山地城市绿色空间生态系统服务与景观规划启示 ——以重庆市中心城区为例

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山地城市是我国新型城镇化和生态文明建设的关键区域。随着城镇化进程的深入,山地城市在取得社会经济巨大发展的同时,也因人口增长、建设用地扩张和绿色空间破碎化而面临生物多样性减少、水土流失、水质污染等尖锐生态环境问题。开展山地城市生态系统服务研究,对于优化绿色空间格局,改善区域人居环境质量,实现山地城市可持续发展具有重要意义。然而,相较于平原城市和山区自然保护地,我们对山地城市生态系统服务的格局特征、多尺度权衡-协同关系、生态系统服务格局与景观格局间的耦合关系等方面知之尚少。为此,本文以山地特征典型、景观类型多样、城市化水平较高的重庆市中心城区为研究区域,遵循城市生态学“格局量化-影响评价-设计优化”的路径,开展山地城市绿色空间生态系统服务及景观规划启示研究。研究目的在于揭示山地城市生态系统服务的多尺度空间格局特征,厘清景观格局与生态系统服务格局的耦合关系,进而探索生态系统服务提升导向的景观规划策略与方法,助益山地城市的可持续发展。本研究首先借助多种景观指数定量刻画了重庆市中心城区景观格局特征并识别了地方性景观特征尺度,通过绿色空间规划文本梳理和居民偏好问卷调查筛选出重要生态系统服务类型;随后综合使用多学科方法和多元数据,量化了研究区2018年的生态系统服务空间格局,厘清了生态系统服务的空间分异特征与多尺度权衡-协同关系;进而,借助地理探测器解析了生态系统服务空间分异的主要影响因子及影响规律;最后,归纳总结上述研究结果,提出了生态系统服务提升导向的景观规划策略与方法。研究主要发现包括:(1)四山和两江奠定了重庆市中心城区的绿色空间骨架,但受城市化影响,近30年来绿色空间总量减少、结构破碎化。研究区景观格局特征受地形和江山地貌的共同影响,山地区域保留了大量绿色空间,而滨水区域则面临城市建设和农业开发强度大的问题。(2)综合区域关键生态环境问题、历版绿色空间相关规划关切的生态系统服务类型和市民偏好,识别研究区的重要生态系统服务包括栖息地、食物供给、水源涵养、水质净化、土壤保持、固碳释氧、热岛缓解和游憩娱乐等。(3)研究区生态系统服务空间格局受“四山、两江、三槽”山水格局的重要影响。从极显著热点区与非显著点区的服务效率比来看,热岛缓解和游憩娱乐服务的空间异质性最强,林鸟栖息地和水鸟栖息地的空间异质性次之,食物供给、氮净化、磷净化及土壤保持服务的空间异质性再次,水源涵养和固碳释氧服务的空间异质性相对较弱。(4)生态系统服务间的权衡-协同关系复杂且受尺度影响。与其他研究不同的是,本研究发现食物供给与氮净化、磷净化服务间呈协同关系,其原因可能与耕-林高度互嵌的景观格局有关。随着研究粒度增大,多数生态系统服务间的权衡-协同关系性质不变,但强度升高;少数生态系统服务间的权衡-协同性质发生转变。前者成因为大粒度下景观格局和自然地理条件的异质性降低;后者成因为生态系统服务依赖的生态过程和服务流交付过程不同,特征尺度存在差异。此外,不同尺度的生态系统服务簇在类型数量、占比和属性特征等方面存在差异。因此,山地城市生态系统服务研究不宜采用过粗的空间粒度。(5)对多数生态系统服务而言,景观组分对其空间分异的影响能力强于景观配置。本研究中,林鸟栖息地和水源涵养服务水平主要取决于林地组分,水鸟栖息地和食物供给服务水平分别主要取决于水域和耕地组分数量,氮净化、磷净化服务水平主要取决于耕地和林地的组分比例,土壤保持服务水平主要取决于坡度,热岛缓解和游憩娱乐服务水平主要取决于绿色空间周边人口密度。林鸟栖息地、水鸟栖息地、氮净化、磷净化、热岛缓解和游憩娱乐服务水平随景观组分变化存在阈值效应。就景观配置而言,破碎化程度往往较形状特征对生态系统服务的影响更大,其成因是多数生态系统服务涉及复杂的、跨尺度的生态系统过程。(6)随着研究空间粒度增大,生态系统服务的可预测性增强。其原因可能包括:热岛缓解等服务的特征尺度本身较大;道路密度等环境和社会变量会影响生态系统服务生成过程,且其空间异质性随粒度的减小而增加,导致小粒度景观单元生态系统服务不确定性的升高;大粒度景观单元可提供的生态系统服务类型和供需机会更多,生态系统服务水平更为稳定。(7)提出了“系统综合-规划策略-规划方法”构成的生态系统服务研究启发景观规划的实施路径。进一步总结了研究区生态系统服务的空间格局、内在制约和规划抓手三方面特征,明确了景观格局和生态系统服务协同的重要性。据此提出了生态安全格局构建、生态系统服务管理分区和生态系统服务专项优化等生态系统服务提升导向的景观规划策略与方法。本论文创新点为:(1)从生态系统服务的视角切入,系统地将景观生态学与景观可持续科学的理念、框架与方法整合到区域景观规划,提出了以生态系统服务提升为导向的景观规划策略与路径;(2)因地制宜地使用多学科方法和多元数据,量化了山地城市生态系统服务的空间格局特征;(3)多尺度揭示了山地城市生态系统服务的权衡-协同关系、主要影响因子和影响规律,发现生态系统服务的空间异质性受山地城市特色景观格局的重要影响。
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