城市綠地生態(tài)效益評價研究綜述

張岳恒，黃瑞建，陳 波

(杭州師范大學 生命與環(huán)境科學學院，浙江 杭州 310036)

0 引 言

城市植被一般是指城市內一切自然生長的和人工栽培的各種植被類型[1]．綠地是配合環(huán)境創(chuàng)造自然條件，種植喬木、灌木和草本等植被而形成一定范圍的綠化地面或區(qū)域．城市綠地有狹義和廣義之分，廣義上的城市綠地包括園林綠地和農林生產綠地等[2]．城市綠地系統(tǒng)的組成因國家不同，其內容各有差異，分類標準也因此不同．如日本的城市綠地系統(tǒng)由公有綠地和私有綠地兩大部分組成，內容包括公園綠地、運動場、廣場、公墓、水體、山林農地、寺廟園地、公用設施園地、庭園、苗圃試驗用地等．美國城市綠地主要分為行道樹和公園綠地．國內的城市綠地分類方法較多，主要有王璋的2級多類法[3]，日本高原榮重的2級5類法[3]，朱鈞珍的4類法[3]，何湘的4類法[4]，《城市綠化條例》6類法，李敏的5類法[4]，以及2002年建設部《城市綠地分類標準》(GJJ/T85—2002)5類法等．城市化發(fā)展是人類科學技術進步，改造大自然能力提高的重要標志，到2010年50%以上的地球居民將居住在城市地區(qū)．但是城市化過程的同時帶來了一系列的生態(tài)環(huán)境問題，如大氣和水污染、固廢垃圾、熱島效應、噪聲污染等．城市植被作為城市生態(tài)系統(tǒng)的主體承擔著城市化所帶來的生態(tài)風險，同時改善環(huán)境和降低生態(tài)風險．

生態(tài)效益是利用生態(tài)系統(tǒng)的自我調節(jié)能力和生態(tài)系統(tǒng)之間的補償作用，提高物種的再生能力，維持和改善人類賴以生存、生活和生產的自然環(huán)境以及生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，使人們從中得到環(huán)境整體性的效益[5]．許多學者都將生態(tài)補償的概念等同于國際上通用的環(huán)境服務收費和生物多樣性補償．環(huán)境服務收費主要強調對生態(tài)服務的經濟補償，生物多樣性補償更強調對生物多樣性和生態(tài)環(huán)境破壞后的恢復性補償．國際上對生態(tài)補償的界定比較嚴格．目前比較有影響的定義，一個是由國際農業(yè)發(fā)展基金會(IFAD)參與的“生態(tài)環(huán)境服務付費與獎勵山地貧困的行動”研究項目RUPES界定的，另一個是由國際林業(yè)研究中心(GIFOR)界定的[6]．兩者概念都是由若干條件組成，只有達到條件要求，才是生態(tài)環(huán)境付費，或稱生態(tài)補償[7]．生態(tài)效益分析可確切地估價植被對環(huán)境改善的作用和程度，同時為政府制定合理的生態(tài)補償制度和補償額提供參考依據，并有利于發(fā)展和保護生態(tài)系統(tǒng)．國內外對生態(tài)效益方面的研究非常重視，其中研究較早較深入的國家有美國、日本、前蘇聯(lián)等．20世紀50年代末期，前蘇聯(lián)先后提出一系列的生態(tài)效益評價方法對涵養(yǎng)水源、改善氣候的生態(tài)效益進行評價．生態(tài)效益方面研究大致經歷了從定性描述到定量評價、單因素分析到系統(tǒng)分析的過程．生態(tài)效益評價早期工作主要集中在森林生態(tài)系統(tǒng)方面，伴隨研究進展其他類型生態(tài)系統(tǒng)效益評價也開始引起關注，如Turner[8]通過研究濕地生態(tài)系統(tǒng)的效益，建立了濕地生態(tài)效益分析的理論框架，Gren等[9]對多瑙河沖積平原生態(tài)系統(tǒng)產生的價值作出研究．目前對城市植被的生態(tài)效益研究尚處于起步階段[5,10]，國內對城市植被生態(tài)效益的評價工作起源于對園林綠化生態(tài)效益的研究[11]．文章從研究內容、手段和方法等方面對國內外的研究進展進行綜述．

