劉鑫， 王寬,2， 齊增湘,3*， 李濤,2， 李晟,3

(1.南華大學(xué) 松霖建筑與藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)院，湖南 衡陽(yáng) 421001；2.湖南省健康城市營(yíng)造工程技術(shù)研究中心，湖南 衡陽(yáng) 421001；3.生態(tài)型區(qū)域-城市規(guī)劃與管理衡陽(yáng)市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南 衡陽(yáng) 421001)

城市綠地是城市復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，是城市建成范圍內(nèi)以自然植被和人工植被為主要存在形態(tài)的用地，包含公園綠地(G1)、防護(hù)綠地(G2)、廣場(chǎng)用地(G3)和生態(tài)綠地(E)。作為城市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給的主要載體，城市綠地為居民提供了包含水源涵養(yǎng)、土壤保持、氣候調(diào)節(jié)、文化休閑在內(nèi)的多種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)類型[1-2]。城市綠地空間具備較高的生態(tài)價(jià)值并有效滿足周邊居民的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求，優(yōu)化城市綠地空間布局對(duì)于保障城市生態(tài)安全和實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

近年來(lái)由于人們對(duì)于生態(tài)問(wèn)題的持續(xù)關(guān)注，城市綠地的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能也越來(lái)越受到重視。現(xiàn)有研究主要從三個(gè)方面進(jìn)行研究：一是從生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的角度選取指標(biāo)對(duì)綠地空間格局進(jìn)行評(píng)價(jià)，提出相應(yīng)的優(yōu)化策略以改善城市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量[3-4]；二是采用影子工程法、替代成本法和條件價(jià)值評(píng)估法等核算單項(xiàng)或多項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的價(jià)值，從而量化評(píng)估城市綠地的生態(tài)效益[5]；三是選取合適的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)指標(biāo)對(duì)綠地空間進(jìn)行分級(jí)，依據(jù)其主要空間類型構(gòu)建綠色空間網(wǎng)絡(luò)體系[6]。然而，現(xiàn)有研究對(duì)于城市綠地布局的科學(xué)依據(jù)以及城市綠地如何有效發(fā)揮生態(tài)作用等方面的認(rèn)識(shí)仍然不夠充分，具體表現(xiàn)在：(1)部分學(xué)者僅評(píng)價(jià)了城市綠地系統(tǒng)的生態(tài)價(jià)值[7]，但對(duì)于不同綠地類型空間分布情況是否影響生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)有效供給缺乏探討。(2)城市綠地類型與土地覆被類型屬于不同的分類體系，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的供需情況均基于土地覆被類型進(jìn)行評(píng)價(jià)，雖然現(xiàn)有研究對(duì)城市綠地所提供的各類生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)之間的空間相關(guān)性進(jìn)行了分析[8]，但忽視了不同綠地類型與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)類型之間的空間相關(guān)性?；诖耍疚膰L試建立起城市綠地類型與土地覆被類型兩種不同分類體系之間的聯(lián)系。

本文從生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需評(píng)價(jià)的角度出發(fā)，量化評(píng)估了研究區(qū)內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的供需水平，旨在通過(guò)生態(tài)供需空間匹配情況分析城市綠地的生態(tài)供給能力，對(duì)城市綠地和基于土地覆被類型的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評(píng)價(jià)體系進(jìn)行相關(guān)性分析，以期為城市綠地空間布局優(yōu)化提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)和數(shù)據(jù)來(lái)源

1.1 研究區(qū)概況

衡陽(yáng)市位于湖南省的中南部，處于110°32′16″—113°16′32″E、26°07′05″—27°28′24″N之間，屬于亞熱帶季風(fēng)氣候，夏熱冬溫四季分明，年平均氣溫19℃，年降水量1 275.5 mm[9]。本文以衡陽(yáng)市中心城區(qū)下轄的蒸湘區(qū)、石鼓區(qū)、雁峰區(qū)、珠暉區(qū)的建成區(qū)為研究對(duì)象，依據(jù)《衡陽(yáng)市城市總體規(guī)劃(2006—2020年)》，總面積約515.1 km2，其中城市綠地面積約93.1 km2，占比為18.1%。衡陽(yáng)市是國(guó)家生態(tài)文明建設(shè)示范區(qū)、國(guó)家園林城市，也是“中國(guó)制造2025”試點(diǎn)城市，隨著城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，衡陽(yáng)市建成區(qū)面積急劇增加，城市景觀發(fā)生了較大變化。

