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城市是人类活动最为密集的区域,是一类社会-经济-自然复合生态系统。近年来,快速的城市化引起了土地利用改变,人工用地比例增加,生态用地比例随之减少,城市生态资产以及生态系统服务也受到威胁。评估城市化如何影响生态资产以及生态系统服务,可以为城市土地利用规划和政策制定提供理论依据和决策支持,以此促进城市的可持续发展。本文通过对城市化水平进行综合评价,然后基于城市化中的土地利用变化对城市生态资产及生态系统服务进行评估,最终提出相应的生态管理对策来保育生态资产和改善生态系统服务。 采用全排列多边形综合图示法,以全国277个地级和地级以上城市为研究对象,对其经济发展、社会进步和生态环境状况进行可持续发展评估。结果表明,2000-2010年全国不同规模城市的经济发展、社会进步、生态环境保护以及可持续发展综合指数均显著提高。十年间,城市规模越大,经济发展和社会进步水平越高,污染治理和绿化水平越高,可持续发展综合水平也越高。但规模越小的城市,可持续发展综合指数提升幅度越大,即规模越小的城市可持续发展潜力越大。 基于城市复合生态系统的特点和生态资产的内涵,构建了包含自然资源价值和生态系统服务价值在内的指标体系。此外,本研究集成了多种城市生态资产的核算方法和定价方法。以广州增城区为例进行生态资产评估,2003-2013年增城区生态资产总体呈增加趋势。其中,各类自然资源价值均增加,但各项生态系统服务价值却均减少。农用地和草地资源价值增加幅度最大,气体调节、有机物质生产、土壤保育和废弃物处理价值这几项生态系统服务价值减少幅度则最大。最后基于核算结果,本研究为增城区提出了相应的生态资产管理对策。 对于生态系统服务部分,研究通过构建生态系统服务综合评估指标体系,对不同规模和不同类型城市的各项生态系统服务进行时空模拟,并计算城市综合生态系统服务指数。然后,基于不同生态系统服务之间的权衡和当地的土地利用以及生态工程政策,设计多种替代情景进行模拟。最后,提出可以减小不同生态系统服务权衡,同时改善综合生态系统服务的土地优化策略和生态管理对策。主要研究结果如下: 对于特大型城市,以北京市作为紧凑发展型城市案例,其北部生态涵养发展区的综合生态系统服务指数高于其他地区。1984-2015年,北京市综合生态系统服务下降,尤其是城市中心地区。此外,碳储存、产水量、生境供给和谷物生产这几项服务也减少。情景分析结果表明,在河岸缓冲带地区和陡坡地区进行植树造林均可以有效改善北京市综合生态系统服务,但却以减少食物生产为代价。可通过提高单位面积食物生产效率来提升综合生态系统服务。今后应重点改善首都功能核心区和城市功能拓展区的碳储存、水质净化与生境供给服务,并减少生态涵养发展区和城市发展新区的水土流失。 以美国亚特兰大大都市区作为非紧凑发展型城市案例,其周边县域的综合生态服务指数高于中心县域地区。1985-2012年,亚特兰大大都市区的综合生态系统服务下降,尤其是市中心区周围扩张区域的综合生态系统服务下降最多。就单项生态系统服务而言,除了食物供给,其他生态系统服务均下降。2030年的情景分析结果表明,集约发展建设用地可以更好地提升亚特兰大大都市区大部分的生态系统服务,同时又不损失食物供给。今后应重点提升城市核心县域的水量供给和水质净化服务、城市核心区周围扩张县域的碳储存、生境供给和娱乐机会服务,以及城市周边郊区县域的土壤保持和食物供给服务。 对于中小型城市,以广州增城区为例,其北部地区的综合生态系统服务指数高于南部地区。2003-2013年,增城区综合生态系统服务指数下降,尤其是中部的县域中心地区。此外,增城区气体调节、土壤保持、生物多样性保护、娱乐机会和谷物生产服务这几项服务也降低。情景分析结果表明,增城区应该发展可持续农业来减小食物供给与其他调节、支持服务之间的权衡。今后应重点改善北部山区的土壤保持服务,中部县城中心的娱乐服务以及南部高度城市化地区的气候调节、水质净化、生境供给和娱乐服务。 综上所述,虽然不同规模的城市化发展水平提高,但由于人工用地的扩张,城市生态资产中的生态系统服务部分却有所下降。基于生态系统服务的情景模拟和权衡分析,本研究提出了相应的土地优化策略和生态工程措施来改善城市综合生态系统服务,从而促进城市化的可持续发展。