位賀杰, 楊一鳴,3, 吳 群

(1.河南農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源與環(huán)境學(xué)院, 河南 鄭州 450002; 2.南京農(nóng)業(yè)大學(xué)不動(dòng)產(chǎn)研究中心, 江蘇 南京 210095; 3.南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 公共管理學(xué)院, 江蘇 南京 210095)

隨著中國工業(yè)化和城鎮(zhèn)化的快速推進(jìn)，汽車尾氣及工業(yè)廢氣過量排放導(dǎo)致霧霾天氣增多，危害人類的生產(chǎn)、生活活動(dòng)及生態(tài)空間。由于氣體污染物釋放源的分布特點(diǎn)，城市的空氣污染現(xiàn)象要遠(yuǎn)多于農(nóng)村等受人為擾動(dòng)少的生態(tài)系統(tǒng)。城市綠地作為城市自然生態(tài)系統(tǒng)的主體部分，具有調(diào)節(jié)小氣候、降溫增濕、凈化空氣等生態(tài)功能[1-4]，對(duì)治理霧霾天氣有顯著作用，探究城市綠地景觀與空氣凈化之間的關(guān)系對(duì)改善空氣質(zhì)量和保護(hù)環(huán)境具有重要意義。

國外研究普遍認(rèn)為城市綠地可以顯著減少大氣污染物[5-6]且綠地周邊的空氣污染低于交通設(shè)施周邊[7]，而關(guān)于綠地凈化污染物的測(cè)算方法，以i-Tree模型[8]應(yīng)用較為廣泛，部分采取構(gòu)建單項(xiàng)污染物消減核算模型的方法[9]，有研究[10]結(jié)果表明空氣污染物的清除量與樹種的組合及結(jié)構(gòu)有關(guān)。國內(nèi)相關(guān)研究主要集中于大氣污染物濃度監(jiān)測(cè)[11]，不同方法(物質(zhì)量和價(jià)值量模型)對(duì)城市綠地空氣凈化及其氣候調(diào)節(jié)服務(wù)評(píng)估[12-15]以及影響因素評(píng)價(jià)[14,16]。研究結(jié)果表明同一區(qū)域的綠地對(duì)不同的大氣污染物(例如硫化物、氮氧化物等)或大氣成分(例如二氧化碳、氧氣等)調(diào)節(jié)作用有高低區(qū)分，不同綠地類型包括不同種類的植被、不同植被的配置組合對(duì)大氣污染物的削減量有所區(qū)別[11-12,16]，與季節(jié)的關(guān)系也被一些學(xué)者關(guān)注[14]。梳理國內(nèi)外研究文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)城市綠地對(duì)區(qū)域大氣環(huán)境調(diào)節(jié)的作用已被廣泛關(guān)注，但是目前關(guān)于城市綠地空氣凈化作用的量化研究較少且缺少時(shí)間跨度分析，有關(guān)城市綠地景觀格局與空氣凈化之間的關(guān)系鮮有研究。

河南省安陽市作為“2+26”重點(diǎn)監(jiān)測(cè)城市，《河南省生態(tài)環(huán)境質(zhì)量年報(bào)》顯示2013年以來安陽市空氣質(zhì)量在河南省持續(xù)最低，且污染程度均在輕污染以上。根據(jù)生態(tài)環(huán)境部發(fā)布的《2019年中國生態(tài)環(huán)境狀況公報(bào)》，安陽市空氣質(zhì)量指數(shù)在168個(gè)排名城市中位列年度倒數(shù)第一。安陽市工業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)偏重，傳統(tǒng)支柱產(chǎn)業(yè)鋼鐵、建材、煤化工等對(duì)能源資源的依賴程度高，又地處京津冀大氣污染物傳輸通道上，加之地形的影響，極易形成污染物的聚集效應(yīng)。因此，本文以安陽市轄區(qū)為例，研究城區(qū)綠地空氣凈化效能并對(duì)其價(jià)值量進(jìn)行測(cè)算，探究景觀格局與其功能發(fā)揮的關(guān)系，旨在為城市綠地景觀的結(jié)構(gòu)優(yōu)化和布置提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

