系統化、自然化、經濟化、人性化

1.城市環境問題的生態學實質　　

　　世紀之交，我國城鄉正在開展大規模的人居環境建設。隨著經濟實力的發展和生活水平的提高，人們對城市在景觀、人文、經濟、建筑、交通、環境和生活質量方面的要求越來越高。城市建設不僅要體現科技進步，更要注重以人為本，創造更多的適宜環境，滿足城市居民的生理心理需要和人居環境的可持續發展。綜觀當今城市的生態景觀，在人們賴以棲息的建筑外面，滿目水泥森林、屋頂景觀、五彩陽臺、塞車景觀、垃圾景觀和污水景觀。掩藏在高樓大廈背后的卻是危害城市居民身心健康的生態負效應：建材污染效應、能量耗散效應、氣候熱島效應、水分流失效應、環境污染效應、建筑擁擠效應、景觀壓抑效應等。城市環境問題的實質是：資源代謝在時間、空間尺度上的滯留（人們從大自然索取的資源只有少部分變成產品并參與生態循環，多數滯留在環境中形成污染，如水體富營養化、大氣污染、垃圾污染等）和耗竭（人們從大自然索取過多而投入、返回過少，導致生態系統的耗竭，如水土流失、地表沉降、濕地退化、景觀破壞等）；系統耦合在結構、功能關系上的破碎（如條塊分割、學科分割、景觀破碎、過程斷續等）和板結（如人口集聚、交通擁擠、土壤板結、熱島效應等）；社會行為在經濟和生態關系上的短見（如行為的短期化、局部化和）和調控機制上的缺損（如體制、法規、政策、計劃的戰略評價、社會監督、信息反饋、績效評估和能力建設等）。城市的核心是人，發展的動力和阻力也是人。正確處理好人與土地（包括地表的水、土、氣、生物和人工構筑物）的生態關系是人居生態研究的核心任務。城市的表現形式是社區的格局、形態，而其神或魂卻是生態的“生”字，包括生存能力（示范區的吸引力，離心力和競爭力），生產實力（從第一性生產到廢棄物的處置），生活魅力（方便適宜的設施，豐富多彩的環境）及生境活力（風、水、花、鳥等自然生境和生物活力）。　　

　　人作為城市復合生態系統的主體，其日常生活活動對城市生態系統功能的好壞起著重要作用。人們往往只看到城市活動的物理過程，而忽視其生態過程；只重視城市設施的社會服務功能，而忽視其生態服務功能；只注意城市經濟的生產效益而無視其生態效益；只看到污染物質的環境負價值而忽視其資源可再生利用的正價值。城市的生產、生活與生態管理職能條塊分割，以產量產值為主的政績考核指標和短期行為，以及生態意識不強、生態教育落后的國民素質，是我國城市環境惡化趨勢得不到扭轉的根本原因。　　

2.城市人居環境生態學的研究動向　　

　　當前，各國城市生態系統研究特別注重城市各種自然生態因素，技術物理因素和社會文化因素耦合體的等級性、異質性和多樣性；注意城市物質代謝過程、信息反饋過程和生態演替過程的健康程度；以及城市的經濟生產、社會生活及自然調節功能的強弱和活力。其中生態資產、生態健康和生態服務功能是當前城市生態系統研究的熱點。這些研究正逐漸形成幾門城市可持續發展的應用生態學分支：

　　一是產業生態學，研究產業及流通、消費活動中資源、產品及廢物的代謝規律和耦合方法，促進資源的有效利用和環境正面影響的生態建設方法。

　　二是人居生態學，研究按生態學原理將城市住宅、交通、基礎設施及消費過程與自然生態系統融為一體，為城市居民提供適宜的人居環境（包括居室環境、交通環境和社區環境）并最大限度減少環境影響的生態學措施；

