LA研究 | 邵明李方正 | 城市生态空间生态系统服务权衡协同及管控研究

Original 邵明李方正风景园林LAVISION

2024-08-31

全文刊登于《风景园林》2021年第7期 P114-120

邵明，李方正.城市生态空间生态系统服务功能权衡协同及管控研究：以成都东部新城为例[J].风景园林，2021，28（7）：114-120.

城市生态空间生态系统服务权衡协同及管控研究

邵明

男 / 博士 / 北京林业大学园林学院讲师 / 研究方向为风景园林规划设计

李方正

男 / 博士 / 北京林业大学园林学院副教授、博士生导师 / 本刊特约编辑 / 研究方向为城市绿色空间生态系统服务权衡与协同、风景园林与公共健康

作者写作心得

摘要

生态功能空间范围划定与主导服务功能识别管控是城市生态功能空间规划的基本前提与首要任务。以成都市东部新城为例，将生态系统服务价值作为衡量生态功能空间存量标准，通过热点分析指标（G_i*指数）划定核心生态功能空间分布范围，同时筛选主导生态系统服务功能所对应的空间落位，识别不同类型的生态功能空间，并据此通过双变量空间局部自相关指数（Local Moran’s I）解读生态系统服务功能间权衡协同机制，尝试提出生态权衡协同视角下生态功能空间的识别与管控新途径，为构建新时期中国新城国土空间规划与生态文明建设提供理论依据。

关键词

生态系统服务；生态功能空间；空间规划；权衡协同

1 概念与背景

随着中国城市化进程的发展，城市规划逐步向城乡统筹一体化过渡，城市空间与生态功能空间之间的矛盾冲突愈发激烈。生态功能空间作为国土空间规划最严格的底线约束与基础原则，如何合理划定其空间范围并拟定相应的管控策略，成为规划者所关注的重点问题。

早期，国内外学界对生态功能空间的评价与管控主要基于对宏观政策、空间格局、景观质量等方面的评定。2005年联合国发布《千禧年生态系统评估体系》，将生态系统服务作为量化自然系统与评价生态功能空间的重要手段进行推广，并迅速在国内外学界得到广泛应用。总体来看，基于整体生态系统服务功能的评价有助于城市生态功能空间的整体认知，有助于宏观管控策略的把控拟定，但较大尺度的城市生态功能空间往往在不同区域存在着生态服务功能配比与相互作用关联机制的空间差异，基于整体系统的服务价值评估无法准确对其进行规划回应。因此，国内外学者纷纷提出基于空间主导服务功能识别、多项服务功能权衡协同关联评价的研究思路。

本研究基于生态系统服务功能评价视角，依据城市生态功能空间内不同区域占据主导地位的一项或多项生态服务功能的识别，将生态功能空间进行细化划分，并在此基础上对不同区域主导服务与非主导服务之间的权衡协同关系进行测度，分析其生态系统正向或负向演化发展推动机制，从而为城市生态功能空间内部管控策略的细化制定提供依据。

2 方法与数据

2.1 研究范围

本研究以成都市东部新城为研究对象，所涉面积3 981.63 km²。2019年7月，成都市发布《成都市东部新城空间发展战略规划（2017— 2035年）》，明确东部新城三项转变、五对关系以及十大策略，明确东部新城将作为成都市中远期发展建设的重点区域，东进战略成为成都市在国家宏观调控背景下国土空间开发的重点战略之一。

2.2 研究方法

首先，本研究采用当量因子法对成都市东部新城的生态功能空间功能进行量化评估；其后，研究利用热点分析指标（G_i*指数）划定东部新城核心生态功能空间并筛选相应主导生态系统服务功能的落位空间，其能有效排除突变空间因子，准确反映各子项生态系统服务价值在空间的集聚主导特征；最后，利用双变量空间局部自相关指数（Local Moran’s I）的空间化特征优势，分析不同区域2项服务功能之间的关联作用差异，从而厘清东部新城不同空间单元不同生态系统服务功能之间的权衡协同机制。

