第1章城市与城市群生态安全
　　随着人口增长和社会经济快速发展，城市化已经成为人类社会发展的必然趋势（方创琳等，2011;方创琳等，2016）。作为人口和产业高度集聚的中心，城市成为维持其居民日常生活需求和身心健康发展的主要载体，以及成为人类赖以生存的物质基础（李广东和方创琳，2016）。已有研究认为，尽管城市扩张会带来生态用地流失、生态系统服务下降，但是城市化仍是满足人类发展需求、保护自然生境、降低资源消耗*有效的措施之一。由于城市化可以带来资源高效集约利用、劳动力成本大幅降低，因此各国将其作为发展的重点和驱动经济发展的主要途径之一。但快速城市化在带给人类各种福祉同时，也带来了一系列的生态环境问题，如热岛效应增强、城市内涝、雾霾、水资源短缺、粮食供给不足、能源供应紧张、水土环境污染、生物多样性下降等（Lv et al.，2015;Liang and Yang，2019）。在自然环境变化、人口集聚和社会经济活动不断增强的多重压力下，如何保障城市群的生态安全与可持续发展成为目前社会各界关注的热点问题（陈利顶等，2016;杨玉盛，2017）。
　　城市作为人类主导、依靠外部输入的复杂开放性生态系统，不仅需要从周边邻近区域获得物质、能量来满足城市发展和居民生存日益增长的需求，同时也需要周边相邻区域来吸纳、消化和处理城市排放出来的各种废弃物品，保证城市群的健康发展。因此城市与周边区域之间通过近远程物质、能量和人口流动耦合而形成一个复杂的生态网络。城市发展离不开周边区域支持，周边区域的发展也需要城市的辐射带动作用，尤其是一些特大城市的辐射带动作用，使两者形成一个相互联系、协同发展的有机复合体。城市群的形成与发展正是城市不断发展与演替的结果。为了满足城市发展的物质需求、精神需求并提高资源利用效率和人居环境质量，城市与区域之间通过内部相互作用而形成一个产业结构互补、资源集约高效、人居环境和谐的生态系统。城市群不仅涉及其内部不同城市之间的物流、能流、人流等各种生态网络联系，也涉及城市群与周边区域之间近远程复杂的耦合作用关系，甚至城市群与其他国家之间的联系。在如此复杂的背景下，如何保障城市群的生态安全将成为影响一个国家安全和可持续发展的关键。
　　1.1生态安全概念与特点
　　生态安全已经成为社会公众普遍关注的热点话题，并直接关系到社会稳定与国家安全。生态安全与国民安全、领土安全、主权安全、政治安全、军事安全、经济安全、文化安全、科技安全、信息安全一同被列入影响国家安全的10个重要方面。目前关于区域生态安全方面的理论探讨较多，但真正实现完全的区域生态安全的成功案例相对较少。这是因为生态安全作为宏观的、抽象的生态学问题，涉及的影响因素十分复杂，需要面对的问题也多种多样，很多时候是解决了一个老的问题，另一个新的问题又会出现。因此如何建立一个科学的生态安全评价指标体系，客观、科学地指导一个地区的生态安全评价和安全格局构建一直是学术界关注的热点问题。截至目前尚没有一个公认的、合理的评价指标体系，由此导致实践应用的成功案例十分少见（付士磊等，2016;高长波等，2006;肖笃宁等，2002）。针对单要素、具体问题的生态安全格局构建已经开展了较多探索性的工作，如生物多样性保护、洪涝灾害防控、水土流失控制等，但从宏观、综合角度开展生态安全评价和格局构建的工作仍然较少（Huang et al.，2017;付士磊等，2016;施晓清等，2005;王琦等，2016）。
　　1.1.1生态安全概念
