3 生态承载力与崇明生态岛建设 生态承载力强调特定生态系统所提供的资源和环境对人类社会系统良性发展的支持能力,是多种生态要素综合形成的一种自然潜能 [1] 。与其它能力一样,它可以发展,也可以衰退,取决于人类的资源利用方式。一定生态承载力基础上,可以承载的人口和经济总量是可变的,取决于人口与生产力的空间分布、不同土地利用方式之间的优化程度、以及产业结构与产业技术水平 [15] 。因此,生态承载力决定着一个区域经济社会发展的速度和规模,而生态承载力的不断提高是实现可持续发展的必要条件 [34] [38] 。如果在一定社会福利和经济技术水平条件下,区域的人口和经济规模超出其生态系统所能承载的范围,将会导致生态环境的恶化和资源的匾竭,严重时会引起经济社会的畸形发展甚至倒退。生态承载力研究是区域生态环境规划、实现区域人口、经济和环境协调发展的科学保障。 生态承载力研究注重人口、资源、环境和发展之间的关系,属于评价、规划与预测一体化的综合研究,研究内容包括资源与环境子系统的共容、持续承载和时空变化特征,以及人类价值的选择、社会目标、价值观念、技术手段与承载力的互动。研究的根本目的在于找到一整套政策,使一个地区在人口和资源变化的情况下仍能保证持续稳定的发展,或根据区域承载力制定相应的人口、经济政策,与区域经济社会发展方向、速度和规模密切相关。 崇明生态岛建设旨在实现社会经济高度发展,生态环境得到有效保护和提升、居民生活品质明显改善、人与社会和谐发展的、跨越式区域发展模式。这种发展模式对崇明的资源与环境提出了更高的要求,也带来了明显压力 [24] 。首先,交通条件、流通环境的改善将会大大增加岛上的人口数量。相应地,这将要求单位面积上的土地产出更多。但是,由于崇明岛目前社会经济文化水平均落后于上海市其他各区,从和谐社会统筹区域发展的要求,崇明县要尽力赶上上海发展的节奏,也必须大大地提高土地的生产能力,土地承载压力势必增大。其次,生态岛的建设目标对岛屿淡水水质和水环境提出了更高要求,加剧了原有的水资源矛盾和水环境问题,资源性、工程性和水质型缺水等问题更加突出,水资源安全利用的风险将会成为影响崇明生态岛建设的主要限制因素和战略瓶颈。加快制定合理的水资源利用和开发规划战略,为崇明生态岛建设提供安全的水资源保障,是一项十分迫切的战略性任务。第三,根据《崇明岛域发展规划纲要》提出的森林花园岛、旅游渡假岛以及生态人居岛的建设目标,未来崇明的森林生态系统不仅要提供更多、更好的林产品、果品以满足更多人口消费和建设需求,还肩负着如何在人口压力增大、各项工程带来的生态风险增加情况下,维持和提升完备的生态涵养和防护的功能,同时能满足人们欣赏风景、陶冶性情的旅游需求。根据《崇明岛林业发展规划》( 2003 ~ 2020 ),至 2020 年崇明森林覆盖率要达到 55 %,届时崇明岛将有一半以上的土地被森林覆盖,森林生态系统将成为崇明岛最为重要的生态系统,也是崇明岛生态建设的主要部分 [30] 。因此,崇明森林资源承载力研究对生态岛的建设具有重大指导意义。最后,由于特殊的区位地理条件,崇明岛还存在一些明显的自然灾害,如盐水入侵、风暴潮等。因此,崇明生态岛建设应该首先借鉴国际岛屿生态建设的成功经验,提出自己的发展模式,建立与之相适应的新型产业结构、人口规模和布局方案,并对岛屿生态承载力进行综合评估及阈值研究,提出具有可操作性的提升区域生态承载力的对策,构建崇明岛重要生态系统的健康和风险评价指标体系和模型,建立、开发环境安全和灾害预警系统,为崇明生态岛经济发展和环境资源可持续利用提供建议和战略决策依据。
