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城市土地是一类具有社会、经济及自然属性的复合生态系统,具有社会、经济及自然生态服务功能,城市土地的不合理利用,导致了严重的社会与环境问题,已经威胁到当地城市居民的人类福祉以及区域的生态安全。中国的快速城市化发展使城市土地利用面临社会经济发展以及生态安全的双重压力,主要表现为不同功能土地类型之间数量上的矛盾冲突问题。
本文提出功能导向的土地复合生态管理创新方法,试图以功能为导向,通过对功能进行评价与分析,对土地利用的结构、过程及功能进行辨识、摸拟与调控,在保证功能供需平衡性、多功能协调性以及功能主体公平性的前提下,化解城市土地利用过程中由于数量及结构上的矛盾冲突问题。主要针对城市土地利用的四个热点问题进行了探讨:1)从全国尺度与北京城市尺度上探讨了城市热效应的土地利用复合生态动力学机制与调控方法;2)以常州市城郊工业用地、耕地及水域湿地之间在数量上矛盾冲突化解为例,探讨了经济高速发展地区如何强化建设用地与非建设用地的生态服务功能的多目标规划方法;3)以盐城市海岸带滩涂土地复合生态系统动力学机制及适应性生态管理为例,探讨了生态敏感地区如何保持人类活动的适度干扰程度,达到土地保育与开发利用并举的多主体管理方法;4)以北京化工废弃场地土地修复与再利用为例,对受损土地的历史污染效应评价及其生态修复途径进行了探讨。本文得出以下主要结论:
1.中国的城市热效应变化显著,近20年来中国城市热效应主要受当地城市化引起的土地利用变化影响,城市热效应主要影响因子为城市建成区面积、人口、GDP、货运总量、全年用电量以及绿化面积。
2.北京建成区所有绿地被去除后,其地表温度与近地表空气温度对比现状(2005年7月25日)分别升高1.95 K和0.92 K;当把建成区绿地数量提高至NDVI指数为0.22-0.42时,平均空气温度将下降到294.98-293.08 K,接近当地居民舒适温度(295-293K)。
3.经济高速发展地区常州市城郊土地未来面临的是工业用地、耕地(食物生产用地)与水域湿地(生态服务用地)之间在数量上的矛盾冲突问题;化解这个问题需要强化各类用地的生态服务功能的供给能力,使工业用地的地均COD、NH3-N排放量分别从现状水平的484.97吨/平方公里、34.95吨/平方公里减少到380吨/平方公里、22吨/平方公里,同时调整工业用地、耕地与水域湿地比例分别为21.59∶57.24∶21.17,从而使地区工业用地GDP产值达1816亿元,满足了在保证经济稳步发展的同时保障当地的粮食与生态安全。
4.盐城滩涂湿地复合生态系统在进入1996年后,由于人类围垦与引入大米草的土地利用生态胁迫活动超载,目前围垦与引入大米草面积占80%,使得目前自然滩涂湿地的生物多样性下降;合理的人类围垦与引入大米草面积比例为占总滩涂湿地的60%;中型社会管治网络,有利于快速减轻围垦与引入大米草人类活动的强度从80%到60%;复杂的社会管治网络能够制约与限制利益各方的行为,利于使围垦与引入大米草人类活动强度保持在一定水平上,如60%,从而实现自然生态服务与社会经济生态服务功能协调发展。
5.受损土地的修复生态建设需要同时进行土地的社会、经济与自然生态功能修复;面向土地多功能的废弃化工场地土地修复工程与方法能同时保证土地修复与管理中的生态安全、居民安心以及企业安稳,并以此促进受污染废弃土地再利用的可行与可操作性。
本文以问题导向,以不同尺度、不同类型的城市土地利用存在的问题为案例,对城市土地利用与管理所涉及的评价、规划、管理以及工程等4个过程进行剖析与研究,实现了功能导向的土地复合生态管理的的多属性评价、多情景摸拟、多目标规划、多主体管理以及多功能修复方法,为城市土地的可持续利用与管理提供系统方法和决策参考。