　　三是城鎮生命支持系統生態學，研究城鎮發展的區域生命支持系統的網絡關聯、景觀格局、風水過程、生態秩序、生態基礎設施及生態服務功能等。　　

　　盡管國際城市生態學的啟蒙研究歸功于美國的芝加哥人類生態學派，但國際城市生態學研究的主流卻一直在歐洲。自19世紀末葉以來，快速的工業化城市化過程和高的人口密度迫使歐洲人不得不認真研究城市化、工業化帶來的生態問題、過程、對策與技術手段。從霍華德的田園城運動到德國法蘭克福的靈敏度模型，特別是1970年代以來以“增長的極限”為催化劑的環境運動和聯合國教科文組織人與生物圈計劃（MAB）倡導的城市生態研究，為西方國家城市環境的改善和生態功能的強化奠定了科學基礎。　　

　　進入1990年代以來，城市生態學已成為城市可持續發展及制定21世紀議程的科學基礎，各種類型的國際城市生態學術討論如火如荼，僅1991年以來在美洲、澳洲、歐洲和非洲就舉行了20余次國際生態城市學術討論會。1996年6月的土耳其聯合國人居環境大會專門制定了人居環境議程，提出城市可持續發展的目標為：“將社會經濟發展和環境保護相融合，在生態系統承載能力那去改變生產和消費方式、發展政策和生態格局，減少環境壓力，促進有效的和持續的自然資源利用（說、土、氣、生、林、能）。為所有居民，特別是貧困和弱小群組提供健康、安全、殷實的生活環境，減少人居環境的生態痕跡，使其與自然和文化遺產相和諧，同時對國家的可持續發展目標做出貢獻。　　

　　澳大利亞的Halifax生態城是在Adelaide市外60km的一片17h㎡退化的農田上建設的。當地居民通過社區自助性開發方式進行生態恢復、治理水土流失，并向傳統房地產商挑戰。首期開發了一片2.4 h㎡混合功能居住區，居民800余人，90%的技術是對區內及區域環境良好的，70%的植物種是當地種。區內綜合開發了各種節水、節能、節物的生態建筑技術，包括太陽能供熱水、制冷、取暖、自然采光、中水及雨水利用技術，選用對人體無毒、無過敏、節能、低溫室氣體排放的建筑材料等。其發起人Joan Bourne太太患癌癥30年，通過這種生態建設活動及健康的人居環境，其生理和心理健康明顯增強。Whyalla生態市在Adelaide市北400km，占地15 h㎡，居民2.6萬人。該地原是一個廢棄的鋼鐵工業基地，通過各種生態恢復措施，如人工濕地，廢水回用，垃圾堆肥，太陽能的利用以及生態建筑的規劃設計與社區參與型管理等進行生態建設。城市形態和格局一反澳大利亞傳統方式的殖民地形態的城市布局，按Kevin Lynch提出的3種城市形態進行生態設計。其生態建設的12條原則是：退化生態系統的恢復；適應當地生態型；在環境容量限度內開發；防止城鎮攤大餅式外延；優化能源結構和效率；創造和促進新的經濟增長點；提供衛生、安全的人居環境；社區共生；基礎設施及社區服務共享；歷史文化的延續性；突出多樣性的文化景觀，修復和支持生態基礎設施。　　

　　生態建設中的“生態”是人與環境間高效和諧的生態關系的簡稱，它既是一種競爭、共生和自生的生存發展機制，又是一種追求時間、空間、數量、結構和秩序持續與和諧的系統功能；既是一種著眼于富裕、健康、文明目標的高效開拓過程，也是一種整體、協調、循環、自生的進化適應能力；既是保護生存環境、保護生產力、保護生命力支持系統的長遠戰略舉措，也是一場旨在發展生產力的技術、體制、文化領域的社會革命，是一種走向可持續發展的具體行動。　　

　　城市生態建設的生態不是回歸自然的原始狀態，也不是人間仙境式的理想生態，而是積極意義上的發展生態。生態建設既要立足于環境的保護，又要著眼于企業經濟和當地社區的可持續發展。現階段我國生態建設的重心應放在力度和穩度并重的發展上。有別于環境保護主義和環境掠奪主義，城市可持續能力包括生存適應能力、生產進化能力和生態整合能力，三者缺一不可。　　

