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

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【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义。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刚性框架，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

ABSTRACT: With Beijing as an example, the mini-mum ecological security pattern is defined as the es-sential spatial pattern safeguarding the basic ecosys-tem services for the city. First, it defines the basic ecosystem services in Beijing, including hydrological regulation, geological disaster prevention, biodiversity and cultural services. Second, based on the theory of landscape security pattern and GIS models, ecological security patterns are 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 com-prehensive ecological security pattern with different security levels. The minimum ecological security pat-tern is then used as the framework to delineate future urban growth patterns. The results show that the ur-

ban growth pattern based on ecological security pat-tern maintain the basic ecosystem services with the least land and provide full construction land for the city. It is an effective way towards the smart protec-tion and smart growth.

KEYWORDS: land use planning; ecosystem service;landscape security pattern; ecological baseline; nega-tive approach to planning; Beijing

１ 引言

１．１ 关于生态系统服务和安全格局

生态系统服务（Ｅｃｏｓｙｓｔｅｍｓ　Ｓｅｒｖｉｃｅｓ）是人类从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［１－７］。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一样，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。

当前，我国学者在城市生态系统服务价值评估、生态系统健康评价、景观格局变化与生态效应、生态安全等方面展开了卓有成效的研究［８－１４］。然而，对于人地关系高度紧张的快速城市化地区来说，更具现实意义的问题是：如何判别和保护城市扩张的生态底线？这方面的探讨有待进一步开展。从土地规划和城市空间扩张的角度来说，城

【作者简介】

俞孔坚（１９６３－），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（１９８３－），女，北京大学城市与环境学院博士研究生。

李迪华（１９６７－），男，北京大学景观设计学研究院副院长。

乔 青（１９７９－），女，北京大学景观设计学研究院研究助理。

【收稿日期】２００９－０８－１２【文章编号】１００２－１３２９

（２０１０）０２－００１９－０６

【中图分类号】ＴＵ９８４；Ｘ３２０１３【文献标识码】Ａ＊　北京市国土资源局资助

项目“北京市生态安全格局战略研究”。

YU Kongjian; WANG Sisi; LI Dihua; QIAO Qing

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城市研究

Low-Carbon and Ecological City

市生态安全的底线是维护最低限度生态系统服务的安全格局。在城市规划和建设时，必须优先识别和保护自然提供的关键生态系统服务以及维护这些服务的空间格局，然后适应性地选择栖息地，来确定城市的形态和空间格局。

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？

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？

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：

（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。

（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间布局紧密相关。

具有上述特性的生态系统服务可定义为城市的基本生态系统服务，包括水文调节、气候调节、水资源供给、生物多样性保护、文化审美与启智等。这些生态系统服务在城市发展中是不可或缺、不可替代的，同时也是人们通过城市规划等手段能够进行恢复和保育的。维护这些基本生态服务的安全格局，就是城市发展的生态底线。

２ 方法论：生态安全格局及其构建

根据景观格局－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”［１５－１６］

。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［１７］。

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刚性格局，或者叫最少生态用地［１８］。

２０世纪９０年代，生态安全格局（ＥｃｏｌｏｇｉｃａｌＳｅｃｕｒｉｔｙ　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（ＬａｎｄｓｃａｐｅＳｅｃｕｒｉｔｙ　Ｐａｔｔｅｒｎ）的一种［１５－１６］。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［１８－１９］。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［１９－２４］。

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、城市发展空间回旋余地小、生态系统服务的供需矛盾十分突出［２５－２６］。北京市基本生态服务面临着危机与挑战，并集中表现在以下方面：３．１．１ 调节服务下降

（１）水过程的自我调节

（ａ）城市硬化地表的增加和目标单一的雨洪管理方式，造成城市排水压力加大，雨水资源白白流失。有资料表明，北京市主城区排水河道其洪峰流量比１９５０年代大３～４倍，近年来，城区只要２－３小时出现８０～１００ｍｍ降水，就出现多处内