵養(yǎng),從生態(tài)系統(tǒng)的形態(tài)保護到功能機制的生態(tài)活力培育,從條塊分割的部門管理到五位一體的生態(tài)文明誘導(dǎo)。生態(tài)紅線管理的難點是人類活動密集的生產(chǎn)與生活空間。要在觀念更新、體制革新、技術(shù)創(chuàng)新和文化維新的基礎(chǔ)上,通過五位一體的科學(xué)管理來規(guī)范和誘導(dǎo)城鄉(xiāng)居民的生產(chǎn)、消費和環(huán)境行為。要引進市場機制,在政府和水、土、氣、生物、礦物等生態(tài)資產(chǎn)使用和環(huán)境污染物排放單位中間孵化一層生態(tài)資產(chǎn)與生態(tài)服務(wù)管理產(chǎn)業(yè),按生態(tài)功能分區(qū)負責(zé)業(yè)主所占用生態(tài)空間的結(jié)構(gòu)功能變化動態(tài)的常規(guī)監(jiān)測、定期審計和綜合管理,將政府對環(huán)境和土地的行政管理從對污染排放和生態(tài)破壞的直接管理轉(zhuǎn)到對區(qū)域環(huán)境質(zhì)量與生態(tài)品質(zhì)的間接管理;各企、事業(yè)單位對環(huán)境的占用、影響、破壞和建設(shè)行為;由各生態(tài)資產(chǎn)占用單位按其對生態(tài)資產(chǎn)、環(huán)境容量和生態(tài)服務(wù)的實際占用或增值程度繳納生態(tài)占用費或獲取生態(tài)建設(shè)獎勵;政府與生態(tài)物業(yè)管理企業(yè)簽訂生態(tài)管理合同,并從收繳的生態(tài)占用費中支付其監(jiān)測、監(jiān)管和審計費用,作為該產(chǎn)業(yè)發(fā)展的市場基礎(chǔ)。各級城市新開發(fā)的建設(shè)用地大多占用的是肥沃的農(nóng)田菜地,而建筑物的屋頂、工程設(shè)施及道路的表面卻是水泥柏油硬化的“荒蠻之地”,如何通過屋頂綠化、地表軟化、下沉式綠地、濕地生態(tài)工程等途徑修復(fù)被占土地原有的生態(tài)服務(wù)功能,以保障其生物質(zhì)生產(chǎn)、生態(tài)服務(wù)和原住民的生存和工作權(quán)益等功能的正向進化,是城市生態(tài)補償?shù)闹匾獌?nèi)容。城市生態(tài)補償不僅要有生態(tài)損益的異地補償,還需要生態(tài)服務(wù)功能退化和占用的就地補償。包括對其水文循環(huán)、聲光熱和輻射環(huán)境、生物多樣性、土壤營養(yǎng)物循環(huán)、水文循環(huán)、氣候調(diào)節(jié)、生物質(zhì)生產(chǎn)力、環(huán)境凈化功能退化的經(jīng)濟賠償、環(huán)境修復(fù)和生態(tài)建設(shè),最終落實到受損生態(tài)系統(tǒng)本身的就地和即時修復(fù)、建設(shè)與管理。2.3生態(tài)用地系統(tǒng)建設(shè)巢湖是安徽合肥市的內(nèi)湖,環(huán)巢湖生態(tài)空間的規(guī)劃與建設(shè)是城市生態(tài)建設(shè)、改造與修復(fù)的一大挑戰(zhàn)。中科院生態(tài)環(huán)境研究中心等國內(nèi)外8個單位聯(lián)合開展了環(huán)巢湖生態(tài)空間的規(guī)劃與建設(shè),其具體目標(biāo)和戰(zhàn)略如下:環(huán)巢湖發(fā)展但不污染河湖水體(新巢湖條例:綠韻紅珠、生態(tài)緩沖)、緊湊布局但不降低生態(tài)品質(zhì)(新生態(tài)格局老城:嚴(yán)格控制土地擴張、切紅楔綠、疏解職能、強化生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