烟台市区域生态系统
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硕士学位论文答辩
烟台市区域生态系统 管理研究
答辩人：朱文娇 导 师：李 波 副教授 时 间：2006年5月
北京师范大学资源学院
提纲
1研究综述 2研究区概况 3生态环境综合评价 4生态承载力分析 5产业发展的生态环境效应及优化对策 6区域土地资源可持续利用评价 7区域生态系统管理的总体方案 8结论与讨论
烟台市2002年人均生态足迹供给和需求对比
烟台市2002年各行政区生态足迹分析
烟台市2002年各县市区的生态足迹与生态承载力
区 市 烟台市 芝罘区 牟平区 龙口市 莱阳市 莱州市 蓬莱市 招远市 栖霞市 海阳市 长岛县 人 均 生态足迹（hm2/ 人） 1.717 1.269 1.643 4.445 1.456 1.641 1.900 1.441 1.486 1.198 0.059 人 均 生态承载力（ hm2/人） 0.181 0.117 0.223 0.118 0.157 0.169 0.194 0.178 0.242 0.191 0.122 人均生态 盈余/赤字（hm2/ 人） -1.536 -1.153 -1.420 -4.327 -1.300 -1.473 -1.703 -1.262 -1.244 -1.007 +0.063 万元GDP的 生态足迹 （hm2/万元GDP） 0.996 0.532 1.107 1.718 1.415 1.012 1.000 0.750 1.679 1.399 0.023
5 5. 1产业结构变化的生态环境效应评价体系 产业发展的生态环境效应及优化对策
参照彭建，王仰麟，等于2005年所构建的“区域产业发展的生 态环境影响系数与产业结构生态环境影响指数”，定量综合评 价区域产业结构变化的生态环境效应。 将区域产业结构细分为9种类型，对生态环境要素影响或干扰 方式与程度的不同，定义影响系数
2004 92.67
烟台市多年土地利用结构变化
土地利用中存在的主要问题
⑴城镇用地规模扩展迅速 ⑵农村居民点人均用地过高，出现了大量的“空心 村”和空人房现象 ⑶各类园区土地利用率和单位面积产出率低 ⑷农用地种植结构调整缺乏控制和规划，插花种植 现象严重 ⑸耕地质量下降 ⑹残、次、疏林面积大，水土流失严重
富裕 （万人）
160.7304 321.4607 482.1911 642.9214 803.6518 964.3821 1125.112 1285.843
4.3小结
①增加单位面积自然系统的生产率； ②高效利用现有资源存量； ③控制人口以减少消费以及减少人均消费，改变人 们的生活消费方式。 在本文中，①和②两项措施将是力求达到的目标。
依据公式⑴计算，得出烟台市生态环境质量的相 关指数
烟台市生态环境质量指数
A森林、水域和草地所占面积比重少，造成生物丰富度指数偏低； B水网密度评价等级较差； C单位面积承载的环境压力依旧较大； 烟台市综合生态环境质量评价等级为一般，说明烟台市生态 环境质量水平适中，较适于人类生存，但存在着某些制约因子。
区 域 土 地 项 指 源 标 可 值 持 、 续 标 利 准 用 值 评 和 价 权 指 重 标 体 系 中 各 资
6.2 区 域 土 地 可 持 续 利 用 评 价
单
依据各指标权重与指标赋分值加权求和, 得到总的 评价分值。具公式为：
公式⑸
式中，Z为区域土地资源可持续利用的综合指数； i=1,2,…5；Wi为第i个指标的权重值；Fij表示第i个指标的实 际得分值。 最后，依据评价分值大小, 将土地资源可持续利用划分为 5 个级别。
不同产业类型的生态环境影响系数
产业 名称 影响系数 种植业 3 林业 2 畜牧业 2 渔业 2 轻工业 4 重工业 5 建筑业 3 运输业 4 其他 产业 1
加权求和，得到区域产业结构的生态环境影响指数(influence index of industrial structure on natural environment，IIISNE)