安陽市位于河南省最北部，地理位置介于35°41′—36°21′N和113°38′—114°59′E。東接濮陽市，南連鶴壁市，西隔大行山與山西長治相望，北瀕漳河與河北邯鄲毗鄰，素有“豫北要沖、四省通衢”之稱。地處太行山脈與華北平原交界的過渡地帶，地勢(shì)西高東低，呈階梯狀分布。安陽市地處北暖溫帶，屬大陸性季風(fēng)氣候，四季分明，多年平均氣溫12.7～13.7 ℃，多年平均降水量560.60 mm。研究區(qū)域?yàn)榘碴柺惺袇^(qū)，含4個(gè)市轄區(qū)，分別為文峰區(qū)、北關(guān)區(qū)、殷都區(qū)、龍安區(qū)。截至2019年，市區(qū)土地總面積為54 360.00 hm2，其中城市綠地面積31 971.33 hm2，所占比例為58.81%。

1.2 數(shù)據(jù)來源

本研究的主要數(shù)據(jù)包括：空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為2009—2019年SO2，NOX，PM10的區(qū)域總量變化，來源于河南省生態(tài)環(huán)境廳公布的《河南省環(huán)境統(tǒng)計(jì)年報(bào)》(http:∥sthjt.henan.gov.cn/)；社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)主要為2009—2019年安陽市統(tǒng)計(jì)年鑒，來源于安陽市統(tǒng)計(jì)局；城區(qū)2期土地利用數(shù)據(jù)來源于安陽市自然資源局，通過實(shí)地調(diào)查并結(jié)合Google遙感影像，驗(yàn)證得到該土地利用數(shù)據(jù)準(zhǔn)確率在90%以上，根據(jù)安陽市區(qū)土地利用現(xiàn)狀及景觀類型特點(diǎn)，將城市景觀分為耕地、園地、林地、草地、水域、建設(shè)用地、道路7類，前5類歸納為城市綠地景觀；氣象數(shù)據(jù)包括月降水量、蒸發(fā)量、月平均溫度、太陽總輻射和凈輻射等數(shù)據(jù)，來源于中國氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)(http:∥data.cma.cn/)；土地覆蓋數(shù)據(jù)從中國地區(qū)土地覆蓋綜合數(shù)據(jù)集中提出，空間分辨率100 m，來源于寒旱區(qū)科學(xué)大數(shù)據(jù)中心(http:∥bdc.casnw.net/)。

1.3 研究方法

1.3.1 城市空氣污染物變化分析 為證明安陽市城區(qū)具有空氣凈化服務(wù)的需求，首先分析了安陽市排放的主要空氣污染物的變化，選取2009—2019年的霧霾主成分〔二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOX)及可吸入顆粒物(PM10)〕區(qū)域總量的面板數(shù)據(jù)，通過折線圖分析各霧霾主成分的變化情況。

1.3.2 城市綠地景觀格局變化分析 城市綠地景觀數(shù)量變化主要采用轉(zhuǎn)移矩陣[17]表征研究時(shí)段初、末期景觀類型之間的轉(zhuǎn)移狀況。景觀格局指數(shù)是對(duì)研究區(qū)域內(nèi)所有景觀類型的綜合分析，能夠通過數(shù)據(jù)信息反映景觀結(jié)構(gòu)組分和空間分布特征[18]。香農(nóng)多樣性指數(shù)(Shannon’s diversity index， SHDI)能夠反映景觀異質(zhì)性和多樣性，可以表征景觀內(nèi)部豐度。景觀形狀指數(shù)(Landscape shape index，LSI)主要凸顯景觀邊緣形狀的復(fù)雜程度，反映景觀的形狀特性。蔓延度指數(shù)(Contagion index， CONTAG)則描述景觀斑塊類型的團(tuán)聚程度或延展趨勢(shì)，可用來探究綠地景觀內(nèi)部及外部的蔓延狀況。因此在景觀水平上選擇SHDI，LSI，CONTAG可以較為全面地反映城市綠地景觀空間特征。利用Fragstats 4.2軟件中的移動(dòng)窗口法[19]計(jì)算研究區(qū)的空間景觀格局指數(shù)。