施,保障生態(tài)用地;新城:以業(yè)帶城、功能混合、輕軌拉動、有機集中、珠鏈拓展)、生態(tài)交通但不增加建運成本(糖葫蘆串、低碳輕軌復(fù)合交通)、以城帶鄉(xiāng)但污染不上山下鄉(xiāng)(農(nóng)工商貿(mào)復(fù)合,生物鏈-礦物鏈-服務(wù)鏈-靜脈鏈-智慧鏈一體)、招商引智但不盲目同構(gòu)競爭(高端服務(wù)錯位共生)、休閑生態(tài)但不降低土地產(chǎn)值(生態(tài)修閑業(yè))、嚴(yán)格管地但不影響用地供給(生態(tài)地管業(yè))、經(jīng)營城市但不弱化生態(tài)服務(wù)(開拓性保護)、立體用地但不占用基本農(nóng)田(基本農(nóng)田零占用、污染對外零排放、農(nóng)民民生零侵犯、城市交通零擁堵的新農(nóng)村建設(shè))。其四個尺度的生態(tài)空間規(guī)劃策略為:(1)市中心的織物由紅棕色、綠色和活土組成，花瓣呈高密度中心城區(qū)人口密度為100人/hm2,總?cè)丝跒?00萬人,沿南淝河、十五里河呈花瓣型高密度、高容積率、高活性城市社區(qū)或園區(qū)。(2)農(nóng)業(yè)型水鎮(zhèn)沿南北生態(tài)物流帶和東西生態(tài)科智帶輕軌糖葫蘆型布局,按NewVistas生態(tài)新鎮(zhèn)標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)布局的農(nóng)業(yè)型新市鎮(zhèn),每5km一個,之間用1km高效綠帶隔離(都市農(nóng)林業(yè)或濕地),不占用耕地做建設(shè)用地,污染零排放,25人/hm2,兩條藤約容納172萬人。(3)鎮(zhèn)域污染現(xiàn)狀沿湖布局小體量的風(fēng)情小鎮(zhèn)和游艇碼頭,每鎮(zhèn)人口1萬人,游客3萬人,常駐人口28萬,游客84萬,生活垃圾、污水、糞便實現(xiàn)向區(qū)外的污染零排放。(4)農(nóng)村生態(tài)旅游村的改造農(nóng)村地區(qū)人口逐步向兩條新城帶自愿集中,到2030年約剩100萬人留在農(nóng)村,1人/hm2,但在原有基礎(chǔ)上改造為具有現(xiàn)代生態(tài)農(nóng)業(yè)規(guī)模并能接待觀光和體驗游客的生態(tài)旅游新村?；窘咏蜻_到發(fā)達國家90%的城市化水平。2.4生態(tài)用地建設(shè)規(guī)劃安徽淮北市是一座資源枯竭型能源城市,總面積2741km2,總?cè)丝?99萬人。過去55年中,煤城在為國民經(jīng)濟建設(shè)輸送大量化石能源的同時,給自然生態(tài)系統(tǒng)造成了嚴(yán)重破壞,礦區(qū)總的地表沉陷面積為172km2,在主城區(qū)也形成和即將形成近56km2的濕地,為城市生態(tài)提供著重要的生態(tài)服務(wù)功能?；幢笔猩鷳B(tài)用地建設(shè)規(guī)劃,從藍色、綠色、紅色和灰色空間的生態(tài)控制指標(biāo)確定、藍線和綠線劃定、重要生態(tài)斑塊與生態(tài)廊道規(guī)劃、生物多樣性與樹種規(guī)劃、以及生態(tài)規(guī)劃的情景分析入手。其生態(tài)用地主要由綠色空間、藍色空間、裸地以及生態(tài)廊道等組成,其中綠色空間包括建成區(qū)的園林綠地、市區(qū)的農(nóng)地、林地和牧草地等。1987—2007年間淮北市生態(tài)用地空間結(jié)構(gòu)發(fā)生劇烈變化,生態(tài)用地占市區(qū)面積的比例由91%降低至72%,市區(qū)正逐漸由生態(tài)用地為主的景觀格局轉(zhuǎn)變?yōu)橐越ㄔO(shè)用地為主導(dǎo)的城市景觀格局。