基于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需的廣東省綠地生態(tài)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)分區(qū)

彭 建,楊 旸,謝 盼,劉焱序

1 北京大學(xué)城市與環(huán)境學(xué)院, 地表過程分析與模擬教育部重點(diǎn)實驗室, 北京 1008712 北京大學(xué)深圳研究生院城市規(guī)劃與設(shè)計學(xué)院, 城市人居環(huán)境科學(xué)與技術(shù)重點(diǎn)實驗室, 深圳 518055

基于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需的廣東省綠地生態(tài)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)分區(qū)

彭 建1,2,*,楊 旸2,謝 盼1,劉焱序1

1 北京大學(xué)城市與環(huán)境學(xué)院, 地表過程分析與模擬教育部重點(diǎn)實驗室, 北京 1008712 北京大學(xué)深圳研究生院城市規(guī)劃與設(shè)計學(xué)院, 城市人居環(huán)境科學(xué)與技術(shù)重點(diǎn)實驗室, 深圳 518055

綠地生態(tài)網(wǎng)絡(luò)是城市地域生態(tài)持續(xù)性的重要保障,分區(qū)管控則是實現(xiàn)省域綠地生態(tài)網(wǎng)絡(luò)差異化建設(shè)目標(biāo)的基本原則?？紤]到生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的供給和需求能夠有效表征綠地生態(tài)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的生態(tài)本底與生態(tài)需求,以縣域為研究單元,采用修正的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值量核算生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給量,以土地利用開發(fā)程度、人口密度和地均GDP表征生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求量,基于供需分析提出廣東省綠地生態(tài)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)分區(qū)方案。研究結(jié)果表明,按照各區(qū)縣生態(tài)本底和生態(tài)需求差異分為四大類型區(qū)：Ⅰ城市生態(tài)節(jié)點(diǎn)保育型,包含13個區(qū)縣,包含潮州市湘橋區(qū)、汕頭市金平區(qū)、佛山市順德區(qū)、廣州市南沙區(qū)、黃埔區(qū)、荔灣區(qū)、越秀區(qū)、海珠區(qū)、深圳市鹽田區(qū)、羅湖區(qū)、南山區(qū)、肇慶市端州區(qū)、珠海市金灣區(qū)等,為生態(tài)本底好-生態(tài)需求高的區(qū)域,在建設(shè)中應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注城市大型綠地游憩、科教等社會-生態(tài)復(fù)合功能；Ⅱ城市生境斑塊修復(fù)型,包含34個區(qū)縣,主要分布在珠三角核心區(qū)及粵東沿海地區(qū),為生態(tài)本底差-生態(tài)需求高的區(qū)域,在建設(shè)中需要加大資金投入、完善城市綠色基礎(chǔ)設(shè)施；Ⅲ為城郊潛在節(jié)點(diǎn)重構(gòu)型,包含21個區(qū)縣,主要分布在珠三角的江門、惠州、粵西沿海區(qū)域以及粵東中部,為生態(tài)本底差-生態(tài)需求低的區(qū)域,應(yīng)以生態(tài)經(jīng)濟(jì)為導(dǎo)向,在產(chǎn)業(yè)空間重構(gòu)的基礎(chǔ)上,以城市反哺鄉(xiāng)村,推進(jìn)區(qū)域生態(tài)空間優(yōu)化；Ⅳ城郊源地網(wǎng)絡(luò)連通型,包含55個區(qū)縣,主要分布在廣東省北部地區(qū),為生態(tài)本底好-生態(tài)需求低地區(qū),應(yīng)強(qiáng)化生態(tài)源地的保護(hù),保障生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)流向周邊區(qū)域的持續(xù)輸送。分區(qū)方案基本表征了廣東省縣域生態(tài)本底和生態(tài)需求的空間差異,能夠為綠地生態(tài)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)提供規(guī)劃指引。

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)；綠地生態(tài)網(wǎng)絡(luò)；分區(qū)管控；象限圖；廣東省

綠地生態(tài)網(wǎng)絡(luò)是指穩(wěn)定的以自然植被為主且依照特定規(guī)律而連接的生態(tài)空間[1],主要由耕地、林地、草地、水體等構(gòu)成[2- 3]。在城市化進(jìn)程中,城市建設(shè)占用生態(tài)用地,城市綠地結(jié)構(gòu)容易出現(xiàn)較高的斑塊破碎化,難以形成綠地廊道網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[4]。這種破碎結(jié)構(gòu)不利于生態(tài)過程的形成和維持,對城市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的效用發(fā)揮構(gòu)成顯著影響。綠地生態(tài)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)通過線性廊道將各種類型的點(diǎn)狀、面狀生態(tài)斑塊組合成一個空間化綠地網(wǎng)絡(luò),從而形成一個自然、多樣、高效并具有較強(qiáng)自我調(diào)節(jié)能力的完整生態(tài)空間,有助于提升促進(jìn)生物多樣性、溫度調(diào)節(jié)、凈化空氣、涵養(yǎng)水源、保持土壤、美學(xué)鑒賞、提供產(chǎn)品等生態(tài)功能[5-6],以及不同地域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的空間流動。因此,綠地生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)對有效改善城市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量,實現(xiàn)城市生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán),協(xié)調(diào)城市發(fā)展與環(huán)境保護(hù)的關(guān)系具有重要意義[7]。

