粵港澳大灣區城市群生態系統及人地關系可持續

王長建

（廣東省科學院廣州地理研究所，廣東省遙感與地理信息系統應用重點實驗室//廣東省地理空間信息技術與應用公共實驗室；南方海洋科學與工程廣東省實驗室（廣州）；粵港澳大灣區戰略研究院，廣東廣州 510070）

1 研究背景及相關概念界定

生態系統就是在一定區域內，生物和它們的非生物環境之間進行著連續的能量和物質交換所形成的一個生態學功能單位，能量流動、物質循環和信息傳遞是生態系統的三大功能［1］。生態系統是人類生存繁衍的必要條件，更是區域健康可持續發展的物質基礎［2］。城市是人類經濟和社會活動最集中的區域，全球城市區域僅占地球陸地的3%左右，卻生產了全球75%以上的GDP［3］。城市區域的生態系統主要受人類生產活動影響，是人為改變了物質循環和能量轉化的生態系統［2］。城市生態系統既具有一般生態系統的特征，即生物群落和周圍環境的相互關系，以及能量流動、物質循環和信息傳遞的能力［4］，同時，城市生態系統的結構、過程和功能與一般自然生態系統又有所不同，是以人為主體的人文-自然交互的復合生態系統。

城市群作為城鎮化和工業化發展到高級階段的產物，是高度一體化和同城化的城市群體，城市群形成發育過程是一個各城市之間由競爭變為竟合的漫長自然過程，遵循自然發展規律［5］。特別是大城市群，即以1～2 個特大型城市為核心，包括周圍若干個城市所組成的內部具有垂直的和橫向的經濟聯系，并具有發達的一體化管理的基礎設施系統給以支撐的經濟區域［6］，往往是一個國家或地區參與全球競爭的對外開放樞紐，是一個國家或地區最具發展潛力和發展動力的區域。大城市群作為頻繁的貿易流、資金流、信息流、貨物流、技術流、人才流、資源流等實體流和虛擬流的交匯點，其生態系統的物質循環和能量流動受到高強度的人工干擾。大城市群建設用地的快速擴張和開發強度的持續提升，導致自然環境的逐步退化與喪失，并帶來生態空間破碎、生物多樣性降低、外來物種入侵、地質災害頻發、生態系統功能下降等一系列生態問題［7］，使得城市群生態系統的人文-自然交互的系統性、復雜性和脆弱性等特點更加顯著。

2 粵港澳大灣區城市群發展歷程及特點

2.1 高度開放背景下粵港澳大灣區近40 年發展歷程

粵港澳大灣區包括廣東省廣州市、深圳市、珠海市、佛山市、惠州市、東莞市、中山市、江門市、肇慶市（以下稱珠三角九市）及香港特別行政區和澳門特別行政區，總面積5.6 萬平方公里。近40 年來粵港澳大灣區發展大致經歷了以下幾個階段：

（1）面向香港窗口的粗放型發展階段（1978年到90 年代中期）。1978 年后中國實施改革開放，1980 年成立深圳和珠海經濟特區，珠江三角洲地區工業化、城市化快速發展。1985 年珠江三角洲地區列入國家沿海開放區，香港和澳門成為珠三角對外的重要通道和外資來源地，引入低增值和勞動密集的產業。珠三角以廉價的土地和人力資源為代價，形成了粵港澳三地在加工制造業領域“前店后廠”式的跨地域產業分工協作體系。隨著制造業向珠三角地區轉移，香港的金融、貿易、航運中心地位確立。這一時期，地方與中央稅收的“分權改革”也促進了珠江三角洲鄉鎮和民營企業的迅速發展，農村城鎮化是珠三角在當時展現出的一種全新城鎮化現象［8］。城、鎮、村各自發展，大量農用地變成工業用地［9］，形成各自工業園區，催生了專業鎮和專業村為主導的產業集群，城鄉界線變得越來越模糊，并逐步連結成一體。