該規(guī)劃通過立體生態(tài)建設(shè)(山、水、礦、城、居);綠韻紅脈融通(湖、林、路、園、文);快速近自然生態(tài)修復(fù)(塌陷地、水域、石塘、荒山);產(chǎn)業(yè)生態(tài)轉(zhuǎn)型(能源、修閑、教育、農(nóng)業(yè));生態(tài)文明建設(shè)(文明地圖、培訓(xùn)、網(wǎng)絡(luò)、管理、信息系統(tǒng))等手段開展復(fù)合生態(tài)空間的建設(shè)與修復(fù)。2.4.1湖泊及其外圍生態(tài)緩沖功能區(qū)域淮北市規(guī)劃研究區(qū)范圍約578km2,藍色空間占12.1%,包括市域范圍內(nèi)的塌陷湖泊及其相互連通的河流、濕地,主要有北湖、中湖、南湖、東湖、化家湖及乾隆湖等湖泊及其外圍具有生態(tài)緩沖功能的區(qū)域。在藍色空間建設(shè)中需重點考慮自然需水占用率。在規(guī)劃管理上一方面強調(diào)濕地景觀的豐富與多樣性,強化濕地的生態(tài)、文化與教育功能,另一方面,通過緩沖區(qū)劃設(shè),保障濕地功能,限制土地開發(fā),為城市未來發(fā)展保留生態(tài)用地,維護藍色空間生態(tài)完整性與服務(wù)功能。2.4.2生態(tài)生物多樣性原則淮北市綠色空間占46.0%,包括具有水源涵養(yǎng)及休閑游憩功能的森林,及植被覆蓋度相對良好的果園、集中成片的農(nóng)田。在綠色空間建設(shè)中,需重點考慮生態(tài)服務(wù)用地率和生物多樣性。龍脊山、相山頂?shù)牡叵滤a給口及化家湖水庫為研究區(qū)重要的水資源涵養(yǎng)功能區(qū),區(qū)內(nèi)任何開發(fā)項目均需進行可行性研究和環(huán)境影響評價。強化不同生態(tài)空間的功能聯(lián)系,提高城市生態(tài)服務(wù)功能。2.4.3生態(tài)能源利用率和生態(tài)代謝循環(huán)率淮北市紅色空間占24.7%,指建成區(qū)內(nèi)的人工建筑物、構(gòu)筑物所占用的非開闊空間。在紅色空間建設(shè)中,需重點考慮生態(tài)能源利用率和生態(tài)代謝循環(huán)率。未來淮北市紅色空間發(fā)展應(yīng)在保障自然與人居環(huán)境的前提下,利用自然優(yōu)勢與資源條件,引導(dǎo)城市向高質(zhì)量、多元化的方式發(fā)展,以目前主城區(qū)和東部新城為主要節(jié)點呈“O”型發(fā)展格局。2.4.4生態(tài)服務(wù)功能淮北市灰色空間占17.1%,包括交通用地、礦山、無植被覆蓋的開闊工程用地和廢棄物棄置地等。規(guī)劃要結(jié)合塌陷區(qū)地形增加水資源儲備量,強化研究區(qū)生態(tài)服務(wù)功能。交通發(fā)展以公共交通為主并加以提升,推廣綠色交通降低大氣污染排放。灰色空間在一定條件下可以轉(zhuǎn)化成藍色、綠色和紅色空間。如煤礦塌陷區(qū)經(jīng)過生態(tài)修復(fù)可以改造為農(nóng)田、綠地、濕地和建設(shè)用地等。高速公路在繁忙時段是污染線,而在車輛稀少且氣候條件有利時又是污染物擴散稀釋和環(huán)境凈化的生態(tài)廊道。3生態(tài)位的內(nèi)涵生態(tài)位是生態(tài)學(xué)中的一個重要概念,表示生物與環(huán)境間雙向耦合的結(jié)構(gòu)、功能關(guān)系:環(huán)境對生物主體的支撐服務(wù)能力和生物主體對環(huán)境的影響和作用。