4 建议 依据生态学原理,在可持续发展的前提下,结合崇明岛生态建设目标,考虑崇明岛重要资源、环境、人口和产业现状以及区域优势,从生态承载力研究出发,我们提出以下建议: 4.1 崇明生态承载力研究要紧密结合区域特点 根据生态承载力的国际研究热点,结合崇明岛本身的特点和优势,崇明岛生态承载力的研究应注重以下方面: (1)注重资源要素的网络关系,开展区域生态承载力的综合研究。早期关于生态承载力的研究,多侧重单一资源要素,如水、土地和关键矿产等,忽略了资源各要素间的网络关系以及系统的整体效应。随着可持续发展思想和概念的提出,迫切需要从 “ 自然—经济—社会 ” 更宏观的复合巨系统层面上,探讨资源和环境承载力同人口、经济发展相协调的问题。崇明岛面临着良好的国际、区域发展机遇和挑战,必须协调区域经济社会发展同人口、资源、环境复合关系。随着经济全球化的不断深化,三岛联动,特别是长江三角洲一体化进程的加快,加上崇明与浦东、苏北交通联系的改善,崇明与外界的联系必将大大加强,崇明县与上海市、长江三角洲、中国其它地区之间的经济合作与竞争态势、互利机制将增强,崇明岛将有更多融入长三角一体化的机会,并会在未来长江流域经济发展中发挥重大作用。机遇挑战并行,崇明生态岛良好的人流、物流、技术流、资金流、信息流的有利外部环境还将需要大量的协调与合作。因此,崇明岛生态承载力研究要注重多目标、多情景系统模拟与动态预测。 (2)强调结果的动态及可预测性。以往生态承载力研究多偏重于静态现状分析,缺乏对动态变化过程的预测,未能将现状承载力同潜在承载力相结合。对于崇明岛而言,作为一个冲积岛屿,其面积和岸线都处在不断变化之中,而崇明岛生态环境建设将给岛上的人口、土地利用以及产业等社会经济环境带来巨大变化。动态的环境要求其承载力的研究结果是动态的,并且具有可预测性。 (3)考虑区域及国家政策等人为影响,强调经济发展的跨越性。作为经济发展的重点地区,崇明在相当长的一段时期内将享受到国家和上海市政府的青睐。优惠的政策,巨额的投资,将为崇明的发展创造良好的基础,使崇明成为国际投资环境新热点,并迎来一次跨越式的大发展。同时,势必带来人口规模、产业结构的大演变。因此研究崇明岛生态承载力必须充分考虑区域及国家政策等人为影响因素,注重其时效性、滞后性和潜在性。 (4)从 “3R” 原则、 B 模式理念出发,探讨提高崇明承载力的对策。 “3R” 原则是指循环经济建立依赖于以 “减量化( Reducing )、再使用( Reusing )、再循环( Recycling )” 为内容的行为原则。与传统经济 “对资源的高开采、低利用、污染物的高排放” 相对,以 “3R” 原则为核心的循环经济展示出的特征是 “对资源的低开采、高利用、污染物的低排放” 。相类似的,莱斯特 · R · 布朗提出的 B 模式是以太阳能、氢能为主要能源,广泛再使用、再循环和稳定人口的经济发展模式。布朗提出要通过市场的努力,促进新能源、新技术的开发和推广,最重要的是要调整能源经济结构,改变过去那种以高度能源消耗为特征的经济发展模式。崇明生态岛建设为一种跨越式的经济发展模式,面临许多资源与环境问题,必须遵从 “3R” 原则、 B 模式理念,积极寻求提高崇明生态承载力的对策与策略。 4.2 研究生态岛资源节约型可持续发展模式 尽管具有自己的区域特色,崇明的发展也需要借鉴国际成功经验。 美国纽约长岛和崇明岛的情况是最相似的,它是毗邻大都市的岛屿经济发展典范。它利用独特的区位优势、良好的环境和广阔的土地,大力发展度假居住、科技研发等产业,成为纽约集投资移民和智力移民的后来居上的现代化综合型生态岛。通过对纽约长岛生态岛研究,分析如何利用毗邻大都市岛屿的区位条件,发展以科技研发、度假旅游为主要内容的现代服务业,同时又保持良好生态环境的区域开发模式。重点应放在生态岛与毗邻大都市区互动的内部动力机制和外部政策文化环境。制定与区域生态承载力相适应的新型产业结构、人口规模的调整和优化布局方案,提出崇明生态岛资源节约型可持续发展模式。 经济的发展与环境的保护似乎是矛盾的,难以两全。然而德国巴伐利亚州的发展模式给这一问题以圆满的答案,巴州面积 7 万平方公里,人口 1200 万,是德国最大的“农业州”。 