《园林》学刊·专题导读（2024.03）丨从模型到应用：基于生态系统服务权衡的乡村生态修复规划工具研究
从模型到应用：基于生态系统服务权衡的乡村生态修复规划工具研究
Model to Application: A Study on a Decision Support Tool for Rural Ecological Restoration Planning Based on Ecosystem Services Trade-offs
董楠楠* 王怡琪 Harald Zepp Lars Gruenhagen Malte Bührs Christin Busch
魏维轩
董楠楠
同济大学建筑学硕士，德国卡塞尔大学工学博士，现任同济大学建筑与城市规划学院中德可持续城市联合研发中心常务副主任，景观学系副教授、博士生导师，教学研究主要关注于数字景观及其工程技术方向
Harald Zepp
德国地理学家，波鸿鲁尔大学应用自然地理学高级教授，地理期刊联合编辑，德国地区科学院前任院长，研究方向为绿色基础设施规划和城市生态系统服务
王怡琪
同济大学建筑与城市规划学院景观学系在读硕士研究生，研究方向为城市绿色基础设施景观绩效评测
• 全文刊登于《园林》2024-03期 P04-12.
• 全文引文格式：董楠楠, 王怡琪, Harald Zepp, 等. 从模型到应用：基于生态系统服务权衡的乡村生态修复规划工具研究 [J]. 园林, 2024, 41(03): 04-12.
• 摘要：在全球范围内的气候变化背景下，具有多种功能和服务价值的乡村生态空间成为当下国际生态规划研究与合作的关注热点之一。为实现乡村生态空间的精准管理与规划，中德双方围绕联合课题“生态系统服务概念在德国鲁尔与中国大都市区韧性发展模式下的绿色基础设施规划应用”进行了深入探索。在土地利用与土地覆盖类型的基础上，进一步识别了生物群落类型，并基于调节、供给、文化三大生态系统服务类型，选取了评估生态系统服务供需权衡的指标和对应权重，构建了乡村生态空间规划场景下的生态系统服务价值评测模型。以上海市水库村为例，运用该课题的评测模型，初步评估了典型乡村生态规划场景下的生态系统服务价值。最后，从应用尺度、研究范围以及操作流程三个方面总结了该评测模型的优化方向。
• 关键词：乡村；生态修复；生态系统服务；供需权衡；决策辅助工具
1 研究背景
面对气候变化的全球挑战，乡村生态空间的保护与修复已成为当下国内外的研究热点话题[1]。随着国际间合作关系的加深，如何将基于不同地区治理经验的知识和经验进行转移转化甚至共同创造新的工具，成为新形势下国际合作的新趋势[2]。德国联邦教育与研究部（Bundesministerium für Bildung und Forschung，BMBF）于2017年设置了面向国际技术合作的“城市地区可持续发展项目”（Sustainable Development of Urban Regions，SURE）系列。作为SURE系列课题之一，IMECOGIP课题由德国波鸿鲁尔大学（Ruhr-Universität Bochum）Harald Zepp教授团队主持开展，其全称为生态系统服务概念在德国鲁尔与中国大都市区韧性发展模式下的绿色基础设施规划应用（Implementation of the ecosystem services concept in green infrastructure planning to strengthen the resilience of the Metropole Ruhr and Chinese megacities，IMECOGIP）于2019年启动，不仅为城市规划师、景观师以及相关企业提供便捷的生态系统服务评测数字工具，进行生态现状基底及未来潜力的勘查与识别，还能够为政府部门提供不同规划方案环境绩效的模拟及比较，从而辅助以生态发展为导向的规划决策。
IMECOGIP课题研究的核心思路是基于土地利用及土地覆盖类型（Land Use and Land Cover，LULC）的空间数据，进行绿色基础设施（Green Infrastructure，GI）的生态系统服务（Ecosystem Service，ES）供需识别及评估研究（图1）。
图1 IMECOGIP工具箱开发的核心思路
2 IMECOGIP工具模型的研究重点
IMECOGIP工具模型的研究重点之一是评测指标的选取。按照欧洲环境署发布的生态系统服务国际通用分类标准（The Common International Classification of Ecosystem Services，CICES），将生态系统服务评测指标体系分为了调节（regulation service）、供给（provision service）以及文化服务（cultural service）三大类，可细分为24项指标（图2）。现阶段已投入应用的模块包括冷却强度（cooling intensity）、空气净化效果（air filtration）、径流管理（flow regulation）、碳固定（carbon sequestration）等生态系统服务评测模块。