　　城市生態建設的宗旨是通過生態規劃、生態設計與生態管理，將單一的生物環節、物理環節、經濟環節和社會環節組裝成一個有強生命力的生態系統，從技術革新、體制改革和行為誘導入手，調節系統的結構與功能，促進全市社會、經濟、自然的協調發展，物質、能量、信息的高效利用，技術和自然的融合，人的創造力和生產力得到最大限度的發揮，生命支持系統功能和居民的身心健康得到最大限度的保護，經濟、生態和文化得以持續、健康的發展，促進資源的綜合利用，環境的綜合整治及人的綜合發展。　　

　　我國城市生態建設的目標包括：　　

　　⑴促進傳統農業經濟向資源型、知識型和網絡型高效持續生態經濟的轉型，以生態產業為龍頭帶動區域經濟的騰飛；　　

　　⑵促進城鄉及區域生態環境向綠化、凈化、美化、活化的可持續的生態系統演變，為社會經濟發展建造良好的生態基礎；　　

　　⑶促進城鄉居民傳統生產、生活方式及價值觀念向環境良好、資源高效、系統和諧、社會融洽的生態文化轉型，培育一代有文化、有理想、高素質的生態社會建設者。　　

3.城市人居環境建設的生態轉型方法　　

　　我國城市生態建設急需4類生態轉型：從物理空間需求向生活質量需求轉型；從污染治理需求向生理和心理需求轉向；從城市綠化需求向生態服務功能轉型；從面向形象的城市美化向面向過程的居民身心健康和城市可持續發展的轉型。推動城市的生態轉型就是要促進城市產業從產品經濟走向服務經濟，都市景觀從均一性的物理景觀走向多樣化的生態景觀，城市文化從人定勝天的掠奪文化走向天人合一的共生文化，實現有中國特色的社會主義市場經濟條件下城市的可持續發展。　　

　　當前，一個生態城市建設的熱潮正在我國興起。其實，任何一個居住城市都是自然和人文生態結合的“生態”城市，只不過有些生態合理，有些城市生態而已。居住區不只是一類避雨遮陰御寒的人類棲息地，也是人類與地理環境（地理、水文、氣候、）、代謝環境（物質流、能量流）、生物環境（有益、有害生物）、社會環境（服務設施與水平）、經濟環境（就業環境、房產市場）和文化環境（歷史的延續性、標識性）的生態關系。　　

　　城市人居環境建設的主要任務就是要調節其自然生態和人文生態基本要素間的生態關系，包括水（水量、水質、水災、水利）；火（能量、能值、大氣、氣象）；土（土壤、土地、景觀、地理）；木（植被、作物及其它生命有機體）；金（礦產、營養物、產品及廢品流）等自然生態要素以及人口（數量、質量、供給、需求）；人力（勞力、智力）；人文（技術、體制、文化）；人心（價值、信仰、倫理、道德）；人氣（購買力、集聚效應、環境）等人類生態要素。　　

　　城市人居環境建設的生態轉型包括心件(Mindware)、軟件(Software)和硬件(Hardware)的轉型。　　

3.1觀念與目標的轉型　　

　　首先要轉變城市決策、規劃、管理人員、企業家和普通市民的城市化、現代化觀念，重建城市人居環境系統化、自然化、經濟化和人性化的生態理念。　　

　　天人和一的系統觀：針對傳統城市建設中條塊分割、學科分離、技術單干、行為割據的還原論趨勢，引進生態學以及中國傳統文化中的整體、協同、循環、自生的復合生態系統原理，重視景觀整合性、代謝循環性、反饋靈敏性、技術交叉性、體制綜合性和時空連續性。　　

　　道法自然的生命觀：營建一種樸實無華、多樣性高、適應性強、生命力活、能自我調節的人居環境，具有強的競爭、共生、自生的生存發展機制；強調水的流動性、風的通暢性、生物的活力、能源的自然性以及人對自然的適應性和低的風險。　　

