文章编号：1000-0585(2007)01-0187-10 1 导言 城市化与生态环境一直是学术界关注的课题之一[1]。早在19世纪末期，英国学者Howard著述《田园城市》，试图用理性的规划方法来协调工业化、城市化与城市生态环境之间的发展问题。然而真正以专题形式来研究区域城市化与生态环境关系的是从20世纪中期开始的。20世纪初继芝加哥学派的人类生态学方法在城市健康、土地及社会分层研究中取得明显成效以来，区域城市化与人类聚居问题一度被列入联合国的MAB计划的子项目当中，其研究引起了世界性的广泛关注[2]。围绕此课题，相关研究进行得相当深入，已经涉及到二者之间的定量测评问题，如利用IPAT模型和计量经济学方法，以B.Commoner[3]和G.Grossman等[4]为首的环境经济学派对部分发达国家的城市发展（如城市经济）与城市环境演变的关系进行了检验，并提出倒“U”型曲线的假设[5]；又如利用系统动力学、灵敏度模型和能量流动模型，以J.W.Forrester[6],F.Vester等[7]和H.T.Odum等[8]为首的系统动力学派和生态学派对世界部分国家的城市和地区进行了分析，揭示了城市发展与其环境演变的交互作用机理；还有L.Braat等[9]和H.Sukopp等[10]利用系统优化和数理建模的思想来处理此方面问题，他们的研究也相当成功。在国内，类似的研究也不少见，如凌亢等[11]、吴玉萍等[12]和刘耀彬等[13]利用计量经济模型分别对南京、北京和武汉的城市经济与环境质量特征进行了研究；借助系统动力学与灵敏度模型，邢嘉明等、王如松等、吴峙山等、杨邦杰等、宋永昌等分别对天津、北京和长兴岛等城市的发展与环境演变进行了模拟[2]；采用数理建模和协同学的方法，黄金川等[14]、刘耀彬等[15]分别对三峡库区和整个中国城市化与生态环境耦合度大小进行了测算……。然而城市化一般是对国家或区域而言，很少针对单个城市[16]。总结上面的研究大多是针对单个城市或国家宏观区域中城市发展的一个侧面，而针对某一中观区域并采用系统分析的方法来专门分析它的城市化与生态环境耦合机理的文献基本缺乏。由此，本文主要以系统动力学模型为支撑，以江苏省为实例来分析它的城市化与生态环境耦合机制，并予以动态的情景模拟，其目的是为该省城市化未来发展和生态环境建设提供政策建议。 2 区域城市化与生态环境交互耦合的含义和SD模型的适用性 2.1 区域城市化与生态环境交互耦合的含义 城市化是指人口向城市地区集中和农村地区转变为城市地区的过程[2]。从定义上看城市化至少包括两个方面：一是人口迁移，这必然导致社会结构的变迁、经济要素的流动和产业的推移；二是景观的改变，这则引起土地利用形态的改变、资源的利用多样化。所以城市化具有多维含义，它主要包括人口迁移、经济发展、空间扩张和生活提高之间互相联系的4个方面。其中，经济发展是基础，人口迁移和地域扩张是表现，生活水平提高是最终结果或目标[17]。生态环境是我国目前使用频率最高且较有争议的术语之一。基于不同的研究主体，生态环境内涵相差甚远：如果以生物为主体，生态环境则指对生物生长、发育、生殖、行为和分布有影响的生境。如著名生态学家Whittaker基于生物物种单元，认为一个物种最基本的进化环境就是它的生态环境(ecotope)[18]；如果以人类为主体，生态环境则是指对人类生存和发展有影响的自然因子的综合，主要包括除人之外的其他环境要素的综合，如水、土、气、资源与能源以及其他生物等。因为大多数生态环境问题都是由人类活动引起的或者与人有关，所以目前环境问题研究中更倾向于后一定义。 以人类活动为中心的城市化过程就是人们对自然资源和环境条件利用与改造的过程，在一定技术水平制约下，人们对其生产规模和生活质量过高的追求往往导致人地关系的不协调，我们通常称之为生态环境问题。城市化与生态环境之间的耦合就是城市化的4个方面与生态环境的5个要素之间所具有的各种非线性关系的总和，其耦合作用主要表现在两个方面：一是城市化通过人口增长、经济发展、能源消耗和交通扩张对生态环境产生胁迫，这种驱动下生态环境往往是质量的下降；二是生态环境又通过人口驱逐、资本排斥、资金争夺和政策干预对城市发展产生约束，该反馈制约了城市化进程，其表现往往是环境质量的维持或改善。通过构建区域城市化与生态环境系统交互耦合的PSR模式[19]，可见该模式内诸要素相互作用、相互反馈的过程就是二者交互耦合的过程，其最高形态是城市化与生态环境相互协调、相互融合共同构成一个高效的复合生态系统。 2.2 SD模型的适用性 系统动力学模型是建立在控制论、系统论和信息论基础上的，以反映反馈系统结构、功能和动态行为特征的一类动力学模型，其突出特点是擅长处理非线性、复杂性、长期性和时变性等系统耦合问题。它通过对系统结构的分析和计算机仿真来反映复杂系统结构、功能和动态行为之间的相互作用关系，从而考察该系统在不同条件下的变化行为和趋势，以达到提供决策的目的[20]。从PSR框架看，区域城市化与生态环境通过耦合形成了一个典型的巨复杂系统[21]，这个耦合系统明显存在着大量的非线性和复杂性：首先，城市化本身就是一个社会经济的转换与演进过程，它不仅体现在人口和非农业活动在规模不同的城市地域集中过程、非城市景观转化为城市景观的地域推进过程，还表现在城市文化、城市生活方式与价值观向农村地域的扩散过程，更重要的是城市化的4个方面与它的社会化过程是相互影响、共同推进的，如周一星就提出了国家城市化水平随经济增长的对数发展关系[16]，白南生在研究中国城市化问题时从相反的角度指出“十五”期间中国城市化率对经济发展的贡献可达3个百分点[22]；其次，生态环境也是一个复杂系统，它不仅包括水、土、气、资源与能源等自然要素，而且包含有生物以及作用的环境关系，更重要的是这些因素之间也是相互作用、相互限制的，生态学家们称之为生态系统的综合原理和最小因子定律，如王孟本在研究“生态环境”概念的起源与内涵时指出，生态环境最本质的特性在于它的相互联系、相互依赖和相互作用的整体性[23]；最后，城市化与生态环境交互耦合的复杂性。城市化系统是以“人”为主的系统，生态环境是以“地”为核心的系统，它们之间耦合不仅在于系统之间的动力源—汇过程，还在于要素之间的网络化与复杂化的过程，所以已故的马世骏先生将城市区域系统称为社会—经济—自然复合系统[24]。可见，根据系统动力学方法的突出特性和城市化—生态环境耦合系统的复杂性，基于SD方法来研究区域城市化与生态环境耦合发展问题，并进行未来情景模拟，其适用性是明显的。
