段彥博, 雷雅凱, 吳寶軍, 彭丹丹, 田國行

河南農(nóng)業(yè)大學林學院, 鄭州 450002

鄭州市綠地系統(tǒng)生態(tài)服務價值評價及動態(tài)研究

段彥博, 雷雅凱, 吳寶軍, 彭丹丹, 田國行*

河南農(nóng)業(yè)大學林學院, 鄭州 450002

段彥博, 雷雅凱, 吳寶軍, 等. 鄭州市綠地系統(tǒng)生態(tài)服務價值評價及動態(tài)研究[J]. 生態(tài)科學, 2016, 35(2): 81-88.

DUAN Yanbo, LEI Yakai, WU Baojun, et al. Evaluation and dynamic study on the ecological service value for urban green space system in Zhengzhou[J]. Ecological Science, 2016, 35(2): 81-88.

運用生態(tài)服務價值指數(shù)的概念及相關理論和依據(jù) 2003—2013年鄭州市綠地面積動態(tài)變化結(jié)果, 選擇水源涵養(yǎng)、固碳、釋氧、吸收SO2、吸收NOX、減噪、滯塵、降低溫度8個生態(tài)指標創(chuàng)建鄭州市綠地系統(tǒng)生態(tài)服務價值評價體系, 并且應用全排列多邊形圖示指標法分析 2003—2013鄭州市城市綠地系統(tǒng)生態(tài)服務功能。結(jié)果表明: 在 2003—2013年間鄭州市綠地系統(tǒng)生態(tài)服務總價值由 246.77×106元增至 554.27×106元, 每項生態(tài)系統(tǒng)服務價值歷年均值排列次序為: 水源涵養(yǎng)＞釋氧＞減噪＞固碳＞降低溫度＞滯塵＞吸收NOX＞吸收 SO2。鄭州市城市綠地系統(tǒng)生態(tài)服務價值各單項分指數(shù)呈逐年上升趨勢, 其中固碳價值分指數(shù)、水源涵養(yǎng)價值分指數(shù)、吸收SO2價值分指數(shù)與同年其他各單項分指數(shù)相比數(shù)值較大。11年間鄭州市綠地系統(tǒng)生態(tài)服務價值綜合指數(shù)分別為0、0.002、0.112、0.168、0.246、0.315、0.415、0.479、0.647、0.756、0.811, 生態(tài)服務功能逐步改善。通過對鄭州市城市綠地生態(tài)服務價值評估, 以期為今后生態(tài)補償機制的建立和規(guī)劃管理等提供理論和數(shù)據(jù)支撐。

城市綠地系統(tǒng); 生態(tài)服務功能價值評估; 全排列多邊形圖示指標法; 鄭州

1 前言

城市的快速發(fā)展使大氣污染、能源危機、資源短缺、洪澇災害、用地緊張以及交通擁堵等城市問題應運而生。這些問題加劇了城市環(huán)境負荷, 使部分城市生態(tài)系統(tǒng)服務功能下降甚至喪失[1–3]。城市生態(tài)環(huán)境惡化帶來的一系列問題使人們更清晰的認識到綠地生態(tài)系統(tǒng)在促進城市生態(tài)系統(tǒng)健康發(fā)展、優(yōu)化城市生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構與功能中的作用, 對維護良好環(huán)境有著舉足輕重的地位。城市綠地在改進城市空氣質(zhì)量、維護城市生態(tài)系統(tǒng)均衡、保障人體健康發(fā)揮多重效用[4]。因此對城市綠地生態(tài)系統(tǒng)服務價值定量化評估能為城市規(guī)劃、生態(tài)城市建設以及未來生態(tài)補償機制建立和規(guī)劃管理等提供理論和數(shù)據(jù)的支持。正確評估城市綠地生態(tài)服務價值關乎一個城市能否真正實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展[5]。

