陳強 張鵬 李桂榮

摘要：城市綠地生態(tài)系統(tǒng)是城市之“肺”，它為實現(xiàn)城市可持續(xù)發(fā)展提供了路徑。合理布局城市綠地是發(fā)揮生態(tài)效益服務(wù)功能的關(guān)鍵所在，對城市建設(shè)也具有重要的指導意義。本文利用GIS技術(shù)對濟南市歷下區(qū)綠地進行分析，并提出匯廊成網(wǎng)、增設(shè)防護綠地、增加節(jié)點建設(shè)等優(yōu)化生態(tài)系統(tǒng)的方法，旨在最大限度地發(fā)揮綠地的生態(tài)功能。

關(guān)鍵詞：GIS;城市綠地生態(tài)系統(tǒng);綠地布局優(yōu)化;生態(tài)功能

中圖分類號：TU985 文獻標識碼：A 文章編號：1004-9436（2021）10-00-02

0 引言

無論是對遠古時期火山爆發(fā)后空氣的凈化，還是現(xiàn)在對工業(yè)文明造成的各類污染的防治與修復，植物都是不可或缺的因素，甚至是決定性的因素。地球的自然生態(tài)系統(tǒng)在演替與進化中形成了穩(wěn)定的自然植物群落，這些群落自始至終都起著維護生態(tài)系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)的作用[1-2]。人類的出現(xiàn)、工業(yè)文明的發(fā)展以及城鎮(zhèn)化速度的加快給原生自然生態(tài)系統(tǒng)造成了破壞。人類的活動領(lǐng)域中一般會配置一部分人工植物群落，它們多以園林綠化的形式出現(xiàn)[3]。這些園林植物配置突出了美學功能，但其生態(tài)功能仍存在欠缺，值得商榷，尤其是不同人類活動場所中園林植物的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)能力亟待研究[4]。在城市的建設(shè)中使用與當?shù)氐刭|(zhì)特點和氣候相符的植物，能最大限度地提升城市景觀的美景度。因此，在對城市景觀進行建設(shè)時既要保證景觀的美景度，還要注意生態(tài)群落之間的聯(lián)系[5]。要通過對不同地區(qū)之間生態(tài)環(huán)境的差異的分析，進行有針對性的景觀格局建設(shè)，從而提高城市綠化水平[6]。

1 城市綠地生態(tài)系統(tǒng)概述

城市開敞空間需要統(tǒng)一的有聯(lián)系的規(guī)劃設(shè)計，可以通過對植物、建筑和水體的搭配形成適宜的生態(tài)景觀。不同的生態(tài)景觀通過物質(zhì)能量的交換和聯(lián)系而形成的總的生態(tài)網(wǎng)絡(luò)就是城市綠地生態(tài)系統(tǒng)[7-8]。

城市綠地的作用有以下四個方面的作用。

第一，改善城市生態(tài)環(huán)境。合理的城市綠地建設(shè)可以通過對植物的搭配形成生態(tài)效果。綠化植物可以吸收空氣中的一氧化碳、二氧化硫等有害氣體，排放氧氣，提升空氣潔凈度;其蒸騰作用也可以提高城市小環(huán)境的空氣濕度，改善城市小氣候[9];綠地植物還可以有效吸收噪音。對城市景觀綠地植物進行有針對性的選擇可以顯著提高城市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量，保證生態(tài)系統(tǒng)的物種多樣性。

第二，服務(wù)城市居民。城市居民需要休閑娛樂的活動場所，城市綠地在保障生態(tài)效益功能的同時，還可以為文化活動提供場地。它可以利用自身的生態(tài)效益，消除人們的疲憊感，其景觀也可以讓游覽者得到精神層面的享受，它還可以為人們提供社交場所，為不同階層和年齡段的人們服務(wù)。良好的綠地景觀會吸引人們前往，從而促進城市旅游業(yè)的發(fā)展，提升城市經(jīng)濟的活躍度，帶動生態(tài)綠地景觀所在城市經(jīng)濟的發(fā)展。

第三，服務(wù)和防災功能。當災難發(fā)生時，城市綠地可以為城市居民提供緊急避險的場地，有些城市綠地中甚至有地下防空洞，它可以有效保障人民的生命安全。比如當火災發(fā)生時，城市綠地可以作為隔離帶，吸收熱量，減緩或阻止火勢蔓延，為人們提供疏散逃離的時間。再比如我國南方地區(qū)地震多發(fā)，城市綠地可以為群眾提供災后安置場所，同時也可以為救援人員提供休息的場所。

