城市代谢系统结构-过程-功能模拟研究

城市生态环境问题的产生可归结为城市代谢过程的紊乱，以及代谢系统结构和功能的退化，但是目前城市生态系统研究还无法满足减缓城市生态环境问题、服务城市生态管理的需求。本项目集成物质流核算、生态网络分析和数理统计分析等方法，以"3S"技术为平台，现场监测与计算模拟并重，方法研究与案例分析相结合，采用逐层递进式的技术路线，以北京市为例，剖析城市代谢过程，探讨基于代谢过程的城市生态网络模型，并重点对网络系统的内在结构、功能关系等内容开展创新性研究，旨在阐明城市代谢系统内在作用机理，深刻揭示系统结构-过程-功能演化规律，可有力促进生态学、环境学、经济学、社会学与系统学等学科理论方法的交叉、创新和发展，深入推动城市实现可持续发展，为丰富完善城市生态学的研究内容与方法体系奠定基础，也为我国城市综合管理提供思路、科学方法和量化依据。

城市生态环境问题的产生可归结为城市代谢过程的紊乱，以及代谢系统结构和功能的退化，但是目前城市生态系统研究还无法满足减缓城市生态环境问题、服务城市生态管理的需求。本项目集成物质流核算、投入产出分析和生态网络分析等方法，方法研究与案例分析相结合，采用逐层递进式的技术路线，以北京市为例，剖析城市代谢过程，探讨基于代谢过程的城市生态网络模型，并重点对网络系统的内在结构、功能关系等内容开展创新性研究，旨在阐明城市代谢系统内在作用机理，深刻揭示系统结构-过程-功能演化规律。在项目实施过程中，开展了多源数据的收集、处理、统计与归档，以及资料的分类整理与总结，形成了城市代谢研究的数据库和资料库。研究结果表明城市代谢网络多呈现倒金字塔、橄榄型的生态结构，以及掠夺为主、共生较弱的生态关系。此研究成果是2012年国家科技进步二等奖“城市及区域生态过程模拟与安全调控技术体系创建和应用”4个创新点之一“生态过程模拟模型”的关键技术控制点，申请了2件计算机软件著作权，发表论文35篇，其中29篇SCI论文、20篇EI论文，其中3篇SCI被美国科技媒体VerticalNews正面报道，分别被认为在代谢过程、生态网络前沿领域开展了原创性、极有意义的科学研究，对于该领域的数据更新、机理阐述及新视角拓展具有重要意义，为后续项目研究提供了良好基础。据Web of Science 核心合集数据库检索urban metabolism 主题，自1990-2015年城市代谢领域研究者发表文章数项目负责人排在首位，分别占总成果的2.12%，负责人所在机构北京师范大学位居第一。成果的发表带来了更多与国内外同领域研究者交流机会，提升了本领域研究的影响力。2012年开始受聘为哈萨克斯坦国家科学与技术评估中心与浙江省自然科学基金委项目评审专家。2015年、2013年分别在Environmental Science & Technology、Environmental Pollution期刊上发表了综述成果，系统把握了研究脉络，评论了研究成败，并指出未来的研究走向，为相关领域研究者提供了有价值的参考。研究成果丰富完善了城市生态学的研究内容与方法体系，有力促进生态学、环境学、经济学、社会学与系统学等等学科理论方法的交叉、创新和发展，也为我国城市综合管理提供思路、科学方法和量化依据。