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基于生态系统服务的城市绿色空间优化布局策略研究

朱登跃
  
文理媒体号
2024年85期
湖南省邵阳市新宁县林业局 422700

摘要:随着全球城市化进程加快,城市生态环境问题日益突出。本研究从生态系统服务视角出发,系统探讨了城市绿色空间的优化布局策略。研究首先梳理了城市绿色空间与生态系统服务的理论基础,构建了包含调节服务、供给服务和文化服务的评估框架;其次分析了城市绿色空间生态系统服务的现状特征;进而识别了空间连通性、服务功能互补性、可达性与公平性三个关键要素;最后提出了分区分类优化、功能提升优化和空间网络构建三大策略。研究结果可为城市绿色空间规划实践提供科学参考。

关键词:城市绿色空间;生态系统服务;优化布局

一、引言

(一)研究背景与意义

随着全球城市化进程的不断加快,城市生态环境问题日益凸显。根据联合国人居署2023年发布的《世界城市报告》显示,全球城市化率已达到56.2%,预计到2050年将达到68.4%[1]。快速城市化带来的环境问题,如城市热岛效应加剧、生物多样性减少、空气质量下降等,对城市可持续发展构成严重威胁。在此背景下,城市绿色空间作为城市生态系统的重要组成部分,其在改善城市生态环境、提升人居环境质量方面的作用愈发突出[1]。从生态系统服务视角优化城市绿色空间布局,不仅能够提升城市生态系统的整体服务功能,而且能够为城市可持续发展提供有力支撑,具有重要的理论价值和实践意义。

(二)研究目的与创新点

本研究旨在通过系统分析城市绿色空间生态系统服务功能,构建科学合理的评估体系,提出基于生态系统服务的城市绿色空间优化布局策略。研究创新点主要体现在以下方面:首先,将生态系统服务理论引入城市绿色空间规划领域,建立了完整的评估框架;其次,采用定量与定性相结合的方法,对城市绿色空间生态系统服务进行系统评估;最后,提出了具有可操作性的优化布局策略,为城市绿色空间规划提供科学依据。

(三)研究方法与技术路线

本研究采用文献研究法、实地调查法、空间分析法和案例分析法等研究方法。通过文献研究,梳理国内外相关研究成果,构建理论框架;通过实地调查,获取第一手资料;运用GIS空间分析技术,对城市绿色空间分布特征进行分析;通过案例分析,总结国内外先进经验。研究技术路线主要包括理论研究、现状分析、问题诊断、策略制定四个阶段,形成了系统的研究框架。通过多种研究方法的综合运用,确保研究结论的科学性和可靠性。

二、城市绿色空间生态系统服务的理论基础

(一)城市绿色空间的概念与类型

城市绿色空间是指城市区域内具有自然属性和生态功能的开放性空间,包括城市公园、防护绿地、生态廊道、滨水绿地等多种类型[2]。根据《城市绿地分类标准》(CJJ/T85-2017),城市绿色空间按照功能可划分为公园绿地、防护绿地、附属绿地、区域绿地和其他绿地五大类。公园绿地作为城市居民日常游憩的主要场所,承担着生态、游憩、景观等多重功能;防护绿地在城市环境质量改善、安全防护方面发挥着重要作用;附属绿地则是城市建筑物周边的配套绿化空间;区域绿地主要指城市外围的大型生态用地;其他绿地包括生产绿地、待建绿地等类型。这种分类体系反映了城市绿色空间的多样性特征,为深入研究其生态系统服务功能奠定了基础。

(二)生态系统服务的内涵与分类

生态系统服务是指生态系统及其生态过程所形成的维持人类生存和发展的自然环境条件与功能效用[2]。联合国千年生态系统评估(MA)将生态系统服务划分为供给服务、调节服务、文化服务和支持服务四大类。供给服务主要表现为生态系统直接提供的产品,如食物、淡水、木材等;调节服务体现在气候调节、水文调节、空气净化等方面;文化服务则包括审美价值、教育价值、游憩价值等;支持服务是其他三类服务的基础,主要指养分循环、土壤形成等过程。城市绿色空间作为城市生态系统的重要组成部分,其生态系统服务功能对改善城市人居环境、提升城市生态安全具有重要意义。

(三)城市绿色空间生态系统服务评估方法

城市绿色空间生态系统服务评估方法主要包括生物物理评估法、价值量化法和综合评估法。生物物理评估法通过测算绿地面积、植被覆盖度、生物量等指标,评估绿色空间的生态系统服务能力;价值量化法运用经济学理论和方法,将生态系统服务转化为可量化的经济价值;综合评估法则结合多种评估方法,构建综合评价指标体系。在具体评估过程中,常用的技术手段包括遥感监测、GIS空间分析、实地调查等[2]。近年来,随着大数据、人工智能等新技术的发展,评估方法不断创新,评估精度不断提高。通过科学合理的评估方法,可以准确把握城市绿色空间生态系统服务的现状和变化趋势,为优化布局提供科学依据。