生態(tài)系統(tǒng)服務價值評價是當今生態(tài)學和經(jīng)濟學兩學科交叉研討內(nèi)容有著較多關注,也是存在較多爭議的范疇[6]。早在20世紀70年代就在國際上已經(jīng)開展了生態(tài)服務的研究, 1970年, SCEP (Study of critical environmental problems)在《人類對全球環(huán)境的影響》一書中初次討論生態(tài)系統(tǒng)服務功能并列出了服務功能的具體內(nèi)容。1977年, 韋斯特曼(Westman)在《科學》上發(fā)表文章中提出了“自然服務”的概念及其價值評估的問題[7]。生態(tài)系統(tǒng)服務功能的概念至此日漸清晰, 之后 Daily提出生態(tài)系統(tǒng)與生物交互效用構成的能夠維系和不斷供給人們生活的物質(zhì)保障和過程就是生態(tài)系統(tǒng)服務, 并將生態(tài)系統(tǒng)服務功能歸類為空氣和水體凈化、廢物分解、調(diào)節(jié)干旱和洪水、土壤的更新等 15種類型[8]。Costanza在《Nature》上發(fā)表的“The value of the world's ecosystem services and natural capital Nature”開創(chuàng)了生態(tài)服務價值研究的里程碑, 提出人們直接或間接的從生態(tài)功能中獲得利益, 以貨幣的形式進行了全球尺度的價值評價[9]。對此類研究的評價已經(jīng)展開了大量實踐并有迅猛發(fā)展的趨勢, 目前國外對全球以及區(qū)域尺度生態(tài)系統(tǒng)服務價值的研究主要集中于四個部分: 流域尺度生態(tài)系統(tǒng)服務價值的研究, 單個生態(tài)系統(tǒng)服務價值的研究, 物種和生物多樣性保護價值的研究。

國內(nèi)的生態(tài)系統(tǒng)服務價值評價相關研究起步晚于國外, 1980年前后隨著國外相關概念及價值理論、評價方法等的引進開始了生態(tài)系統(tǒng)服務的相關研究。1984年, 馬世駿創(chuàng)建了能夠衡量評價自然系統(tǒng)、經(jīng)濟系統(tǒng)、生態(tài)系統(tǒng)三大綜合體系的評估指標[10]。目前人們主要進行以下幾個領域的探究: (1)不同類型區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務功能的價值評估。基于 RS和GIS技術對青海湖[11]、贛江上游流域[12]進行的生態(tài)價值評估, 對北京市平谷區(qū)[13]、成渝經(jīng)濟區(qū)[14]、重慶市[15]等行政區(qū)域的生態(tài)服務價值的評估。(2)不同類型生態(tài)系統(tǒng)服務功能的價值評估。包括對森林生態(tài)系統(tǒng)、陸地生態(tài)系統(tǒng)、草地生態(tài)系統(tǒng)、海洋生態(tài)系統(tǒng)、濕地生態(tài)系統(tǒng)、農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的評估。(3)生態(tài)系統(tǒng)服務功能的價值評估方法的比較。主要分為直接市場、替代市場、模擬市場等三種較為常用的評價方法。(4)城市生態(tài)系統(tǒng)及城市森林、河流、濕地、綠地等子系統(tǒng)的生態(tài)服務價值的評價, 生態(tài)系統(tǒng)的價值與LUCC及驅(qū)動機制也是研究的焦點。張緒良[16]、李想[17]、武文婷[18]依據(jù)不同的生態(tài)評估體系分別對青島市、杭州市、大連市的城市綠地生態(tài)系統(tǒng)服務功能的價值進行評估, 指導城市規(guī)劃以及相關建設并為城市的綠地布局及結(jié)構優(yōu)化提供理論支持。雖然國內(nèi)外針對生態(tài)系統(tǒng)服務價值評估已經(jīng)進行了大量研究, 但是基于生態(tài)系統(tǒng)效能和服務存在時間和空間的變化, 對生態(tài)系統(tǒng)服務價值認知的多重性, 以及缺乏統(tǒng)一完善的評估方法、評價理論、指標體系, 使評價得出的結(jié)論存在較大的差異, 可比性較差, 而且目前對城市綠地等城市子系統(tǒng)研究不夠全面深入。全排列多邊形圖示指標法可以同時反映城市綠地系統(tǒng)單項生態(tài)服務功能以及綜合生態(tài)服務功能, 減少了研究者主觀判斷權重系數(shù)的干擾,本文采用此方法對 2003—2013年研究區(qū)域城市綠地系統(tǒng)的服務價值進行評估并分析動態(tài)變化結(jié)果,探究城市綠地各項生態(tài)服務功能對生態(tài)系統(tǒng)的貢獻大小, 進一步深入了解綠地生態(tài)系統(tǒng), 以期通過對近11年的服務價值各項指標的計算分析, 為今后定量化研究和綠地系統(tǒng)格局優(yōu)化提供參考。

2 研究概況與研究方法

2.1 研究區(qū)概況

鄭州位于東經(jīng)112°42＇—114°14＇, 北緯34°16＇—34°58＇, 地處中原腹地, 北臨黃河, 西依嵩山, 南部有始祖文化發(fā)源地, 東為黃淮大平原, 山水相依,自然文化資源豐富, 河流水系眾多; 有“九州之中,十省通衢”之稱; 鄭州市域總面積為7446.2 km2, 包括6區(qū)5市1縣: 金水區(qū)、二七區(qū)、中原區(qū)、管城區(qū)、惠濟區(qū)、上街區(qū), 鄭東新區(qū)、中牟縣、鞏義市、登封市、滎陽市、新密市、新鄭市。