綠地生態(tài)網(wǎng)絡(luò)研究的尺度一般包括“區(qū)域-局地-場所”,其中市域范圍內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建一直是研究熱點(diǎn)。經(jīng)過多年實踐,國外綠地生態(tài)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建形成了較為成熟的規(guī)劃模式和操作流程,即基于區(qū)域土地覆被、生境評價、野生動物保護(hù)等目標(biāo)將廊道視作綠地生態(tài)網(wǎng)絡(luò)骨架進(jìn)行整體規(guī)劃,通過適宜性評價、連接度評價、可達(dá)性評價等選取生態(tài)節(jié)點(diǎn),從而識別生態(tài)廊道進(jìn)而形成多種生態(tài)網(wǎng)絡(luò)方案,并對比判定最優(yōu)方案[8- 11]。相較而言,中國系統(tǒng)性的生態(tài)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃起步較晚,目前大都處于關(guān)注廊道連接的初期階段,但也進(jìn)行著相似的規(guī)劃活動以推動城市綠地合理構(gòu)建[12- 13]。隨著歐美綠地生態(tài)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃思想在國內(nèi)的傳播,其在市域規(guī)劃實踐中被進(jìn)一步認(rèn)可運(yùn)用。選取生態(tài)源地、采用最小耗費(fèi)阻力模型識別潛在廊道、定量分析并優(yōu)化生態(tài)網(wǎng)絡(luò)已成為我國生態(tài)空間規(guī)劃的基本范式,只是不同學(xué)者對于源地選取、阻力設(shè)定、網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的方法視角略有不同,如從景觀連通性[14]、生物多樣性[15]等角度選取生態(tài)功能節(jié)點(diǎn),采用熵權(quán)法綜合評價不同景觀類型結(jié)構(gòu)和功能對生態(tài)流的影響[15],基于最小耗費(fèi)距離模型識別潛在廊道[15- 16],應(yīng)用重力模型、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[15]、圖論分析[17]定量解析生態(tài)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、探討優(yōu)先恢復(fù)途徑等[14- 19]。此外,也有學(xué)者從人文視角,即考慮生態(tài)網(wǎng)絡(luò)、外部社會經(jīng)濟(jì)要素,疊加景觀網(wǎng)絡(luò)、游憩網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建多目標(biāo)、多層次的復(fù)合型生態(tài)網(wǎng)絡(luò)[20],而一些省域、城鎮(zhèn)群尺度的生態(tài)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建更拓寬了綠地生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃尺度[21]。

然而,面對多功能目標(biāo)、多層次的綜合性綠地生態(tài)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建需求,目前的綠地生態(tài)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建仍側(cè)重于土地利用方式等自然生境特征,即強(qiáng)調(diào)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的供給視角；而生態(tài)建設(shè)本質(zhì)上仍是為可持續(xù)的城市化服務(wù),但城市化進(jìn)程中公眾對于自然生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的需求,往往未能得到有效計量。這一結(jié)果造成了一些快速城市化地區(qū)由于自然生境斑塊少,規(guī)劃綠地網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)較為簡單、生態(tài)效用有限等問題,并未有效達(dá)成城市發(fā)展與環(huán)境保護(hù)相協(xié)調(diào)的規(guī)劃目標(biāo)。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)是指生態(tài)系統(tǒng)與生態(tài)過程所形成及維持的人類賴以生存的自然環(huán)境條件與效用,包括對人類生存及生活質(zhì)量有貢獻(xiàn)的有形產(chǎn)品和無形服務(wù)[22- 23]。這一理論內(nèi)涵決定了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)可以成為銜接城市居民生活福祉和生境斑塊自然生態(tài)過程的核心概念。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的供給量取決于生態(tài)系統(tǒng)自身狀況,而對于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的需求則取決于社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平[24]。相關(guān)研究表明,生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需存在明顯的空間異質(zhì)性及空間錯位問題[25- 27],因此,通過測算區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給和需求,分析供需的空間特征及平衡狀況,可以為綠地生態(tài)網(wǎng)絡(luò)差異化建設(shè)提供定量依據(jù)。