（2）以廣州與深圳為核心的城市群發展階段（90年代中期到2002 年）。隨著珠三角與港澳地區經濟往來不斷加強，非珠三角地區與珠三角地區的貧富差距逐步擴大。1993 年，廣東省第七次黨代會即提出“中部地區領先，東西兩翼齊飛，廣大山區崛起”的區域發展戰略。隨后將中部地區、東西兩翼和廣大山區這三大層次細分為5 個區域層次，提出要發揮好廣州中心城市和深圳經濟中心城市的龍頭帶動作用，把廣州、深圳作為一個經濟發展層次來考慮。廣州和深圳成為珠三角城市群區域聯系的中心，并逐步強化其中心城市的職能地位［10］。這一時期，繼續延續上一階段的粗放型發展，城鎮和工業園區快速擴展，在珠江口西部逐步形成以廣州為核心的城市群發展帶，在珠江口東部形成以深圳為核心的城市群發展帶。

（3）“雙轉移”到功能區引領的差異化協調發展階段（2002—2017 年）。珠江三角洲地區由于多年的粗放型快速發展，土地資源、水質環境、生態承載力與社會經濟發展的矛盾越來越突出。招商引資優勢逐步弱化，經濟發展動能明顯不足。資源環境約束凸顯，傳統發展模式難以為繼。2008 年全球金融危機使得外需急劇減少與部分行業產能過剩交織在一起，人民幣持續升值、以勞動力為核心的生產要素成本上漲等因素使珠三角的產業迫切需要轉型升級，一些污染型和低增值企業開始往珠三角外圍及其它地區轉移。2008 年，廣東省委省政府發布《關于推進產業轉移和勞動力轉移的決定》。2012年廣東省政府印發《廣東省主體功能區規劃》，推進形成人口、經濟和資源環境相協調的國土空間開發格局。這一時期，粵港澳三地更加注重在制度上面的聯動發展，共同打造區域協調發展的新格局，聯合組織編制了全國首個跨不同制度邊界的《大珠江三角洲城鎮群協調發展規劃研究》，聚焦空間發展、跨界交通和生態環境等三地共同關心且需要三方協同解決的關鍵議題。《珠江三角洲地區改革發展規劃綱要（2008—2020 年）》進一步將與港澳緊密合作的相關內容納入規劃，隨著粵港、粵澳合作框架協議的出臺，粵港澳區域合作在推進重大基礎設施建設、加強產業合作、共建優質生活圈、創新合作方式等基礎上，走向更緊密的融合發展階段。

（4）2017 年以來，粵港澳大灣區建設的協同發展新階段。2015 年國家發改委、外交部、商務部聯合發布的《推動共建絲綢之路經濟帶和21 世紀海上絲綢之路的愿景與行動》中，首次明確提出“深化與港澳臺合作，打造粵港澳大灣區”。2016 年《廣東省國民經濟和社會發展第十三個五年規劃綱要》中明確提出“發展具有全球影響力和競爭力的粵港澳大灣區經濟”。2017 年3 月，國務院總理李克強關于政府工作的報告中，明確提出“要推動內地與港澳深化合作，研究制定粵港澳大灣區城市群發展規劃”。2017 年7 月，國家主席習近平出席《深化粵港澳合作推進大灣區建設框架協議》簽署儀式，正式標志著“粵港澳大灣區”被納入國家頂層設計，上升為國家戰略。2017 年12 月，中央經濟工作會議上，明確提出“科學規劃粵港澳大灣區建設”，標志著粵港澳大灣區戰略即將全面啟動。2019 年2月，中共中央、國務院印發《粵港澳大灣區發展規劃綱要》，標志著粵港澳大灣區建設進入全面實施的階段，進一步體現“粵港澳大灣區”在國家發展戰略中的關鍵地位和重要作用。2019 年7 月24 日，廣東省委省政府印發《關于構建“一核一帶一區”區域發展新格局促進全省區域協調發展的意見》，明確提出“全面落實《粵港澳大灣區發展規劃綱要》，攜手港澳共同打造國際一流灣區和世界級城市群”。這一時期，粵港澳大灣區以“灣區經濟”為載體共同參與國際高端競爭，致力于打造政策協同、創新協同、產業協同、人才協同、生態協同的全方位協同協調區域發展格局。