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

采用中國(guó)科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所提供的土地覆被遙感監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)[10]，選取2000年、2005年、2010年、2015年及2020年5期數(shù)據(jù)，將研究區(qū)土地覆被類型劃分為耕地、有林地、灌木林、疏林地、其他林地、草地、河渠、水庫(kù)坑塘、灘地、建設(shè)用地及未利用地共11個(gè)類型。選擇ASTER GDEM V3版本的數(shù)字高程模型，降水量、潛在蒸散發(fā)量、相對(duì)濕度、風(fēng)速、土壤類型空間分布等數(shù)據(jù)來(lái)自于國(guó)家地球系統(tǒng)科學(xué)數(shù)據(jù)中心共享服務(wù)平臺(tái)[11]，人口密度數(shù)據(jù)來(lái)自于地理國(guó)情監(jiān)測(cè)云平臺(tái)[12]。城市綠地?cái)?shù)據(jù)來(lái)自衡陽(yáng)市自然資源與規(guī)劃局，其類型包括綜合公園(G11)、社區(qū)公園(G12)、專類公園(G13)、游園(G14)、防護(hù)綠地(G2)、廣場(chǎng)用地(G3)和生態(tài)用地(E)。

2 研究方法

城市綠地的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)主要涉及調(diào)節(jié)服務(wù)和文化服務(wù)[13]，綜合考慮衡陽(yáng)市特定的氣候條件、生態(tài)環(huán)境、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平以及城市綠地生態(tài)功能，結(jié)合評(píng)價(jià)所需數(shù)據(jù)的可獲得性、供需評(píng)價(jià)指標(biāo)的關(guān)聯(lián)性及可量化性，本文選取水源涵養(yǎng)、土壤保持、氣候調(diào)節(jié)和景觀美學(xué)4項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)類型進(jìn)行評(píng)估。首先基于土地利用類型評(píng)估出生態(tài)系統(tǒng)供給，之后將“城市綠地”作為掩膜對(duì)上一步結(jié)果進(jìn)行提取，得到城市綠地的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給(即城市建成區(qū)的供給)；需求評(píng)估中的人口數(shù)據(jù)均采用城市人口數(shù)，由此得到城市建成區(qū)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的需求。

2.1 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需指標(biāo)

2.1.1 水源涵養(yǎng)服務(wù)

本文選擇水源涵養(yǎng)量作為水源涵養(yǎng)服務(wù)對(duì)應(yīng)的供給指標(biāo)，實(shí)際蒸散量采用InVEST模型產(chǎn)水模塊計(jì)算，水源涵養(yǎng)量采用水量平衡方程計(jì)算。公式如下：

式中，Sw為水源涵養(yǎng)總量(m3)；Pi為多年平均降雨量(mm)；Ri為地表徑流量(mm)；ETi為蒸散發(fā)量(mm)；Ai為i類生態(tài)系統(tǒng)面積(km2)；i為研究區(qū)第i類生態(tài)系統(tǒng)類型；j為研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)類型數(shù)。

選擇需水量作為水源涵養(yǎng)服務(wù)對(duì)應(yīng)的需求指標(biāo)，利用人均用水量和人口密度進(jìn)行計(jì)算。公式如下：

Dw=ρ×x

式中，Dw為需水量(m3)；ρ為柵格人口密度(人/平方千米)；x為人均用水量(m3)。

2.1.2 土壤保持服務(wù)

選擇土壤保持量作為土壤保持服務(wù)對(duì)應(yīng)的供給指標(biāo)，采用修正土壤流失方程(RUSLE)計(jì)算潛在土壤侵蝕量和實(shí)際土壤侵蝕量，兩者之差即土壤保持量[14]。公式如下：

