- 收藏
- 加入书签
减碳增汇目标下城市绿色基础设施空间格局优化策略研究
摘要:本文针对“双碳”目标和各行业绿色转型的现状,从城市绿色基础设施规划布局的角度,提出减碳增汇策略。以宁波市鄞州区为研究对象,通过固碳释氧、水源涵养、地貌类型三个方面开展生态服务重要性分析,再结合生态安全格局,提出绿色基础设施格局、生态要素修复、植物种植方法三个层次的策略建议,以期达到优化绿地网络系统、提高绿地质量、增加碳汇能力的目的。
关键词:绿色基础设施、生态、格局优化、碳汇、鄞州区
绿色基础设施是由各类水域和绿地组成的开敞自然空间,是城市生态系统抵御自然灾害、提升人居环境质量、应对城市生态问题的重要载体。组成绿色基础设施的主体是绿色植物,因其具有光合作用能力而被视为实现“双碳”目标的核心要素。但是,伴随城市化发展,土地利用结构的变化直接导致了绿色基础设施格局改变,格局改变又对植被碳汇能力产生间接影响,研究发现土地利用变化是引起碳汇变化的重要原因,植被覆盖率高、连贯性强、群落质量高的绿色斑块网络能够有效提高林地的固碳能力。北大俞孔坚教授指出通过优化绿色基础设施空间格局,有利于让其中的绿色植物能更好更大限度的发挥出自己通过光合作用固碳释氧的能力。
因此,本文以宁波市鄞州区为例,通过识别绿色基础设施要素、明确绿色基础设施格局现状、探究格局对碳汇绩效的影响机理,最后提出绿色基础设施格局优化策略。
1 数据来源与研究方法
采用的数据主要包括土地利用数据,气象数据,MODIS植被净初级生产力数据(NPP),数字高程模型(DEM)等数据。主要来源于各开放数据平台。研究方法采取地学模型分析法,主要通过源地选取、阻力面建立、识别生态廊道来构建生态安全格局。
2研究区概况
鄞州区隶属于浙江省宁波市,全区土地利用空间分布格局存在着明显的圈层结构。以中心城区片为中心,向东西两翼依次呈现出建设用地-耕地-园地-林地的圈层分布。参考《城市用地分类与规划建设用地标准》,鄞州区生态空间分为林地、湿地、水体、水田草地、未利用地五大类型。
3 研究区森林资源特征
鄞州区土地总面积约为12万亩,林地为5.3万亩,森林资源在东部相对集中,西部比较薄弱。森林覆盖率在50%以上的有6个乡镇(林场),20%至50%的有6个乡镇(街道),20%以下的15个乡镇(农场)(详见表1)。全区中幼林占乔木林面积比重80%以上,龄组结构仍不合理,但后期发展潜力大。
4生态服务重要性分析
从固碳释氧、水源涵养、地貌类型三个方面进行生态系统服务重要性评价。其中,固碳释氧由植被净初级生产力(NPP)表示,这项指标是用来解释地块上的植被光合作用强弱;水源涵养通过降雨量数据表示,降雨量解释了地块上方可分配到的大气来水量;地貌类型表征的是储水潜力值,这项指标结合降雨量指标后,可以更客观地评估出对应地块对水资源的保持能力。以上三项指标的赋值及权重分配(表2)。
将分级后的三项生态系统服务指标按权重进行叠加,获得生态服务重要性评价结果。由图1可见,固碳释氧能力最强的区域集中在鄞州中部的山林区和鄞州西侧的农田区;降雨量则表现为鄞州西侧片区降雨量最大,向东则逐步递减;水资源储藏潜力上看,则仍然是鄞州中部的山林区最强,其次是两块山间盆地区,鄞州西侧和北侧区块储水能力较为一般。客观地讲,鄞州区整体呈现东南部生态服务重要性要远远高于西北部的城市区域,整个区域的生态服务功能是比较割裂,城市区域的生态服务功能相对偏弱。
5研究区绿色基础设施格局分析
5.1源地识别
生态源地是指区域间物种扩散、生态功能流动与传递的源点。以鄞州区生态保护重要性空间格局图为基础,通过查阅相关文献,结合鄞州区市政规划,同时实地调研相关地块,最终确定7个斑块作为生态源地(图2)。这7个生态源地分别是:①东部新城明湖水系连接而成的城市生态走廊区域,是城市中规模较大的生态区块。②鄞州公园区块,该区块也是规模较大的城市公园绿化区块。③鄞州西部田地区块,该区块以农田、园地为主,主要是种植粮食蔬菜等植物为主。④东钱湖区块,该区块是鄞州区最重要的生态源地,位于鄞州区的中心。⑤天童山森林公园区块,该区块是典型的山林立体植被群。⑥大嵩江源头竹林区块,该区块是大嵩江水系的源头,是典型的竹林立体植被群。⑦大嵩江入海口滨海湿地区块,该区块是淡水和海水交互影响的滩涂湿地区,潮间带生物丰富,海鸟类觅食活动较多。鄞州区的生态源地分布表现为地域分布不均衡,这是城市化高度发展的特点,即鄞州区的西北部城市化发展程度很高,而鄞州东南部则仍然保持相对原始的森林覆盖状态。