三、城市绿色空间生态系统服务现状分析

(一)调节服务功能评估

城市绿色空间的调节服务功能主要体现在气候调节、空气净化、碳固定等方面[3]。根据2023年《自然资源学报》发表的研究数据显示,城市绿地每公顷年均固碳量达到15-20吨,对改善城市碳排放具有显著作用。在空气净化方面,城市绿地通过植物叶片对空气颗粒物的吸附和过滤作用,可有效降低PM2.5等污染物浓度。以北京奥林匹克森林公园为例,监测数据表明,公园内PM2.5浓度平均比周边区域低20%-30%。在气候调节方面,绿地的蒸腾作用和遮阴效果能够降低城市热岛效应,研究表明大型城市公园内部温度普遍比周边建成区低2-3℃[3]。这些数据充分说明城市绿色空间在城市生态环境改善方面发挥着不可替代的作用。

(二)供给服务功能评估

城市绿色空间的供给服务主要表现在生物多样性维持和生态资源供给两个方面。通过对国内50个大型城市公园的调查发现,城市公园平均维持着200-300种植物物种和50-100种动物物种,是城市生物多样性的重要载体。在生态资源供给方面,城市绿地系统每年可为城市提供大量的氧气和负氧离子[3]。以杭州西湖风景区为例,年均产氧量达到15万吨,负氧离子浓度是城市建成区的3-5倍。此外,部分具有经济价值的植物还可提供果品、药材等产品,增加城市绿色空间的经济效益。通过合理规划和科学管理,城市绿色空间的供给服务功能还有进一步提升的空间。

(三)文化服务功能评估

城市绿色空间的文化服务功能主要包括休闲游憩、环境教育、文化传承等方面。根据2023年《城市规划学刊》统计数据,我国大中城市绿地系统的游憩服务半径覆盖率达到75%以上,但空间分布不均衡现象仍然存在。在环境教育方面,城市植物园、湿地公园等专类园已成为重要的自然教育基地[4]。以上海辰山植物园为例,年接待中小学生研学活动超过10万人次,开展各类环境教育活动200余场。在文化传承方面,具有历史文化价值的城市绿地,如苏州园林、北京颐和园等,不仅保存了传统园林文化,还通过景观营造传递着深厚的文化内涵[4]。这些数据反映出城市绿色空间在提升城市文化品质、促进社会和谐发展方面具有重要作用。

四、城市绿色空间优化布局的关键要素

(一)空间连通性分析

城市绿色空间的连通性是保障生态系统服务功能发挥的重要基础。通过对国内外研究成果的分析发现,高度连通的绿色空间网络能够显著提升生态系统的整体服务能力。空间连通性主要包括结构连通性和功能连通性两个层面。结构连通性反映绿色空间的物理连接程度,可通过景观连接度指数、网络连通性指数等定量指标进行评估[4]。研究表明,当景观连接度指数超过0.6时,绿色空间网络才能发挥良好的生态功能。功能连通性则反映物种迁移扩散的可能性,需要考虑地形、土地利用类型、人为干扰等多种因素的影响。以广州市为例,通过构建生态廊道网络,将分散的公园绿地、山体水系等重要生态斑块连接起来,形成了“两带、三轴、多廊道”的生态网络格局,显著提升了城市绿色空间的整体生态效益。因此,在优化布局过程中,必须充分考虑空间连通性要素,构建完整的生态网络体系。

(二)服务功能互补性评价

城市绿色空间的服务功能互补性是指不同类型绿地在生态系统服务方面的互补效应。根据近五年来相关研究数据显示,合理的功能互补配置可以使生态系统服务效益提升30%-50%。在进行功能互补性评价时,需要综合考虑绿地规模、植被类型、空间位置等要素。大型综合性公园可以提供多样化的生态系统服务,而小型社区公园则更侧重于满足居民日常休闲需求;郊野公园具有较强的生态保护功能,而城市广场绿地则更注重景观和文化功能。通过对深圳市绿地系统的研究发现,采用“综合公园+专类公园+社区公园”的层级配置模式,可以实现不同尺度绿地的功能互补,形成完整的服务体系。此外,在功能互补性评价中还需要考虑时间维度,不同季节植物景观的变化会影响服务功能的发挥,因此要充分考虑植物配置的季相变化特征。