图2 IMECOGIP工具箱的生态系统服务评测指标体系
IMECOGIP工具模型的设计构思是构建了一个从“知识”到“数据和方法”再到“信息”的逻辑闭环，从而实现了从科研到实践的应用转化。通过建立一个基于标准数字底座与工作流的应用操作框架，IMECOGIP工具箱实现了对于多尺度、多背景、多源数据的规范化管理与评测。
3 基于中国乡村生态空间
的LULC分类体系构建
土地利用与土地覆盖类型是IMECOGIP工具箱进行生态系统服务供需评测的基础。IMECOGIP课题组在德国现有的土地利用分类标准基础上，结合国土空间规划、用途管制用地分类指南（试行），上海市控制性详细规划技术准则（2016年修订版），以及上海市城市总体规划（2017–2035年）等政策文件，对以上海为代表的乡村生态空间中的用地类型与生物群落类型进行了转译与识别，即将中国乡村用地类型分为了森林、湿地、居住用地等13个大类（表1），并进一步细分为了135个具体的生物群落类型（biotope type）。
表1 IMECOGIP工具箱针对中国乡村空间的用地类型分类细则
文中以上海市金山区水库村为案例，在2022年的现状用地与未来规划两个场景下，对全村域范围的生态系统服务价值进行了评测。首先通过遥感影像转译与地块类型识别，得到了水库村2022年的现状用地数据（图3）；通过重新定义并分类规划文件中的土地利用数据，得到了水库村未来的用地规划图（图4）。并通过结合水库村的各项生态基底数据，运用工具箱提供的生态系统服务评测模型，构建了针对水库村的冷却强度、径流管理以及碳固定的生态系统服务价值评测模型。以冷却强度评测模型为例，模型的运算综合了水库村的生物群落类型、环境温度、土壤特征、初始土壤水分状况以及金山区的气象数据等基础数据[3]，最终计算得到的结果如图5所示。
图3（左）上海市水库村2022年用地遥感影像图
图4（右）上海市水库村未来用地规划图
图5 水库村2022年现状土地利用方案下的冷却强度服务评测
4 总结与讨论
IMECOGIP工具箱在中国乡村场景中的应用成果表明，乡村土地利用规划可以结合生态系统服务价值的供需评测，衔接“多规合一”改革，响应覆盖全域全要素、差别管控的国土空间用途管制体系要求，从而为不同生态空间类型中生态系统服务价值供需失衡的重点区域提出精准化的修复策略。相比于德国的乡村生态修复中较为清晰的专项单元（如土地利用管理、生态环境治理、乡村景观和生物的多样性维护等），中国目前的乡村生态修复项目具有综合治理特点，不仅包括农田林网、灌溉排水、坡岸防护和水质净化等专项工程，甚至延伸到乡村人居环境改善中的相关基础设施等综合整治工程，存在利益主体众多、涉及专业跨度较大和实施时序不一致的工作机制特点，需要在应用中构建相应的数据标准与结构，统筹基底调查、生态监测等规范文件，满足相应的工具应用条件。
参考文献
[1] YOKOHARI M, BROWN R D, TAKEUCHI K. A Framework for the Conservation of Rural Ecological Landscapes in the Urban Fringe Area in Japan[J]. Landscape and Urban Planning, 1994, 29(2): 103-116.
[2] 2021_Agroecological_and_other_innovations_ZH_web.pdf[Z/OL]. [2023-11-20]. https://www.fao.org/fileadmin/templates/cfs/Docs2021/Documents/Policy_Recommendations_Agroecology_other_Innovations/2021_Agroecological_and_other_innovations_ZH_web.pdf.
[3] ZEPP H, GESSNER M, GRUENHAGEN L, et al. Modeling the Cooling Effect of Urban Green Spaces: The Neglected Control Variables of ‘Soil Moisture’ and ‘Biotope types’[J]. Urban Forestry & Urban Greening, 2023, 90: 128137.
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