　　生态安全的本质是为了实现人类社会的可持续发展（马克明等，2004），其概念有广义与狭义之分。广义上，生态安全是指影响人类生存安全的状态，涉及人类的衣食住行各个方面，也涉及人类社会发展的方方面面，与可持续发展有相似之处，本质上反映的是人类生存所依赖的环境是否可以满足人类社会不断增长的物质需求、精神需求，与此同时人类身心健康又未受到严重威胁（陈利顶等，2006）。在狭义上，生态安全是指人类生存所依赖的自然生态环境未受到人为破坏、干扰而导致生态系统功能失调的状态，由此可以为人类社会持续不断地提供优质的生态产品和生态服务，从而满足人类生存与发展对自然生态环境的需求（黎晓亚等，2004）。狭义上的生态安全更突出自然生态系统的保护与科学合理利用，需要考虑人类社会经济发展与生态保护之间的平衡关系。狭义上的生态安全强调的是人类活动对自然的适度干扰和对生态系统的合理利用；而广义上的生态安全突出对人类健康的维护，除了要求保护与人类有关的自然生态系统外，还需要从物质需求、精神需求方面满足人类的各种安全需求，包括社会生态安全、经济生态安全和自然生态安全。
　　生态安全与可持续发展紧密关联，是人类社会发展的理想目标。生态安全是一个抽象的概念，实现生态安全的根本目的是实现人类社会的可持续发展，但又必须面对现实社会中存在的各种问题。实际生活中不存在绝对的生态安全状态，随着时间演变和环境变化，以及人类需求的增长，人类社会发展总会面临各种各样的问题，如目前城市发展过程中出现的交通拥堵、大气雾霾、热岛效应、城市面源污染等（Sun et al.，2019a）。这些问题很早就已经成为城市发展中的突出问题，但随着大气雾霾的有效控制和解决，大气臭氧污染又成为一个新的环境污染问题；同样，城市热岛效应、城市内涝问题，均是为了解决城市居民的职住需求而带来的建筑不透水面的激增所形成，而这些问题的形成在很大程度上直接影响到区域生态安全。
　　在内涵上，生态安全就是要实现人类与自然之间的一种和谐状态，反映了人类社会发展所期望的目标。绝对的生态安全是人类社会发展不断趋近、而又永远无法实现的理想目标。人类总是试图通过对自然的认知，找到人与自然和谐共生的路径，生态安全评价就是一个逐渐逼近理想目标的过程。
　　1.1.2生态安全内涵与特点
　　人类社会发展过程中不可避免地会遇到意料之外的问题，而这些问题的形成和出现就会影响到人类社会发展的生态安全，如每年夏季发生在我国南方地区的洪涝灾害，不仅会带来直接的经济损失，也常常会造成人员伤亡。解决这些问题的过程需要人类针对社会发展目标和需求，进行客观的评价、找到解决问题的办法；但许多时候是一个问题的解决，随之会带来新的问题，如本书1.1.1节所提到的大气雾霾治理诱发的臭氧污染。生态安全就是人类试图找到可以持续满足人类生存与发展的生态环境，而这个过程将会永远存在，需要人类去不断的探索。
　　生态安全作为与人类活动密切相关的概念，主要有以下特点（陈利顶等，2006;黎晓亚等，2004;肖笃宁等，2002）：①综合性。生态安全涉及许多方面，每个方面又包含多种影响因素，因此从单个要素（方面）研究生态安全均是不全面的，也是不现实的。②区域性。*先，针对不同地区和不同对象，因为涉及的问题不同，生态安全的表现形式和实现途径将会不同，生态安全带有很强的区域特色；其次，生态安全涉及区域生态过程，为了保证生态过程和功能的完整性，必须从区域或流域尺度考虑实现生态安全的路径和措施。③相对性。生态安全是相对的，自然界没有绝对的生态安全，不同发展阶段人类社会对生态安全的理解和需求不同，所设想的生态安全格局也是短时间内有效的。④动态性。随着时间和环境变化生态安全状态会受到影响。一个处于安全状态的生态系统可能因为人类不合理利用或者突发自然灾害而变得不安全；反之，一个退化的生态系统也可以经过人工治理、改造或自然修复从而转变为健康的安全状态。生态安全的这些特点决定了生态安全的复杂性，由此导致实现彻底的、永久的生态安全状态十分困难。
　　1.2生态安全格局构建
　　生态安全格局构建是实现区域生态安全、人类社会可持续发展的基础。生态安全格局构建有其自身特点，需要遵循基本的原则。
　　1.2.1基本内涵