Sc=R×K×L×S×(1-C×P)

式中，Sc為土壤保持量(t/a),R為降雨侵蝕力因子，單位：MJ·mm/(hm2·h·a)；K為土壤可蝕性因子，單位：t·hm2·h/(hm2·MJ·mm)；L為坡長(zhǎng)因子；S為坡度因子；C為植被覆蓋因子；P為水土保持措施因子。

選擇土壤保持需求量作為土壤保持服務(wù)對(duì)應(yīng)的需求指標(biāo)，土壤保持需求量是指符合國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的容許土壤流失量。公式如下：

Dc=R×K×L×S

式中，Dc為土壤保持總需求量(t/a),R為降雨侵蝕力因子，單位：MJ·mm/(hm2·h·a)；K為土壤可蝕性因子，單位：t·hm2·h/(hm2·MJ·mm)；L為坡長(zhǎng)因子；S為坡度因子。

2.1.3 氣候調(diào)節(jié)服務(wù)

選擇生態(tài)系統(tǒng)蒸騰蒸發(fā)消耗的能量作為氣候調(diào)節(jié)服務(wù)對(duì)應(yīng)的供給指標(biāo)，包括植被蒸騰作用和水面蒸發(fā)作用兩個(gè)方面。公式如下：

式中，DQ為生態(tài)系統(tǒng)蒸騰蒸發(fā)消耗的總能量(kW·h/a)；EPPi為不同生態(tài)系統(tǒng)類型單位蒸騰消耗能量(kJ/(m2·d))；Si為第i種生態(tài)系統(tǒng)類型面積(km2)；R為空調(diào)效能比：3.0；D為空調(diào)開(kāi)放天數(shù)(d)；i為研究區(qū)不同生態(tài)系統(tǒng)類型；Ew為水面蒸發(fā)量(m3/a)；q為1 g水蒸發(fā)所需熱量，取2 453.2 J/g；ρ為水的密度，取1 g/cm3；y為加濕器將1 m3水轉(zhuǎn)化為蒸汽的耗電量，取120。

選擇環(huán)境舒適度作為氣候調(diào)節(jié)服務(wù)對(duì)應(yīng)的需求指標(biāo)，環(huán)境舒適度是指人體對(duì)氣溫、濕度、風(fēng)速感受到的舒適程度[15]，采用年平均最高氣溫、最低氣溫、相對(duì)濕度和風(fēng)速指標(biāo)計(jì)算環(huán)境舒適度指數(shù)Si。公式如下：

式中，Tm為年平均氣溫，Tmax為年平均最高氣溫，Tmin為年平均最低氣溫，R為相對(duì)濕度，Vi為年平均風(fēng)速。

2.1.4 景觀美學(xué)

以謝高地等[16]2015年修訂的中國(guó)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量表為參考，得到單位面積景觀美學(xué)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量表(表1)，選擇美學(xué)價(jià)值量作為景觀美學(xué)對(duì)應(yīng)的供給指標(biāo)，公式如下：

表1 單位面積景觀美學(xué)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量表Table 1 Landscape aesthetic service value per unit area as the scale

式中：VCi為第i類土地單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值(元/公頃)；Ai為第i類土地的面積(hm2)。

選擇主要綠地指標(biāo)作為景觀美學(xué)服務(wù)對(duì)應(yīng)的需求指標(biāo)，參考《城市綠地分類標(biāo)準(zhǔn)》，采用建成區(qū)綠化覆蓋率、建成區(qū)綠地率、城市人均公園綠地面積、萬(wàn)人擁有綜合公園指數(shù)反映城市綠地系統(tǒng)的建設(shè)狀況[17]。根據(jù)《國(guó)家園林城市系列標(biāo)準(zhǔn)》，建成區(qū)綠化覆蓋率≥36%，建成區(qū)綠地率≥31%，人均公園綠地面積≥8平方米/人，萬(wàn)人擁有綜合公園指數(shù)≥0.06，公式如下：