當前，粵港澳大灣區的經濟格局已經由早期的香港一極獨大逐步形成了廣州、深圳、香港和澳門多中心的區域經濟格局，廣州和深圳均為總人口超過1 000 萬、GDP 超過2 萬億元的超級大城市，香港是國際金融、航運、貿易中心，澳門是世界旅游休閑中心。粵港澳大灣區以占全國0.58%的國土面積，貢獻了11.6%的GDP，集聚了5.0%的常住人口，新城、新區、新興工業區等不斷快速興起，圍繞珠江河口灣的香港、深圳、東莞、廣州、佛山、中山、珠海、澳門等諸多城市已連成為一個世界級城市群。

依據2018 年粵港澳大灣區各地市的GDP，可以將大灣區內的城市劃分為3 個梯隊：第一梯隊是由深圳、香港和廣州3 個城市組成，其GDP 總量分別為24 221.98 億人民幣、24 000.98 億人民幣和22 859.35 億人民幣，GDP 年均增長速度遠遠高于全國平均水平，在內地城市GDP 排名中，深圳和廣州僅僅落后上海和北京，位列全國城市GDP 的第三和第四，特別是深圳GDP 在2016 年超越廣州之后，在2018 年首次超過香港。第二梯隊由大灣區的重要的工業制造業基地佛山和東莞組成，其GDP 總量分別為9 935.88 億人民幣和8 278.59 億人民幣。第三梯隊主要由惠州、中山、澳門、珠海、江門和肇慶等城市組成。

粵港澳大灣區城市之間人均GDP 存在較大的空間差異，澳門和香港是粵港澳大灣區人均GDP 最高的兩個城市，2018 年人均GDP 分別為82 609 美元和48 673 美元。澳門和香港的人均GDP 水平遠遠高于國內平均水平，在全球所有國家和地區排名中位列第三名和第十七名。珠三角九市中，深圳、珠海和廣州的人均GDP 相對較高，2018 年分別為189 568 元/ 人、159 428 元/ 人、155 491 元/ 人，人均GDP 均在15 萬元以上。其次是佛山和中山的127 691 元/人和110 585 元/人；東莞、惠州、江門、肇慶分別為98 939 元/人、85 418 元/人、63 328元/ 人、53 267 元/人。

得益于強大的制造業基礎和快速增長的服務業，粵港澳大灣區的經濟增長逐步由制造業帶動向服務業拉動轉變。2018 年珠三角九市的三次產業結構比例為第一產業：第二產業：第三產業（1.5：41.2：57.3），服務業在澳門和香港產業結構中占據絕對主導地位，服務業占GDP 比重分別為94.9%和92.4%，粵港澳大灣區產業結構整體以第三產業為主。珠三角九市中，2018 年廣州市第三產業比重為71.7%，深圳市為58.8%，東莞市為51.1%，中山、珠海、肇慶、江門、惠州和佛山均在40%～50%之間。粵港澳大灣區既存在較強的產業分工，又存在較為嚴重的產業同構現象，珠三角九市間產業同構現象需要進一步統籌協調解決［11］。

2.2 高強度人類活動影響下粵港澳大灣區生態系統的變化趨勢

由于區域發展戰略、社會經濟模式與生態環境變化的交互耦合關系，各階段所面臨的生態環境壓力既有共性的特點又有差異的特性。一方面，生態環境問題已經成為制約粵港灣大灣區綠色可持續發展的關鍵問題；另一方面，經濟發展模式不同，決定了區域所面臨的環境問題具有階段差異性。改革開放以來，珠三角工業化和城鎮化進程快速推進，環境污染問題逐步呈現。隨著“前店后廠”模式的逐漸確立，珠三角經濟持續高速增長，土地開發強度急劇提升，部分河段（河涌）納污量超出流域環境容量，酸雨頻率居高不下，近海海域赤潮頻發，造成生態環境功能嚴重退化。進入WTO 以來，珠三角加工制造業進一步加速發展，資源利用依然相對粗放，珠三角環境容量逼近極限容量，工業“三廢”排放量持續上升，跨界河流斷面水質達標率低，入海河口近海水域氮磷污染嚴重。隨著“雙轉移”戰略、主體功能區戰略的實施，珠三角污染密集型和勞動密集型產業向東西兩翼、粵北山區轉移，減緩了珠三角本地的生態環境風險。但是，黑臭水體、大氣污染（以臭氧為首要污染物）、土壤污染治理仍然任重道遠。