Grinnell定義一個物種或有機體的生態(tài)位為適于該物種或有機體生存的所有場所的集合(可稱為地理生態(tài)位)［16］;而Hutchinson則定義一個物種或有機體的生態(tài)位為影響該物種或有機體生存繁衍的各種環(huán)境因子組成的多維空間(可稱為生存生態(tài)位),并稱物種可棲息的理論上最大空間為基礎(chǔ)生態(tài)位,把有競爭者存在而實際上占有的空間稱為實際生態(tài)位［17］。Elton則定義一個物種的生態(tài)位為其在群落中扮演的功能地位和作用。生態(tài)位有雙重性,一是生物賴以生存的環(huán)境因子的集合,包括其棲息地的理化、水文、地理、氣象條件等物理棲境,食物和能量等代謝環(huán)境,以及它與天敵和盟友的生物環(huán)境;二是生物對周邊環(huán)境的潛在影響和功能作用,包括物質(zhì)的滯留、能量的耗散、生境的改造、信息的反饋,以及競爭、共生、捕食、寄生等鏈網(wǎng)關(guān)系［18］。OdumEP.給生態(tài)位下定義為“一個生物在群落和生態(tài)系統(tǒng)中的位置和狀況,而這種位置和狀況決定于該生物的形態(tài)適應(yīng)、生理反應(yīng)和特有行為”［19］。城市生態(tài)位是群落尺度上的人類生態(tài)位,是城市賴以生存、發(fā)展、繁衍、進化的各種生態(tài)因子(如水、土、氣、生物、能源、礦物等)、生態(tài)關(guān)系(如競生、共生、再生、自生)和生態(tài)功能(如生產(chǎn)、流通、消費、還原和服務(wù)等)的總和,包括現(xiàn)實生態(tài)位和基礎(chǔ)生態(tài)位［20］。現(xiàn)實生態(tài)位是城市在各類生態(tài)因子組成的多維生態(tài)空間梯度上的實際位置,以及在區(qū)域社會經(jīng)濟和環(huán)境保護中的實際功能地位?；A(chǔ)生態(tài)位反映該城市在一定時空范圍內(nèi)各類生態(tài)因子相對穩(wěn)定條件下的固有優(yōu)劣勢,以及利導(dǎo)因子充分發(fā)揮、限制性因子盡可能克服條件下的最大發(fā)展?jié)摿?。基礎(chǔ)生態(tài)位與現(xiàn)實生態(tài)位的差距構(gòu)成該市未來發(fā)展的生態(tài)勢,即生態(tài)因子、生態(tài)關(guān)系和生態(tài)功能調(diào)整的潛力［21-22］。不同城市之間生態(tài)位的差距構(gòu)成城市間發(fā)展的生態(tài)勢。生態(tài)位是動態(tài)的,隨著外部環(huán)境的變化和內(nèi)稟生長力的興衰而浮動。條件生態(tài)位是多維生態(tài)位空間中某些內(nèi)外條件變化下的假設(shè)生態(tài)位,該城市如能創(chuàng)造條件改善這些生態(tài)條件,有可能使其發(fā)展?jié)摿Υ蟠蟾挠^,將條件生態(tài)位變?yōu)楝F(xiàn)實生態(tài)位。3.2北京-延慶生態(tài)區(qū)位研究3.2.1生態(tài)資源及服務(wù)功能分區(qū)北京延慶縣位于北京市區(qū)西北74km,北、東、南三面環(huán)山,是連接華北、西北的重要交通樞紐,東西近鄰密云、官廳兩水庫,境內(nèi)有四級以上河流18條,水資源豐富、生態(tài)環(huán)境優(yōu)良,是首都西北重要的生態(tài)屏障和水源涵養(yǎng)谷地,也是著名的休閑避暑勝地,還擁有國家自然保護區(qū)松山森林公園,國家級濕地保護區(qū)野鴨湖等豐富的生物多樣性資源［23-24］。生態(tài)資產(chǎn)和生態(tài)服務(wù)功能在北京16個區(qū)縣中首屈一指,但經(jīng)濟發(fā)展水平卻排名最末。由于經(jīng)濟實力有限,其涵養(yǎng)流域生態(tài)資產(chǎn)、保障首都生態(tài)安全和滿足京城生態(tài)服務(wù)功能需求方面也還有很大差距。