2.2 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需匹配

2.2.1 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需比

參考相關(guān)研究[18]，使用生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需比(ESDR)反映研究區(qū)內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需水平。ESDRi>0時(shí)，表示供給大于需求，即盈余狀態(tài)；當(dāng)ESDRi=0時(shí)，表示供給等于需求，即平衡狀態(tài)；ESDRi<0時(shí)，表示供給小于需求，即赤字狀態(tài)。利用ArcGIS 10.2將所有生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需指標(biāo)進(jìn)行歸一化并計(jì)算各項(xiàng)供需比及綜合生態(tài)供需比(CESD)。公式如下：

式中，ESDRi表示i類服務(wù)對(duì)應(yīng)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需比；Si表示i類服務(wù)對(duì)應(yīng)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給量；Di表示i類服務(wù)對(duì)應(yīng)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求量；CESDi表示i類服務(wù)對(duì)應(yīng)的綜合生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需比。

2.2.2 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需空間匹配

利用ArcGIS中的莫蘭指數(shù)(Moran's I)分析生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需匹配情況。莫蘭指數(shù)主要分為全局莫蘭指數(shù)和局部莫蘭指數(shù)。全局莫蘭指數(shù)指ArcGIS中空間自相關(guān)的工具，結(jié)果表示空間是否出現(xiàn)聚集或異常。報(bào)表結(jié)果出現(xiàn)：莫蘭指數(shù)>0，表示空間正相關(guān)，值越大差異越明顯；莫蘭指數(shù)<0，表示空間負(fù)相關(guān)，值越小空間差異越大；莫蘭指數(shù)=0，表示空間呈隨機(jī)性。Z值表示標(biāo)準(zhǔn)差，反應(yīng)離散程度。

全局莫蘭指數(shù)顯示相關(guān)性后，再進(jìn)行局部自相關(guān)分析，局部莫蘭指數(shù)在ArcGIS中的聚類和異常值分析工具進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果顯示空間上的異?；蚓奂谀男┪恢茫玫健案?供給)-高(需求)聚集型”“高(供給)-低(需求)離散型”“低(供給)-高(需求)離散型”“低(供給)-低(需求)聚集型”“不顯著區(qū)域”5種空間匹配類型。

3 結(jié)果分析

3.1 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需特征

根據(jù)各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)計(jì)算生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需變化(見(jiàn)表2)，結(jié)果表明各項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的供給能力在20年間均發(fā)生了削減，2020年水源涵養(yǎng)能力減幅達(dá)20.2%；2020年土壤保持能力減幅達(dá)19.2%；2020年氣候調(diào)節(jié)能力減幅達(dá)15.3%；2020年景觀美學(xué)能力減幅達(dá)17.4%。服務(wù)供給量減少的主要原因在于這20年間土地覆被類型發(fā)生了較大幅度的改變(見(jiàn)表3)。生態(tài)用地(林地、草地、河渠、水庫(kù)坑塘和灘地)和具有一定生態(tài)作用的耕地不斷減少，與此同時(shí)建設(shè)用地顯著增加。2020年相較于2000年，全市土地面積占比最高的耕地面積減少了50.6 km2，減幅為19.0%，是面積減少最多的覆被類型；林地面積減少了27.7 km2，減幅為18.8%；草地面積減少了1.9 km2，減幅為37.0%；建設(shè)用地面積增加了79.6 km2，增幅達(dá)128.3%，變化幅度十分顯著。因此，研究城市綠地與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給能力的相關(guān)性對(duì)于生態(tài)供給能力大幅削減的現(xiàn)狀具有重要意義。同時(shí)，由于研究區(qū)已滿足國(guó)家園林城市標(biāo)準(zhǔn)，景觀美學(xué)服務(wù)視為已達(dá)到供需平衡，在研究由于供給不足造成的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需失衡時(shí)不將其納入討論范疇。

表2 2000—2020年各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需變化Table 2 Changes of supply and demand of ecosystem services in each evaluation index from 2000 to 2020

