城市綠色基礎設施生態(tài)系統服務供給與需求的空間關系
——以西安市為例

吳 曉,周忠學

陜西師范大學地理科學與旅游學院, 西安 710119

當前中國城鎮(zhèn)化率超過58%,仍處于快速發(fā)展階段,隨著越來越多的人口進入城市,城市土地使用緊張,城市綠地空間遭到擠壓,加之在過去城市發(fā)展中對綠地空間建設不夠重視,城市自然景觀減少,使城市生態(tài)環(huán)境問題突出,城市經濟社會發(fā)展的可持續(xù)性受到挑戰(zhàn)。城市綠色基礎設施(Urban Green Infrastructure,UGI)作為現代城市重要的景觀構成,在營造城市自然環(huán)境、維系城市生態(tài)平衡[1]、提升城市品味與形象以及應對全球氣候變化[2]等方面具有重要的作用。城市綠色基礎設施(UGI)是城市內部及其周邊的自然區(qū)域或者人工及半人工的綠色植被、水域等[3],還包括各類未開發(fā)地和保護區(qū)等開放性空間,這些區(qū)域相互連接而構成的綠色空間網絡[4- 5],并且根據其在生態(tài)系統中的作用分為生態(tài)源地(Hubs)和不同等級的生態(tài)廊道(Corridors)[6],在提供自然生態(tài)服務與人文服務以及城市生命支撐與保障[7]、維持區(qū)域人與自然和諧具有重要作用。

關于綠色基礎設施的研究最早出現在19世紀50年代[8],隨后UGI的空間規(guī)劃、體系構建以及評估框架得到廣泛的研究,近年來重點轉向UGI生態(tài)系統服務與人類福祉的研究。國際上對UGI的調節(jié)服務、文化服務以及供給服務和支持服務等開展了大量研究,集中在UGI改善城市空氣質量[9]、固定二氧化碳[10]、降低地表溫度[11-12]、緩解城市洪澇[13]等方面；此外,在保護和提高生物多樣性[14]、文化服務[15]、食物供給[16]等方面也有學者進行許多有價值的研究。當前有關生態(tài)系統服務供給與需求問題成為國際生態(tài)系統服務研究的熱點,如Burkhard等[17]對生態(tài)系統服務供給與需求進行了定義,認為生態(tài)系統服務供給是生態(tài)系統在特定時空條件下提供實物與服務的能力,而生態(tài)系統服務需求是指當下一段時間內被消耗或使用的總的生態(tài)系統實物或者服務；Beichler[18]建立了城市區(qū)域文化生態(tài)系統服務空間分布、供需關系以及脆弱性評價的綜合方法；Nedkov和Burkhard[19]基于多源數據對保加利亞北部Malki Iskar河流域洪水調節(jié)服務的供需關系進行了分析；Schulp等[20]對歐盟地區(qū)生物授粉服務的供需進行了研究,并分析了國家政策對生物授粉服務供需關系的影響；Syrbe和Grunewald[21]嘗試對六種不同生態(tài)系統服務供需場景下的生態(tài)系統服務供給與需求研究指標進行確定。這些研究主要對某一種或某一類生態(tài)系統服務供給與需求進行分析,綜合研究較少；以流域、盆地以及行政區(qū)等尺度的研究居多,而對街道辦、社區(qū)與居民小區(qū)等小微尺度的研究較少。國內生態(tài)系統服務供需研究也形成了一系列成果,如嚴巖等[22]基于生態(tài)系統服務供給、需求和消費特征的探討,提出了生態(tài)系統服務供需關聯的研究框架,并梳理了生態(tài)系統服務供給和需求的量化指標與方法；王大尚等[23]分析了生態(tài)系統服務供給與消費的不確定性與多尺度關聯特征；白楊等[24]以白洋淀流域為例,基于生態(tài)系統服務的產生、傳遞和消耗的過程定義了生態(tài)系統服務的潛在供給、實際供給和人類實際需求,引入生態(tài)系統服務的供需比和供給率指標對生態(tài)系統服務空間供需關系進行分析；王文美等[25]研究了天津市濱海新區(qū)生態(tài)系統服務,采用“功能當量”法測算生態(tài)系統服務供給量,建立了由物質文化(人均糧食、蔬菜需求和風景名勝用地需求)、生態(tài)安全(日常用水量、水土保持率和生物多樣性指數)和環(huán)境質量(環(huán)境舒適度、水質達標率、空氣質量和人均綠地面積)三個方面構成的生態(tài)系統需求測算指標體系；彭建等[26]構建了以土地利用開發(fā)程度、人口密度和地均GDP表征的生態(tài)系統服務需求量測算指標,基于生態(tài)系統服務供需關系提出了廣東省綠地生態(tài)網絡建設分區(qū)方案；除此之外,顧康康[27]、石憶邵[28]、孟士婷等[29]在不同類型生態(tài)系統服務需求的測算方法與地區(qū)生態(tài)系統服務供需空間分異研究方面也取得了一些進展。但總體上當前對生態(tài)系統服務供需研究還不夠深入,尤其是在需求指標的選取和量化以及測算模型的構建與精度提高上仍然存在一定困難,以UGI為對象對生態(tài)系統服務供需進行綜合分析的研究較少,而且UGI具有重要的尺度特征,街道辦作為城市管理以及規(guī)劃建設的重要單元,從街道辦尺度探討城市不同功能區(qū)內部UGI生態(tài)系統服務供需研究的空間關系,對于推動城市生態(tài)建設具有重要意義。