1.3.3 城市綠地景觀空氣凈化服務(wù)價(jià)值初步評(píng)估 首先結(jié)合地域特點(diǎn)對(duì)已有研究中的城市綠地對(duì)霧霾主成分單位吸收量進(jìn)行修正、計(jì)算(表1)，然后利用《中華人民共和國環(huán)境保護(hù)稅法》中的應(yīng)稅污染物和當(dāng)量值表中相關(guān)數(shù)據(jù)將氣體污染物吸收量轉(zhuǎn)化為統(tǒng)一污染當(dāng)量值，最后根據(jù)《河南省人民政府關(guān)于提請(qǐng)審議環(huán)境保護(hù)稅我省適用稅額和應(yīng)稅污染物項(xiàng)目數(shù)方案的議案》中治理大氣污染物每污染當(dāng)量4.80元，即可計(jì)算出綠地景觀所吸收霧霾當(dāng)量的治理費(fèi)用，該值即為綠地景觀空氣凈化服務(wù)初步評(píng)估價(jià)值。其中水域景觀的減霾效應(yīng)幾乎為零，故本次研究中不做測(cè)算。

Mij=Ai·Gij·e

(1)

式中：Mij為第i類綠地景觀類型對(duì)第j類霧霾成分的吸收量的污染當(dāng)量(kg/a)；Ai為第i類景觀類型的面積(hm2)；Gij為單位面積第i類綠地景觀類型吸收第j類霧霾成分的吸收量〔kg/(hm2·a)〕；e為標(biāo)準(zhǔn)污染當(dāng)量值(SO2，NOX，PM10當(dāng)量值分別為0.95， 0.95， 4)。

表1 單位面積綠地景觀對(duì)霧霾主要 成分的吸收量kg/(hm2·a)

(2)

式中：U為綠地景觀空氣凈化生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)初步評(píng)估價(jià)值(元/a)；Kij為河南省應(yīng)稅大氣污染物每污染當(dāng)量稅額，取常數(shù)4.80元/kg。

1.3.4 城市綠地景觀空氣凈化服務(wù)價(jià)值修正 植被凈初級(jí)生產(chǎn)力(NPP)能夠體現(xiàn)植物群落生產(chǎn)能力的強(qiáng)弱，較好反映同一地類植物豐度的差異。為凸顯同一地類因植被差異所導(dǎo)致的空氣凈化服務(wù)價(jià)值的變動(dòng)，采用CASA模型[29]計(jì)算出初期和末期的NPP后，分別進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理求得修正系數(shù)，利用修正系數(shù)對(duì)初步評(píng)估的空氣凈化價(jià)值進(jìn)行修正(圖1)。

圖1 基于NPP的安陽市區(qū)空氣凈化服務(wù)價(jià)值修正系數(shù)空間分布

NPP(x,t)=APAR(x,t)×ε(x,t)

(3)

式中：NPP(x,t)為植物t月份在像元x處的凈初級(jí)生產(chǎn)力〔g/(m2·a)〕； APAR(x,t)為t月份像元x處的光合有效輻射〔MJ/(m2·a)〕；ε(x,t)為t月份像元x處的實(shí)際光能利用率(g/MJ)。

(4)

UT=U·T

(5)

1.3.5 空間自相關(guān)分析 空間自相關(guān)分為全局空間自相關(guān)與局部空間自相關(guān)，全局空間自相關(guān)可以探究整個(gè)研究區(qū)域變量之間的相關(guān)度，而雙變量全局空間自相關(guān)分析則可以揭示研究區(qū)域內(nèi)不同變量之間的空間關(guān)聯(lián)性和顯著性[30-31]，借助GeoDa1.16.0.16計(jì)算研究區(qū)域內(nèi)城市綠地空氣凈化服務(wù)價(jià)值與其景觀格局指數(shù)的空間自相關(guān)性。一般采用Moran’sI指數(shù)來描述空間自相關(guān)性[32]。

(6)