表3 2000—2020年土地覆被類型面積(單位：km2)Table 3 Land cover type area from 2000 to 2020 (Unit:km2)

3.2 綠地服務(wù)半徑與生態(tài)供需赤字區(qū)域

依據(jù)《城市綠地規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)》中各類型綠地的服務(wù)半徑(綜合公園2 500 m、1 500 m、1 000 m，社區(qū)公園800 m、500 m，游園300 m，廣場(chǎng)用地500 m、300 m)進(jìn)行緩沖區(qū)分析，得到研究區(qū)內(nèi)各類綠地的覆蓋范圍，并與生態(tài)系統(tǒng)供需狀況呈現(xiàn)“赤字”的區(qū)域進(jìn)行疊加分析(見(jiàn)圖1)，現(xiàn)狀綠地服務(wù)半徑之外的供需失衡區(qū)域(緩沖區(qū)外赤字區(qū)域)亟需增加綠地面積和數(shù)量(見(jiàn)表4)，與供需失衡區(qū)域重疊的現(xiàn)狀綠地(緩沖區(qū)內(nèi)赤字區(qū)域)則需要通過(guò)調(diào)整綠地類型以提高其生態(tài)供給能力。

表4 緩沖區(qū)之外赤字區(qū)域增加綠地面積和數(shù)量Table 4 Increase of green space area and number in deficit areas outside the buffer zone

圖1 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需赤字區(qū)域Figure 1 Deficit region of supply and demand of ecosystem services

3.3 供需空間匹配程度

運(yùn)用ArcGIS 10.2，計(jì)算出2020年生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需比的全局莫蘭指數(shù)為0.83，Z值為244.01，莫蘭指數(shù)大于零，表示數(shù)據(jù)呈現(xiàn)空間正相關(guān)，其值越大空間相關(guān)性越明顯，即生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需比存在顯著的空間正相關(guān)性。采用局部空間自相關(guān)分析城市綠地的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需，識(shí)別出“高(供給)-高(需求)聚集型”“高(供給)-低(需求)離散型”“低(供給)-高(需求)離散型”“低(供給)-低(需求)聚集型”“不顯著區(qū)域”5種空間匹配類型(圖2)，高供給高需求代表城市綠地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與人類需求相匹配，低供給高需求代表城市綠地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)無(wú)法滿足人類的需求，低供給低需求代表城市綠地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)只能滿足較低人的需求，高供給低需求代表城市綠地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)有部分不能惠及周邊人口。本文主要關(guān)注因供給不足導(dǎo)致生態(tài)供需失衡的區(qū)域，即“低(供給)-高(需求)離散型”和“低(供給)-低(需求)聚集型”，提高這些區(qū)域的綠地質(zhì)量有助于改善供需失衡狀況?！暗?供給)-高(需求)離散型”意味著識(shí)別區(qū)域中心生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求較高，是需要重點(diǎn)關(guān)注的類型，數(shù)量最少，面積為26.3 hm2,僅分布在珠暉區(qū)中部；“低(供給)-低(需求)聚集型”分布較為分散，面積為1 189.3 hm2，主要分布在石鼓區(qū)南部和雁峰區(qū)中部，其余少量零星分布在蒸湘區(qū)和珠暉區(qū)。

圖2 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需空間匹配程度Figure 2 Spatial matching degree of supply and demand of ecosystem services

3.4 綠地類型與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)相關(guān)性分析

由于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給能力的計(jì)算大多基于土地覆被類型，與城市綠地類型的分類標(biāo)準(zhǔn)不同，本次研究的關(guān)鍵在于如何建立兩種分類體系之間的聯(lián)系，典型相關(guān)性分析是反映兩組變量之間關(guān)聯(lián)程度的較為成熟的數(shù)據(jù)處理方法，選擇合理的特征值是其操作重點(diǎn)之一。

