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城市生态位理论及其应用

2018/2/13 3:00:01
【摘要】   摘要 重新界定城市生态位的概念,将城市生态位定义为:在城市群的背景下,城市生命体从其城市群所在区域中所能获得的各种自然资源、生产资本、人力资源和社会资源等各种资源的综合,包括各种资本或资源的数...

  摘要 重新界定城市生态位的概念,将城市生态位定义为:在城市群的背景下,城市生命体从其城市群所在区域中所能获得的各种自然资源、生产资本、人力资源和社会资源等各种资源的综合,包括各种资本或资源的数量和类型及其在空间上和时间上的变化。从而为分析城市之间的相互作用提供新的视角。通过对城市生态位的时间轴线上的演变与城市间生态位的分异进行分析,探寻城市群的结构变化过程,研究城市间生态位的分异对资源利用的影响。通过京津冀城市群的案例分析表明:京津冀城市群中,北京市和天津市极化作用明显,城市间生态位两极分化严重,中心城市的经济扩散作用体现不够充分,极化作用过强抑制了其它城市生态位的扩展,并且导致了中心城市大量占用水资源,从而抑制其它城市发展。

  关键词 城市生态位;水资源竞争;中心城市;京津冀城市群
  中图分类号 X171.1 文献标识码 A 文章编号 1002-2104(2008)05-0041-05
  
  经过近一个世纪的发展,生态位的概念及其理论正日趋完善,其应用范围也已超过生物学的范畴,生态位理论在竞争机制、生态元(包括人类)对环境的适应性、生态系统的演化、多样性和稳定性、人类生态、城市生态等方面研究中具有重要的指导意义。在城市研究方面 ,1984年王如松等学者将生态位理论应用于城市生态系统,指出:城市生态位是指一个城市提供给人们的或可被人们利用的各种生态因子(如水、食物、土地、建筑、交通等)和生态关系(如生产力水平、环境容量、生活质量等)的集合[1]。韩秀娣对城市生态位的内涵及其调控进行了讨论[2],认为城市生态位是针对城市这个特殊的有机体生态元而言的,其实质是指城市居民的生存条件、生存质量的满意程度。丁圣彦、李志恒在研究开封市的城市生态位变化时[3],结合宜居城市指标体系,将城市生态位分为三类:城市自然生态位、城市经济生态位和城市社会生态位三大项。胡聃和王如松用以天津为案例,研究了城乡交错带的生态控制问题[4]。罗小龙、甄峰则应用生态位理论对南京市城乡结合部进行了初步研究[5],引入生态位态势解释了农村生态系统向城市生态系统演化这一城市化过程,他们定义城乡结合部生态位为城乡结合部对周边地区所提供的社会资源、经济资源、自然资源利用的多样性、数量及效率的测度。毛显强等人针对城市生态系统的社会-经济-自然生态的复合特征,提出"生态活度生态位"概念[6~7],并在广州市生态城市规划中进行了实证分析。周鸿[8]、李自珍[9]等也对城市生态位有关问题阐述了各自看法,侧重于城市生态因子和生态关系对城市居民的适宜程度。总的看来,对于城市生态位的研究多是直接将生态位的概念和方法 移至城市生态学中,从而构建社会-经济-生态指标,对城市生态状况进行评价。并没有将城市作为一个独立的生态元进行考察,对于城市在其城市群中的相对“位置”缺乏考虑,而这些条件对于城市群背景下的城市化过程具有非常重要的意义,同时也深刻影响了城市群整体的协调发展与综合竞争力的提高。因此,本文将在城市群背景下重新界定城市生态位的概念,分析城市生态位的演变规律与城市间的生态位分异,进而为城市群的协调发展提供建议。
  