2 結(jié)果與分析

2.1 城市空氣污染物排放變化

通過二氧化硫、氮氧化物和可吸入顆粒物的區(qū)域總量反映安陽市空氣污染物排放狀況(圖2)。SO2除2011和2014年有小幅增長外，整體變化趨勢(shì)呈現(xiàn)為下降，末期較初期減少了140 025.85 t，減幅92.06%。NOX變化趨勢(shì)大體呈現(xiàn)先增加后下降，末期較初期減少了9 607.56 t，減幅26.11%。由于初期NOX的區(qū)域總量并不多，所以末期減幅不明顯，但是與峰值年2015年相比，4 a期間減少了77 761.88 t。PM10變化呈現(xiàn)先下降后上升再下降的“幾”字形狀趨勢(shì)，在2014和2015年區(qū)域總量達(dá)到頂峰之后開始急速下降。整體來說，PM10末期較初期減少了104 473.65 t，減幅79.03%。SO2，NOX，PM10這3類指標(biāo)的區(qū)域總量均在2014和2015年達(dá)到重要“拐點(diǎn)”，“拐點(diǎn)”之后3類指標(biāo)的排放都呈現(xiàn)下降態(tài)勢(shì)。受環(huán)保政策影響，以安鋼集團(tuán)為代表的重工業(yè)企業(yè)工廠遷出或停產(chǎn)是空氣污染物區(qū)域總量下降的主要原因。由于以上數(shù)據(jù)未考慮到空氣污染物的傳輸，所以下降態(tài)勢(shì)并不意味著安陽城區(qū)空氣質(zhì)量的明顯好轉(zhuǎn)。安陽市空氣污染物的排放及帶來的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)說明市區(qū)公眾有空氣凈化服務(wù)的需求，為下一步市區(qū)綠地景觀空氣凈化服務(wù)具有價(jià)值評(píng)估的潛力提供了基礎(chǔ)。

圖2 安陽市2009-2019年霧霾主成分區(qū)域總量變化

2.2 城市綠地景觀數(shù)量及格局變化

表2表征了2009—2019年安陽市區(qū)各景觀類型之間相互轉(zhuǎn)移的情況。2009和2019年安陽城市綠地景觀面積分別為35 463.51 hm2和31 971.33 hm2，共減少了3 492.18 hm2，減幅9.85%。城市綠地轉(zhuǎn)出面積6 991.28 hm2，其中76.59%轉(zhuǎn)為建設(shè)用地、23.41%轉(zhuǎn)為道路，這與城市建成區(qū)的擴(kuò)張、大型基礎(chǔ)設(shè)施的修建、城市路網(wǎng)的完善密切相關(guān)。城市綠地轉(zhuǎn)入面積3 499.09 hm2，87.09%來源于建設(shè)用地，12.91%來源于道路。就綠地景觀內(nèi)部轉(zhuǎn)移情況來看，耕地的轉(zhuǎn)出面積最大為11 320.97 hm2，轉(zhuǎn)移的主要綠地景觀去向?yàn)榱值?，比?3.71%。從轉(zhuǎn)出比例來看，草地的轉(zhuǎn)出比例最大，87.74%的草地轉(zhuǎn)為其他景觀類型，其中有53.61%轉(zhuǎn)移為耕地。轉(zhuǎn)入面積最多的是林地，共有5 660.49 hm2，其來源比例大小依次為耕地、水域、草地、園地。轉(zhuǎn)入比例分列首次的是園地和林地，兩者的比例分別為91.66%和91.61%，其他均不足90%。

表2 安陽市區(qū)2009-2019年景觀類型轉(zhuǎn)移矩陣 hm2

香農(nóng)多樣性指數(shù)是景觀豐富度的表征(表3)，其值由初期0.572 7提升到末期0.875 8，說明安陽市綠地景觀異質(zhì)性不斷提高，城區(qū)擴(kuò)張和植樹造林不斷削減耕地的景觀比例，從而改變較為單一景觀類型的狀態(tài)。景觀形狀指數(shù)大幅上升，由44.272 1增長為90.334 5，說明安陽市內(nèi)的斑塊形狀趨于復(fù)雜化，這是由于土地利用的多樣性增多，造林綠化形成的疏林地散亂鑲嵌在其他景觀上，以及路網(wǎng)的豐富破壞了原有斑塊形狀。城市綠地的蔓延度指數(shù)自初期78.98%下降到末期66.88%，這是由于在經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城市建設(shè)中，城鄉(xiāng)建設(shè)用地不斷侵占、蔓延其周邊的綠地，導(dǎo)致城鄉(xiāng)建設(shè)用地的蔓延程度超過了綠地，在一定程度上抑制綠地景觀的蔓延。