已知美學(xué)價(jià)值是完全基于土地覆被類型采用價(jià)值當(dāng)量法計(jì)算得到的指標(biāo)，不同地塊中土地覆被類型比例和面積的差異會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生迥異的美學(xué)價(jià)值，選擇美學(xué)價(jià)值與地塊面積的比值可以較好反映研究區(qū)內(nèi)各地塊之間的差異性，因此本研究選取美學(xué)價(jià)值與面積的比值作為特征值，同時(shí)將美學(xué)價(jià)值、幾何面積及比值完全相同的地塊作為偶然項(xiàng)剔除。采用SPSS Statistics 25軟件研究城市綠地類型對(duì)各項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)可能存在的影響，將7類綠地和4項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)分為兩個(gè)變量組，通過(guò)典型相關(guān)分析得到體現(xiàn)其最大相關(guān)性的4組相關(guān)系數(shù)(表5)，其中前三組是顯著的，P值均小于0.001，第1組相關(guān)系數(shù)是0.6，第2組相關(guān)系數(shù)是0.4，第3組相關(guān)系數(shù)是0.2。標(biāo)準(zhǔn)化典型相關(guān)系數(shù)的大小可以反映在不同自變量之間的影響程度(表6)，結(jié)合各組相關(guān)系數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)化典型相關(guān)系數(shù)，認(rèn)為游園(G14)、生態(tài)綠地(E)、防護(hù)綠地(G2)、社區(qū)公園(G12)是影響最大的4類綠地，即提高游園、生態(tài)綠地、防護(hù)綠地、社區(qū)公園的面積和數(shù)量有助于顯著提高研究區(qū)的綜合生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值。

表5 典型相關(guān)系數(shù)Table 5 Typical correlation coefficients

表6 標(biāo)準(zhǔn)化典型相關(guān)系數(shù)(綠地類型組)Table 6 Standardized canonical correlation coefficient (green space type group)

3.5 城市綠地空間布局優(yōu)化

對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需關(guān)系與城市綠地進(jìn)行相關(guān)性分析的基礎(chǔ)上，調(diào)整現(xiàn)有綠地類型及增加綠地面積和數(shù)量，可以提高生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的有效供給能力，從而促進(jìn)區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需平衡。主要通過(guò)新增綠地類型(如增加防護(hù)綠地及生態(tài)綠地)、將專類公園綠地調(diào)整為社區(qū)公園和游園，以及對(duì)城市綠地空間進(jìn)行布局優(yōu)化調(diào)整(如老舊小區(qū)改造、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、新增公園建設(shè)等城市更新等)，這同時(shí)需要綜合考慮建設(shè)效益與實(shí)施可行性等，目前衡陽(yáng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)是發(fā)展先進(jìn)制造業(yè)，推動(dòng)“8+5”千億級(jí)產(chǎn)業(yè)集群和特色優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)鏈建設(shè)，本研究認(rèn)為綠地系統(tǒng)優(yōu)化的關(guān)鍵在于落后產(chǎn)業(yè)用地的有效釋放，通過(guò)轉(zhuǎn)化為公園綠地或“新型產(chǎn)業(yè)用地+附屬綠地”組合的形式提高生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給能力。同時(shí)，由于附屬綠地不重復(fù)參與城市建設(shè)用地平衡，且“新型產(chǎn)業(yè)用地+附屬綠地”組合中兩者比例缺乏相關(guān)硬性指標(biāo)要求，本研究?jī)H模擬了落后產(chǎn)業(yè)用地轉(zhuǎn)化為公園綠地的情況，并依此優(yōu)化了城市綠地系統(tǒng)空間布局(圖3)。

圖3 城市綠地空間布局優(yōu)化(a.新增綠地，b.現(xiàn)狀綠地調(diào)整，c.城市綠地系統(tǒng)規(guī)劃)Figure 3 Optimization of urban green space layout(a.New green space, b.Adiustment of curent green space, c.Urban green space system planning)

4 討論與結(jié)論

4.1 討論

近年來(lái)，衡陽(yáng)市城市建設(shè)速度加快，帶來(lái)一系列生態(tài)方面負(fù)面影響。量化生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的供需情況對(duì)城市綠地空間布局具有重要的指導(dǎo)價(jià)值，以確保城市的可持續(xù)發(fā)展。本研究選取水源涵養(yǎng)、土壤保持、氣候調(diào)節(jié)和美學(xué)景觀四種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)，分析其生態(tài)服務(wù)供需供給與需求情況。