3.2.2社會文化子生態(tài)位基于數(shù)據(jù)的可獲得性,延慶的城市復(fù)合生態(tài)位主要包括產(chǎn)業(yè)發(fā)展、社會建設(shè)、自然環(huán)境三個子生態(tài)位,每個子生態(tài)位包含2—3個指標(biāo)。產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展子生態(tài)位包括:建設(shè)用地面積、第二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值、第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值;社會文化子生態(tài)位通過中學(xué)入學(xué)人數(shù)、醫(yī)療機構(gòu)人員數(shù)、人口機械增加數(shù)、總?cè)丝跀?shù)等表示;自然環(huán)境子生態(tài)位由2年內(nèi)平均年優(yōu)良空氣天數(shù)、林地覆蓋率體現(xiàn)。通過主成分分析確定每個指標(biāo)在各生態(tài)位因子中的權(quán)重。在進行主成分分析前需對各指標(biāo)數(shù)據(jù)進行歸一化。最后由三個子生態(tài)位主成分得分采用等權(quán)加和的方法確定綜合生態(tài)位。2005年到2011年延慶的產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟處于退化水平,而自然環(huán)境生態(tài)位增長迅猛和社會文化生態(tài)位相對緩慢。延慶的城市發(fā)展短板在于產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展(圖4),城市復(fù)合生態(tài)位的提升應(yīng)圍繞如果通過協(xié)調(diào)生態(tài)、生產(chǎn)、生活關(guān)系在保障自然生態(tài)和文化生態(tài)品質(zhì)不下降的前提下實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展。3.2.3北京市東南角水勢結(jié)構(gòu)通過計算2011年延慶在北京16個區(qū)縣中的復(fù)合生態(tài)位水平見下圖4,延慶縣2011年產(chǎn)業(yè)生態(tài)位居北京地區(qū)倒數(shù)第一,社會生態(tài)位居北京地區(qū)16區(qū)縣中第10名,自然生態(tài)位居第1名。因此,延慶縣除了自然子生態(tài)位占優(yōu)外,其余均處于中低水平。此節(jié)生態(tài)位分析數(shù)據(jù)為了便于比較均采用歸一化數(shù)據(jù),數(shù)值1代表北京16區(qū)縣2011年及延慶2020年(預(yù)估)中的最高水平,數(shù)值0代表最低水平。3.2.4結(jié)合北京水城的生態(tài)位和潛在生態(tài)勢延慶的潛在復(fù)合生態(tài)位主要由兩方面的因素決定:(1)植物的優(yōu)勢條件自然景觀優(yōu)勢、文化遺產(chǎn)資源、水資源優(yōu)勢、土地資源優(yōu)勢、可再生能源優(yōu)勢、交通優(yōu)勢、生物多樣性優(yōu)勢、地質(zhì)資源優(yōu)勢、欠發(fā)達地區(qū)接受外援的優(yōu)勢;(2)生態(tài)功能的利用市場依托優(yōu)勢(休閑旅游市場、生態(tài)食品供給市場、苗木花卉市場、咨詢產(chǎn)業(yè)市場)、資源供給優(yōu)勢(人才資源、信息資源、管理資源、文化資源、有機肥資源、科技資源)、環(huán)境優(yōu)勢(交通環(huán)境、基