北京城市扩张的生态底线——基本生态系统服务及其安全格局

ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ，ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｄｉｓａｓｔｅｒ ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ，ｂｉｏｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ａｎｄ ｃｕｌｔｕｒａｌ ｓｅｒｖｉｃｅｓ．Ｓｅｃｏｎｄ，ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｔｈｅｏｒｙ ｏｆ ｌａｎｄｓｃ印ｅ ｓｅｃｕｒｉｔｙ ｐａｔｔｅｍ ａｎｄ ＧＩＳ ｍｏｄｅｌｓ，ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ ｓｅｃｕｒｉｔｙ ｐａｔｔｅｒｎｓ ａｌｅ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｔｏ ｍａｎａｇｅ ｕｒｂａｎ ｆｌｏｏｄ ａｎｄ ｓｔｏｒｍ ｗａｔｅｒ，ｐｒｅｖｅｎｔ ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｄｉｓａｓｔｅｒｓ，ｃｏｎ— ｓｅｒｖｅ ｂｉｏｄｉｖｅｒｓｉｔｙ，ａｎｄ ｐｒｏｔｅｃｔ ｃｕｌｔｕｒａｌ ｈｅｒｉｔａｇｅ ａｎｄ ｒｅｃｒｅａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｓｅ ｐａｔｔｅｒｎｓ ａｒｅ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｉｎｔｏ ａ ｃｏｒｎ— ｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ ｓｅｃｕｒｉｔｙ ｐａｔｔｅｒｎ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｅｃｕｒｉｔｙ ｌｅｖｅｌｓ．Ｔｈｅ ｍｉｎｉｍｕｍ ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ ｓｅｃｕｒｉｔｙ ｐａｔ— ｔｅｍ ｉＳ ｔｈｅｎ ｕｓｅｄ ａｓ ｔｈｅ ｆｒａｍｅｗｏｒｋ ｔｏ ｄｅｌｉｎｅａｔｅ ｆｕｔｕｒｅ ｕｒｂａｎ ｇｒｏｗｔｈ ｐａｔｔｅｒｎｓ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｕｒ—
（１）必不可少性：这些生态系统服务应由生 态系统中的关键因子提供和创造．它们在生态系 统中的重要性十分突出．且对人类福祉具有重大 影响并且不可或缺．如水、空气和食物：
《２）地域关联性：这些生态系统服务无法从 系统外输入．不能用技术代替或代价极为高昂。例 如．尽管粮食生产非常重要，但它并没有地域性， 所以在大城市中并不构成城市生态系统的基本生 态服务：尽管雨洪调节可以通过跨地域水利工程 来实现，但成本巨大．因此应尽量在本地域内实 现，也属于土地生态系统的基本生态服务。
在快速城市化和人地关系高度紧张的背景下． 生态安全格局应强调最低限度的景观生态结构对 于生态系统服务的贡献。为此，相关研究要强调 最低生态安全格局的概念，即通过最少量土地的 保护，保障城市最基本的生态系统服务。维护这 些基本生态系统服务的安全格局就是城市扩张的 生态底线．是城市发展不可突破的剐性格局，或 者叫最少生态用地【１８１。
１９
等哥 ＊ｌ掣 莲悔 电Ⅲ 岽咖 暑蛐 悍 阱懈 旃甚 湛｛１卉
ｌ瑚 ｌ■
ｌ文章编号ｌ １ ００２—１ ３２９ （２０１０１０２－００１ ９－０６
【中图分类号】ＴＵ９８４．ｘ３２０１ ３ 【文献标识码】Ａ