本研究采用生態(tài)模型法、當(dāng)量因子法和社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)法展開(kāi)供給與需求的評(píng)估。在生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給方法上，相關(guān)研究采用水量平衡方程[19-20]、修正水土流失方程[21]、蒸發(fā)消耗吸收熱量[22]、當(dāng)量因子法[23]分別對(duì)水源涵養(yǎng)、土壤保持、氣候調(diào)節(jié)和景觀美學(xué)進(jìn)行核算。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求方面，相關(guān)研究采用人均耗水量[24]、生態(tài)過(guò)程模型[25]、舒適度指數(shù)[17]、主要綠地指標(biāo)[26-27]分別對(duì)水源涵養(yǎng)、土壤保持、氣候調(diào)節(jié)和景觀美學(xué)需求進(jìn)行核算。因此，本研究采用生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給與需求方法是可靠的。

從生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需來(lái)看，高供給主要分布在植被覆蓋率較高的珠暉區(qū)中部，高需求主要分布在人口密度大的中部地區(qū)。在生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給方面，水源涵養(yǎng)服務(wù)主要受地表徑流量的影響，植被和水資源豐富的地區(qū)水源涵養(yǎng)服務(wù)高[20]。土壤保持主要與植覆蓋因子有關(guān)，林地植被覆蓋因子最小，土壤保持能力最強(qiáng)[21]。氣候調(diào)節(jié)主要與植被蒸騰消耗熱量有關(guān)，林地蒸騰消耗熱量最高，氣候調(diào)節(jié)能力強(qiáng)[22]。美學(xué)價(jià)值主要與當(dāng)量因子有關(guān)，當(dāng)量因子高的水域和林地美學(xué)價(jià)值高[23]。

城市綠地空間布局根據(jù)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需匹配進(jìn)行指導(dǎo)，才能最大化的發(fā)揮城市綠地生態(tài)服務(wù)功能?；谏鷳B(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需匹配對(duì)城市綠地空間布局優(yōu)化相比僅用現(xiàn)有的城市綠地指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)，提高了城市綠地布局優(yōu)化的科學(xué)性。但由于數(shù)據(jù)獲取的局限性，本文僅針對(duì)4項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)進(jìn)行分析，未考慮凈化空氣、噪聲削減等采集數(shù)據(jù)信息存在一定難度的服務(wù)類型，這將是未來(lái)研究的重點(diǎn)之一。

4.2 結(jié)論

(1)衡陽(yáng)市各項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需空間存在較明顯的異質(zhì)性，各項(xiàng)服務(wù)供給總量均大于需求總量，近20年來(lái)水源涵養(yǎng)、土壤保持、氣候調(diào)節(jié)和景觀美學(xué)4項(xiàng)服務(wù)衰減，原因在于總面積占比最高的耕地減少了50.6 km2(減幅19.0%)、林地減少了27.7 km2(減幅18.8%)、草地減少了1.9 km2(減幅37.0%)，與此同時(shí)建設(shè)用地增加了79.6 km2(增幅128.3%)。

(2)衡陽(yáng)市各類綠地的綜合生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需關(guān)系有“高(供給)-高(需求)聚集型”“高(供給)-低(需求)離散型”“低(供給)-高(需求)離散型”“低(供給)-低(需求)聚集型”“不顯著區(qū)域”5種空間匹配類型，除不顯著區(qū)域外，綜合生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的主導(dǎo)空間類型是高-高聚集型，因供給不足導(dǎo)致的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需失衡區(qū)域是低-高離散型和低-低聚集型。

(3)游園(G14)、生態(tài)綠地(E)、防護(hù)綠地(G2)和社區(qū)公園(G12)是對(duì)本文4項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)影響最大的綠地類型。增加這4類綠地的面積和數(shù)量有助于顯著提高綜合生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給能力，從而改善生態(tài)供需空間匹配情況。