1 研究內容

1.1 綠地綠量與生態(tài)效益

植物的葉片是綠地發(fā)揮生態(tài)功能的主要部分,影響著綠地冠層內的許多生物化學過程及綠地生態(tài)功能[12]．樹木殺菌除塵，凈化空氣，減少噪聲，改善小氣候，維持碳氧平衡等生態(tài)效益均和綠量成正比．許多學者對區(qū)域林地綠量及林地葉面積指數進行了大量的研究[11,13]，一般根據葉面積指數和林地面積計算綠量．隨著遙感技術的發(fā)展,可以利用其對林地綠量進行估計[13]．不同結構綠地中，混交喬木林的綠量最高，喬灌草多層植被次之[14]．單位綠地面積上的生態(tài)效益，公共綠地最高，依次為專用綠地、道路綠地和居住區(qū)綠地，原因是綠地規(guī)模和單位面積上的綠量造成的(城市森林生態(tài)效益及其價值研究綜述)．相同種植結構的片狀綠地降溫率、增濕率等生態(tài)效益均高于帶狀綠地，喬灌草型綠地的效應最為明顯[15]．

1.2 改善小氣候方面的效益

植被通過蒸騰作用等方式將水分蒸散到大氣中去．使林內、森林周圍及其上空空氣濕度增加，同時促進區(qū)域內的降水量增加，并對陸地水分循環(huán)產生影響，蒸騰作用在蒸發(fā)水分的同時，吸收熱量，降低夏季環(huán)境溫度，改善小氣候．

McPherson和Nowak等[16-17]研究了植被改善氣候，從而降低制冷和供熱方面的需求并帶來能源節(jié)約效益，通過建立包括建筑物、氣候條件和樹蔭陰影在內的計算機模型用來模擬建筑物能源節(jié)約，研究結果表明樹冠面積增加一個百分比夏季最高氣溫將減少0.1 ℃，據此可以換算成制冷所消耗的能量．鮑淳松等[18]分春、夏、秋、冬四季對杭州園林進行觀測，研究綠地對溫度和相對濕度的影響，結果表明：經過園林綠化后,氣溫能降低0.7 ℃，最高可降2.3 ℃，相對濕度提高4%，最高可達15%，冬季陰雨天氣時沒有降溫作用．綠地的降溫效益還可以通過測定植物葉片的蒸騰量來計算[19]．

1.3 凈化空氣方面的效益

植物葉片表面因為粗糙不平，多絨毛，有油脂和粘性物質，能吸附、滯留和粘著一部分粉塵，從而使空氣含塵量減少．同時部分植物還具有吸收二氧化硫等大氣污染物的功能．

李嘉樂等[10]對北京市綠地凈化空氣效應進行了研究，在對污染源附近的綠地、居民區(qū)、工業(yè)區(qū)及空曠地的大氣二氧化硫濃度含量進行對比后，計算出污染源附近的植被對二氧化硫的凈化能力．Scott，McPherson等[16,20]研究了樹冠對污染物的去除，用污染物的沉積速度來表述被去除的污染物，并通過風速和葉面積來估算污染物的沉積速度．同時植被改善小氣候帶來的能耗降低也會促使污染物排放減少，但這并不是主要原因．

1.4 固碳增氧效益

二氧化碳被認為是引起溫室效應的主要原因，而氧氣是維持有氧呼吸新陳代謝必不可少的要素，植物吸收二氧化碳釋放氧氣，可以維持地球碳氧平衡，植物的這一作用對于生態(tài)系統(tǒng)來說是不可缺少的．

Pillsbury等[21]通過砍伐標準木所得到的生物量、樹高、胸徑等數據建立相關關系得到生物量方程，并以此來計算植被固碳效益．李熙波等[22]使用紅外二氧化碳分析儀同步觀測了3種天氣(晴天、多云、陰天)條件下福州市江濱公園馬尼拉草坪生態(tài)系統(tǒng)CO2凈交換量的白晝動態(tài)變化，通過CO2交換量來衡量馬尼拉草坪生態(tài)系統(tǒng)的固碳能力．陳芳等[23]使用TPS-1型便攜式光合測定系統(tǒng)測定城市工業(yè)區(qū)綠地凈光合速率，通過光合速率計算葉片固碳量，并根據測定所得的葉面積指數計算綠地的總固碳量，在得到固碳量的前提下，可以通過光合方程計算出植物的產氧量．砍伐標準木計算生物量的方法準確性較高，但是會對植被造成一定的破壞，并且工作量大，操作難度較高，相比較而言，通過測定光合間接計算植被固碳的方法具有較大的可行性．