生态环境质量指数的计算方法为：
EQI = ∑Wi ∑ FijWij
i =1 k =1
5
j
公式(1)
式中，EQI 表示生态环境质量指数；i个指标排序，i ＝1,2,3,4,5；j为类型排序值。Wij为第i个指标的权重 值。Fij表示第i个指标第j类型的实际得分值；Wij表 示第i个指标中第j类型的分权重值。
5.4区域经济发展与环境保护的协调对策
以生态产业作为调整优化产业结构的突破口 ； 建立科技创新体系，依靠科技进步优化产业 ； 政府合理引导和监管
6区域土地资源可持续利用评价
6.1土地利用状况
45.00 40.00 耕地 35.00 园地 烟台市多年土地利用结构多样化指数 烟台市多年土地利用率 30.00 林地 25.00 2003 年份 1990 1990 1991 1991 1996 1996 2003牧草地 2004 年份 20.00 居民点及工矿用地 15.00 交通用地 GM 0.772 87.73 0.774 87.77 0.795 88.04 0.796 92.600.802 土地利用率 水域 10.00 未利用土地 5.00 0.00 1990 1991 1996 2003 2004
4.2 NPP
水热双因子复合的估算模型
1 e 0.00031W NPP = 3000 1 + e0.123450.2606T
公式⑶
式中，W 为湿润指数；T 为温度指数；NPP 为净 第一性生产力。其中，W = 降水量/蒸发量。
NPP
( (
)
(
)
胶
州
半
岛
NPP利用效率
土地生产能力可通过NPP～粮食生产的换算来估算。 根据经验，将NPP最大利用效率设定为40%，烟台市目 前NPP的利用效率的平均水平大致在15～16％之间（青 岛市为20～25%），因此，烟台市土地生产力的提高尚 有很大潜力。
14200000 12200000 10200000 8200000
烟台市多年IIISNE和GDP变化示意图
①IIISNE属中下等，表明产业结构调整任务艰巨； ②IIISNE初期增幅明显，后不断趋缓，结合GDP的持续增长，说 明产业结构调整发挥了作用，区域经济发展模式的可持续性是在 不断增强的 ；
4 3.5 3 2.5 2 1.5
烟台市城市战略发展研究之生态专题（2004.8~2005.10）
技术路线流程图
2 研究区域概况
北纬36°16′～38°23′，东经 119°34′～121°57′ 低山丘陵区，地势中间高，四周 低 国家重点开发的环渤海地区的重 要城市,其海域扼守着渤海～黄 海的通道
区域生态系统分析
烟台市区域景观要素及分布示意图
5.3研究区结果分析
3.6 3.5 3.4 3.3 6200000 3.2 3.1 3 1985 1988 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 4200000 2200000 200000
IIISNE GDP（万元） 对数 (IIISNE)
0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 0
县 市 市 市 区 市 市 市 市 长 岛 蓬 莱 烟 台 龙 口 牟 平 栖 霞 招 远 莱 州 海 阳 莱 阳 市
烟台市各县市NPP利用效率
基于NPP的人口承载力分析
参考相关标准，定位为：温饱，400kg/人；小康，423 kg/人；富裕458 kg/人。
土地资源可持续利用评判标准
综合评价值 ＜25 25~50 50~70 70~85 ＞85 可持续水平 非可持续性 弱可持续性 初步可持续性 一般可持续性 可持续性
烟台市土地资源可持续利用评价结果
土地资源可持续利用水平不断提高，从早期的弱可持续 性逐步发展到目前的初步可持续阶段，将向一般可持续 性发展； 制约因素： ①耕地减少，人地矛盾日益突出 ； ②耕地质量偏低 ； ③土地利用不够充分，土地生产率低 ； ④水土流失严重，生态环境脆弱
1研究综述