表3 安陽市區(qū)2009和2019年綠地景觀格局指數(shù)變化

2.3 城市綠地景觀空氣凈化服務(wù)價(jià)值數(shù)量變化

安陽城市綠地景觀研究期初、末空氣凈化服務(wù)價(jià)值分別為5.65億元和26.70億元，按價(jià)值量計(jì)算可分別達(dá)到當(dāng)年地區(qū)生產(chǎn)總值的1.81%和4.13%?？v向來看，安陽城市綠地景觀空氣凈化服務(wù)主要體現(xiàn)在阻滯PM10上，其對(duì)生態(tài)服務(wù)總價(jià)值的貢獻(xiàn)率從2009年的97.19%提升到了2019年的99.07%，而吸收SO2和吸收NOX的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值對(duì)總價(jià)值的貢獻(xiàn)始終處于微弱狀態(tài)，無論是在研究期初或末，兩者之和均不足3%。由此可見，城市綠地景觀空氣凈化的主要功能是滯塵，其次才是吸收硫化物和氮氧化物。各綠地景觀對(duì)空氣凈化服務(wù)的價(jià)值貢獻(xiàn)差異較大，林地景觀對(duì)總價(jià)值的貢獻(xiàn)最大，從88.99%提升為94.54%，其次為園地、耕地，最少為草地。研究期初和末，安陽市區(qū)各綠地景觀面積雖有變化，但服務(wù)價(jià)值構(gòu)成結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)定。2019年城市綠地面積較2009年減少3 492.18 hm2，減幅9.85%，服務(wù)總價(jià)值卻增長了3.73倍。原因在于林地和園地面積的大幅增加，尤其是林地結(jié)構(gòu)比例的提升。林地景觀單位面積空氣凈化價(jià)值最大，為41.82萬元/hm2，而園地、耕地、草地的依次為19.62，0.04，0.13萬元/hm2。林地空氣凈化服務(wù)價(jià)值增長20.22億元，占新增總價(jià)值的96.03%。安陽市區(qū)新增林地上的樹木多為喬木，喬木往往枝干高大，樹冠茂密，對(duì)可吸入顆粒物的阻擋、停滯作用十分顯著，同時(shí)由于枝葉茂盛，對(duì)氮、硫等氣體污染物吸收作用明顯。另外，以林地為基礎(chǔ)的林地生態(tài)系統(tǒng)植被豐富且密度大，植物的蒸騰作用強(qiáng)烈，導(dǎo)致其上空的大氣濕度要高于其他地區(qū)，這對(duì)其生態(tài)系統(tǒng)功能的發(fā)探具有積極作用(表4)。

表4 安陽城市綠地景觀空氣凈化服務(wù)價(jià)值量 104元/a

2.4 城市綠地景觀空氣凈化服務(wù)價(jià)值空間變化

利用自然斷點(diǎn)法對(duì)城市綠地景觀空氣凈化服務(wù)價(jià)值強(qiáng)弱進(jìn)行分級(jí)，在整個(gè)研究時(shí)期中，價(jià)值分布呈現(xiàn)南多北少，西南部龍安區(qū)的空氣凈化服務(wù)價(jià)值始終居4區(qū)首位。綠地景觀空氣凈化服務(wù)高、中、低值區(qū)呈現(xiàn)鑲嵌分布狀態(tài)，并未有明顯的分界現(xiàn)象，研究末期較初期空氣凈化服務(wù)空間差異明顯，整體提升幅度較大，不同等級(jí)功能區(qū)的鑲嵌現(xiàn)象更為凸顯(圖3)。