本文以西安市為例,擬運用生態(tài)系統服務理論與方法測算綠色基礎設施的生態(tài)系統服務供給能力,在街道辦尺度上采用人口、GDP以及土地利用指標構建生態(tài)系統服務需求測評模型,對西安建成區(qū)UGI生態(tài)系統服務供給與需求的空間關系進行分析,這對探索城市生態(tài)系統服務供給與需求關系,推動UGI規(guī)劃與建設,構建城市區(qū)域生態(tài)安全體系與保障區(qū)域經濟社會的可持續(xù)發(fā)展具有一定的理論和現實意義。

1 研究區(qū)概況

西安市地處關中平原中部,介于107°40′—109°49′E,33°42′ — 34°45′N之間。地勢自西南向東北方向傾斜,主要由渭河沖積平原、黃土臺塬和秦嶺山地構成；屬溫帶半濕潤大陸性氣候,年均氣溫13.0—13.7℃,年均降水量為522.4—719.5mm。西安是我國著名的古都和國家中心城市、區(qū)域性中心城市以及絲綢之路經濟帶的新起點,城市發(fā)展歷史久遠。1990s以來城市化快速推進,人口大規(guī)模聚集,城市用地迅速擴張,2017年西安市常住人口超過960萬, 規(guī)劃2020年主城區(qū)人口規(guī)模達到1000萬,市域人口達到1500萬,城市化仍將加速推進。隨著西安城市的擴展與人口集中,城市熱島、霾等問題日益突出,UGI覆蓋明顯不足,近年來西安市實施了一些列綠地建設項目,如浐灞國家濕地公園、灃河生態(tài)景區(qū)、園林綠化景觀提升工程、國家生態(tài)園林城市建設等。2016年西安城市綠化面積達到225km2,建成區(qū)綠化覆蓋率達到40%,但由于綠化植被品種單一、綠地覆蓋率低、空間分布極不平衡等,為全市區(qū)居民提供自然景觀與生態(tài)系統服務的能力有限。今后,隨著“一帶一路”倡議的落實、關中平原城市群和大西安建設,西安市人口及城市用地將進一步快速擴張,優(yōu)化和構建UGI空間格局對建設宜居城市、保障城區(qū)生態(tài)安全尤為迫切,因此,探討西安市UGI生態(tài)系統服務供給與需求之間的空間關系具有重要的實踐意義。