圖1 研究區(qū)區(qū)位圖Fig. 1 Research area bitmap

2.2 生態(tài)服務價值評估指標體系

綜合考慮鄭州市特有的氣候、生態(tài)環(huán)境、社會經(jīng)濟條件等地域特點, 借鑒國內(nèi)外其它城市綠地生態(tài)服務價值評價指標體系[16–22], 主要對水源涵養(yǎng)服務效能、固碳釋氧服務效能、凈化大氣環(huán)境服務效能、調(diào)節(jié)小氣候等服務效能進行評估, 確定水源涵養(yǎng)、固碳、釋氧、吸收SO2、吸收NOX、滯塵、降低噪音、降低溫度等 8個評價指標為本研究的生態(tài)服務價值評估體系。

運用生態(tài)服務價值指數(shù)的概念表示綠地對生態(tài)系統(tǒng)貢獻能力大小, 假設水源涵養(yǎng)、固碳、釋氧、吸收SO2、吸收NOX、滯塵、降低噪音、降低溫度等 8個指標為生態(tài)服務價值分指數(shù), 通過計算可以得到 2003—2013年綠地系統(tǒng)生態(tài)服務價值的綜合指標進而評估近 10年進程中綠地系統(tǒng)生態(tài)服務功能的水準[21–24]。

2.3 生態(tài)服務價值指數(shù)的計算與評價方法

2.3.1 實際生態(tài)服務價值的計算

(1) 水源涵養(yǎng)的實際價值

鄭州市城市綠地年水源涵養(yǎng)價值計算公式:

式中XW表示城市綠地的水源涵養(yǎng)服務實際價值,S表示綠地面積(hm2),P為降水量(mm·a-1),E為城市綠地蒸散量(mm·a-1),C為地表徑流量(mm·a-1),FW為水庫工程單位庫容造價, 取 6.1107 yuan·m-3。這里采用溫帶落葉闊葉林的地表徑流系數(shù) 1.12%, 蒸散系數(shù)為58.9%,P為鄭州市年降水量[16–20]。

(2) 固碳的實際價值

采用國際上通用的碳稅法計算城市綠地固碳價值[25], 計算公式:

式中XC表示城市綠地固碳服務實際價值,S表示綠地面積( hm2),TC表示碳稅率, 150 $ /t C,R碳表示CO2中碳的含量;B年為單位面積綠地凈生產(chǎn)力t/(hm2·a-1)。由于碳稅率隨兌換美元匯率的浮動而變化, 將兌換后碳稅率的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計整理。借鑒2008年中華人民共和國林業(yè)行業(yè)規(guī)范, CO2中碳的含量為27.27%, 即R碳為27.27%。鄭州市和北京市同于屬溫帶大陸性季風氣候, 且地理位置相近, 本文參考2010北京地區(qū)植被凈生產(chǎn)力13.48 t/(hm2·a-1)作為鄭州市的單位面積綠地凈生產(chǎn)力[26]。

(3) 釋氧的實際價值

采用工業(yè)制氧影子價格法計算鄭州市城市綠地釋氧價值, 計算公式:

式中XO表示城市綠地的釋氧服務實際價值,S表示城市綠地面積(hm2),PO為中國近年來平均工業(yè)制氧價格(700 yuan·t–1),B年為13.48 t/(hm2·a–1)[16–20]。

(4) 收SO2的 服務實際價值

城市綠地吸收SO2服務價值計算公式:

式中XS表示城市綠地吸收SO2服務實際價值,S表示城市綠地面積(hm2),QS為單位面積綠地年吸收SO2量t/(hm2·a-1),FS為SO2治理費用(yuan·t-1)。本文取闊葉林對SO2的吸收能力為88.65 Kg/(hm2·a-1),FS為SO2治理費用為1200 yuan·t-1[16–20]。

(5) 吸收NOX的實際價值

城市綠地吸收NOX服務價值計算公式:

式中XN表示吸收大氣環(huán)境中氮氧化物的服務實際價值(yuan·a-1),S表示城市綠地面積(hm2),QN單位面積綠地的年吸收NOX量t/(hm2·a-1),FN為NOX治理費用(yuan·t-1)。本文參照相關研究中闊葉樹林對NOX的年吸收能力0.38 t·hm-2,FN取值為630 yuan·t-1[16–20]。

(6) 滯塵的實際價值

城市綠地滯塵服務價值計算公式:

式中XD表示城市綠地滯塵的服務實際價值(yuan·a-1),S表示城市綠地面積(hm2),QD為單位面積綠地年滯塵數(shù)量t/(hm2·a-1),FD為降塵清理費用(yuan·t-1)。本文取闊葉樹滯塵能力平均為10.11 t/(hm2·a-1),FD為工業(yè)削減粉塵費用170 yuan·t-1[16–20]。