5.2构建廊道
生态廊道指连接生态源地的线状或带状生态景观,体现了源地的连通性和可达性。选用最小累积阻力模型,基于ArcGis10.2的空间分析工具,利用创建的生态源地及生态阻力面,提取生态源地点之间的低阻力通道作为生态廊道。通过对生态源地的识别与生态廊道的提取,形成研究区最基本的生态安全网络。
鄞州区的主要生态廊道(图3)所示,其中只有2条廊道没有通过东钱湖,其余10条生态廊道均通过东钱湖区块,说明东钱湖对于鄞州区生态源地间的物种交流连通非常关键。从两条生态穿越条带角度分析,鄞州区的东钱湖生态穿越带相对强劲和粗壮,有大量生态廊道贯穿连通;而天童山生态穿越带则相对单薄,只有一条单一的生态廊道实现东西两侧生态源地的连接。
5.3绿色基础设施生态格局建构
鄞州区的生态安全格局可以概括为“一核两带、四区七点”(图4)。“一核”是以东钱湖为生态核心,有超过90%的生态廊道是通过东钱湖实现生态源地间的物种交流。“两带”是指东钱湖生态穿越带和天童山生态穿越带,两个条带均从市区的生态源地出发,经过植被平原和山地,最终到达滨海湿地区。“四区”是指城市生态区、环东钱湖生态区、天童山及大嵩江源头生态区、滨海湿地生态区。“七点”是指东部新城明湖生态源地、鄞州公园生态源地、鄞州西部田园生态源地、东钱湖生态源地、天童山生态源地、大嵩江源头生态源地、瞻岐滨海湿地生态源地。
6 减碳增汇目标下城市绿色基础设施格局优化策略
以减碳增汇为目标的绿色基础设计格局优化主要从三个方面展开,第一是基础设计布局网络体系的优化,目的是加强“点、线、面”状绿地间的连通性,做到“林网化、水网化”,以便提高城市生态系统的韧性。利于生态系统的健康良性发展。第二是不同设计类型的质量提升,目的是完善不同类型生态群落的完整性和功能性,为绿色植物群落个体发展营造适宜的环境。第三是绿色植物个体的物种选择,首选光合作用能力强的、具有宽大叶片的乔木植物,采用乔灌草的复合层次种植法,让绿地的立体空间得到全方位应用。
6.1格局优化策略
(1)鄞州区西北部需要提升生态廊道
鄞州区西北部的城市区域硬化路面太多,生态阻力值太大,公园绿地相对匮乏,仅有东钱湖区块和鄞州公园区块有小面积的生态源地,导致城市内的生态服务功能无法满足市民的需求,需要修建更多绿化条带,将城市公园区连接成网,一方面增加景观的完整性,另一方面也增强城区内生态系统的稳定性。
(2)天童山生态廊带需要强化
相对东钱湖而言,天童山生态带的生态廊道数量偏少,建议对山林与城市交界的平原区开展更多绿化措施,为东钱湖生态源地开拓更多与天童山生态源地交流的廊道,优化提升东钱湖区域的自然生态服务功能。
(3)鄞州区滨海湿地亟待修复
鄞州区大嵩江入海口区域的滨海湿地区域也亟待整治修复,主要是清理入侵物种互花米草,增加乡土植被的覆盖率,同时减少富营养化的点源和面源污染,同时增加滨海湿地与大嵩江流域生态斑块间的物种交流,提升优化滨海湿地的生态服务功能。
6.2生态要素发展策略
(1)河流水系生态修复
驳岸:采取自然漫坡、块石堆砌、植物毛石混搭的方式改造人工驳岸,为水生动物的繁育、水生植物净化水体、两栖动物的栖息繁衍活动创造条件。在水岸边坡较陡的地方,采用木桩、木框加毛块石等方式柔化硬质驳岸,这种措施既能稳定河床,又能改善生态和美化环境,避免了混凝土工程带来的负面作用。
生态鱼礁:在满足行洪、排涝、通航等要求的前提下,在护岸中修建毛石护坡的生态鱼礁,提供鱼类等水生动物安身栖息的地方。在河道中用堰坝拦蓄河水时,留有一定宽度的辅助性陡坡输水道,以便水生动物上下游交流,有利于鱼类生长。