圖3 安陽城市綠地空氣凈化服務(wù)價(jià)值柵格尺度及街道尺度分布

2009年安陽城市綠地景觀空氣凈化服務(wù)低值區(qū)域集中連片，占據(jù)全區(qū)大部分面積，這是由于耕地景觀作為基質(zhì)綠地景觀，其覆蓋的作物往往莖桿低矮致使滯塵能力低下，使整體的凈化能力不夠凸顯。柵格尺度空氣凈化服務(wù)中值區(qū)主要聚集在安陽河上、中游以及南水北調(diào)中線渠中段東側(cè)三片區(qū)域。安陽河上游中值區(qū)的形成源于多個(gè)傳統(tǒng)村莊所屬的耕地集聚，田塊規(guī)整、植被豐富，該處以耕地為基礎(chǔ)的生態(tài)系統(tǒng)規(guī)模大且穩(wěn)定性高，除了糧、經(jīng)農(nóng)作物外還有防護(hù)林、果樹等多種植被。安陽河中游中值區(qū)與殷墟王陵遺址區(qū)域基本套合，遺址景區(qū)的修建改變了原本單一生態(tài)系統(tǒng)，使景觀及植被多樣性增加，提升了空氣凈化服務(wù)效能。而南水北調(diào)中線渠中段東側(cè)由于洹水灣溫泉旅游區(qū)項(xiàng)目的建設(shè)，通過人工定向植樹造林營造的園林生態(tài)系統(tǒng)顯著提高空氣凈化功能。高值區(qū)域主要破碎地分布在西南部龍安區(qū)，此處海拔較高且多為丘陵地形受人為擾動(dòng)少，自然狀態(tài)下樹木散亂生長，其葉片吸收氮硫氣體污染物、枝干相互遮擋滯塵效果好。

2019年空氣凈化服務(wù)價(jià)值顯著提升，中、高值區(qū)呈現(xiàn)多點(diǎn)高密度式增加。柵格尺度新增中值區(qū)城市環(huán)線內(nèi)少有分布，以近郊分布居多，其中北部最為明顯。這與城市功能區(qū)的劃定關(guān)系密切，安陽河以北地區(qū)并非城市擴(kuò)展主方向，作為郊區(qū)承擔(dān)生態(tài)涵養(yǎng)與調(diào)節(jié)功能，北部出現(xiàn)了農(nóng)家樂、采摘園等新型農(nóng)業(yè)休閑區(qū)，形成了耕、園、林3種地類交織的現(xiàn)象，景觀及植被的替換提升了空氣凈化服務(wù)價(jià)值，京港澳高速北部沿線的新增中值區(qū)的形成機(jī)制與此處相似。研究時(shí)段末期新增高值區(qū)的分布具有明顯“貼附”現(xiàn)象，即以南林高速、京港澳高速和南水北調(diào)中線渠3條帶狀景觀外側(cè)最為明顯。實(shí)地調(diào)研發(fā)現(xiàn)，由于京港澳、南林高速貼近居住區(qū)，其噪聲、污染嚴(yán)重，市政府增加了周邊防護(hù)林。為了涵養(yǎng)水源、保障飲水水質(zhì)安全，在南水北調(diào)中線干渠兩側(cè)加強(qiáng)了防護(hù)林帶建設(shè)，形成了沿線生態(tài)保育帶。另外龍安區(qū)的高值區(qū)增加點(diǎn)較多，此處屬太行山余脈的低山丘陵區(qū)，原有大量無立木林地和疏林地，10 a間通過人工造林、封山育林、飛播造林等措施，顯著地促進(jìn)了空氣凈化服務(wù)價(jià)值的提升。