(7) 降低噪音的實際價值

本文采用城市綠地面積折算為城市隔音墻的計算方法, 計算公式:

式中XN表示城市綠地降低吸收噪音服務實際價值(yuan·a-1),S表示城市綠地面積(hm2), 根據(jù)研究1 km長的城市隔音墻的隔音減噪作用相當于1 km長40 m寬的城市綠化用地的隔音減噪作用, 將城市綠地面積折算為城市隔音墻,KN取400000 yuan·km-1[16–20]。

(8) 降低溫度的實際價值

城市綠地降低溫度服務價值計算公式:

式中XT表示城市綠地降低溫度服務實際價值(yuan·a-1),S表示城市綠地面積(hm2),QT表示城市綠地夏季每天的蒸騰吸收熱量J/(hm2·d-1),DT為城市綠地的夏季的降溫天數(shù)(d·a-1),FT為電價(yuan·度-1)。QT取4.59× 108J/ (hm2·d-1), 按每年使用空調(diào)60 d計,FT取2003—2013鄭州市電價的平均值0.5 yuan[27]。

2.3.2 生態(tài)服務價值分指數(shù)及綜合指數(shù)計算

本文采用全排列多邊形圖示指標法對城市綠地生態(tài)系統(tǒng)進行評價, 該方法可同時反映單項指標與綜合指標, 既有直觀圖形又有數(shù)值解釋, 只要確定有關的最大值、最小值、臨界值不需要考慮專家主觀確定的權重系數(shù)大小。其基本原理為, 設共有n個指標(標準化后的值), 以生態(tài)服務功能價值分指數(shù)及綜合指數(shù)指標的最大極值作為半徑構建一個中心的正 n 邊形, 各個指標相連接形成一個不規(guī)則中心 n 邊形[23]。

對各項生態(tài)服務價值分指數(shù)進行計算時采用如下標準化函數(shù):

式中,Si為某項生態(tài)服務價值標準化分指數(shù),Xi為某年該項生態(tài)服務實際價值(元),Ui和Li分別為該項生態(tài)服務實際價值的最大值和最小值(元),Ti為臨界值可依據(jù)評價對象相關指標的均值確定。利用 n個指標可以畫出一個中心正n邊形, n邊形的中心點為Si=-1 時的值, 頂點為Si=1時的值, 所在區(qū)間為[-1, +1], 各指標標準化的值為中心點到頂點的線段,Si=0構成的多邊形為指標的臨界線[24]。

采用以下公式計算 2003—2013年研究區(qū)城市綠地系統(tǒng)服務價值的綜合指數(shù):

式中,Si和Sj分別為第和i第j個生態(tài)服務價值分項指標,C為某年綠地生態(tài)服務價值綜合指標, 依據(jù)生態(tài)服務價值綜合指標結(jié)合各個單項指標全方位評估城市綠地系統(tǒng)生態(tài)服務功能[24]。

2.3.3 相關性分析

相關分析可以定量描述兩個變量之間的線性相關程度, 明確兩個變量之間的相關方向。本文采用Pearson簡單相關系數(shù)[28], 以鄭州市 2003—2013年綠地系統(tǒng)生態(tài)服務價值、GDP為變量, 定量描述城市綠地系統(tǒng)服務價值與城市經(jīng)濟水平之間的相關關系, 其計算公式為:

式中:xyR為相關系數(shù);n為樣本數(shù);ix、iy分別是x、y的第i個值;分別是x、y的平均值。

3 結(jié)果與分析

3.1 鄭州市城市綠地系統(tǒng)動態(tài)變化

2003—2013年鄭州市城市綠地總面積由4263 hm2增加到 13444 hm2, 公共綠地由 1631 hm2增加到3895 hm2, 人均公共綠地面積由6.8 m2增加到12.0 m2,城市建成區(qū)綠化面積由5512 hm2增加到14540 hm2,城市建成區(qū)綠化覆蓋率由32.4%增加到38.0%。城市綠地建設更關注市民的休閑娛樂、健身康體等服務功能, 公園數(shù)量雖由 133個減至 68個但是面積由835 hm2增加到2082 hm2(見表1)。城市園林綠地面積、建成區(qū)綠化覆蓋面積從2003—2013呈現(xiàn)快速增長的變化趨勢, 年增長率分別為 12.17%、10.19%,而公共綠地面積的增長趨勢相對緩慢, 年增長率為9.10%。(見圖2)