【作者简介】 俞孔坚（１ ９６ ３一）．男．博 士．北京大学景观设计学 研究院院长．博士生导师。 王思思（１ ９ ８３一）．女．北 京大学城市与环境学院博 士研究生。 李迪华（１ ９６ ７一），男北 京大学景观设计学研究院 副院长。 乔 青｛１ ９ ７９一）．女北 京大学景观设计学研究院 研究助理。
北京 城市扩张的生态底线幸
——基本生态系统服务及其安全格局
ＥＣＯＬＯＧＩＣＡＬ ＢＡＳＥＬＩＮＥ ＦＯＲ ＢＥＩＪＩＮＧ’Ｓ ＵＲＢＡＮ ＳＰＲＡＷＬ：ＢＡＳＩＣ ＥＣＯＳＹＳＴＥＭ ＳＥＲ— ＶＩＣＥＳ ＡＮＤ ＴＨＥＩＲ ＳＥＣＵＲＩＴＹ ＰＪ酊＿广ＥＲＮＳ
俞子Ｌ坚 王思思 李迪华 乔 青
ＹＵ Ｋｏｎｇｊｉａｎ；ＷＡＮＧ Ｓｉｓｉ；ＬＩ Ｄｉｈｕａ；ＱＩＡＯ Ｑｉｎｇ
确定生态系统服务的安全格局需要明确两个 问题：
第一，城市生态系统中哪些是关键的、不可 替代的、需要持续存在的基本生态系统服务７
第二，维护这些基本生态系统服务的最低生 态安全格局如何确定７
１．２ 城市基本生态系统服务和生态底线 尽管生态系统提供的四大类服务是同等重要
的．但城市生态环境的条件决定了必须优先保护 一些关键性的生态系统服务。定义生态系统服务 的基本性必须同时考虑以下几个方面：
【摘要】在土地极其有限、保护与发展压力同样巨 大的形势下，科学判别和保护城市扩张的生态底 线具有重要战略意叉。探讨城市生态底线的科学 内涵．提出通过构建生态安全格局保障城市的基 本生态系统服务。以北京市为例，运用景观安全 格局理论和ＧＩＳ技术，通过对水文，地质灾害、生 物、文化遗产和游憩过程的模拟和分析，判别维 护上述过程安全的关键性空间格局，构建不同安 全水平的综合生态安全格局，特别是界定最低安 全标准下的景观格局。并以生态安全格局为剐性 框架，模拟北京城镇扩张格局。结果显示：基于生 态安全格局的城镇发展格局，用尽可能少的土地。 维护城市的基本生态系统服务，同时为城市发展 提供充足的建设用地，是实现精明保护与精明增 长的有效途径。 【关键词】土地规划；生态系统服务；景观安全格 局；生态底线；反规划；北京
２０世纪９０年代，生态安全格局（Ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ Ｓｅｃｕｎｔｙ Ｐａｔｔｅｒｎ）被作为维护生态过程安全的关键 性格局而提出来，是景观安全格局（Ｌａｎｄｓｃａｐｅ Ｓｅｃｕｒｉｔｙ Ｐａｔｔｅｒｎ）的一种【岫。６１。景观安全格局旨在 解决如何在有限的国土面积上，以最高效的景观 格局来维护土地上的生态过程，历史文化过程，游 憩过程等的健康与安全的问题。它以景观生态学 理论为基础，基于景观过程和格局的关系．通过 景观过程（包括城市的扩张．物种的空间运动．水 和风的流动．灾害过程的扩散等）的分析和模拟， 来判别对这些过程的健康与安全具有关键意义的 景观元素．空间位置及空间联系１１８“引。景观安全 格局还融合了可辩护规划思想．博弈论．门槛理 论、生态承载力和生态经济学中的安全标准思想． 其作为判别和建立生态安全格局的有效途径．已 在多项研究中得到应用和检验１１ ９ｑ ４１。
（ｃ）城市建设．农业围垦占用了大量湿地， 降低了湿地在消减洪峰．滞蓄洪水和提供生境等 方面的能力，部分河流湖泊出现了干涸断流的现 象１３０１。
（ｄ）河道渠化．固化也在一定程度上加剧了 水环境的恶化，而且降低了河流在蓄滞洪水．防 止侵蚀、水质净化和提供生境等多方面的生态功 能…。