2 研究方法

2.1 數據來源與處理

圖1 西安市UGI分布圖Fig.1 Study area UGI distribution

由于當前學術界對城市建成區(qū)的劃分方法還不統一,在本研究中以建設用地超過60%的區(qū)域[30]并結合西安城市綠地系統規(guī)劃布局狀況等確定研究區(qū)范圍。研究區(qū)綠色基礎設施數據的獲取主要基于“高分一號”影像,下載自國家基礎科學數據共享服務平臺,利用ArcGIS10.2軟件目視解譯進行提取,參考野外調查和近幾年西安市土地利用變化情況進行精度驗證,主要包括林地、園地、耕地、草地、水域五類,柵格化后形成柵格大小為30m×30m的UGI的空間分布(圖1)。人口數據來源西安市第六次(2010)人口普查數據,經濟社會數據來源西安統計年鑒(2018)。

另外,研究中地表溫度反演所需數據來自Landsat8,從中科院國家基礎科學數據共享服務平臺下載,經過輻射校正和大氣校正后,基于輻射傳導法進行地表溫度反演。

2.2 生態(tài)系統服務供給測算

根據研究區(qū)特點以及前人對本區(qū)域的相關研究成果,以千年生態(tài)系統評估(MA)對生態(tài)系統服務的分類為基礎,結合西安市UGI的主要生態(tài)系統類型和特征,將本研究區(qū)UGI生態(tài)系統服務確定為3大類共6項,并構建了生態(tài)系統服務供給的測評指標(表1)。

表1 生態(tài)系統服務測評指標

2.1.1空氣凈化服務測算

空氣凈化服務是指植被通過吸收、吸附和降解大氣中污染物的作用,不同植被類型的葉片生理特征不同,吸附和滯留空氣污染物的能力也各有差異,本研究主要考慮不同植被類型對SO2、NOx、HF以及灰塵的凈化服務價值。

(1)

式中,Spollu表示單位面積UGI的年空氣凈化服務價值；Vij表示單位面積第i種UGI類型能夠吸附的第j種空氣污染物的物質量；Uj表示人工凈化單位質量第j種空氣污染物的花費,根據《2017年排污費征收標準管理辦法》確定SO2、氮氧化物的處理費用標準分別為0.60元/kg、0.63元/kg,HF為0.87元/kg,灰塵為0.15元/kg。

2.1.2高溫調節(jié)服務測算

植被通過冠層的蒸騰作用能有效降低空氣溫度,同時通過遮光作用使周邊一定范圍內溫度降低,所以夏季植被覆蓋區(qū)地表溫度要顯著低于建筑區(qū)[31],這種降溫作用就是植被的高溫調節(jié)服務。地表溫度與近地面大氣溫度之間具有顯著的線性相關性[32],地表溫度可以間接反映近地面大氣溫度,因此可以用植被覆蓋區(qū)地表溫度與城市建筑區(qū)的地表溫度之差來評估植被的高溫調節(jié)服務,所用地表溫度通過遙感影像反演獲取,最終構建植被的高溫調節(jié)服務測算模型。

Stemp=(Ti-Tb)·ξ·C

(2)

式中,Stemp表示單位面積不同類型UGI的年高溫調節(jié)價值；Ti表示第i種UGI覆蓋區(qū)的地表溫度；Tb表示建筑區(qū)的地表溫度；ξ表示近地面2m處大氣溫度相對地表溫度的變化率；C表示單位空間人工降溫花費,采用目前環(huán)?？照{降溫系統的平均成本13.17元/m3,年降溫時間按60d、每天10h計算。