3.2 鄭州市城市綠地系統(tǒng)生態(tài)服務實際價值

根據(jù)公式(1)—(8)計算出 2003—2013年綠地系統(tǒng)生態(tài)服務實際價值Xi(見表2)。在2003—2013年 11年間鄭州市不斷加強城市綠地建設, 城市綠地服務功能的總價值增加了 3.08億元, 年增長率為8.42%, 遠低于鄭州市GDP的年增長率18.86%。為進一步揭示研究區(qū)綠地系統(tǒng)生態(tài)服務價值與鄭州市經(jīng)濟水平變化之間的關系, 本文以2003—2013年研究區(qū)綠地系統(tǒng)生態(tài)服務價值和 GDP為變量, 采用Pearson簡單相關系數(shù), 衡量兩者關系。結(jié)果表示近10年綠地系統(tǒng)服務價值與GDP在0.01水平上顯著相關, 相關系數(shù)為 0.87, 表明鄭州市經(jīng)濟水平提高的同時綠地系統(tǒng)生態(tài)服務價值也在不斷升高, 綠地系統(tǒng)生態(tài)服務功能逐步完善。在鄭州市城市綠地生態(tài)系統(tǒng)的服務功能價值構成中, 歷年平均價值大小排序為: 水源涵養(yǎng)、釋氧、減噪、固碳、降低溫度、滯塵、吸收NOX、吸收 SO2。

表1 2003—2013年鄭州市城市綠地動態(tài)特征Tab. 1 Dynamic characteristics of urban green space in Zhengzhou from 2003—2013

圖2 2003—2013年鄭州市城市綠地面積動態(tài)變化Fig. 2 Dynamic changes of urban green area in Zhengzhou from 2003—2013

表2 2003—2013年鄭州市城市綠地系統(tǒng)生態(tài)服務實際價值Tab. 2 Ecological service value of Urban green space system in Zhengzhou from 2003-2013 ×106/元

3.3 鄭州市城市綠地系統(tǒng)生態(tài)服務價值的分指數(shù)以及綜合指數(shù)

將 2003—2013年綠地系統(tǒng)生態(tài)服務實際價值Xi按照公式(9)對其進行數(shù)據(jù)標準化處理, 得到生態(tài)服務功能價值各分項指數(shù)Si, 結(jié)果見圖3。圖中分指數(shù)絕對值的大小代表該項生態(tài)服務功能單項價值距離平均值的遠近, 分指數(shù)值越高, 生態(tài)服務功能越健全。利用公式(10)分別計算得到2003—2013年城市綠地系統(tǒng)生態(tài)服務實際價值的綜合指數(shù)。

圖3 2003—2013年綠地生態(tài)系統(tǒng)服務價值各分項指數(shù)Fig. 3 Each individual index of the ecological service value of Urban green space system from 2003-2013

2003年水源涵養(yǎng)價值的分指數(shù)為同年各個單項分指數(shù)中最大, 表明鄭州市綠地系統(tǒng)的水源涵養(yǎng)功能對本年生態(tài)服務價值貢獻作用最顯著; 2004年固碳價值分指數(shù)遠大于其他生態(tài)服務類型, 水源涵養(yǎng)價值分指數(shù)為同年各單項分指數(shù)最小, 反映出該年綠地系統(tǒng)固碳功能對提高生態(tài)系統(tǒng)服務價值最為明顯, 而水源涵養(yǎng)功能作用最弱; 2005年水源涵養(yǎng)價值分指數(shù)、固碳價值分指數(shù)較大, 吸收NOX價值分指數(shù)、滯塵價值分指數(shù)較小, 說明從單項生態(tài)服務類型來看水源涵養(yǎng)、固碳功能提供了當年較多的生態(tài)服務價值, 吸收 NOX、滯塵功能與之相反(見圖3a)。2006年固碳價值分指數(shù)、水源涵養(yǎng)價值分指數(shù)、吸收 SO2價值分指數(shù)較大, 固碳、水源涵養(yǎng)、吸收SO2所提供的生態(tài)服務價值高于其他類型生態(tài)服務功能; 2007年固碳和吸收 SO2價值分指數(shù)比同期各項指標偏大, 水源涵養(yǎng)價值分指數(shù)最小, 固碳、吸收SO2功能對提高當年生態(tài)系統(tǒng)服務價值最為明顯,而水源涵養(yǎng)功能作用最弱; 2008年水源涵養(yǎng)價值分指數(shù)、吸收 SO2價值分指數(shù)較大, 這兩項生態(tài)服務功能對生態(tài)服務價值的提高有著較大的貢獻(見圖3b)。2009年水源涵養(yǎng)和吸收SO2價值分指數(shù)比同期各項指標偏大, 表明2009年的水源涵養(yǎng)和吸收SO2功能對綠地生態(tài)系統(tǒng)的改善具有較高的貢獻率; 2010與2012年情況相同, 固碳和吸收SO2價值分指數(shù)比同期各項指標偏大, 水源涵養(yǎng)價值分指數(shù)最小而2011年水源涵養(yǎng)價值分指數(shù)、固碳價值分指數(shù)較大, 說明2010和2012年綠地系統(tǒng)固碳、吸收SO2功能對提高生態(tài)系統(tǒng)服務價值發(fā)揮較為顯著的作用,而水源涵養(yǎng)功能作用最弱, 而2011年水源涵養(yǎng)、固碳功能發(fā)揮作用明顯(見圖3c)。2013年水源涵養(yǎng)分指數(shù)為同年各項分指數(shù)最低, 達到11年來另一個低峰值(見圖 3d), 該年的水源涵養(yǎng)功能對提高生態(tài)服務價值作用微小?？傮w上看2003—2013年綠地系統(tǒng)生態(tài)服務價值的 8個分指數(shù)整體呈增加趨勢, 水源涵養(yǎng)價值分指數(shù)、固碳價值分指數(shù)、吸收 SO2價值分指數(shù)與同年其他各項分指數(shù)相比較大, 但是水源涵養(yǎng)價值分指數(shù)近11年來波動較大, 2003—2013年的水源涵養(yǎng)生態(tài)服務價值分指分別為–0.82、–1、–0.17、–0.06、–0.15、0.25、0.83、0.31、1、0.21、–0.51。與歷年來的生態(tài)服務功能相比, 2013年綠地系統(tǒng)生態(tài)服務價值各項價值分指數(shù)幾乎達到最大, 2013年的綠地系統(tǒng)生態(tài)服務能力得到改善。