　　巧奪天工的經濟觀：以盡可能小的物理空間容納盡可能多的生態功能，以盡可能小的生態代價換取盡可能高的經濟效益，以盡可能小的物理交通量換取盡可能大的生態交通量，實現資源利用效率的最優化。　　

　　以人為本的人文觀：最大限度地滿足居民身心健康的基本需求和交流、學習、健身、娛樂、美學及文化等社會需求，誘導和激發人們的自然境界、功利境界、道德境界、信仰境界和天地境界和融合與升華。　　

　　理想人居環境應實現以下的生態建設目標：整合性（地理、水文、自然及人文生態系統的時空連續性、完整性）；多樣性（物種、景觀、建筑、文化及生態系統的多樣化和異質性）；進化性（隨自然和社會環境的變化以及人的需求及社會經濟地位變化的進化適應、自組織、自調節能力）；自然性（水、氣的自凈循環能力、環境安靜度、土地和土壤自然度、生命活力）；暢達性（水的流動、風的流通、物能流和滯竭再生和人的交流程度）；標識性（自然生態與人文生態特性的顯示度）；和諧性（內與外、形與神、標與本、虛與實、近與遠）；經濟性（資源利用效率、成本、市場競爭力）。　　

3.2規劃與設計的轉型　　

　　生態規劃與設計是人居環境建設的關鍵，人的空間生態需求包括了居住空間、活動空間、綠色空間和美學空間。計算容積率時不能只考慮居住空間的容積率。綠是生命之道，城市綠化不止是一個喬、灌、草合理布局的植被綠，而且是一種包括技術、體制、行為在內的內在綠；結構、功能、過程的系統綠；以及競爭、共生、自生的機制綠在內的生態系統工程。實現小區物理空間（綠色空間（植被）、藍色空間（水體）、白色空間（建筑）與灰色空間（道路與構筑物））、代謝空間（水、熱、氣、電、食物、廢棄物）、服務空間（商飲、教育、醫療、娛樂）、交流空間（信息、交通、社交）和文化空間（文化氛圍、社區安全、精神生活）等多維人文生態空間與自然生態空間在時、空、量、構、序層次的系統和諧性是生態規劃的核心任務。　　

　　生態規劃的任務就是要以盡可能小的物理空間容納盡可能多的生態功能，以盡可能小的生態代價換取盡可能高的經濟效益，以盡可能小的物理交通量換取盡可能大的生態交通量。以小區規劃為例，城市人居環境建設正從傳統的物理規劃走向生態規劃，實現以下幾個轉變：從綠地到綠體：屋頂花園、中空花園、立面綠化、底層公園；從占地到造地：恢復被占土地的部分生產和生態功能，改善小區的水文循環和局地氣候；從靜態到動態：風與水的流動性、生物的多樣性、小區建設的滾動發展及居民選擇的；從排污到用廢：減少小區的物耗、能耗和水耗，廢棄物在小區內最大限度的資源化，減小對城市生活污水和垃圾處理的市政壓力；從單調到多樣：改善小區水泥景觀、屋頂景觀、陽臺景觀、交通景觀、垃圾景觀、污水景觀、街市景觀；維持城市的生物多樣性，景觀的多樣性、建筑多樣性和文化多樣性；從結構到功能：從空間居住功能到自然及社會生態服務（自凈再生、綠色生產、休閑養生、人際交流、示范工程）功能，提供適宜于人的室內外棲息環境，保障居民身心健康；強化小區的自然生態和社會生態安全、減小生態風險，誘導小區生態文明，加強社區人文生態交流，提高居民的生態意識和參與能力；從形態到神態：建筑風格的整合性、與環境的融合性、風水及景觀的自然生機、建筑物和構筑物的自然及人文生態內涵，從點（單體建筑、標識建筑和示范工程）、線（二龍戲珠、南北綠線加中軸線）、面（屋頂花園、底層公園、中空花園、立面綠化和邊緣立面）、體（景觀、建筑和生態系統的整體形象）四方面體現生態景觀的靈與神；從建筑設計到生態設計：充分尊重和利用小區的景觀資源和生態資產，利用自然生態和人類生態的邊緣效應原理和整體、協同、循環、自生原理進行設計。　　