  1城市生态位
  
  1.1 城市生态位的界定
  以往生态位理论在城市生态研究中的应用对象过于微观。如果从宏观角度,将城市系统作为一个特殊的生命体来考虑,置于城市群背景下,那么可以将“城市生态位”定义为:在城市群的背景下,城市生命体从其城市群所在区域中所能获得的各种自然资源、生产资本、人力资源和社会资源等各种资源的综合,包括各种资本或资源的类型、数量及其在空间上和时间上的分布;它反映了城市生命体在城市群中的性质、功能、地位、作用以及发展规模和速度的定位;它代表了城市生命体在其所在城市群中的多维生态空间位置,包含了城市之间的社会经济与生态关系的综合,比如城市之间的相互竞争、相互妥协等,它是城市生命体生态位构建作用的结果。因此城市生态位又可以分解为:资源生态位、环境生态位、经济生态位、社会生态位等多个向量。清楚地认识城市生态位,也是制定城市及城市群发展战略的出发点。
  城市群中,城市生态位重叠是导致城市竞争的主因,城市生态位的分异又体现了城市群发展过程中城市之间的协调问题,城市生态位的两极分化,可能意味着城市发展的极端不平衡。
  因此,城市生态位理论的基本思想有三点:首先,研究城市生命体在其城市群或经济圈中的位置、功能和作用;其次,客观上反映城市群大系统结构中的秩序和安排;其三,城市生态位的构建是城市生命体与其环境之间相互作用的过程和结果,体现了城市生命体对其自身生态位的主动作用以及客观环境的动态变化。
  简单地讲,城市生态位是基于环境资源空间特性和城市固有性质的互动关系定位,是城市生命体与城市群互动匹配(适应)后所处的客观状态;它一方面构成城市生命体发展的生境,同时又是城市向外作用的起点,是城市行为延伸的出发点。多个城市生态位的集合表达了城市群中各城市之间所形成的一种共同发展状态,构成了城市间互动作用的场所。
  1.2 城市生态位的特征
  1.2.1 城市生态位的多维性
  城市群是一种自然-社会-经济复合生态系统,城市生态位也体现出多维特征,可以从自然、社会、经济等多维度分解,同时对于这些指标,还能够进行下一步的细化和分解,比如社会维度可以从城市文化、地域性格、人力资源、制度资源、知识资源等方面进行考察。这种多维性与城市的复杂属性密切相关,体现了人类活动的决定性作用和多样性需要。
  1.2.2 城市生态位扩展与压缩
  一般而言,城市生命体的生态位处于不断重构的过程中,生态位扩展总是伴随着城市化水平的逐步提高。在资源竞争过程中,优胜城市获得更多的自然资源或者社会经济资源,从而获得更大的发展空间,进而在后续的资源竞争过程中拥有更多的可选竞争策略,其发展战略也具有更大的选择空间,生态位得到扩展。然而在资源竞争过程中处于劣势的城市,其生态位可能遭到其它城市的蚕食,甚至在竞争中被淘汰而释放出所占有的资源空间,其生态位空间则可能被进一步压缩,也将进一步恶化城市在未来资源竞争中的劣势地位,导致城市生命体的发展受到更多约束。
  1.2.3 城市生态位的构建具有方向性
  所谓生态位构建是指有机体改变或修复其自身环境的过程,其实质是“有机体在其所处环境中的自然选择[10]”,这一过程在也称为大尺度上的生态系统工程[11]。城市化进程或城市发展本身也具有城市生态位构建作用,用某些指标来分析城市生态位构建的效应,有利于在实际研究或者管理中准确而合理地制定城市发展战略,从而促使城市生命体实现自然生态-社会经济和谐发展。相比于自然生物体的生态位形成,城市生态位的构建能够在很大程度上体现出人类社会的主导作用――促使城市生态位朝着城市管理者或者政府设定的方向前进。
  
  2 城市生态位宽度及分异的测度
  
  2.1 城市生态位宽度
  城市生态位表达了城市在城市群/经济圈中所处的抽象“位置”,亦即在特定的研究区域内,与周围城市相互作用而形成的相对地位和作用。
  以城市资源生态位为例:城市资源生态位宽度越大,则表明城市系统能够获取更多的外部资源来支撑其城市化发展过程,在与其它城市发生竞争时,能够从更高程度上利用周围环境和资源,具有较大的竞争优势,并且对本区域的影响也越大。


  通过对城市所获得的自然资源、社会资源和经济资源的多样性、数量变化的测度,以及城市间资源流动的核算,能够反映城市资源生态位的发展态势以及分析城市间资源生态位的消长。城市资源生态位宽度取决于其所能够获取的资源的态(自然资源、人力资源等的总量);而城市未来的资源生态位宽度则取决于资源的势 (各种资源存量的变化速率) 和时间的推移。态和势的有机结合充分反映了城市生态位的大小,也即是城市生态位宽度,可以如下公式表示[12]:
  其中i,j=1,2,……,n。N?i是城市i的生态位宽度,S?i为城市i的态,P?i为城市i的势,S?j为城市j的态,P?j为城市j的势,A?i和A?j为量纲转换系数。将S?j+A?jP?j称为绝对生态位。
  2.2 城市生态位分异指数
  城市生态位宽度代表了城市在其城市群中的相对位置,为了便于比较城市群中城市生态位宽度之间的差异,构建生态位分异指数,从而了解城市群中城市生态位的结构变化。其计算公式如下:
  C=∑ni=1[(N?i/N)-1]2/n(2)
  式中,N?i表示第i个城市的生态位宽度,N表示生态位宽度的平均值,n表示城市个数。
  
  3 案例分析
  
  下面将以京津冀城市群进行案例分析,比较不同时段的生态位值,可以得到各城市生态位的演变规律,分析各城市之间生态位值的分异,则可以看出城市群整体生态位情况。
  3.1 京津冀城市群概况
  京津冀都市圈位于华北地区和海河流域北部,包括北京、天津两个直辖市,河北省石家庄、承德、张家口、秦皇岛、唐山、廊坊、保定、沧州8个地级行政区,总面积18.31万km2,其中山区(含山间盆地)11.76万km2,占64%;平原6.55万km2,占36%。京津冀都市圈处于内蒙古高原、太行山脉向华北平原的过渡地带,整体地形特征是西北高,东南低。地形差异显著,地貌类型复杂多样,高原、山地、丘陵、平原、盆地、湖泊等地貌类型齐全。主要地貌单元可以分为:坝上高原、燕山山区、冀西北山间盆地、太行山山区、滦河海河下游冲积平原等。高原和山地丘陵地区占区域国土面积比例超过50%。京津冀都市圈中,有16.70万km2属于海河流域,占都市圈总面积的91%,占海河流域总面积的52%;有1.61万km2属于内陆河和辽河流域,占都市圈总面积的9%,其中张家口北部1.17万km2属于内陆河流域,承德东北部有0.44万km2属于辽河流域。[KG)]
  3.2 京
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