參照國內(nèi)外綜合指數(shù)分級方法, 2003—2013年鄭州市綠地系統(tǒng)生態(tài)服務功能價值綜合指數(shù)(ESEI)發(fā)生了變化(見圖4)。2003—2013年鄭州市綠地系統(tǒng)生態(tài)服務功能價值綜合指數(shù)分別為0、0.002、0.112、0.168、0.246、0.315、0.415、0.479、0.647、0.756、0.811。通過近10年來綠地系統(tǒng)的規(guī)劃, 使鄭州市綠地系統(tǒng)生態(tài)服務價值綜合指數(shù)總體呈上升趨勢。隨著城市化進程的加速, 城市綠地面積在土地利用類型中的比例逐年減小, 已經(jīng)無法單一的從增加綠地面積來優(yōu)化綠地系統(tǒng), 應該從綠地的結(jié)構和布局著手改善綠地功能退化現(xiàn)象。

4 結(jié)論與討論

在 2003—2013年間鄭州市綠地生態(tài)服務總價值由246.77×106元增至554.27×106元, 增加了3.08億元, 年增長率為 8.42%, 但單位面積城市綠地生態(tài)服務功能價值由5.40×104元/hm2·a-1減至4.74× 104元/hm2·a-1, 這是由于隨著城市的發(fā)展, 雖然綠地面積逐年增長但是城市面積也在不斷增加。在鄭州市城市綠地生態(tài)系統(tǒng)的服務功能價值構成中, 歷年平均價值大小排序為: 水源涵養(yǎng)、釋氧、減噪、固碳、降低溫度、滯塵、吸收NOX、吸收 SO2。2003—2013城市綠地生態(tài)服務價值各單項分指數(shù)呈現(xiàn)逐年遞增態(tài)勢, 其中水源涵養(yǎng)價值分指數(shù)、固碳價值分指數(shù)、吸收 SO2價值分指數(shù)與同年其他各項分指數(shù)相比較大, 表明水源涵養(yǎng)、固碳、吸收 SO2的服務功能在歷年來城市綠地生態(tài)系統(tǒng)服務功能中起到了不容忽視的顯著作用。但是水源涵養(yǎng)價值分指數(shù)近11年來波動較大, 這是由于水源涵養(yǎng)價值分指數(shù)主要受降雨量的影響, 隨降雨量的升高水源涵養(yǎng)價值分指數(shù)增大。城市綠地生態(tài)服務功能價值綜合指數(shù)呈上升趨勢, 環(huán)境質(zhì)量逐步提升的同時綠地服務功能水平也在逐步完善。隨著對綠地系統(tǒng)建設力度的加強, 近10年來鄭州市綠地系統(tǒng)生態(tài)服務價值綜合指數(shù)總體呈上升趨勢。

圖4 2003—2013年綠地生態(tài)服務價值綜合指數(shù)Fig. 4 The ESEI of ecological service values from 2003-2013