2.3 研究数据

研究中，土地利用及卫星遥感数据来源于国土空间二调数据及地理空间数据云网站（http://www.gscloud.cn/）所提供的Landsat 8 OLI_TIRS卫星数据，参考二调数据矫正后识别为田地、园地、林地、草地、水域、湿地、已建设地、未利用地8类。社会经济数据来源于《中国统计年鉴2019》及地方农业局统计经济数据（图1）。

1 成都东部新城土地利用分布

3 结果与讨论

3.1 生态服务功能价值评价

成都东部新城各子项生态系统服务功能空间分布特征明显（图2）。其中，东部新城西侧龙泉山一线具有较高的原材料供给、气候调节、土壤保持、生物多样性维持的生态服务功能，中部沱江及三岔湖地区水文调节、废物处理、景观美学提供生态服务功能较高，东部浅丘农田区域食物生产服务价值明显较高。

2 子项生态系统服务价值分布

3.2 主导生态系统服务功能识别

成都东部新城各子项生态系统服务功能空间聚集性特征明确，且与价值分布特征基本吻合（图3）。食物生产服务高值聚集空间集中分布在东南侧浅丘农田，低值聚集空间以西侧龙泉驿扩散影响至龙泉山中部；原材料供给、气体调节、土壤保持、生物多样性维持、景观美学提供服务空间分布特征相似，除龙泉山一线较明显的高值聚集空间分布外，龙泉驿、简阳新城与空港新城呈现较明显的低值集聚空间；气候调节服务除龙泉山中部的高值聚集空间外，没有明显的低值聚集空间，水文调节、废物处理则除沱江沿线与三岔湖区域外，显现了龙泉山中部的高值聚集分布空间特征。

3 子项生态系统服务空间聚集性分布

东部新城所识别核心生态功能空间面积2 231.08 km²（图4），占全域面积56.03%，主要分布在区域西侧龙泉山、西南侧三岔湖、东南侧浅丘农田、中部沱江沿线区域，呈现较为明显的圈层化空间分布特征。

核心生态功能空间内单主导生态服务功能空间占比为65.21%，达到1 454.95 km²；双主导生态服务功能空间为229.26 km²，占比为10.28%；综合性服务空间为546.87 km²，占比为24.51%（图5）。

4 东部新城核心生态功能空间分布

5 东部新城生态功能空间主导服务功能分布

3.3 核心生态功能空间内生态服务权衡协同关系测定

在核心生态功能空间识别基础上，对各子项生态系统服务功能进行双变量空间局部自相关计算，得到东部新城核心生态功能空间内生态系统服务功能权衡协同关系表（表1）。

表1 生态服务功能权衡协同关系

综合核心生态功能空间的主导性生态服务功能的分析结果表明，单主导生态服务功能空间内东南部食物生产功能区与其他子项服务弱权衡关系明确，其主要原因是农田基底生态类型较为单一，所提供生产性服务功能专一性较强，极大程度压迫区域内其他生态服务功能的生态类型存量；西侧浅山区气候调节服务与多数子项服务呈现较明显的强协同关系，主要是因为该区域气候调节功能多数由浅山疏林草地提供，自身生态系统正向演化趋势较为明确，周边林地与草地生态系统也对其具有较强的促进作用。双主导生态服务功能空间内沱江水文调节与气候调节服务、水文调节与景观美学提供服务双主导趋势明确，主要由于河道水体与近河道湿地的生态服务功能极容易受到周边复杂环境因素影响，与其他生态服务功能呈现较明显的弱权衡关系；西侧龙泉山中部地区气体调节与气候调节、原材料供给与气体调节主导趋势明确，其生态功能复合主要由山体中部疏林草地向密林地过渡所导致，且该类型空间与子项服务呈现较明显的弱协同关系。综合性服务空间集中在龙泉山及三岔湖区域，与多数服务呈现较明确的协同关系，主要是因为现状生态系统稳定，服务功能结构完善，正向演化趋向明确。