50 多年前,巴州工业贫乏,经济落后,在经济发展中“掉”在了德国国家经济的最后面。但是,目前巴伐利亚州已成为德国经济最具活力的地区,纯农业占 GDP 的比重下降到 1 %,工业、科技及服务业所占比重增至 99 %。2003 年巴州的社会生产总值达 3709 亿欧元,已超过欧盟 25 国中的 19 个国家。人均产值为 29917 欧元,也明显高于德国和欧盟的平均水平。巴州在传统农业的基础上实现跨越式发展的模式也非常值得崇明岛借鉴。此外,位于德国南部的“黑森林”地区不仅保持了森林覆盖率高、生态环境优良的优势,而且通过发展生态旅游、生态农业,建设生态城镇,较好地解决了生态环境保护与区域经济发展之间的矛盾和问题。崇明生态岛建设应该借鉴国内外不同社会经济发展模式的内容,结合崇明的自然和人文特色,重点分析与崇明岛类似地区的区域发展轨迹,分析和总结生态岛建设不同模式及其发展的成功经验,探索崇明资源节约型生态岛建设模式。总之,可以通过调研和模拟,分析西方主要发达国家地区在不同发展阶段时的人口结构,环境污染,产业结构,经济资源消耗密度与经济总量(GDP 、人均 GDP)的关系,揭示“社会经济发展-环境响应”的变迁模式和一般规律。最后,对比研究崇明岛自身历史、现状与未来(生态岛建设目标)。应通过实地调查、统计数据收集,对崇明岛自然资源特点,土地利用方式、水土气等环境因子状况、经济结构与空间形态、人口增长与分布、乡土文化与公共管理等方面进行综合调研与分析,建立生态资本帐目表与环境状况动态监测及预警、预报系统,鉴明崇明历史、现实与未来之间的相似与相异之处,以了解现实差距、明确薄弱环节、确立开发优势,从而对崇明生态环境建设与经济社会发展阶段做出科学判定。
4.3 综合研究崇明岛生态承载力现状和发展动态 近年来生态承载力的研究侧重于模型模拟和区域承载力的综合研究 [3] [5] [11] 。在模型研究方面,有 系统生态学的分室模型 [25] , 生态足迹模型 [9] , Logistic 模型 [6] 等。 英国苏格兰资源利用研究所(英文名)应用系统动力学理论,建立了提高人口承载能力备选方案模型,即 ECCO(Enhancement of Carrying Capacity Options)模型 [19]。该模型在“一切都是能量”的假设前提下,模拟不同发展策略下,人口与资源环境承载力之间的弹性关系,从而确定以长远发展为目标的区域发展优选方案。该模型在一些国家应用取得了较好效果,并得到联合国开发计划署的认可 [35]。在区域生态承载力研究方面也有很多报道 [7] [12] [13] [16] 。 Walker (1995)对经济增长和环境之间的关系在国家、区域和地方三个尺度上进行了比较研究 [22];而 Harris 等(1999)在全球和区域尺度上对农业生态系统的承载力进行分析,探讨了农业产量、生态制约因素及人口等的关系,为研究区域生态承载力树立了典范 [10]。因此崇明岛生态承载力研究应紧跟国际前沿,直取生长点,建议从以下几个方面开展研究: (1)崇明岛生态承载力现状调查与分析 首先必须对崇明岛生态承载力的现状有清楚的了解。可以通过对现有自然、社会和经济背景资料进行调研,采用网格法对岛屿生态环境与社会经济要素调查、取样、分析,获得相对完整的水、气、土、动植物、社会经济数据以及它们的时空分布格局,并进行环境监测。对卫片、航片进行判读和解译,应用国内外成熟的商业数据管理系统和主流的商业 GIS 工具,以及成熟的 Web 服务技术框架,建立崇明岛生态信息系统,以便为研究人员提供简捷、高效的数据贮存、获取、量化、分类,可视化分析和制图,情景模拟以及辅助决策管理等综合服务平台。系统在设计和开发过程中,应充分考虑到与上海市数字城市基础平台的对接。系统主要由多源、分布式生态环境资源数据模块,生态信息管理模块,元数据库和目录服务模块组成。