(2)海岸带及滩涂湿地生态修复
以大嵩江入海口为重点,采用地被类先锋植物改善海岸带土壤环境,而后逐渐引入各类水生植物,形成完整的滩涂湿地植物群落,逐步达到生境生态修复、生物生态修复、生态系统生态修复的目的。
滩涂湿地植被群落重建的同时,也需要采用修建水坝、挖掘沟渠、改建地形等土工措施,调整场地的水文条件,让泄洪排涝、涵养水源、潮汐涨幅的生态过程更通畅,健全滩涂湿地生态系统的功能。
(3)山区及林地生态修复
山林生态保育:对山区内的低质低效林进行植被群落更新,对区内受损林地进行有条件的全封、半封、轮封育林,合理划定保护核心区和保护区范围,禁止一切人为活动,以管好公益林、激活商品林、种好绿化林、救好古树名木为目标,有效提高森林质量。
矿山等废弃地更新:严格按照“谁开采、谁治理、边开采、边治理”原则,以环境影响报告书及批复、矿山地质环境保护与土地复垦方案等要求,在矿山闭坑前,开展土壤污染治理、裸露山体喷播复绿、尾矿废弃地清理、补植植物等工作,在受损场地营造植物生长的环境,促进矿区整体环境的生态修复。
(4)农业用地生态修复
依托农业用地内河道、渠系、水田、池塘等景观要素,发挥农业湿地功能和对城区的泄滞洪功能。依托农田春花、夏粮、绿肥等作物和花卉苗木,发挥农业景观功能和对城区的生态缓冲区、生态隔离带功能。依托有条件的生态河道,结合森林鄞州建设,配套沿河游步道和钓台,构建亲水垂钓岸线。
生态沟渠:用水生植物和土沟替代原有的水泥砌筑硬质沟渠,让沟渠成为农田生态系统的一部分,沟渠沿线的水生植物极大地丰富了农田的植物多样性。不但增加了农田景观的郊野田园风光,也为农田动物提供了栖息地。
农田防护林:在田地周围设置一定宽度的防护林,提高农田地块的景观异质性,防护林能够为农作物害虫的天敌提供栖息地,间接推动了生物手段防治病虫害,减少了各类杀虫剂的使用,有利于农业用地的生态修复。
6.3绿地植物种植策略
为了在有限的面积内增加绿地量,必须对空间进行立体开发,选择乔灌草多层次种植方式,对于高架桥下狭小空间,可以考虑垂直绿化。对于坡度较大的山林地,可以考虑喷播挂网的形式开展种植。植物品种首选当地的乡土树种,其次选择浙江省公布的十大典型碳汇植物,分别是木荷、樟树、杉木、枫香、浙江樟、青冈、栎树、楠木、栲树、柏木。这些植物碳汇效率、固碳效能、碳封存和造林可行性等碳汇属性都具有很高的评价,据测算,十大树种中等立地条件20年生每公顷碳储量可达80—190吨。
7结语
2030年实现碳达峰是中国向全世界发出的庄严宣告,相对于各类减碳新技术,从空间格局的角度优化绿地布局,全空间增加绿量是缓解城市碳排难题和实现低碳可持续发展的“最高性价比”途径。本文对宁波市鄞州区绿色基础设施格局优化策略的建议,是从确保生态安全性的前提下提出的方法,不但利于城市生态系统的健康运转,也能够为绿色植物提供适应的群落环境,最终达到减碳增汇的目的。
参考文献
[1]洪歌,吴雪飞,蔡锐鸿.最佳网格分析尺度下城市绿色基础设施的景观格局对碳汇绩效的影响研究[J].中国园林,2023,39(03):138-144.
[2]田晶晶,解旭东.碳中和、碳达峰导向下的碳汇价值评估——以天津市蓝绿基础设施为例[J].城市建筑,2022,19(04):6-9..
[3]丁戎,栾博,罗珈柠等.应对气候变化的城市绿色空间韧性—减碳—增汇协同范式与设计策略[J].园林,2023,40(01):16-24.
[4]石铁矛,李沛颖,汤煜.碳中和背景下城市碳汇功能及提升策略——以沈阳核心区为例[J].中国园林,2022,38(03):78-83.
[5]彭义钧,吴雪飞.碳平衡视角下武汉生态控制区碳汇效能演变及调控[J].中国城市林业,2020,18(05):77-82.
姚佳,1983-,女,汉族,黑龙江哈尔滨人,博士,浙大宁波理工学院讲师,研究方向为城乡生态空间规划
(注:本文为2023年度宁波市哲社规划课题《减碳增汇目标下城市绿色基础设施空间格局优化策略研究》G2023-2-14结题成果)




京公网安备 11011302003690号