處于快速城市化階段的廣東省,長期面臨著人口經(jīng)濟(jì)與資源環(huán)境難以有效協(xié)調(diào)的壓力,作為我國生態(tài)建設(shè)的先行者,2011年提出了《廣東省綠道網(wǎng)建設(shè)總體規(guī)劃》,擬形成由10 條省立綠道、約17100km2綠化緩沖區(qū)和46處城際交界面共同組成的省域綠道網(wǎng)總體格局。但是,在廣東省綠道建設(shè)效用逐步發(fā)揮的同時,由于建設(shè)區(qū)域的地理環(huán)境、開發(fā)強(qiáng)度、人口密度、經(jīng)濟(jì)實力、發(fā)展方向差異造成生態(tài)需求與生態(tài)本底空間上不匹配的問題益發(fā)值得關(guān)注。因此,本研究采用修正的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值量,以及土地利用開發(fā)程度、人口密度和地均GDP分別核算生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給量、需求量,基于供需分析提出廣東省綠地生態(tài)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)分區(qū)方案,以期通過分區(qū)指導(dǎo)綠地生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的差異化建設(shè),為下一步開展廣東省綠地生態(tài)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)提供決策指引。

1 研究區(qū)概況

廣東省地處中國大陸南部,北依南嶺山脈、東北為武夷山脈,西接云開大山山脈,南臨南海,位于109°45′—117°20′E、20°12′—25°31′N之間。廣東省屬于東亞季風(fēng)區(qū),從北向南分別為中亞熱帶、南亞熱帶和熱帶氣候,年平均降水量在1300—2500毫米之間,在空間分布基本上呈南高北低的趨勢。全境地勢北高東低,丘陵地帶主要分布在粵東的梅縣、五華,粵北的南雄、仁化,粵西的羅定；而臺地主要分布在粵西的湛江、茂名,粵東的海陸豐、惠來南部和粵中一部分地區(qū)；平原主要分布在粵中與沿海地區(qū)如珠江三角洲和潮汕平原。氣候、地形的空間分異決定了廣東省各地區(qū)生態(tài)本底的不同。

圖1 研究區(qū)地理位置Fig.1 Location of study area

截至2012年底,廣東省下轄21個地級市,具體包括23 個縣級市、39個縣、3個自治縣、56個市轄區(qū),以及中山、東莞兩地級市(無下轄區(qū)縣),共計123個研究單元。廣東省按照地理區(qū)位和經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r可以分為珠三角、粵東、粵西、粵北四個經(jīng)濟(jì)區(qū)域,分區(qū)之間差異巨大(圖1)。其中,珠三角是中國人口密度最高的地區(qū)之一,也是中國南方的經(jīng)濟(jì)和金融中心,所轄深圳、廣州為發(fā)達(dá)的大城市；粵東、粵西、粵北的城市化進(jìn)程相對較緩,特別是粵北地區(qū)大部分為山地,經(jīng)濟(jì)發(fā)展較落后于其他3個區(qū)域。不同的經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r、人口密度決定了各地區(qū)生態(tài)需求的顯著差異。

2 研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源與預(yù)處理

本研究采用的土地利用數(shù)據(jù)是由國家基礎(chǔ)地理信息中心發(fā)布的全球30米地表覆蓋產(chǎn)品(Globe Land 30—2010)。人口、經(jīng)濟(jì)和社會等數(shù)據(jù)來自《廣東省統(tǒng)計年鑒》(2012)、《中國統(tǒng)計年鑒》(2012)。在數(shù)據(jù)預(yù)處理中,將土地利用類型進(jìn)行合并,分為耕地、林地、草地、水體和建設(shè)用地等5類,并歸并為生態(tài)用地與建設(shè)用地兩個一級分類[28]。其中,建設(shè)用地是指人工硬化地表,包括居民點(diǎn)、交通用地和工礦用地在內(nèi)的建設(shè)用地,但居住用地中的綠地不包括在內(nèi)；生態(tài)用地是指維持城市生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能的用地類型,為城市人類活動提供重要的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù),主要包含耕地、林地、草地和水體。具體而言,耕地指種植農(nóng)作物的土地,包括水田、旱地等；林地主要指生長喬木、灌木等林業(yè)用地；草地指牧草地,包括天然草地、改良草地和人工草地；水體指天然形成或人工的河湖用地,包括河流、湖泊等。

2.2 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給核算

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的供給指在特定時間段特定區(qū)域所能提供生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)品和服務(wù)的能力[29]。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給有明顯的空間異質(zhì)性,所以其服務(wù)供給能力也具有顯著空間分異特征[30]。根據(jù)“千年生態(tài)系統(tǒng)評估”中生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)所對應(yīng)的供給服務(wù)、調(diào)節(jié)服務(wù)、文化服務(wù)和支持服務(wù)類型劃分,本研究按謝高地等的劃分方法提取主要的9種服務(wù)類型。其中,供給服務(wù)包含食物產(chǎn)品供給和原材料生產(chǎn)2種服務(wù)；調(diào)節(jié)服務(wù)包含氣體調(diào)節(jié)、氣候調(diào)節(jié)、水源涵養(yǎng)、廢物處理4種服務(wù)；文化服務(wù)主要是指提供美學(xué)價值服務(wù)；支持服務(wù)包含保持土壤和維持生物多樣性2種服務(wù)。