（1）土地開發強度大。傳統、粗放、受制于外力的發展模式，使得珠三角土地利用效益偏低，土地斑塊破碎程度和土地利用功能混亂程度全球少有，土地開發強度早已超過德、法、荷等國家和東京與倫敦等大都市圈［12］。當前，珠三角現狀建設用地占適宜開發建設土地比重較高，剩余適宜開發建設土地規模不大。深圳和東莞的土地開發強度已逼近50%，分別為48%和47%。中山和佛山的土地開發強度均在30%以上。廣州和珠海的土地開發強度逼近30%。在廣州番禺區、南沙區的工業化和城鎮化進程中，大部分“曲水蘆葦蕩、萬頃荷色美”的濕地景觀被橋梁、道路和港口等基礎設施建設取代［13］，可開發利用土地與用地需求之間的供需矛盾十分尖銳。

（2）綠色基礎設施與生態服務不平衡。當前，珠三角地區建設區綠化覆蓋率45.95%，區域森林覆蓋率達51.8%，建成區人均公園綠地面積19.2m2。珠三角各市建成區綠地率和人均公園綠地面積逐年增加，綠化面積不斷增長，珠三角人均公園綠地面積普遍高于非珠三角地區人均公園綠地面積。但是，珠三角內部人均公園綠地面積的空間差異依然顯著，東莞、廣州和肇慶的人均公園綠地面積均高于20m2/人，珠海、中山、惠州、江門、深圳和佛山的人均公園綠地面積低于20m2/人。佛山人均公園綠地面積相對較低，多為零散綠地及道路綠化，綠地布局有待優化。珠三角綠地系統結構亟待優化，在工業企業、交通路網等密集布局區域，城市綠網往往被隔斷，且防護綠地設施不盡完善。

（3）環境污染壓力大。珠三角工業廢氣排放量總體呈上升趨勢，東莞、佛山和深圳工業廢氣排放量增長明顯，廣州市的工業廢氣排放量雖然有所降低，東莞和廣州依然是珠三角各市中工業廢氣排放量最大的城市。雖然全省城市空氣質量達標天數總體呈現上升趨勢，但是廣州、佛山、東莞、肇慶、江門等城市穩定達標仍有較大難度。水環境質量達標壓力較大，城市黑臭水體問題依然嚴峻，依據《廣東統計年鑒》，珠三角廢水排放總量呈上升趨勢，尤其是生活污水排放量，2017 年廣州、東莞和深圳是珠三角乃至全省生活污水排放量最大的城市，分別為17.27、12.42 和11.92 億t。東莞和廣州是當前珠三角各市乃至全省中工業廢水排放量最大的城市，分別為2.07 和2.06 億t。珠三角由于水污染物排放量巨大，部分河段納污量已超出環境容量，造成水質性缺水比較嚴重。局部海域富營養化問題突顯，東莞、廣州、深圳西部珠江口近岸海域水質狀況較差。危險廢物焚燒、填埋設施主要集中在珠三角，固體廢物處理處置能力缺口較大，深圳、珠海、佛山、東莞、中山等城市危險廢物就地就近安全利用處置難度仍然較大。

（4）耕地和生態用地保護力度不足。珠三角耕地資源相對匱乏，農業基礎設施相對薄弱。加之人地矛盾愈發突出，導致基塘等傳統特色農耕系統逐步萎縮甚至退化。以桑基魚塘為代表的珠三角傳統農業模式，是一個水陸相互作用的人工生態系統，集中分布在佛山、廣州番禺、中山、江門等地［14］。但是，因快速的工業化、城鎮化導致土地增值，環境污染加劇，基塘農業用地大部分被工業、交通、住房等建設用地占用，當初以先進生產方式出現的桑基魚塘在珠三角盛行數百年之后，珠三角已不再適于桑基魚塘的大規模發展［15］。