1.5 美學及其他效益

城市植被許多效益很難被轉換成經濟方式，如植物對人體的生理作用．根據研究報告，綠色植被能讓人放松，身心愉悅，當人們在綠色的環(huán)境中待上3 min，肌肉拉力就會放松，脈搏變慢，心情變得愉快[24]；綠色植被還有助于恢復健康，尤其在做過外科手術的病人，在綠色的環(huán)境中能康復得較快[25]；綠色植被還具有遮陽、休憩、美學、提供動物棲息地、保護生物多樣性等很多效益，這些效益很難計算價值．但是其中某些效益的價值可以從樹木性能相關的出售價格獲得．Anderson和Cordell[26]發(fā)現(xiàn)每棵大樹在房產出售時，可以增加房產價格336美元(1998年為適應消費指數修改后為508美元)．Hammer及Schroede等[27-28]通過研究公園對房地產的影響，來計算城市植被的觀賞等其他效益．郭中偉[29]提出生物多樣性經濟價值的基本評價方法包括3種類型：一種是基于個人支付意愿(WTP)的直接經濟價值評估方法；再一種是利用實際或替代市場的間接經濟價值評估方法；第3種是針對生物多樣性價值在空間上流動的現(xiàn)象，基于定量分析的過程—效益評價法．余新曉等[30]根據《中國生物多樣性國情研究報告》設定全民每人每年愿意捐贈生物多樣性保護金額為10元，并通過森林所在區(qū)域人口數量以及我國一級保護動物中生境為森林生態(tài)系統(tǒng)的保護物種所占比例估算出森林生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性效益．靳芳等[31]主要根據風景區(qū)和自然保護區(qū)的全年旅游收入對森林提供的休閑旅游效益進行評價．

2 手段和方法

從目前城市綠地生態(tài)效益研究方法來說，主要是通過植被生態(tài)功能的再生產費用以及植被帶來的效益等途徑進行評估．中國采用的主要方法有費用支出法、機會成本法、影子價格法、旅行費用法、模擬市場法、效益替代法以及能值分析法等．國外一直試圖找出能反映客觀價值的公認方法，并建立全面的評價方法和公式，如美國的CTLA法(Councial of Tree and Landscape Appraisers)，英國的AVTW法(Amenity Valuation of Trees and Woodlands),澳大利亞的Burnley法，新西蘭的STEM法(Standard Tree Evaluation Method),西班牙的Norman Granda方法等[32]．由于生態(tài)效益具有多樣性，所以有關生態(tài)效益的評價體系也沒有統(tǒng)一．生態(tài)效益評價及指標體系建立的方法一般是分析數據，計算生態(tài)效益價值，建立三層次的指標體系，根據層次分析法建立判斷矩陣，計算出各指標的權重，最終計算出生態(tài)效益總價值．

從研究手段來說，作為信息化和數字化的重要手段，遙感(RS)、地理信息系統(tǒng)(GIS)、地理定位(GPS)技術發(fā)展迅速，成為目前應用最為廣泛的技術．利用RS和GIS可以實現(xiàn)城市綠地資料的收集與數據共享，進行空間分析、信息提取、動態(tài)的監(jiān)測和管理．況平[33]在國內首次使用GIS技術對園林綠地系統(tǒng)規(guī)劃的適宜度進行評價，此后另一部分學者開始利用3S技術對城市森林等方面的生態(tài)效益進行評價[34-35]．雖然3S技術對林相相對一致的綠地進行估計準確度較高，但是由于對植被片層結構和植物物種的辨析上存在一定難度，所以無法用其對城市綠地的綠量進行估計[36]．

3 城市綠地生態(tài)效益評價研究展望

3．1 完善城市綠地生態(tài)效益評價方法并建立生態(tài)效益評價體系

由于城市綠地生態(tài)效益之間有交互和疊加，而一般評價生態(tài)效益，往往是對單個生態(tài)效益進行分析，沒有考慮不同生態(tài)效益之間的關系和影響，而且這些評價方法得出的一般都是估算值，這些都給生態(tài)效益評價帶來了難度．國內上海、廈門等城市正著手進行綜合評價指標體系的構建，但目前指標體系依然不成熟[32]．因此完善城市綠地生態(tài)效益評價方法并建立生態(tài)效益評價指標體系仍是未來的研究重點．

3．2 城市植被生態(tài)補償機制建立

“補償多少”的問題是從生態(tài)補償出現(xiàn)至今還在廣泛討論的問題，也是建立生態(tài)補償體制必須解決的問題，這不僅涉及到支付者雙方意愿[37]，主要還要涉及作為補償的生態(tài)價值應如何計算的問題．建立完善的生態(tài)補償機制，一方面可以促進企業(yè)加強環(huán)保意識，另一方面可以為發(fā)展和保護城市生態(tài)系統(tǒng)提供充足的資金．中國應參照國外經驗結合中國國情建立適合我國城市綠地發(fā)展特色的補償機制．

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