考慮到采用全國參數(shù)表征區(qū)域特征的誤差,有必要對中國單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值當(dāng)量表中的當(dāng)量系數(shù)進(jìn)行修正[31]。供給服務(wù)包含的食物產(chǎn)品供給和原材料生產(chǎn)服務(wù),可以通過統(tǒng)計年鑒中的農(nóng)、林、牧、漁產(chǎn)值量化；調(diào)節(jié)服務(wù)和支持服務(wù)差異來源于自然本底,本文用森林覆蓋率表征自然本底；文化服務(wù)可以從旅游角度間接量化提供美學(xué)的服務(wù)價值。因而,本研究采用單位土地面積產(chǎn)值中的農(nóng)、林、牧、漁產(chǎn)值當(dāng)量分別修正耕地、林地、草地、水體的供給服務(wù)當(dāng)量,用森林覆蓋率對調(diào)節(jié)服務(wù)和支持服務(wù)的價值當(dāng)量進(jìn)行修正,基于旅游總收入指標(biāo)修正文化服務(wù)的價值當(dāng)量。具體修正系數(shù)計算公式如下：

(1)

式中,n為修正系數(shù),無量綱；ai為廣東省平均值；Ai為中國平均值。根據(jù)計算結(jié)果,對耕地、林地、草地、水體的生態(tài)系統(tǒng)供給服務(wù)修正系數(shù)分別為2.60、3.57、2.38、5.95；對調(diào)節(jié)、支持、文化服務(wù)的修正系數(shù)分別為2.43、2.43、11.50。將中國單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)當(dāng)量的經(jīng)濟(jì)價值乘以修正系數(shù),可以得到廣東省生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值量(表1)。由于建設(shè)用地提供生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)很少[22,31],在此不予估算。

表1 廣東省單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值

根據(jù)廣東省各地類單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值,計算區(qū)縣生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價值量?？紤]到各區(qū)縣土地總面積的差異,為橫向比較各區(qū)縣土地系統(tǒng)提供的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給差異,利用單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值反映各區(qū)縣生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給能力。

(2)

式中,ESV為評價單元地均生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值量,VCi為第i類用地類型的單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價值,n為土地利用類型數(shù)量,Ui為第i類用地類型的土地面積,U為土地總面積。

2.3 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求核算

目前,各國學(xué)者對于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求的理解主要分為三種：(1)Burkhard等認(rèn)為生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求是指一定時間一定范圍內(nèi)人類所消耗或使用的生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)品和服務(wù)總和[25]；(2)Schr?te等則認(rèn)為生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求是人類個體對特定屬性生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)偏好的表達(dá),如生物物理特性,可用的位置和時間以及關(guān)聯(lián)機(jī)會成本[32],也就是說,生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求表達(dá)了人類對享受生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的偏好,可能超過當(dāng)前人類消耗或使用的產(chǎn)品和服務(wù)；(3)Villamagna等更深入地綜合考慮人類基本生活對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的消耗和偏好需求,認(rèn)為生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求是指被人類社會消耗(能夠獲得的)或者希望獲得的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的數(shù)量[33]。

本研究采納對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求的第3種理解,即生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求既包括能夠獲得的(已消耗的)產(chǎn)品或服務(wù),也包括希望獲得的產(chǎn)品或服務(wù)?？紤]生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)變化驅(qū)動因子以及數(shù)據(jù)可獲取性,選取社會經(jīng)濟(jì)指標(biāo)中的土地利用開發(fā)程度、人口密度、地均GDP三個指標(biāo)表達(dá)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求。其中,土地利用開發(fā)程度即建設(shè)用地面積占區(qū)域土地總面積的百分比,反映人類對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的消耗強(qiáng)度,建設(shè)用地面積比例越大,土地開發(fā)利用程度越大,人類對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)消耗越高；人口密度可以反映對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求的數(shù)量,人口密度越大,則對服務(wù)的總需求越大；地均GDP反映地區(qū)的富裕程度,可以間接反映人類對享受生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的偏好水平,地區(qū)經(jīng)濟(jì)實力越強(qiáng),期望獲得的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)越高。而由于少量極發(fā)達(dá)地區(qū)在人口密度以及地均GDP帶來的明顯差異,使得兩個指標(biāo)極大波動,因而借助統(tǒng)計學(xué)中取對數(shù)的方法,在不影響整體分布趨勢的前提下,將局部劇烈波動特征弱化后代入計算,以便于后續(xù)分析。