4 东部新城生态功能空间管控策略

生态功能空间内的主导性服务类型差异指导其在国土空间规划中的基础功能定位。如食物生产、原材料供给属于基础性供给服务，其主导空间载体多为耕地园地，存在底线约束要求，基础功能定位应以遵循相关法律法规、确保底线生态服务功能为前提；气体调节、气候调节、水文调节、废物处理属于环境性调节服务，主导空间载体多为林草地或水域湿地，对周边环境基础有正向协同作用，提供了良好生态发展或景观营造的基础条件，基础功能定位应以绿色循环发展为主，适度引入绿色产业；土壤保持、生物多样性维持属于结构性支持服务，主导空间载体多为山林系统与林草空间，对周边生态结构多数有正向协同作用，应充分利用其优势，促进区域整体生态结构向良性演替发展。

生态功能空间内的主导性服务类型数量指导其在国土空间规划中的管控策略方向。单主导或双主导功能生态功能空间结构简单，整体脆弱度较高，管控方向应以政策引导及人为介入为主，适度增加管控力度及频率，确保空间功能的长效可持续发展。综合性服务功能空间生态系统结构趋向稳定，生态存量丰富，管控方向应以增加政策保护及维护自然演替为主，降低人为干扰，保持生态底线功能。

生态功能空间内的主导性与非主导性服务间权衡协同关系指导其在国土空间规划中的管控方式及途径。通过识别相应主导性功能所对应的协同性服务，可以对其载体进行正向或负向管控引导，以达到促进区域生态功能良性发展或优化空间结构的管控目的；通过对主导性功能所对应的权衡性服务载体进行正向或负向的管控引导，可以人为干预区域主导生态功能构成，从而达到优化城市生态功能结构的目的。

因此，本研究基于所识别的核心生态功能空间范围及其所对应的不同主导服务功能，综合考虑主导服务功能数量及其与非主导服务功能之间权衡协同关系测定结果，划定3种类型生态功能空间范围（图6~7），并提出“结构优化，底线控制”、“格局提升，功能强化”、“存量保护、系统管控”不同类型东部新城生态功能空间管控策略。

6 核心生态功能空间管控类型分布

7 各类型生态服务功能空间分布图

5 结论

生态功能空间遵循国土空间规划中最基础控制原则，对其进行空间划定与空间识别管控具有必要性与现实意义。本研究基于生态系统服务功能视角，通过热点分析指标（指数）与双变量空间局部自相关指数共同筛选成都市东部新城核心生态功能空间、识别主导生态系统服务功能、测算核心生态功能空间内生态系统服务权衡协同关系，并据此提出相应生态功能空间管控模式：

1）成都市东部新城核心生态功能空间面积2 231.08 km²，面积占比56.03%，价值总占比超过64.58%，依托龙泉山、沱江、东南部浅丘农田呈现较为明显的圈层化空间分布特征。

2）成都市东部新城主导性生态系统服务功能空间可以分为单主导、双主导、综合性3类，其面积分别为1 454.95、229.26、546.87 km²，空间占比分别为65.21%、10.28%、24.51%，呈现较为明显的单类型主导趋势，主导类型为食物生产、原材料供给、气候调节、废物处理、土壤保持。

3）成都市东部新城核心生态功能空间内生态系统服务功能多数呈现较为明显的高协同关系，其中食物生产与除气体调节外多数服务，废物处理与气体调节、土壤保持呈现较高的权衡关系，综合主导生态服务功能空间类型分别提出底线控制、结构优化；功能强化、格局提升；存量保护、系统管控3个层级的管控策略。

图表来源：

文中所有图表均由作者绘制。

为了微信阅读体验，文中参考文献标注进行了删减，详见杂志。

参考文献

[1] 沈悦，刘天科，周璞.自然生态功能空间用途管制理论分析及管制策略研究[J].中国土地科学，2017，31（12）：17-24.