土地利用变化成为全球变化研究的前沿和热点课题； 区域城乡生态的良性循环，是现在与未来城市发展中 面临的重要任务之一 ； 可持续发展归根结底是生态系统管理的问题； 景观生态规划又是区域生态调控的关键之一 ； 因此，在景观→区域跨尺度上，将景观生态规划、生 态系统管理结合，可进一步提升区域生态环境建设和 可持续发展的合理性和可操作性。
5.2产业结构现状
烟台市：①处于“二三一”的产业结构格局； ②产业结构由早期的农业、其他产业为主，先转 化为其他产业、轻工业为主，进而表现为以其 他产业、重工业为主。 各县市区：①芝罘区的产业结构格局为“一二三”，长岛 县 为“一三二”，其他均为“二三一”； ②芝罘区主要以其他产业为主，长岛县以渔业 和其他产业为主，其他与烟台市整体相近。
6.3县级土地资源可持续利用评价
体 系 中 各 单 项 指 标 权 重 和 标 志 值 标 指 价 评 用 利 续 持 可 源 资 地 土 级 县
烟台市各县市区土地资源可持续利用评价结果
人均生态足迹需求为1.300hm2/人，生态承载力为0.224hm2/ 人，人均生态赤字达1.076hm2/人→区域尺度上不可持续性
人均生态足迹 人均生态承载力
0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0
耕地 草地 林地 化石燃料 水域 建筑用地
生物生产性土地的供 原因：耕地面积不足； 给结构和社会经济发展 林地面积低，林木质量差； 的需求结构之间，具有 化石燃料的过量需求增加了 明显的不对称性； 对林地资源的消耗； 耕地、草地和化石燃 化石燃料的利用率低等 料用地供需矛盾突出；
3.3生态环境质量分析
生态赤字：对烟台市2002年生态足迹分析表明（见4.1）， 烟台市的生态赤字为1.534hm2/人； 海陆交互地带的丧失 生物多样性减少 河湖萎缩 水资源短缺 环境污染 ……
4生态承载力分析
4.1生态足迹
加拿大William Rees 教授于1992 年首先提出的，随后 和Wackernagel 博士提出具体的计算方法
EF = Nef = N ∑ (aai ) = N ∑ ( ci ) pi
公式⑵
式中，i为消费商品的和投入的类型；pi为i种消 费商品的平均生产能力；ci为i种商品的人均消费量； aai为人均i种交易商品折算的生物生产面积；N为人 口数；ef为人均生态足迹；EF为总的生态足迹。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
烟台市2002年的生态足迹分析
芝罘区 福山区 牟平区 莱山区 开发区 龙口市 莱阳市 莱州市 蓬莱市 招远市 栖霞市 海阳市 长岛县 烟台市
2003年烟台各县市区与烟台市IIISNE对比图 2003 IIISNE
①开发区和招远市的IIISNE值高于烟台市：重工业比重极为突出 ②芝罘区IIISNE值为2.627，处于中等水平：较高的其他产业比重 ③长岛县的IIISNE值仅为1.812，生态环境良好：以渔业和其他 产业为主，而这两种产业类型的生态环境影响系数均较低；
烟台市人口承载力情景预测
NPP利用效率 （%）
5 10 15 20 25 30 35 40
土地生产力 （kg/hm2）
1540.697 3081.394 4622.091 6162.788 7703.485 9244.182 10784.88 12325.58
小康 (万人)
174.0296 348.0591 522.0887 696.1182 870.1478 1044.177 1218.207 1392.236
3生态环境综合评价
3.1生态环境现状
空气环境：质量良好 水环境：
烟台市主要河流、水库水质情况
3.2生态环境质量分析
参照中国环境监测总站基于层次分析法原理制定的 《生态环境质量评价技术规定》分析烟台市生态环境 质量。 选取生物丰度指数、植被覆盖指数、水网密度指数、 土地退化指数和污染负荷指数五个指标，通过赋予各 指标不同的权重，计算区域生态环境质量指数（Ecoenvironmental Quality Index, EQI）。 根据生态环境质量指数，将生态环境质量分为五级， 即优(≥75)、良(55~75)、一般(35~55)、较差(20~35)和 差(＜20)。