(3)

2.4 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需象限劃分

基于上述生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給、需求核算方法,對所求得的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求量、供給量進(jìn)行z-score標(biāo)準(zhǔn)化,以標(biāo)準(zhǔn)化的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給量、需求量分別表征x軸生態(tài)本底、y軸生態(tài)需求,劃分出4個象限；象限Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ依次代表生態(tài)本底好-生態(tài)需求高、生態(tài)本底差-生態(tài)需求高、生態(tài)本底差-生態(tài)需求低、生態(tài)本底好-生態(tài)需求低等不同類型的綠地生態(tài)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)分區(qū)。

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求量、供給量的z-score標(biāo)準(zhǔn)化方法為：

(4)

(5)

(6)

3 結(jié)果分析

3.1 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給空間分異

由于廣東省各市生態(tài)用地和建設(shè)用地分布比例差異較大,這直接導(dǎo)致了省域內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值分布的高度異質(zhì)性。從四大經(jīng)濟(jì)區(qū)域來看,珠三角地區(qū)生態(tài)用地所占百分比最低,其次為粵東地區(qū)和粵西地區(qū),粵北地區(qū)生態(tài)用地所占百分比最高。同時,廣東省各類土地利用類型面積比例差異較大,其中面積百分比最大的為林地,占總面積的60.21%,以下依次為農(nóng)田(14.87%)、建設(shè)用地(14.64%)、水體(6.77%)和草地(3.51%)。

由圖2可知,廣東省各地級市中,地均生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給價值量最高的是粵北的韶關(guān)、珠三角的肇慶,地均價值量達(dá)到3.63萬元/hm2；而地均生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給價值量較低的區(qū)域,分布在珠三角的東莞(2.00萬元/hm2)、深圳(2.30萬元/hm2),以及粵西的湛江(1.96萬元/hm2)和粵東的汕頭(2.08萬元/hm2)、揭陽(2.40萬元/hm2)。從四大經(jīng)濟(jì)區(qū)域平均水平來看,粵北的地均價值量最高達(dá)3.52萬元/hm2,其次為粵西2.84萬元/hm2,珠三角2.75萬元/hm2,粵東最低僅為2.61萬元/hm2。如圖2所示,4種服務(wù)類型所占百分比依次為調(diào)節(jié)服務(wù)(38.4%)、文化服務(wù)(25.4%)、支持服務(wù)(23.5%)、供給服務(wù)(12.7%)。其中,調(diào)節(jié)服務(wù)中以氣體調(diào)節(jié)服務(wù)所占比例最大,其次為氣候調(diào)節(jié)、水源涵養(yǎng)和廢物處理服務(wù)。

圖2 廣東省分地級市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給及不同類型生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值量百分比Fig.2 Ecosystem service supply in each city of Guangdong Province and value ratio of each kind of ecosystem services

根據(jù)各區(qū)縣生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給價值分布可知(圖3),廣東省北部山區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給價值高于南部平原,高值區(qū)集中在北部七星巖、羅殼山、青云山脈及蓮花山脈,其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值都超過33627元/hm2；生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給的低值主要出現(xiàn)在粵西雷州半島和粵東沿海地區(qū),不足18038元/hm2。廣東省生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給價值高低分布與各區(qū)縣土地利用類型組成密切相關(guān),生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給價值最高值在粵北韶關(guān)新豐縣,達(dá)到38684元/hm2,該縣林地占區(qū)域土地總面積的80%；最低值出現(xiàn)在茂名市茂港區(qū),僅為11349元/hm2,當(dāng)?shù)氐牧值孛娣e比例不足4%。

圖3 廣東省分區(qū)縣生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給Fig.3 Ecosystem services supply at county level in Guangdong Province

3.2 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求空間分異

由于省內(nèi)自然地理條件與經(jīng)濟(jì)發(fā)展差異,廣東省人口密度空間分異顯著(圖4)。其中,廣州市的荔灣區(qū)、海珠區(qū)、越秀區(qū)、天河區(qū)和深圳市的福田區(qū)、羅湖區(qū),人口密度均超過了10000人/km2,而部分山地、丘陵縣域人口密度不足500人/km2。雖然廣東省地均GDP水平遠(yuǎn)高于全國平均水平,但省內(nèi)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平差異仍然較大(圖4)；地均GDP最高值出現(xiàn)在珠三角廣州市越秀區(qū),達(dá)到286187萬元/km2,最低值在粵北河源市東源縣,僅為148萬元/ km2,兩者相差近2000倍。而人口聚集、經(jīng)濟(jì)發(fā)展的空間格局映射在土地空間上,則體現(xiàn)為省域土地開發(fā)利用程度的南北分異(圖4)。全省土地開發(fā)利用程度整體較高,尤其是湛江市霞山區(qū)、汕頭市龍湖區(qū)、深圳市寶安區(qū),佛山市禪城區(qū)和南海區(qū)的土地開發(fā)利用程度均大于50%；但粵北地區(qū)和粵西地區(qū)土地開發(fā)利用程度大多較低,不足20%。