　　生态安全格局构建是以解决人类实际生活中面临的具体问题为核心、以实现人类的现实需求或一定时段内可持续发展为目标的生态实践活动。生态安全强调自然与生态的平衡，但其本质目的还是为了人类生存和社会可持续发展；因此，生态安全必须以人类生存与社会可持续发展为基本前提，去探讨生态系统保护与人类活动之间的合理配置关系。但生态安全是一个抽象的概念，涉及社会、经济与自然生态系统的方方面面，它是一个理想的、很难实现的、社会发展的长远目标。目前针对区域生态安全的定性评价工作较多（李中才等，2010;马克明等，2004;蒙吉军等，2011），但许多时候很难阐述清楚研究结果的意义和具体的实践价值。生态安全格局构建是为了实现生态安全目标而采取的具体行动和措施（马世五等，2017;彭建等，2017a），因此，生态安全格局构建需要针对现实的具体问题，必须设定有限的目标；否则，生态安全格局构建很难把握，也无法去落实和执行。这是因为不同阶段人类所面临的具体问题和需求不同，不同群体所理解的生态安全内涵也不同，与此同时，不同地区由于经济发展、文化背景和生活需求不同，对生态安全的理解和定位也会存在差异。生态安全格局的内涵可以概括为以下两个方面。
　　1）空间上的生态平衡与环境要素之间的协调。这一问题包括三方面含义：**，立地尺度上的要素协调与平衡，要求在开展生态恢复与安全格局构建时，必须考虑所使用的生物或工程措施与当地的环境背景和生态环境要素相协调；否则，任何人为干扰均会对区域生态安全带来负面影响。第二，空间尺度上的过程协调与平衡，在构建生态安全格局时，必须考虑空间尺度上的生态过程的完整性是否会因人为干扰而遭到破坏，同时也需要考虑空间尺度上生态系统的合理配置与优化。第三，时间尺度上的可持续性与动态适应能力，即任何生态恢复措施带来的后果在一定时间尺度上是否具有可持续性，是否可以适应未来一段时间内的环境变化。
　　2）人类社会的欲望需求与生态系统（自然）服务供给之间的协调与平衡。只有当人类社会对自然的索取和需求与自然生态系统可提供的服务或生态产品达到协调与平衡时，或者自然界所提供的生态系统服务远大于人类社会对生态系统服务的需求时，此时的人地关系才会处于和谐的安全状态。
　　1.2.2基本目的
　　生态安全本质上是为了保障人类社会的生存需求，由此需要通过安全格局构建实现以下*基本的目的（黎晓亚等，2004;彭建等，2017a;陶晓燕，2014）。
　　1）保护和恢复区域生物多样性：生物多样性已经证明是人类社会赖以生存的物质基础，因此只有当生物多样性水平较高时才可以为人类社会生存提供源源不断的物质产品和精神财富。据Costanza等（1997）研究认为，目前地球上提供的生态系统服务价值高达3.3×1013美元，高于全球各个国家国内生产总值1.8×1013美元。因此，生态安全格局构建的目的也是为了保护和恢复区域生物多样性，为人类的可持续发展提供物质基础。
　　2）维持生态系统结构和过程的完整性：尽管生态安全是从人类生存与社会经济可持续发展角度提出的，但它与生态系统的结构与功能密不可分。因此生态安全格局构建必须以维持生态系统结构和过程的完整性作为*基本需求，否则为人类社会提供生态产品的基石将会受到破坏。在生态安全格局构建时，需要从影响生态系统结构和生态过程的空间单元出发，对于不同的生态过程涉及的生态空间将会不同，需要从结构和过程完整性角度构建生态安全格局，其目的是维持生态系统结构和功能的完整性。
　　3）实现对区域生态环境问题有效控制和持续改善。生态安全格局构建的根本目的是控制区域环境灾害的发生，减缓其对人类社会的影响。因此在生态安全格局构建时，需要重点考虑特定地区存在的突出问题和生态风险，通过有针对性的生态工程措施和格局设计，来控制可能发生的环境地质灾害和人类社会面临的生态风险。即使无法达到完全控制区域环境地质灾害，也需要通过景观格局优化与调整，实现对已有环境地质灾害的减缓。严格意义上说，生态安全格局构建至少需要满足一定时期内人类生存与社会发展的目标。
　　4）满足可预见时期内人类生产、生活和休闲服务的需求。生态安全是一个非常复杂的问题，不仅涉及社会各个方面的影响因素，同时还需要考虑不同时期人类对生态安全的认知和需求。