烟台市区域生态系统 管理研究
答辩人：朱文娇 导 师：李 波 副教授 时 间：2006年5月
北京师范大学资源学院
提纲
1研究综述 2研究区概况 3生态环境综合评价 4生态承载力分析 5产业发展的生态环境效应及优化对策 6区域土地资源可持续利用评价 7区域生态系统管理的总体方案 8结论与讨论
烟台市2002年人均生态足迹供给和需求对比
烟台市2002年各行政区生态足迹分析
烟台市2002年各县市区的生态足迹与生态承载力
区 市 烟台市 芝罘区 牟平区 龙口市 莱阳市 莱州市 蓬莱市 招远市 栖霞市 海阳市 长岛县 人 均 生态足迹（hm2/ 人） 1.717 1.269 1.643 4.445 1.456 1.641 1.900 1.441 1.486 1.198 0.059 人 均 生态承载力（ hm2/人） 0.181 0.117 0.223 0.118 0.157 0.169 0.194 0.178 0.242 0.191 0.122 人均生态 盈余/赤字（hm2/ 人） -1.536 -1.153 -1.420 -4.327 -1.300 -1.473 -1.703 -1.262 -1.244 -1.007 +0.063 万元GDP的 生态足迹 （hm2/万元GDP） 0.996 0.532 1.107 1.718 1.415 1.012 1.000 0.750 1.679 1.399 0.023
5 5. 1产业结构变化的生态环境效应评价体系 产业发展的生态环境效应及优化对策
参照彭建，王仰麟，等于2005年所构建的“区域产业发展的生 态环境影响系数与产业结构生态环境影响指数”，定量综合评 价区域产业结构变化的生态环境效应。 将区域产业结构细分为9种类型，对生态环境要素影响或干扰 方式与程度的不同，定义影响系数
2004 92.67
烟台市多年土地利用结构变化
土地利用中存在的主要问题
⑴城镇用地规模扩展迅速 ⑵农村居民点人均用地过高，出现了大量的“空心 村”和空人房现象 ⑶各类园区土地利用率和单位面积产出率低 ⑷农用地种植结构调整缺乏控制和规划，插花种植 现象严重 ⑸耕地质量下降 ⑹残、次、疏林面积大，水土流失严重
富裕 （万人）
160.7304 321.4607 482.1911 642.9214 803.6518 964.3821 1125.112 1285.843
4.3小结
①增加单位面积自然系统的生产率； ②高效利用现有资源存量； ③控制人口以减少消费以及减少人均消费，改变人 们的生活消费方式。 在本文中，①和②两项措施将是力求达到的目标。
依据公式⑴计算，得出烟台市生态环境质量的相 关指数
烟台市生态环境质量指数
A森林、水域和草地所占面积比重少，造成生物丰富度指数偏低； B水网密度评价等级较差； C单位面积承载的环境压力依旧较大； 烟台市综合生态环境质量评价等级为一般，说明烟台市生态 环境质量水平适中，较适于人类生存，但存在着某些制约因子。
区 域 土 地 项 指 源 标 可 值 持 、 续 标 利 准 用 值 评 和 价 权 指 重 标 体 系 中 各 资
6.2 区 域 土 地 可 持 续 利 用 评 价
单
依据各指标权重与指标赋分值加权求和, 得到总的 评价分值。具公式为：
公式⑸
式中，Z为区域土地资源可持续利用的综合指数； i=1,2,…5；Wi为第i个指标的权重值；Fij表示第i个指标的实 际得分值。 最后，依据评价分值大小, 将土地资源可持续利用划分为 5 个级别。
不同产业类型的生态环境影响系数
产业 名称 影响系数 种植业 3 林业 2 畜牧业 2 渔业 2 轻工业 4 重工业 5 建筑业 3 运输业 4 其他 产业 1
加权求和，得到区域产业结构的生态环境影响指数(influence index of industrial structure on natural environment，IIISNE)
生态环境质量指数的计算方法为：
EQI = ∑Wi ∑ FijWij
i =1 k =1