將未標(biāo)準(zhǔn)化的廣東省各區(qū)縣生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求按自然斷點(diǎn)法分為5個等級(圖4),可以發(fā)現(xiàn),生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求高值主要集中在珠三角核心區(qū),呈環(huán)狀向周圍遞減。其中,佛山市禪城區(qū)需求量最高,廣州市(海珠區(qū)、越秀區(qū)、天河區(qū)、白云區(qū)、荔灣區(qū)、黃埔區(qū))、深圳市(寶安區(qū)、南山區(qū)、龍崗區(qū)),以及珠三角東西兩翼的汕頭市(龍湖區(qū))和湛江市(霞山區(qū))也都是生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求高值分布區(qū)域,而粵西、粵北大部分區(qū)域的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求普遍低于1。對比三項指標(biāo)與需求分布圖,盡管各區(qū)縣生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求高低值分布由人口密度、土地開發(fā)利用程度和地均GDP三者共同決定,但需求分布格局與人口密度分布最為接近。

圖4 廣東省分區(qū)縣生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求空間分異： 人口密度；地均GDP；土地開發(fā)利用程度；生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)需求Fig.4 Spatial distribution of population density, GDP per area, land use development degree, and ecosystem service demand at county level in Guangdong Province

3.3 綠地生態(tài)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)分區(qū)

基于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給、需求的象限圖分析結(jié)果表明(圖5),廣東省生態(tài)本底好-生態(tài)需求高、生態(tài)本底差-生態(tài)需求低這兩類組合關(guān)系的區(qū)縣相對偏少,大部分區(qū)縣都落在生態(tài)本底差-生態(tài)需求高、生態(tài)本底好-生態(tài)需求低區(qū)間內(nèi)。在四大經(jīng)濟(jì)區(qū)中,粵北大部分地區(qū)屬于生態(tài)需求低-生態(tài)本底好的地區(qū),除了河源市源城區(qū)、清遠(yuǎn)市清城區(qū)在Ⅱ象限?；洊|地區(qū)基本分為兩類,其中生態(tài)需求高-生態(tài)本底差區(qū)域主要包括揭陽市(惠來縣、榕城區(qū))、汕頭市(濠江區(qū)、澄海區(qū)、潮南區(qū)、龍湖區(qū))、汕尾市(城區(qū)、陸豐區(qū))；生態(tài)需求低-生態(tài)本底好的地區(qū)則主要分布在潮州市(饒平縣、潮安縣)、揭陽市揭西縣、汕頭市南澳縣、汕尾市(陸河縣、海豐縣)?；浳鞔蟛糠謪^(qū)縣生態(tài)需求都較低,但自然本底有所差異,僅有少部分地區(qū)如茂名市(茂南區(qū)、茂港區(qū))、陽江市江城區(qū)、湛江市(吳川市、赤坎區(qū)、霞山區(qū))生態(tài)需求較高。在珠三角地區(qū),超過半數(shù)區(qū)域自然生態(tài)系統(tǒng)本底條件不能匹配其生態(tài)需求,尤以佛山市禪城區(qū)、廣州市天河區(qū)為代表；而生態(tài)本底尚可但生態(tài)需求低的地區(qū),主要分布在肇慶市(廣寧縣、德慶縣、封開縣)和惠州市(惠東縣、龍門縣)。

圖5 廣東省分區(qū)縣生態(tài)本底-生態(tài)需求分區(qū)Fig.5 Ecological supply (ES) and ecological demand (ED) at county level in Guangdong Province in (a. Northern Guangdong, b. Eastern Guangdong, c. Western Guangdong, d. Pearl River Delta)

基于象限分布,按照廣東省生態(tài)本底和生態(tài)需求差異,可以將全省123個區(qū)縣劃分為四大綠地生態(tài)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)類型區(qū)(圖6,表2)：

Ⅰ城市生態(tài)節(jié)點(diǎn)保育型(高生態(tài)本底-高生態(tài)需求) 包含13個區(qū)縣,主要分布在珠三角。這些區(qū)縣社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平中等偏上,具備一定的林草地覆蓋,生態(tài)本底好,基本能夠滿足生態(tài)需求。因此,對現(xiàn)有城市生態(tài)用地的保護(hù)型規(guī)劃可以發(fā)揮綠地的生態(tài)節(jié)點(diǎn)作用,成為其他區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)流動的戰(zhàn)略節(jié)點(diǎn)。該區(qū)域在綠地生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)中應(yīng)發(fā)揮區(qū)域良好的經(jīng)濟(jì)與生態(tài)優(yōu)勢,重視城市大型綠地的保護(hù),突出綠地網(wǎng)絡(luò)在游憩、科教、城市形象等方面的社會-生態(tài)復(fù)合功能。