喬木、灌木、草地以及常綠闊葉樹種、落葉闊葉樹種、針葉樹種等不同樹種類型以及不同的配置方式會在制造有機物、凈化大氣等方面上存在差異,應該對不同的綠地結(jié)構和類型, 按照不同的凈初級生產(chǎn)力指標、吸收有害氣體指標和滯塵指標進行相應服務價值的評估[16–24]。但本文由于數(shù)據(jù)獲取的限制沒有將不同類型與結(jié)構的綠地分別進行生態(tài)服務價值的計算。因此今后應結(jié)合遙感和GIS技術, 分析不同植被類型下的綠地分布格局, 計算城市綠地系統(tǒng)服務價值提高評估精度[20]。

11年間鄭州市綠地系統(tǒng)生態(tài)服務價值一直呈現(xiàn)增長的趨勢, 但是生態(tài)服務價值的年增長率遠遠低于GDP的年增長率, 現(xiàn)有的城市綠地系統(tǒng)還遠不能滿足人們的需求。這是由于城市綠地系統(tǒng)規(guī)劃建設以及結(jié)構的不合理、市場機制導致土地利用的不合理等原因影響了城市綠地價值的發(fā)揮。應完善政策法律保障綠地系統(tǒng)的科學性與權威性、創(chuàng)建生態(tài)效益補償體制、加強管理提高技術、合理布局綠色空間、優(yōu)化綠地結(jié)構以提高綠地系統(tǒng)價值。今后應通過研究不同類別綠地生態(tài)服務價值, 建立最優(yōu)綠地格局模型, 指導城市綠地系統(tǒng)規(guī)劃與建立最終實現(xiàn)城市可持續(xù)發(fā)展。

[1] 李秉成. 中國城市生態(tài)環(huán)境問題及可持續(xù)發(fā)展[J]. 干旱區(qū)資源與環(huán)境, 2006, 20(2): 1–6.

[2] 柳云龍, 朱建青, 施振香, 等. 上海城市綠地凈化服務功能及其價值評估[J]. 中國人口·資源與環(huán)境, 2009, 19(5): 28–32.

[3] 賈寶全, 王成, 仇寬彪. 武漢市生態(tài)用地發(fā)展?jié)摿Ψ治鯷J].城市環(huán)境與城市生態(tài), 2010, 23(5): 10–13.

[4] 武文婷. 杭州市城市綠地生態(tài)服務功能價值評估研究[D].南京: 南京林業(yè)大學, 2011.

[5] 石曉麗, 王衛(wèi). 生態(tài)系統(tǒng)功能價值綜合評估方法與應用——以河北省康?？h為例[J]. 生態(tài)學報, 2008, 28 (8): 3998–4006.

[6] 楊光梅, 李文華, 閔慶文. 生態(tài)系統(tǒng)服務價值評估研究進展[J]. 生態(tài)學報, 2006, 26(1): 205–212.

[7] WESTMAN W E. How much are nature's services worth[J]. Science, 1977, 197(4370): 960–964.

[8] DAILY G. C. Nature's services: societal dependence on natural eco-system[M]. Washington DC: Island Press, 1997a.

[9] COSTANZA R, DE GROOT, FARBER S, et al. The value of the world's dependence ecosystem services and natural capital[J]. Nature. 1997, 387(6630): 253–260.

[10] 馬世駿, 王如松. 社會一經(jīng)濟-自然復合生態(tài)系統(tǒng)[J]. 生態(tài)學報, 1984, 4(1): l–9.

[11] 陳克龍, 李雙成, 周巧富. 近25年來青海湖流域景觀結(jié)構動態(tài)變化及其對生態(tài)系統(tǒng)服務功能的影響[J]. 資源科學, 2008, 30(2): 274–280.

[12] 陳美球, 趙寶蘋, 羅志軍, 等. 基于RS與GIS的贛江上游流域生態(tài)系統(tǒng)服務價值變化[J]. 生態(tài)學報, 2013, 33(9): 2761–2767.

[13] 李波, 宋曉媛, 謝花林, 等. 北京市平谷區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務價值動態(tài)[J]. 應用生態(tài)學報, 2008, 19(10): 2251–2258.

[14] 袁興中, 肖紅艷, 顏文濤, 等. 成渝經(jīng)濟區(qū)土地利用與生態(tài)服務價值動態(tài)分析[J]. 生態(tài)學雜志, 2012, 31(1): 180–186.

[15] 賈雨嵐. 基于能值分析的重慶市綠地系統(tǒng)生態(tài)服務價值研究[D]. 重慶: 重慶大學, 2012.

[16] 張緒良, 徐宗軍, 張朝暉, 等. 青島市城市綠地生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境凈化服務價值[J]. 生態(tài)學報, 2011, 31(9): 2576–2584.

[17] 李想. 大連主城區(qū)綠地景觀格局與生態(tài)服務功能動態(tài)[D].東北林業(yè)大學, 2014.