5
j
公式(1)
式中，EQI 表示生态环境质量指数；i个指标排序，i ＝1,2,3,4,5；j为类型排序值。Wij为第i个指标的权重 值。Fij表示第i个指标第j类型的实际得分值；Wij表 示第i个指标中第j类型的分权重值。
5.4区域经济发展与环境保护的协调对策
以生态产业作为调整优化产业结构的突破口 ； 建立科技创新体系，依靠科技进步优化产业 ； 政府合理引导和监管
6区域土地资源可持续利用评价
6.1土地利用状况
45.00 40.00 耕地 35.00 园地 烟台市多年土地利用结构多样化指数 烟台市多年土地利用率 30.00 林地 25.00 2003 年份 1990 1990 1991 1991 1996 1996 2003牧草地 2004 年份 20.00 居民点及工矿用地 15.00 交通用地 GM 0.772 87.73 0.774 87.77 0.795 88.04 0.796 92.600.802 土地利用率 水域 10.00 未利用土地 5.00 0.00 1990 1991 1996 2003 2004
4.2 NPP
水热双因子复合的估算模型
1 e 0.00031W NPP = 3000 1 + e0.123450.2606T
公式⑶
式中，W 为湿润指数；T 为温度指数；NPP 为净 第一性生产力。其中，W = 降水量/蒸发量。
NPP
( (
)
(
)
胶
州
半
岛
NPP利用效率
土地生产能力可通过NPP～粮食生产的换算来估算。 根据经验，将NPP最大利用效率设定为40%，烟台市目 前NPP的利用效率的平均水平大致在15～16％之间（青 岛市为20～25%），因此，烟台市土地生产力的提高尚 有很大潜力。
14200000 12200000 10200000 8200000
烟台市多年IIISNE和GDP变化示意图
①IIISNE属中下等，表明产业结构调整任务艰巨； ②IIISNE初期增幅明显，后不断趋缓，结合GDP的持续增长，说 明产业结构调整发挥了作用，区域经济发展模式的可持续性是在 不断增强的 ；
4 3.5 3 2.5 2 1.5
烟台市城市战略发展研究之生态专题（2004.8~2005.10）
技术路线流程图
2 研究区域概况
北纬36°16′～38°23′，东经 119°34′～121°57′ 低山丘陵区，地势中间高，四周 低 国家重点开发的环渤海地区的重 要城市,其海域扼守着渤海～黄 海的通道
区域生态系统分析
烟台市区域景观要素及分布示意图
5.3研究区结果分析
3.6 3.5 3.4 3.3 6200000 3.2 3.1 3 1985 1988 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 4200000 2200000 200000
IIISNE GDP（万元） 对数 (IIISNE)
0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 0
县 市 市 市 区 市 市 市 市 长 岛 蓬 莱 烟 台 龙 口 牟 平 栖 霞 招 远 莱 州 海 阳 莱 阳 市
烟台市各县市NPP利用效率
基于NPP的人口承载力分析
参考相关标准，定位为：温饱，400kg/人；小康，423 kg/人；富裕458 kg/人。
土地资源可持续利用评判标准
综合评价值 ＜25 25~50 50~70 70~85 ＞85 可持续水平 非可持续性 弱可持续性 初步可持续性 一般可持续性 可持续性
烟台市土地资源可持续利用评价结果
土地资源可持续利用水平不断提高，从早期的弱可持续 性逐步发展到目前的初步可持续阶段，将向一般可持续 性发展； 制约因素： ①耕地减少，人地矛盾日益突出 ； ②耕地质量偏低 ； ③土地利用不够充分，土地生产率低 ； ④水土流失严重，生态环境脆弱
1研究综述
土地利用变化成为全球变化研究的前沿和热点课题； 区域城乡生态的良性循环，是现在与未来城市发展中 面临的重要任务之一 ； 可持续发展归根结底是生态系统管理的问题； 景观生态规划又是区域生态调控的关键之一 ； 因此，在景观→区域跨尺度上，将景观生态规划、生 态系统管理结合，可进一步提升区域生态环境建设和 可持续发展的合理性和可操作性。