表2 廣東省分區(qū)縣綠地生態(tài)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)分區(qū)

圖6 基于生態(tài)本底和生態(tài)需求的廣東省綠地生態(tài)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)分區(qū)Fig.6 Zoning for ecological network construction of green space based on ecological supply and demand at county level in Guangdong Province

Ⅱ城市生境斑塊修復(fù)型(低生態(tài)本底-高生態(tài)需求) 包含34個區(qū)縣,主要分布在珠三角核心區(qū)及粵東沿海地區(qū)。該區(qū)地形較平坦、人口稠密、土地開發(fā)利用強(qiáng)度高,現(xiàn)狀自然生境斑塊數(shù)量少、連通性差,而城市大量的人口聚集和工業(yè)發(fā)展提升了對生態(tài)用地的需求。因此,本區(qū)應(yīng)以生態(tài)保護(hù)和生態(tài)建設(shè)優(yōu)先,由于區(qū)域內(nèi)的城市發(fā)展已有一定的初始資金積累,有必要加大資金投入完善城市綠色基礎(chǔ)設(shè)施。而在綠地生態(tài)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中,核心要務(wù)是修復(fù)已有生境斑塊,提升斑塊穩(wěn)定性,充分利用點(diǎn)狀空間,增加綠地覆蓋率和綠量,將分散的綠地斑塊串聯(lián)成網(wǎng)絡(luò)體系促進(jìn)斑塊間物質(zhì)、能量交換。此外,綠地網(wǎng)絡(luò)格局應(yīng)當(dāng)逐步優(yōu)化,現(xiàn)有建設(shè)的綠道網(wǎng)絡(luò)大多分布在珠三角核心區(qū),而粵東汕尾、揭陽、汕頭等沿海區(qū)域已建設(shè)的綠道網(wǎng)絡(luò)相對稀疏,有必要適當(dāng)增設(shè)綠道、提高網(wǎng)絡(luò)連通度。

Ⅲ城郊潛在節(jié)點(diǎn)重構(gòu)型(低生態(tài)本底-低生態(tài)需求) 包含21個區(qū)縣,主要分布在珠三角的江門、惠州,粵西沿海區(qū)域,以及粵東中部。該區(qū)地勢平坦,土地開發(fā)強(qiáng)度不高,生態(tài)用地數(shù)量較低,尤其是草地和林地不足。因此,盡管該區(qū)生態(tài)需求較低,但生態(tài)用地面積較小,能夠供給的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)低于全省平均水平。同時,該區(qū)經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)相對薄弱,因而有必要以生態(tài)經(jīng)濟(jì)為導(dǎo)向,在完成產(chǎn)業(yè)空間重構(gòu)、保障區(qū)域社會經(jīng)濟(jì)健康發(fā)展的前提下,以城市反哺鄉(xiāng)村的形式推進(jìn)生態(tài)空間優(yōu)化。由于本區(qū)有較多沿海區(qū)縣,濕地恢復(fù)與重建、海岸帶生態(tài)修復(fù)也應(yīng)納入綠地生態(tài)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。

Ⅳ城郊源地網(wǎng)絡(luò)連通型(高生態(tài)本底-低生態(tài)需求) 包含55個區(qū)縣,主要分布在全省北部。該區(qū)地勢相對較高,生態(tài)用地在數(shù)量和空間上提供的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)水平高,生態(tài)需求水平較低,生態(tài)資源富足。同時,北部山區(qū)是全省重要的生態(tài)屏障,森林覆蓋率高,并位于北江和東江的上游,分布有大量的河流水系和大中型水庫及其集雨區(qū),是重要的水源保護(hù)地。因此,本區(qū)作為廣東省綠地生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的核心,應(yīng)強(qiáng)化對大面積生態(tài)源地的保護(hù),保障生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)流向周邊區(qū)域的持續(xù)輸送。