（5）海陸統籌關系失衡。粵港澳大灣區天然濕地面積減少幅度較大，濕地生態功能退化明顯。由于快速的工業化和城鎮化進程，外來人口涌入和國際產業轉移帶來城市建設的土地緊缺和用地失控，迫使沿海地區以圍填海的方式滿足用地需求，導致天然濕地面積大幅減少。環珠江口作為大型港口區，碼頭及配套設施建設占用了大量的灘涂資源。環珠江口是人類活動最為劇烈的地理區域，城鎮密集、企業廣布、人口眾多帶來的港口建設、道路建設、園區建設、住房建設等人為活動頻繁，近岸海域污染加劇，河口、港灣、濱海濕地等生態系統功能下降，對海岸帶生態環境的影響不容忽視。隨著珠江口經濟的飛躍發展，自然岸線比例不斷下降，人工岸線比例不斷上升，內伶仃洋四周都在大規模填海造地，伶仃洋西灘已經填海造地近120 平方公里，東灘將近50 平方公里，內伶仃洋的輪廓已大為改觀，尤以原萬頃沙、雞抱沙、橫門灘填海造地面積最大［16］。

3 面向社會-經濟-自然復合生態系統的人地關系可持續

基于粵港澳大灣區的關鍵生態問題分析，粵港澳大灣區在長時間的快速發展中積累了許多深層次的矛盾和問題。工業化和城市化成為自然改造、資源消耗、污染排放、環境變化、生態破壞的主要推動力。高強度人類活動造成大灣區生態透支問題嚴重，大灣區的水、土、氣、生等自然系統經歷了大規模改造、破壞、修復的反復過程，生態資源量質并降，特別是諸如三角洲水網微循環系統破壞，基塘生態農業系統大量消失，土地系統迅速退化等尤為嚴峻，這也是中國整體面臨的嚴峻生態挑戰的一個縮影［7］。

粵港澳大灣區城市群生態系統的顯著特點：（1）高強度人類活動影響下的人工復合生態系統，兼有復雜的人文屬性和自然屬性兩方面的內容。（2）海陸交互關系密切的河口三角洲。粵港澳大灣區是一個陸海相連、山水相依的灣區城市群生態系統。（3）多尺度交互影響的城市群生態系統。粵港澳大灣區城市群生態系統的物質循環、能量流動和信息傳遞在城市內部、城市與郊區、城市與城市、城市群外部等多個區域尺度交互耦合。

破解生態環境壓力、推進生態文明建設和提供良好生態系統服務功能，無不凸顯粵港澳大灣區生態環境的重要性，以及開展粵港澳大灣區生態系統研究的緊迫性。針對粵港澳大灣區城市群生態系統的顯著特點，首先，應著力打破社會科學和自然科學等各個領域的學科界限，實現自然科學、社會科學和技術科學的多學科交叉與融合，實現城市群生態系統研究的跨學科發展。其次，粵港澳大灣區城市群生態系統是人文-自然多系統耦合的復雜系統，人文-自然是兩個不同性質的系統，其主要的水、土、氣、生、人等子系統之間存在著本質的內在聯系，并且以人類系統為主導。但其各自的生存和發展都受其它系統結構、過程和功能的制約，必須當成一個復合系統來考慮。因此，亟待開展基于人地關系地域系統研究、面向人地系統耦合的大灣區城市群生態系統研究。

人地關系是可持續科學的核心研究命題，其經典解釋就是人類社會及其活動與自然環境之間的關系［17］。在中國開展人地關系研究尤為重要，歷經40 多年高速的經濟社會發展和高強度的資源開發與承載能力嚴重不足的國土空間耦合帶來了人地關系的頻繁沖突［18］，如何協調人地關系、提升資源環境適應能力，已經成為實現可持續發展的關鍵科學問題和重大戰略問題［19］。以往的人地關系研究，過多關注如何突破資源環境的約束，提升資源環境的承載能力。人地關系研究的切入點呈現精細化趨勢，使人們對人地關系中單要素的把握愈發深化。研究范式更多體現在水、土、氣、生各圈層的單一要素和單一系統研究，各要素與各系統之間相互分離，忽視了人地關系地域系統是由水、土、氣、生、人多要素相互作用形成的復雜系統［20］。因為，僅僅掌握要素雖然有助于但并不能夠把握整個人地系統的行為特征，人地關系地域系統是由生態系統和人類活動兩個子系統交錯而成的復雜開放巨系統，要素之間以及要素與系統之間還存在復雜的相互作用和反饋關系，這一特性決定了對其精準把控必將經歷長期大量的理論和實踐積累［17,21］。時至今日，如何精細認知和科學評價人地關系依然面臨著理論和方法上的諸多挑戰［22］。尤其是地球進入“人類世”以來［23］，以工業化和城鎮化為代表的高強度人類活動加快，人類對自然環境的影響加劇，人地關系研究面臨重大變革。人類社會發展不斷賦予人地關系研究新的時代內涵［24］，新技術、新因素的出現也在不斷改變著人地相互作用的方式、廣度和深度。國內外大量的實證研究表明，人地關系的研究依然重點關注地球表層系統，人地關系的耦合研究仍然不足以完美揭示人地系統的復雜性［25-26］，由人地關系耦合轉向人地系統耦合（Coupled human and natural systems），系統性和集成性成為人地關系研究的新特點［27-28］。人與自然耦合系統的集成研究可以揭示新的、復雜的格局和過程，而單獨的自然科學或者社會科學的研究不能揭示這種規律［29］。