5.2产业结构现状
烟台市：①处于“二三一”的产业结构格局； ②产业结构由早期的农业、其他产业为主，先转 化为其他产业、轻工业为主，进而表现为以其 他产业、重工业为主。 各县市区：①芝罘区的产业结构格局为“一二三”，长岛 县 为“一三二”，其他均为“二三一”； ②芝罘区主要以其他产业为主，长岛县以渔业 和其他产业为主，其他与烟台市整体相近。
6.3县级土地资源可持续利用评价
体 系 中 各 单 项 指 标 权 重 和 标 志 值 标 指 价 评 用 利 续 持 可 源 资 地 土 级 县
烟台市各县市区土地资源可持续利用评价结果
人均生态足迹需求为1.300hm2/人，生态承载力为0.224hm2/ 人，人均生态赤字达1.076hm2/人→区域尺度上不可持续性
人均生态足迹 人均生态承载力
0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0
耕地 草地 林地 化石燃料 水域 建筑用地
生物生产性土地的供 原因：耕地面积不足； 给结构和社会经济发展 林地面积低，林木质量差； 的需求结构之间，具有 化石燃料的过量需求增加了 明显的不对称性； 对林地资源的消耗； 耕地、草地和化石燃 化石燃料的利用率低等 料用地供需矛盾突出；
3.3生态环境质量分析
生态赤字：对烟台市2002年生态足迹分析表明（见4.1）， 烟台市的生态赤字为1.534hm2/人； 海陆交互地带的丧失 生物多样性减少 河湖萎缩 水资源短缺 环境污染 ……
4生态承载力分析
4.1生态足迹
加拿大William Rees 教授于1992 年首先提出的，随后 和Wackernagel 博士提出具体的计算方法
EF = Nef = N ∑ (aai ) = N ∑ ( ci ) pi
公式⑵
式中，i为消费商品的和投入的类型；pi为i种消 费商品的平均生产能力；ci为i种商品的人均消费量； aai为人均i种交易商品折算的生物生产面积；N为人 口数；ef为人均生态足迹；EF为总的生态足迹。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
烟台市2002年的生态足迹分析
芝罘区 福山区 牟平区 莱山区 开发区 龙口市 莱阳市 莱州市 蓬莱市 招远市 栖霞市 海阳市 长岛县 烟台市
2003年烟台各县市区与烟台市IIISNE对比图 2003 IIISNE
①开发区和招远市的IIISNE值高于烟台市：重工业比重极为突出 ②芝罘区IIISNE值为2.627，处于中等水平：较高的其他产业比重 ③长岛县的IIISNE值仅为1.812，生态环境良好：以渔业和其他 产业为主，而这两种产业类型的生态环境影响系数均较低；
烟台市人口承载力情景预测
NPP利用效率 （%）
5 10 15 20 25 30 35 40
土地生产力 （kg/hm2）
1540.697 3081.394 4622.091 6162.788 7703.485 9244.182 10784.88 12325.58
小康 (万人)
174.0296 348.0591 522.0887 696.1182 870.1478 1044.177 1218.207 1392.236
3生态环境综合评价
3.1生态环境现状
空气环境：质量良好 水环境：
烟台市主要河流、水库水质情况
3.2生态环境质量分析
参照中国环境监测总站基于层次分析法原理制定的 《生态环境质量评价技术规定》分析烟台市生态环境 质量。 选取生物丰度指数、植被覆盖指数、水网密度指数、 土地退化指数和污染负荷指数五个指标，通过赋予各 指标不同的权重，计算区域生态环境质量指数（Ecoenvironmental Quality Index, EQI）。 根据生态环境质量指数，将生态环境质量分为五级， 即优(≥75)、良(55~75)、一般(35~55)、较差(20~35)和 差(＜20)。