第四，環(huán)境污染預警。部分植物對環(huán)境的污染物質(zhì)較為敏感，將其使用到城市綠地建設(shè)中可以對環(huán)境污染進行預警。當污染物質(zhì)（如二氧化硫）到達一定的濃度后，部分植物的生態(tài)性狀就會發(fā)生變化，能讓人們較為直觀地發(fā)現(xiàn)污染，及時做出應(yīng)對。

2 城市綠地特點

2.1 破碎性和不穩(wěn)定性

各種建筑分割了城市綠地，讓其變得破碎。受交通道路的影響城市綠地往往呈帶狀。城市綠地被分割后，相互之間的物質(zhì)能量交流變少，城市綠地生態(tài)系統(tǒng)變得脆弱且不穩(wěn)定。

2.2 服務(wù)范圍呈梯度狀

綠地服務(wù)范圍受到人口密度、交通網(wǎng)絡(luò)密度和綠地面積大小的影響，其服務(wù)能力由近到遠逐漸降低。城市中心綠地分布較多，向周圍城鎮(zhèn)擴散時，綠地數(shù)量依次減少。

3 研究方法

3.1 研究區(qū)域概況

歷下區(qū)位于山東省濟南市的東部，其總面積為100.89km2。區(qū)域北部地形平坦，南部多為山地丘陵，地勢南高北低（如圖1），處于溫帶季風性氣候區(qū)，夏季高溫多雨，冬季寒冷干燥。

3.2 城市綠地信息的提取

本文以2021年遙感影像為數(shù)據(jù)源，并通過ENVI5.3.1版本遙感圖像處理平臺對所獲取地區(qū)圖片進行網(wǎng)格化處理，然后對綠地區(qū)域的網(wǎng)格進行識別統(tǒng)計，最終根據(jù)行政區(qū)劃圖，對影像面積和形狀進行裁剪，得到歷下區(qū)的綠地統(tǒng)計圖（如圖2）。

4 研究結(jié)果

4.1 歷下區(qū)綠地面積統(tǒng)計

通過ENVI5.3.1版本軟件對柵格數(shù)量的統(tǒng)計，每個柵格面積是1.19x1.19m，計算出歷下區(qū)的總綠地面積約為52.863km2，約歷下區(qū)占總面積的51%。

4.2 綠地固碳釋氧量

綠地植被的光合作用能有效增加空氣中的氧氣含量，調(diào)節(jié)大氣中的碳氧平衡。本文根據(jù)碳通量監(jiān)測技術(shù)的統(tǒng)計結(jié)果，平均每公頃綠地吸收的二氧化碳為5.67t，再結(jié)合歷下區(qū)綠地的總面積，用綠地釋放氧氣和吸收二氧化碳的平均值和綠地總面積的乘積計算，得出歷下區(qū)綠地的固碳釋氧量，每年吸收二氧化碳29973t，釋放氧氣10991t。

4.3 吸收二氧化硫量

部分植被可以吸收空氣中的污染物質(zhì)并將其轉(zhuǎn)化為自身需要的物質(zhì)。它們在保障自身正常生長的同時，還降低了空氣中的污染物含量，提升了空氣的潔凈度，使城市環(huán)境更適合人類居住。我們結(jié)合前文所得的綠地總面積，將各種植被吸收二氧化硫量的平均數(shù)值與對應(yīng)的綠地面積相乘，得出綠地吸收二氧化硫氣體的總量，每年可吸收二氧化硫量為12.467t。

5 城市綠地生態(tài)系統(tǒng)存在問題及優(yōu)化策略

5.1 存在問題

5.1.1 布局不夠合理

歷下區(qū)各綠地布局過于分散，廊道建設(shè)不完整，景觀破碎度指數(shù)高，各斑塊間分離度較高，景觀質(zhì)量參差不齊。各綠地生態(tài)系統(tǒng)之間的聯(lián)系不夠緊密，缺乏物質(zhì)能量的交流互換。綠地主要集中于南部山區(qū)，生態(tài)效益得不到充分發(fā)揮。城區(qū)內(nèi)公園分布不均，部分公園服務(wù)半徑重合，公共綠地資源得不到有效利用。

5.1.2 生態(tài)功能不完善

從歷下區(qū)生態(tài)效益評價數(shù)據(jù)來看，其生態(tài)功能體系還不完善，沒有充分發(fā)揮綠地系統(tǒng)的生態(tài)功能。歷下區(qū)綠地對抗污染樹種的使用較少，不能最大限度發(fā)揮生態(tài)系統(tǒng)的功能。此外，綠地生態(tài)系統(tǒng)之間聯(lián)系較少，缺乏生物和能量流動。