3.3技術與材料的革新　　 

　　當前，人居環境建設正面臨著一場技術與材料領域的重大革新。我國城市生態建設雅俗共賞、土洋結合、新老兼顧的一些重點技術包括：建筑結構、形態、功能的生態整合技術；建筑用地生產與服務功能的空間生態恢復與補償技術；廢棄物的就地經濟處理、循環再生技術；可再生資源、能源、水的開源與節流技術；健康建材（對人體和生態系統無害或有益）的研制、開發與推廣技術；綠體的入戶、上樓和屋頂景觀、水泥景觀的改造技術；室內外生命空間的活化、美化、自然化技術；以及小區環境的適應性進化式生態管理技術。與人居環境建設有關的生態工程也正在國內外興起，如：　　

　　⑴結構活化生態工程：將生態學原理應用于建筑結構設計中，賦予建筑以生命活力。使建筑具有當地文化特色，適應當地自然條件。充分體現自然、采光、隔熱、制冷、綠化、美化及其他生態工程原理對建筑結構的要求。　　

　　⑵能源優化生態工程：充分利用太陽能、生物質能等可再生能源作為建筑能源，降低對礦物能源的消耗。以太陽能供熱、制冷及動力系統為主要目標，生物質能可考慮作為太陽能供熱的輔助能源。　　

　　⑶生態建材產業工程：生態型建筑材料主要指建筑材料來源的可再生性、本土化、易得性；建筑材料生產及使用工程中對環境的影響的最小化；以及對人體健康的無害化。建筑材料對建筑本身的安全性、節能性、經濟性、對內外環境設計的適應性等。

　　⑷生態智能系統工程：主要指按自然生態和人類生態原理及信息技術設計的居住小區的通信系統、控制系統、安全系統及服務系統等智能化綜合服務網絡。可按不同消費水平設計不同檔次的生態智能系統。　　

　　⑸廢棄物再生生態工程：垃圾處理分為干垃圾和濕垃圾兩部分，干垃圾收集到小區外進行處理，濕垃圾采用庭院式小型發酵裝置進行處理，生產的肥料用于小區綠化等方面。糞便可采用大、小便分離馬桶系統（干式和沼氣發酵式），特點是衛生、方便、節水、節能、經濟。　　

　　⑹活水凈水生態工程：采用衛生凈水供應系統，保障人飲用水衛生安全。設計雨水利用系統保證地下水的有效補充和水資源的充分利用。采用無動力厭氧和耗氧結合的分散式污水處理及中水回用系統使水資源得到充分、合理的利用。便靜水為動水，死水為活水、污水為凈水、廢水為利水。　　

　　⑺景觀生態工程：建筑的外觀標識性及生態空間的營造。如綠色空間和建筑綠化、動植物生境和生物多樣性的營造、水景觀和其它人工景觀的特異性、外觀的易維護性、公共空間的美化、對當地自然環境的親和性、適應性等。充分體現地域特點，當地自然生態景觀、建筑風貌和本土歷史文化融為一體，獨具特色。　　

　　⑻居室生態工程：建筑內部的光、溫、濕、氣的控制，內部環境及設施的舒適性、無害性、方便性、經濟性及生態合理性（內部的美化、綠化、自然性的體現、廢棄物處理設施的優化設計）。　　

　　⑼土地恢復與再造生態工程：在生態小區引進城市農業和庭院經濟，對建筑的屋頂、中層及立面營造綠色立體空間，在一定程度上對建筑占用土地的原有生物生產或生態服務功能進行恢復，對系統的生產經濟效益進行補償，為居民提供一種接近自然的。　　

　　⑽社區生態工程：以人體生態學、社會生態學、環境工程學、美學、心理學原理為基礎，針對不同階層和年齡人群的生態需求，進行社區人居環境的生態設計和管理。使人和自然、人和人得以和諧共生，使居民的生理、心理和文化需求都能得到滿足，使建筑工程和自然生態及社會生態環境達到高度的和諧。