（２）水土保持 北京市域范围内地形以山地为主，其中绝大 部分为坡地．坡度大于２５。的陡坡面积约占２／３， 这些地区水土流失范围分布较广．部分地区水土 流失程度严重．是非常突出的土地生态环境问题。 截止２０００年．北京市水土流失面积约占国土总面 积的２４，３％，其中水土流失高度敏感区主要分布 在北京北部与西部地区，面积达１ ９７７．３１ ｋｍ２…。 （３）地质灾害防护 北京地质条件复杂，是多种地质灾害的易发 区。从空间分布上看，山区是泥石流．滑坡．崩塌 （滑塌）、矿山地面塌陷等地质灾害的集中分布区， 而平原地区则存在着地裂缝．地面沉降等地质灾 害的威胁。在人类开发利用各种资源的过程中．一 些不合理的活动．如西部煤矿开采，山区不合理 的放牧和旅游开发、平原区地下水开采．建设用 地位于地裂缝附近等，为地质灾害的发生埋下了 隐患。 ５．Ｉ．２供给服务不足 （１）淡水 水资源短缺是制约北京可持续发展的核心问 题之一。目前．北京市的供水高度依赖密云水库 等大中型水库的蓄水和地下水资源，甚至通过大 型输水工程来缓解水资源不足的现状。然而，城 市化导致水系结构和功能的改变，如硬化地表的 增加和湿地的消失等．使得自然系统蓄积与调节 水资源的能力大大降低，水资源短缺的状况进一 步恶化。 （２）粮食 ２０世纪９０年代以来，由于建设占用．农业结 构调整．生态退耕及自然灾害损毁等原因，北京 市的耕地面积显著减少：１ ９９２－２００４年问，北京市 耕地面积减少１ ７１８ ５７ｋｍ２，年均减少１ ４３ ２１ ｋ吖，
生态系统中获得的产品和服务．是人类赖以生存 的恩惠之源。通常，生态系统服务被归纳为４类． 调节服务．供给服务、支持功能和文化服务【。”。 然而在我国快速城市化进程中．不合理的人类活 动极大地改变了生态系统的结构．导致生态系统 提供服务的能力降低，严重威胁可持续发展和居 民生活质量。如何在巨大的发展压力和较为脆弱 的生态条件下，有效地维护和恢复城市的生态系 统服务．协调城市发展和生态保护之间的矛盾．实 现精明发展与精明保护．已成为当代中国学术界 和政府决策部门所必须面对的严峻挑战。正如保 护基本农田已成为我国粮食安全的底线～样。维 护城市基本生态系统服务也应该成为我国城市生 态安全的底线。
（３）尺度关联性：生态系统过程和服务只在 特定的时空尺度上才能显著地表现出来，如水过 程的调节功能的体现必须在全流域范围内来认识。 对于大城市来说，生态系统服务应重点从景观和 区域尺度上来考虑：
（４）土地关联性：城市规划或土地利用规划 主要通过土地利用类型和布局对生态系统进行影 响，这些生态系统服务应与土地利用类型和空问 布局紧密相关。
２ 方法论：生态安全格局及其构建
根据景观格局一过程原理，生态系统服务的 维护需要特定的景观格局，这个维护城市生态系 统服务的空间格局就是“生态安全格局”Ｉ伯”Ｉ。如
同市政基础设施一样，生态安全格局就是城市发 展所赖以持续的生态基础设施．它为城市及其居 民提供综合的生态系统服务，维持城市生态系统 结构和过程健康与完整．是维护区域与城市生态 安全．实现精明保护与精明增长．建设宜居城市 的基本保障和重要途径Ｉ”Ｉ。
万方数据
涝【川】。据１ ９８５—１ ９９７年统计．扣除过境水量，多 年平均汛期径流出境水量约７ １ ３亿吖，其中大部 分为城市产生的地表径流【旭ｌ。
（ｂ）城市不透水面积的增加还阻碍了地下 水回补过程，加之地下水的过度开采．北京市 地下水位连年下降．２００７年末地下水平均埋深 ２２ ８９ｍ．比１ ９８０年末下降１ ５．５５ｍ．储量减少 ７９ ６亿吖．并引发了湿地萎缩．地面沉降等一系 列生态环境问题【２引。
本研究以中国快速城市化的典型代表——北 京市为例，研究保障北京市基本生态系统服务的 最低生态安全格局，以此作为城市空间发展和土 地利用的生态底线。同时，为城市规划和土地利 用规划提供理论和方法论方面的借鉴。
３ 北京城市扩张的生态底线
３．１ 北京城市生态系统服务问题与挑战 当前，北京市水土资源不足，城市发展空间
ＫＥＹＷＯＲＤＳ：ｌａｎｄ ｕｓｅ ｐｌａｎｎｉｎｇ；ｅｃｏｓｙｓｔｅｍ ｓｅｒｖｉｃｅ； ｌａｎｄｓｃａｐｅ ｓｅｃｕｒｉｔｙ ｐａｔｔｅｒｎ；ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ ｂａｓｅｌｉｎｅ；ｎｅｇａ－ ｆｉｖｅ ａｐｐｒｏａｃｈ ｔＯ ｐｌａｎｎｉｎｇ；Ｂｅｉｊｉｎｇ