4 結(jié)語

針對有限國土空間難以滿足日益增長的社會生產(chǎn)、生活、生態(tài)空間客觀需求,有必要明晰城市化進(jìn)程下不同區(qū)域的生態(tài)本底和生態(tài)需求差異,基于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)流視角強(qiáng)調(diào)區(qū)域生態(tài)建設(shè)的供需均衡原則。本研究以廣東省為例,提出基于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給與需求的綠地生態(tài)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)分區(qū)方案,劃分四大類型區(qū)：Ⅰ城市生態(tài)節(jié)點(diǎn)保育型,重點(diǎn)關(guān)注城市大型綠地游憩、科教等社會-生態(tài)復(fù)合功能；Ⅱ城市生境斑塊修復(fù)型,加大資金投入完善城市綠色基礎(chǔ)設(shè)施；Ⅲ城郊潛在節(jié)點(diǎn)重構(gòu)型,通過產(chǎn)業(yè)空間重構(gòu)推進(jìn)生態(tài)空間優(yōu)化；Ⅳ城郊源地網(wǎng)絡(luò)連通型,強(qiáng)化生態(tài)源地保護(hù),保障生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)流向周邊區(qū)域的持續(xù)輸送。

在目前的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)研究中,生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)經(jīng)濟(jì)價值評估、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與人類福祉的關(guān)系已取得較多研究成果,但關(guān)于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給與人類需求空間關(guān)系的研究成果相對較少；本文綜合考慮土地利用開發(fā)程度、人口密度和地均GDP三方面因素定量表征生態(tài)需求,基于象限圖劃分生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需分區(qū),是對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需定量分析的重要嘗試。但是,如何精確度量特定生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的現(xiàn)實需求仍有待進(jìn)一步深入探討,尤其需要高度關(guān)注生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給、需求的內(nèi)涵一致性。此外,尺度問題是宏觀生態(tài)學(xué)的核心問題之一,生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建和優(yōu)化也應(yīng)在不同尺度上進(jìn)行,多尺度生態(tài)網(wǎng)絡(luò)既自成體系又相互連通[34]。本研究旨在從省域尺度提出廣東省生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給與需求分區(qū)的管制方案,進(jìn)一步研究有必要基于更高精度的空間化指標(biāo),在縣市尺度上綜合評估綠地生態(tài)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的適宜性、綠色基礎(chǔ)設(shè)施開發(fā)阻力、景觀連通重要性及其局地生態(tài)效應(yīng),在生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需均衡的導(dǎo)向下引入空間計量模型,識別綠地生態(tài)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的優(yōu)先位置,從而在分區(qū)構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上,高效完成綠地生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的具體建設(shè)布局。

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Zoning for the construction of green space ecological networks in Guangdong Province based on the supply and demand of ecosystem services

PENG Jian1,2,*, YANG Yang2, XIE Pan1, LIU Yanxu1

1 Laboratory for Earth Surface Processes, Ministry of Education, College of Urban and Environmental Sciences, Peking University, Beijing 100871, China2 Key Laboratory for Environmental and Urban Sciences, School of Urban Planning and Design, Shenzhen Graduate School, Peking University, Shenzhen 518055, China

Green space ecological networks are essential for urban ecological sustainability, and it is necessary to adapt to local conditions when constructing such green space ecological networks. Supply and demand for ecosystem services can effectively characterize the level of ecological supply and demand for the establishment of green space ecological networks. This research provides a scheme for zoning Guangdong Province based on a supply and demand analysis at a county scale. The supply of ecosystem services was calculated by modified values of ecosystem services, whereas the demand of ecosystem services was represented by land use intensity, population density, and GDP per area. The results show that all the counties could be sorted into four types. The first type is an urban ecological conservation node, which contains 13 counties with good ecological supply and high ecological demand. Urban construction should focus on the integrated functions of large green spaces, such as recreation, science, and education. The second type is an urban habitat patch repair node, which contains 34 counties with poor ecological supply and high ecological demand. Urban construction should increase capital investment to perfect green infrastructure. The third type is a suburban potential remodeling node, containing 21 counties with poor ecological supply and low ecological demand. Urban construction should be eco-oriented. Based on industrial reconstruction, it is possible to optimize regional ecological space through rural urban financing. The fourth type is a suburban source network connectivity node, including 55 counties with good ecological supply and low ecological demand. This type should strengthen ecological source protection and guarantee continued delivery of ecosystem services to the surrounding areas. This zoning scheme could generally characterize spatial differences of ecological supply and demand, and aims to provide ecological network planning guidelines for green space construction.

ecosystem services; green space ecological networks; zoning management; quadrantal diagram; Guangdong Province

國家自然科學(xué)基金面上項目(41271195)

2016- 01- 02; 網(wǎng)絡(luò)出版日期:2017- 02- 23

10.5846/stxb201601020007

*通訊作者Corresponding author.E-mail: jianpeng@urban.pku.edu.cn

彭建, 楊旸, 謝盼, 劉焱序.基于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需的廣東省綠地生態(tài)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)分區(qū).生態(tài)學(xué)報,2017,37(13):4562- 4572.

Peng J, Yang Y, Xie P, Liu Y X.Zoning for the construction of green space ecological networks in Guangdong Province based on the supply and demand of ecosystem services.Acta Ecologica Sinica,2017,37(13):4562- 4572.