5.1.3 養(yǎng)護管理不到位

人們在建設(shè)綠地景觀時往往過于追求工期進度，忽略了植物移栽后的生長狀況。綠化樹種移栽后生命力較弱，如果沒有得到合理的養(yǎng)護管理，極易出現(xiàn)葉片發(fā)黃、萎蔫，甚至枯死。

5.2 城市綠地系統(tǒng)優(yōu)化策略

5.2.1 匯廊成網(wǎng)

要解決歷下區(qū)綠地的生態(tài)問題，就要將區(qū)內(nèi)道路景觀與河道景觀相互串聯(lián)，促進綠色廊道和藍色廊道的物質(zhì)能量交換。第一，可以加強道路和河道綠地節(jié)點的建設(shè)，通過數(shù)量豐富的綠地景觀節(jié)點構(gòu)建穩(wěn)定的整體的生態(tài)系統(tǒng)。第二，維護生態(tài)環(huán)境的整體性，結(jié)合河道景觀生態(tài)系統(tǒng)和道路景觀生態(tài)系統(tǒng)，讓二者之間相互促進，二者的物質(zhì)能量相互流動，以維持生物種類的豐富性、多樣性。道路景觀生態(tài)系統(tǒng)主要包括行道樹生態(tài)系統(tǒng)和帶狀綠地生態(tài)系統(tǒng)。歷下區(qū)南部綠地資源較為豐富，北部城區(qū)內(nèi)主要以道路林為主，如經(jīng)十路等都有高質(zhì)量的綠化。第三，可以通過擴建面積和增加建設(shè)節(jié)點維護生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定。歷下區(qū)范圍內(nèi)的主要包括大辛河、窯頭大溝、東濼河等河道，河道兩側(cè)有防護綠地。可以在河道兩側(cè)增建寬度不小于10m的河道防護林帶，以維持河道生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定，為人類活動的影響提供緩沖空間。

5.2.2 增設(shè)防護綠地

歷下區(qū)防護綠地建設(shè)不全，綠化帶的作用達不到預期效果?？梢栽诘缆穬蓚?cè)建立足夠?qū)挾鹊姆雷o綠地、防護林，盡可能地降低人為因素產(chǎn)生的影響。還將景觀綠地建設(shè)在道路的交匯處，最大限度地保證生態(tài)廊道的連續(xù)性和流動性。

5.2.3 增加節(jié)點建設(shè)

歷下區(qū)范圍內(nèi)獨立的綠地主要以山體和公園綠地為主。區(qū)域南部整體綠地多，有千佛山、龍洞風景區(qū)等，可通過道路廊道進行生物交換。而北部目前居住區(qū)占據(jù)了絕大部分空間，缺少面積較大的綠地，可以在生態(tài)廊道的交叉地進行景觀節(jié)點建設(shè)，保障和增強生態(tài)系統(tǒng)之間的物質(zhì)能量流動。還可以結(jié)合當?shù)匚幕瘋鹘y(tǒng)，建設(shè)有意義、合理和美景度高的景觀節(jié)點。

5.2.4 屋頂綠化

屋頂綠化建設(shè)可以增加城市綠量，還可以緩解熱島效應(yīng)，在降噪除塵的同時為建筑隔熱保溫，其基質(zhì)層和植被層還能滯蓄雨水。輕型綠色建筑可以快速顯現(xiàn)景觀效果，它還具有生態(tài)功能突出、成本低、易維護的特點。狗牙根、黑麥草和高羊茅在屋頂環(huán)境中生長狀況優(yōu)秀，適應(yīng)能力和抗逆性較強，可用于輕型屋頂綠化的設(shè)計。屋頂綠化能使建筑頂部空間得到利用，有利于解決城市綠化用地緊張問題，緩解城市生態(tài)環(huán)境困境，促進生態(tài)城市建設(shè)。

6 結(jié)語

本研究通過GIS技術(shù)對濟南市歷下區(qū)綠地面積進行統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)歷下區(qū)的總綠地面積約為52.863km2，達到歷下區(qū)總面積的51%。并提出廊匯成網(wǎng)、增設(shè)防護綠地、增加節(jié)點建設(shè)等優(yōu)化城市生態(tài)系統(tǒng)的方法，以期為后續(xù)城市可持續(xù)發(fā)展提供理論依據(jù)

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作者簡介：陳強（1979—），男，山東新泰人，博士，副教授，系本文通訊作者，研究方向：園林植物逆境響應(yīng)機制、園林植物應(yīng)用與生態(tài)設(shè)計、立體綠化與人居生態(tài)環(huán)境互作調(diào)控機制。