2.5 空氣凈化服務(wù)與景觀格局的關(guān)系

為明晰綠地景觀格局的組成及構(gòu)型對(duì)空氣凈化服務(wù)價(jià)值的影響，采用兩期的景觀指數(shù)分別與對(duì)應(yīng)的空氣凈化服務(wù)價(jià)值進(jìn)行空間自相關(guān)分析。結(jié)果顯示2009年SHDI，LSI，CONTAG與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值(ESV)的雙變量莫蘭指數(shù)分別為0.281，0.458和-0.305，而2019年相應(yīng)雙變量莫蘭指數(shù)分別為0.403，0.411和-0.408，置信度均大于90%(表5)，說明SHDI，LSI與ESV始終呈現(xiàn)顯著的正向空間自相關(guān)，而CONTAG則與ESV始終呈現(xiàn)顯著的負(fù)向空間自相關(guān)。 ①香農(nóng)多樣性與空氣凈化服務(wù)價(jià)值始終呈現(xiàn)正相關(guān)，說明景觀多樣性的增加有利于空氣凈化能力的提升，這也反映了單一綠地景觀對(duì)空氣的凈化效能不如景觀類型多樣、植被類型復(fù)雜的綠地景觀。2009年耕地景觀的景觀類型比例為86.10%，2019年下降為71.11%，而林地景觀由初期的3.51%增長為末期的19.32%，增幅高達(dá)4.5倍。安陽市城市綠地景觀的景觀多樣性顯著增加，其植被類型也有了較大改觀，由低矮農(nóng)作物變更為高大喬木或灌木。景觀多樣性的增加促進(jìn)生物多樣性的提高，使生態(tài)系統(tǒng)更穩(wěn)定、生態(tài)功能更顯著。 ②景觀形狀指數(shù)與空氣凈化服務(wù)價(jià)值也始終為正相關(guān)，隨著景觀形狀指數(shù)的提高空氣凈化服務(wù)價(jià)值提升，可見形狀規(guī)則的綠地景觀不如形狀復(fù)雜的綠地景觀空氣凈化功能強(qiáng)。安陽市的國土綠化工程顯著提升了整個(gè)市區(qū)的綠植覆蓋率，但由于技術(shù)和地質(zhì)特點(diǎn)，新增林地難以成塊規(guī)整地出現(xiàn)而是零星點(diǎn)綴在固有景觀上，以西南部龍安區(qū)為例，林地斑塊的出現(xiàn)極大地破壞了耕地景觀的形狀。隨著安陽市產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型以及生態(tài)文明的推進(jìn)，安陽市整治了許多小塊的工業(yè)用地，將其轉(zhuǎn)化為各種類型的綠地，另外在工業(yè)、交通用地周圍增加了許多綠地，這些整理措施使原有地類斑塊形狀的完整性造成了破壞，但提高了整體景觀空氣凈化服務(wù)。 ③蔓延度指數(shù)與空氣凈化服務(wù)價(jià)值始終為負(fù)相關(guān)，可見一種景觀對(duì)另一種景觀的蔓延對(duì)于景觀整體空氣凈化的能力會(huì)產(chǎn)生抑制作用。在城市生態(tài)系統(tǒng)中不同地類景觀相互交織、交錯(cuò)，景觀之間相互蔓延，在安陽市的具體表征為城鄉(xiāng)建設(shè)用地的蔓延侵占了其周邊原有的綠地景觀，而城市綠地景觀的蔓延程度要低于建設(shè)用地景觀，直接削減綠地景觀的規(guī)模，不利于空氣凈化服務(wù)功能的發(fā)揮。

表5 空氣凈化服務(wù)價(jià)值與景觀指數(shù)的雙變量莫蘭指數(shù)變化

3 討 論

本研究基于功能價(jià)格法測(cè)算安陽城市綠地空氣凈化服務(wù)價(jià)值，根據(jù)2018年實(shí)施的《中華人民共和國環(huán)境保護(hù)稅法》和《河南省人民政府關(guān)于提請(qǐng)審議環(huán)境保護(hù)稅我省適用稅額和應(yīng)稅污染物項(xiàng)目數(shù)方案的議案》對(duì)空氣凈化物質(zhì)量定價(jià)，并利用NPP對(duì)評(píng)估結(jié)果進(jìn)行修正。研究揭示了安陽城市綠地景觀空氣凈化的價(jià)值較高，按價(jià)值量計(jì)算最高可達(dá)當(dāng)年地區(qū)生產(chǎn)總值的4.13%。利用GIS的空間分析功能呈現(xiàn)了綠地景觀空氣凈化高、中、低值區(qū)的鑲嵌分布，并非高、中、低之間界線明顯，尤其高值區(qū)具有明顯的“貼附”現(xiàn)象。在空間依賴度分析上，利用雙變量莫蘭指數(shù)探討了景觀格局對(duì)空氣凈化服務(wù)的影響，空間自相關(guān)分析考慮了空間上各因素間的相互作用性，使結(jié)果更加科學(xué)準(zhǔn)確。

景觀格局指數(shù)可以定量化、直觀表征景觀構(gòu)型，但由于地域性差異，等量的景觀指數(shù)可能反映出不同的空間格局特征，其對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的影響存在顯著差異，甚至完全相反，如孫瀅展等[33]與楊延成等[34]的研究中散布與并列指數(shù)增幅均在6%～7%，前者具體表現(xiàn)為與耕地地塊臨近的溝渠、農(nóng)村道路增多，而后者則表征草地、林地等景觀受制于水的分布與體量增大彼此鄰近。在本研究中，由于單位面積空氣凈化效能最高的林地景觀面積不斷提升、分布不斷擴(kuò)張，導(dǎo)致整體景觀的異質(zhì)性增加，其他地類斑塊的形狀破損，使得SHDI，LSI始終對(duì)ESV表現(xiàn)為正向影響。而綠地景觀的擴(kuò)張、蔓延的程度不及建設(shè)用地景觀，致使CONTAG對(duì)ESV表現(xiàn)為負(fù)向影響。因此，要結(jié)合地域性特征和實(shí)際情況，探討綠地景觀構(gòu)型對(duì)空氣凈化效能的影響，從而選擇最佳的景觀構(gòu)型。