[18] 王重玲, 朱志玲, 王梅梅, 等. 基于生態(tài)服務價值的寧夏隆德縣生態(tài)補償研究[J]. 水土保持研究, 2014, 21(1): 208–212.

[19] 江波, 歐陽志云, 苗鴻, 等. 海河流域濕地生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值評價[J]. 生態(tài)學報, 2011, 31(8): 2236–2244.

[20] 徐劍波, 劉振華, 宋立生, 等. 基于遙感的廣州市城市綠地生態(tài)服務功能評價[J]. 生態(tài)學雜志, 2012, 31(2): 440–445.

[21] 李鋒, 王如松. 城市綠地系統(tǒng)的生態(tài)服務功能評價, 規(guī)劃與預測研究——以揚州市為例[J]. 生態(tài)學報, 2004, 23(9): 1929–1936.

[22] 王書玉, 卞新民. 江蘇省阜寧縣生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng)綜合評價[J].生態(tài)學雜志, 2007, 26(2): 239–244.

[23] 吳瓊, 王如松, 李宏卿, 等. 生態(tài)城市指標體系與評價方法[J]. 生態(tài)學報, 2005, 25(8): 2090–2095.

[24] 王洪威, 徐建剛, 桂昆鵬, 等. 城市綠地系統(tǒng)生態(tài)服務效能評價及優(yōu)化研究[J]. 環(huán)境科學學報, 2012, 32(4): 1018–1024.

[25] ANDERSON D. Carbon emissions and carbon fixing from an economic perspective[M]. Centre for Social and Economic Research on the Global Environment (CSERGE), 1992.

[26] 宋國寶, 潘耀忠, 張樹深, 等. 北京市植被凈生產(chǎn)力遙感測量與分析[J]. 資源科學, 2009, 31(9): 1568–1572.

[27] 張彪, 高吉喜, 謝高地, 等. 北京城市綠地的蒸騰降溫功能及其經(jīng)濟價值評估[J]. 生態(tài)學報, 2012, 32(24): 7698–7705.

[28] 林海明, 張文霖. 主成分分析與因子分析的異同和 SPSS軟件——兼與劉玉玫, 盧紋岱等同志商榷[J]. 統(tǒng)計研究, 2005(3): 65–69.

Evaluation and dynamic study on the ecological service value for urban green space system in Zhengzhou

DUAN Yanbo, LEI Yakai, WU Baojun, PENG Dandan, TIAN Guohang*
College of Forestry,Henan Agricultural University,Zhengzhou450002,China

Based on the analysis of the dynamic changes of urban green area in Zhengzhou from 2003 to 2013, and the concept of ecological services value index (ESEI), eight ecological indicators including water conservation, carbon sequestration, oxygen releasing, SO2absorption, NOXabsorption, noise reduction, dust detention, and temperature reduction were selected to construct the ecological services value of Zhengzhou urban green space system. The method of entire-array-polygon diagram index was used to analyze the ESEI of urban green space system from 2003 to 2013. The results showed that the total ecological services value of urban green space system in Zhengzhou had increased from 246.77×106yuan RMB (2003) to 554.27×106yuan RMB (2013). Average ecosystem services values were arranged as follows: water conservation＞oxygen releasing＞noise reduction＞carbon sequestration＞temperature reduction＞dust detention＞NOXabsorption＞SO2absorption. Each individual index of the ecological services value of urban green space system increased year by year, of which the index of water conservation, carbon sequestration and SO2absorption were higher than other individual index in the same year. The ecological services were improved and the ESEI of ecological services values were 0, 0.002, 0.112, 0.168, 0.246, 0.315, 0.415, 0.479, 0.647, 0.756, and 0.811 during eleven years. The assessment of the ecological services value of urban green area in Zhengzhou will provide theoretical and data support for the establishment of ecological compensation mechanism and planning management.

urban green space system; assessment of ecological service value; entire-array-polygon diagram index method; Zhengzhou

10.14108/j.cnki.1008-8873.2016.02.013

TU 986

A

1008-8873(2016)02-081-08

2015-10-09;;

2015-11-02

國家自然科學基金(41401206); 河南農(nóng)業(yè)大學博士科研啟動項目(30600407); 高速公路高效節(jié)約綠景觀構建關鍵技術研究(2013J49); 高速公路景觀的穩(wěn)定性和可持續(xù)性研究(2014Z06)

段彥博(1992—), 女, 碩士研究生, 主要從事風景園林規(guī)劃與設計, 835269656@qq.com

*通信作者:田國行(1964—), 男, 博士, 教授, 主要從事風景園林規(guī)劃設計與城市綠地資源建設與管控, tgh-6408@163.com