基于生态信息系统,采用多种研究方法,如生态足迹分析方法、自然植被净第一性生产力估测方法、资源与需求差量方法、可持续环境承载力模型方法、生态承载力综合评价方法及状态空间法等对比 [14] [20] [21] [39] 研究崇明岛生态承载力现状。 (2)评价崇明岛重要资源和环境要素承载力 崇明作为“社会-经济-自然”复合系统,其重要资源和环境要素承载力应当建立科学完备的评价指标体系。可以通过评估模型研究,探讨特定资源或环境要素的承载力与区域生态系统各要素之间的关系,以确定特定资源或环境对人口、产业的支撑能力和阈值。应包括以下内容: i)土地资源承载力研究。土 地资源承载力分析应从资源、环境、人口、发展之间的关系入手,研究经济发展、生态保护、资源开发速度与人口合理承载的动态关系,从而为人地关系的协调发展提供科学依据。包括 土地利用结构与人口、社会经济发展水平及承载力的双向互动关系;经济发展的产业结构、经济密度、空间结构与土地经济承载力的互动关系;在特定前提条件下,人们的生活水平和生活方式与空间分布及其与土地的人口承载力的互动关系;在上述三方面分析研究基础上,建立多目标、多因素综合评估目标体系,提出可供选择的决策咨询方案。 ii)水资源承载力研究。根据崇明岛生态环境功能分区,探讨崇明岛生态环境需水类型,研究崇明岛不同功能区域各部分生态需水量。从水资源供水系统、需水系统和排放系统,筛选与社会经济发展和环境保护相关的水资源承载力评价指标,构建崇明岛水资源承载力评价指标体系。运用系统动力学(SD)方法,设立评价指标体系内各系统的反馈结构及其因果关系链,定量计算崇明水资源所能承载的社会经济发展规模和生态资产维护目标,判断崇明岛社会经济发展水资源承载可行性。研究制定崇明节水型社会的评价指标体系,从技术、经济、政策、宣传等角度,构建崇明岛节水型社会建设的保障机制。 iii)森林资源承载力研究。森林是区域生态基础设施之一,对生态环境改善具有重大意义。森林资源承载力应从岛屿森林资源现状质、量调查入手,根据木材、果品、防护、景观美化、道路养护等不同目的需求及其动态变化,基于岛屿不同的生态功能分区,采用 3S 系统,对整个岛屿的森林承载力进行评估、模拟和预测,为崇明岛未来森林规划与建设提供科学依据。 (3)崇明岛区域生态承载力综合评估和多目标系统模型预测 考虑崇明生态岛建设的目标定位,应从整个岛屿的可持续利用管理出发对崇明岛生态系统承载力现状和发展动态进行综合研究。通过探讨崇明产业状况、人口发展与生态承载力的协调机制,寻求提升崇明生态承载力的对策等。同时,应纳入预测的科技发展、可利用的区域优势,进行情景分析,预测崇明重要资源承载力在未来(2005-2020 年)的发展动态,并评估不同时段崇明资源承载力潜势与预测人口、产业发展的耦合状况,提出优化资源配置、利用途径以及提升资源承载力的有效对策。具体内容应包括:社会、经济、环境和可持续发展量化综合指标体系建立;以 ECCO(Enhancement of Carrying Capacity Options)模型为基础的崇明生态系统承载力数学模型的构建和参数化;崇明生态系统承载力的动态模拟及变化趋势预测;崇明产业状况、人口发展与生态承载力的优化配置等。 在人类社会高度发达的今天,任何生态系统都是一个存在人类经济活动的开放性系统,因此研究区域承载力就不能过于局限,而应该把它放在更高一层的系统中综合考虑。尽管崇明岛是一个孤立的岛屿,它与周围生态系统却有着千丝万缕的联系,如上海市或整个长三角地区水资源的利用模式及水污染的状况直接影响崇明岛的水资源现状。崇明岛不断与外界发生能量流、物质流、信息流和资金流,特别是当沪崇苏快速干道和东海大桥建成之后,崇明与上海乃至整个长三角地区就会迅速融合为一个整体。因此研究崇明岛区域生态承载力,必须从系统的观点出发,综合考虑整个上海市,甚至长三角地区的资源与环境要素状况。
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