[2] 杨清可，段学军，王磊，等.基于“三生空间”的土地利用转型与生态环境效应：以长江三角洲核心区为例[J].地理科学，2018，38（1）：97-106.

[3] LARRY S B, GERALD M B. Ecological Patterns of Small Urban Centers in Canada[J]. Economic Geography, 2016, 47(1): 258-265

[4] GOODCHILD M F, JANELLE D G. The City Around the Clock: Space-Time Patterns of Urban Ecological Structure[J]. Environment and Planning A, 1984, 16(6): 807-820.

[5] 许学工.黄河三角洲生态环境的评估和预警研究[J].生态学报，1996（5）：60-468.

[6] COSTANZA R, D’ARGE R, GROOT R D, et al. The Value of The World’s Ecosystem Services and Natural Capital[J]. Ecological Economics, 1997, 25(1): 3-15.

[7] NIEMEL J, SAARELA S R, SDERMAN T, et al. Using the Ecosystem Services Approach for Better Planning and Conservation of Urban Green Spaces: A Finland Case Study[J]. Biodiversity and Conservation, 2010, 19(11): 3225-3243.

[8] CONNOLLY J, SVENDSEN E S, FISHER D R, et al. Networked Governance and the Management of Ecosystem Services: The Case of Urban Environmental Stewardship in New York City[J]. Ecosystem Services, 2014, 10: 187-194.

[9] 孔令桥，王雅晴，郑华，等.流域生态功能空间与生态保护红线规划方法：以长江流域为例[J].生态学报，2019，39（3）：835-843.

[10] VALLET A, LOCATELLI B, LEVREL H, et al. Relationships Between Ecosystem Services: Comparing Methods for Assessing Tradeoffs and Synergies[J]. Ecological Economics, 2018, 150: 96-106.

[11] 王晓峰，马雪，冯晓明，等.重点脆弱生态区生态系统服务权衡与协同关系时空特征[J].生态学报，2019，39（20）：7344-7355.

[12] 巩杰，柳冬青，高秉丽，等.西部山区流域生态系统服务权衡与协同关系：以甘肃白龙江流域为例[J].应用生态学报，2020，31（4）：1278-1288.

[13] 蔡德勇.成都：“东进”承载未来[J].城市开发，2019（18）：56-57.

[14] 张正勇，何新林，刘琳，等.中国天山冰川生态服务功能及价值评估[J].地理学报，2018，73（5）：856-867.

[15] 和娟，师学义，付扬军.基于生态系统服务的汾河源头区域生态安全格局优化[J].自然资源学报，2020，35（4）：814-825.

[16] 胡和兵，刘红玉，郝敬锋，等.城市化流域生态系统服务价值时空分异特征及其对土地利用程度的响应[J].生态学报，2013，33（8）：2565-2576.

[17] 谢高地，甄霖，鲁春霞，等.一个基于专家知识的生态系统服务价值化方法[J].自然资源学报，2008（5）：911-919.

[18] 谢高地，鲁春霞，冷允法，等.青藏高原生态资产的价值评估[J].自然资源学报，2003（2）：189-196.

[19] 谢高地，张彩霞，张雷明，等.基于单位面积价值当量因子的生态系统服务价值化方法改进[J].自然资源学报，2015，30（3）：1243-1254.

[20] 王川，刘春芳，乌亚汗，等.黄土丘陵区生态系统服务空间格局及权衡与协同关系：以榆中县为例[J].生态学杂志，2019，38（2）：521-531.

[21] 钱彩云，巩杰，张金茜，等.甘肃白龙江流域生态系统服务变化及权衡与协同关系[J].地理学报，2018，73（5）：868-879.

[22] 王媛，蒋文伟，陈姝.慈溪市匡堰镇生态系统服务功能价值空间分布评估[J].西北林学院学报，2013，28（5）：58-62.