基于代谢过程的城市系统生态位态势演变机制与跨域调控途径研究

In the context of rapid urbanization and global environmental change, urban metabolism has extended to peripheral urban footprint regions from urban sprawl region, resulting in cross-boundary environmental effects of land occupation, ecological damage, resource privation and pollution transfers. This proposal tries to quantitatively analyze and simulate cross-boundary eco-economic interaction and econiche evolution mechanism in urban system from a perspective of energy and carbon metabolism. Taking Xiamen-Zhangzhou-Quanzhou metropolitan area, an emerging urbanizing area in China, as study case and integrating land use, household consumption and socioeconomic statistical data, this proposal plans to (1) investigate the metabolism pattern, processes and cross-boundary environmental effects of urban landscape and household consumption using coupling the LCA, emergy and carbon footprint model; (2) analyze cross-boundary metabolism and simulate the econiche evolution trends of different econiche type zones using econiche model, Impact matrix method and scenario analysis model; (3) explore the urban function spatial zoning based on urban econiche type zones and discuss cross-boundary low-carbon and energy saving metabolism modes. Our project will provide scientific support for rationally exploiting urban spatial resources and mitigating global environmental changes.

快速城市化与全球环境变化背景下，城市代谢过程已从城市核心拓展区延伸到外围城市足迹区，导致土地占用、生态破坏、资源剥夺、污染转移等跨域环境问题。本项目瞄准跨域空间资源与功能管理的理论与实践需求，从能量与碳代谢角度探讨城市系统跨域生态经济互动过程与生态位态势的演变机理。项目拟以厦漳泉新兴大都市区为案例区，综合运用土地利用、家庭消费和社会经济统计数据，（1）耦合生命周期、能值与碳足迹模型，识别宏观景观能量代谢和微观家庭消费代谢过程、格局与跨域环境效应；（2）运用生态位势模型、影响矩阵模型与情景模拟模型，划分城市生态位类型区，从人口、资源、环境、经济等四个维度，分析城市跨域代谢互动过程，模拟城市系统的生态位态势演变趋势；（3）探讨基于生态位态势控制的城市功能分区方案，探索低碳节能的跨域代谢调控途径，为区域资源优化利用、城市空间科学管理、应对全球环境变化等提供科学决策依据。

快速城市化与全球环境变化背景下，城市代谢过程已从城市核心拓展区延伸到外围城市足迹区，导致土地占用、生态破坏、资源剥夺、污染转移等跨域环境问题。本项目瞄准跨域空间资源与功能管理的理论与实践需求，从物质、能量与碳代谢角度探讨城市系统跨域社会生态互动过程与生态位态势的演变机理。项目拟以城市群和流域为案例区，集成土地利用、家庭活动和社会经济统计等数据，综合运用能值、足迹模型和生态位模型，（1）分析了流域农村家庭对区域城市化和工业化的响应和适应，包括生产、生活和环境行为，以及流域代谢格局、过程及其在城市系统中的跨域效应；（2）分析了新兴和成熟经济区城市系统的资源、环境、社会和经济生态位的变迁和空间作用机制；（3）从生态位的分离、扩充、开拓以及引进等方面，探讨了在流域和经济区尺度上城市系统的跨域调控对策与发展方案，包括资源调控、物质减量、能量节约、污染控制、生态空间控制、生态行为培育等。本项目在研究方法（能值与生态位集成方法，资源、环境、社会、经济等多元影响因子耦合）、研究视角（流域与经济区尺度上城乡系统生态位演变过程与关联效应）、研究实践（不同尺度城市系统生态位调控与持续性管理）等方面均有所创新，对地理学、城市科学与可持续城镇建设提供了科学理论支撑。