水、土、氣、生、人多要素、多過程、多尺度的集成研究，依然是人地耦合研究的關鍵所在。當前研究已經開始轉向多要素的耦合及其過程，例如水土過程耦合，水土過程與其它自然地理要素耦合等［30］。未來應加強水、土、氣、生、人多要素集成，全面觀測和解釋人地系統的變化趨勢。開展地球界限（Planetary Boundaries）框架下的各種地球系統過程研究［31-32］，由單一過程單一尺度向多過程多尺度發展，注重各圈層相互作用，關注人類活動對自然地理過程的干擾，實現從要素研究到系統研究的提升。

人地系統的近程耦合（Pericoupling）研究深入，遠程耦合（Telecoupling）關注不足。當前主要關注自然-社會系統近程要素之間存在的一對一、一對多和多對多的非線性交互脅迫與交互促進關系，忽視了社會經濟和生態環境系統跨越距離的遠程相互作用，以及遠程耦合系統的主控因素、作用機理及動態演變過程對于當地人地耦合關系的影響［33-34］。急需從尺度耦合角度分析人文與自然之間的近遠程耦合關系，提出近遠程耦合模式［35］。

人地系統之間的互饋機制和溢出效應有待提升。開放系統和流動空間將會導致以往靜止空間下的基本規律發生變形，甚至出現全面重構［21］。通過人類活動及其環境影響的定量表征，揭示自然和人文系統耦合影響及其雙向反饋機制［36］。系統分析人文與自然系統相互作用的空間溢出效應，科學定量和揭示其社會經濟效應和生態環境效應，全面揭示自然-社會系統互饋過程機理，是當前人地關系研究亟待加強的主要方向之一。

面向人地系統可持續性的動態模擬較為薄弱。由人文-自然大數據和人地系統動力學等模型推動的人地系統模擬，是提升資源環境適應能力和實現可持續目標的重要手段［37-38］。但是基于可持續發展調控的復雜人地耦合系統模擬，依然存在技術和方法上的瓶頸。不同類型精度的海量地理空間數據，使得單一要素模型、單一過程模擬的經驗模型向著多模型集成、對復雜過程模擬的系統模型發展，助推人地系統可持續研究由模型模擬走向模式模擬［19］。大數據和人工智能，使得面向預測的多圈層要素耦合的地球系統模式成為可能。人地系統集成模型與決策支持系統，是未來人地關系研究從理論研究到應用研究的重要轉變。

4 結論

粵港澳大灣區在高度開放背景下和高強度人類活動影響下，已經成為社會-經濟-自然復合生態系統的典型區域。以人地關系地域系統經典地理學理論為指導，開展人地系統耦合的集成研究，以期為深入理解城市群生態系統的復雜性、脆弱性和適應性等提供科學依據。粵港澳大灣區城市群生態系統的空間尺度多元，從城市內部街區、城市與郊區，一直延伸到城市與城市、城市群外部等。在時空多尺度的背景下，城市群生態系統中存在大量的不確定因素，采用宏觀、中觀、微觀相嵌套，系統性、復雜性、確定性與模糊性相結合的方法，解決在全球變化和人類干擾背景下城市群生態系統在不同時空尺度上的循環和調控機理問題，為粵港澳大灣區城市群可持續發展提供決策依據。