政府行為對(duì)安陽市綠地景觀格局變化及其空氣凈化服務(wù)價(jià)值具有重要影響，無論在空氣質(zhì)量的改善還是景觀格局變動(dòng)中政府行為均發(fā)揮了重要的作用。以政府為主導(dǎo)的城區(qū)擴(kuò)張、大型基礎(chǔ)設(shè)施修建和路網(wǎng)完善，導(dǎo)致城市綠地景觀大量向建設(shè)用地和道路轉(zhuǎn)移，致使景觀的形狀趨于復(fù)雜、綠地的蔓延度不斷下降。道路綠化、植樹造林、森林城市等政府措施增加了林地等綠地景觀比例，改變了原有較為單一的景觀結(jié)構(gòu)，提高了景觀的異質(zhì)性和多樣性。由于政府行為的影響，單位面積空氣凈化效能較大的林地和園地景觀面積不斷增加，促進(jìn)安陽市區(qū)整體景觀空氣凈化能力的提升。南林高速、京港澳高速和南水北調(diào)中線渠等大型基礎(chǔ)設(shè)施及其周邊立體綠化和生態(tài)保育帶的修建，形成了空氣凈化服務(wù)高值區(qū)“貼附”在其周邊的現(xiàn)象，另外，遺址公園、溫泉旅游區(qū)、休閑農(nóng)業(yè)區(qū)等項(xiàng)目營造的人工園林生態(tài)系統(tǒng)對(duì)于提升景觀空氣凈化服務(wù)有重要作用。政府的耕地占補(bǔ)平衡制度、退耕還林制度、藍(lán)天工程實(shí)施方案、大氣污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)實(shí)施方案等深刻影響著安陽市綠地景觀變化和空氣凈化服務(wù)價(jià)值。因此，政府行為是城市生態(tài)系統(tǒng)改變的主導(dǎo)性因素，在城市建設(shè)和管理中通過政策措施直接或間接影響著城市景觀格局及其生態(tài)服務(wù)功能。

4 結(jié) 論

(1) 從2009年到2019年，安陽城市綠地景觀總面積減少3 492.18 hm2，而綠地景觀內(nèi)部林地轉(zhuǎn)入面積最多，為5 660.49 hm2，其中由耕地轉(zhuǎn)變?yōu)榱值氐拿娣e為3 816.49 hm2。景觀的異質(zhì)性和多樣性增加，斑塊形狀趨于復(fù)雜，而蔓延度下降。

(2) 安陽城市綠地景觀空氣凈化服務(wù)價(jià)值由5.65億元提升到26.70億元，其功能主要體現(xiàn)在滯塵上，林地景觀對(duì)空氣凈化服務(wù)的貢獻(xiàn)最大。研究期內(nèi)綠地景觀面積減少，但空氣凈化服務(wù)價(jià)值卻增長了3.73倍，說明景觀規(guī)模不是影響空氣凈化的主要因素。

(3) 綠地景觀空氣凈化服務(wù)高、中、低值區(qū)呈現(xiàn)鑲嵌分布狀態(tài)，研究時(shí)段初期低值區(qū)占據(jù)大部分面積，末期中、高值區(qū)面積有了顯著增長。其中新增高值區(qū)對(duì)帶狀景觀有明顯向周邊“貼附”的現(xiàn)象，源于其周邊喬灌草立體綠化形成的生態(tài)廊道。

(4) 景觀多樣性的增加以及景觀形狀的不規(guī)則有助于提升空氣凈化服務(wù)，具體表現(xiàn)為林地等空氣凈化服務(wù)較強(qiáng)的綠地景觀比例提升并破壞了固有景觀形狀。作為空氣污染源的建設(shè)用地景觀蔓延度超過了綠地景觀，不利于空氣凈化服務(wù)功能的發(fā)揮。