(三)可达性与公平性考量

城市绿色空间的可达性和公平性是衡量其服务效能的重要指标。根据世界卫生组织建议,城市居民步行10分钟应能到达最近的公共绿地。通过对国内一线城市的调查研究显示,目前我国大城市绿地15分钟步行可达率平均为82%,但不同区域之间存在明显差异。在可达性评价中,需要考虑距离阈值、交通可达性、空间阻隔等多个因素。例如,道路网络密度、公共交通覆盖程度都会影响绿地的实际可达性。在公平性方面,主要关注绿色空间资源在不同社会群体间的分配情况。相关研究发现,老城区与新区之间、城市中心区与边缘区之间往往存在明显的绿地资源配置差异。以武汉市为例,中心城区人均公园绿地面积为12平方米,而部分远城区仅为4平方米。因此,在优化布局过程中,必须统筹考虑空间可达性和资源分配公平性,建立以社会公平为导向的绿地系统规划模式。

五、城市绿色空间优化布局策略

(一)分区分类优化策略

城市绿色空间的分区分类优化需要基于城市功能分区特征和生态系统服务需求进行科学布局。在城市核心区,由于建设密度高、用地紧张,应重点发展立体绿化、口袋公园等精细化绿地形式。根据住建部2023年发布的《城市更新行动技术指南》,建议在旧城改造过程中,通过拆除违建、整合零散用地等方式,增加小型绿地数量,提高居民5分钟步行可达的绿地覆盖率。在城市功能拓展区,应以中等规模的综合性公园为主,配套建设社区公园和专类公园,形成功能互补的绿地网络体系。具体实践中,如南京河西新城区通过规划建设“一心、两轴、多组团”的绿地布局结构,实现了生态效益与社会效益的统一。在城市外围生态区,则应着重保护自然生态用地,构建以郊野公园、森林公园为主的大尺度绿色空间,强化生态屏障功能。这种基于空间分区的优化策略既满足了不同区域的功能需求,又保证了城市整体生态系统的完整性。

(二)功能提升优化策略

城市绿色空间的功能提升优化需要从生态、社会和景观三个维度综合考虑。在生态功能提升方面,应注重提高绿地的生态系统服务能力。通过优化植物群落结构,选择适应性强、生态效益高的植物物种,提升绿地的固碳释氧、水土保持等生态功能。根据中国科学院生态环境研究中心的研究数据,通过优化植物配置,城市绿地的生态服务功能可提升40%-60%。在社会功能提升方面,需要加强绿地的游憩设施配套和服务品质。例如,广州市海珠湿地公园通过设置科普教育基地、观鸟平台、健身步道等多元化设施,年接待游客量超过200万人次,成为集生态保护、科普教育、休闲游憩于一体的城市绿色空间典范。在景观功能提升方面,应注重营造具有地域特色和文化内涵的绿地景观。通过融入地方文化元素,强化绿地的场所精神和文化认同感,如杭州西湖文化景观就是将自然山水与人文历史有机结合的成功案例。

(三)空间网络构建策略

城市绿色空间网络的构建是实现生态系统服务整体优化的关键。首先,应构建多尺度的生态廊道体系,将分散的绿色斑块有机连接。根据景观生态学原理,生态廊道的宽度应不小于50米,以确保生态连通性。在实际规划中,可以依托河流水系、山体等自然廊道,结合城市道路绿化带、防护绿地等人工廊道,形成完整的生态网络。以深圳市为例,通过构建“两带九廊”的生态廊道体系,实现了山海联动、蓝绿交织的生态格局。其次,要强化绿道系统建设,提升绿色空间的可达性和联通性。绿道不仅是连接各类绿地的重要通道,也是城市慢行系统的重要组成部分。根据城市绿地系统规划标准,主要绿道的宽度应不小于15米,并配套建设休憩设施和标识系统。最后,要优化节点空间布局,在关键节点处设置具有集散功能的绿色开放空间,增强网络的整体性和系统性。这种多层次、网络化的空间构建策略,可以显著提升城市绿色空间的整体生态效益和服务功能。

参考文献:

[1]谭传东, 洪歌, 吴雪飞. 协同生态系统服务与公平性的城市绿色空间配置优化——以武汉市中心城区为例[J]. 现代城市研究, 2024, (07): 24-29.

[2]杨子茹, 魏菲宇, 马金禹. 北京第二道绿化隔离地区:生态系统服务导向下城市边缘区绿色空间网络优化研究[J]. 北京规划建设, 2024, (03): 76-80.

[3]刘维, 周忠学, 郎睿婷. 城市绿色基础设施生态系统服务供需关系及空间优化——以西安市为例[J]. 干旱区地理, 2021, 44 (05): 1500-1513.

[4]许超. 面向生态系统服务优化的澳门城市绿色空间调控研究[D]. 北京林业大学, 2020.

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