2.1.3其他生態(tài)系統服務測算

本研究的固碳釋氧、水源涵養(yǎng)、生物多樣性保護和娛樂文化等生態(tài)系統服務的測算主要參考李夢桃等[30,33]人研究成果。

2.3 生態(tài)系統服務需求模擬

當前對生態(tài)系統服務需求的測評主要采用一些代用指標,如綜合考慮人口密度、土地開發(fā)程度、地均GDP[26,34]、夜間燈光指數[27]等經濟社會數據,也有學者通過生態(tài)系統服務指標的重要性和服務可替代性等的主觀偏好參數來進行衡量[35]。居民是UGI生態(tài)系統服務的需求者與消費者,經濟發(fā)展、土地的利用狀況在很大程度上會影響UGI生態(tài)系統服務需求,因此,本文選擇人口密度、建設用地占比和地均GDP作為代用指標來模擬測度UGI生態(tài)系統服務需求,并根據影響程度分別對人口密度和地均GDP以及土地利用情況分別賦權為0.4和0.6。陜西省實施退耕還林的面積較大,這對地表覆蓋的影響較大,而退耕還林可以認為是人們放棄部分耕地生態(tài)系統服務,獲取最大生態(tài)系統服務的過程,所以用陜西省退耕還林補償標準以及西安市人均耕地面積修正人均生態(tài)系統服務需求價值,最終構建生態(tài)系統服務需求綜合模型。

(3)

式中,D表示各街道辦生態(tài)系統服務需求；Pd表示街道辦人口密度；B表示陜西省退耕還林補償標準,包含生活補助：1350元/hm2,R表示西安市人均耕地面積,約0.03hm2/人；Lj表示街道辦總面積,Ljs表示街道辦建設用地面積；GDPj表示各街道辦的地均GDP。

此外,對UGI生態(tài)系統服務供給與需求空間關系的定量分析,運用SPSS軟件對各類UGI生態(tài)系統服務供需測評結果進行相關性分析,對西安市建成區(qū)綠色基礎設施的生態(tài)系統服務供給與需求的空間關系進行探討。

3 結果分析

3.1 UGI生態(tài)系統服務供給空間格局分析

本研究區(qū)面積為811.65km2,其中UGI所占面積為304.47km2,占西安市建成區(qū)面積比為37.51%。UGI集中分布在研究區(qū)邊緣地帶,斑塊面積大而集中；而中心區(qū)核心斑塊數量少,斑塊破碎化程度高,斑塊連通性微弱,城市的方格狀道路建設致使較大規(guī)模的景觀廊道缺乏,主要廊道分布在研究區(qū)東部的灃河沿線、中心區(qū)域古城墻護城河沿線以及漢城湖等地區(qū),此外,城市二環(huán)線沿線綠化帶構成的廊道較為完整。

通過計算得到UGI生態(tài)系統服務的總供給達到4.23億元,UGI及生態(tài)系統服務分類測算結果如(表2)。其中林地與園地所提供的生態(tài)系統服務在總供給中占有最重要地位,而在各類生態(tài)系統服務供給中的固碳釋氧供給與水源涵養(yǎng)服務最為突出。

表2 西安市建成區(qū)各類UGI生態(tài)系統服務供給/萬元

受UGI主要斑塊空間格局的影響,研究區(qū)生態(tài)系統服務總供給的空間分布表現出從中心區(qū)域向周邊逐漸遞增的特點(圖2、圖3)。

研究區(qū)邊緣的草灘、徐家灣、辛家廟和紅旗等街道辦UGI斑塊面積較大,而且瀕臨渭河,沿線生態(tài)廊道保護較好,建設用地占比相對較小,而如未央宮街道辦、柏樹林街道辦等受益于大面積遺址保護區(qū)和城市公園,這些遺址保護區(qū)或者公園占地面積廣,植被覆蓋率高,是重要的生態(tài)源地,生態(tài)系統服務總供給服務較高,單位面積提供的生態(tài)系統服務供給較高。但是,從居民對服務供給的可獲得性以及通達性來看,某些生態(tài)系統服務能夠影響整個研究區(qū),如城墻的娛樂文化服務具有全局性作用。水源涵養(yǎng)供給在各類服務供給中異常突出,主要貢獻來源為水域和園地、林地,水域主要分布于渭河、灞河沿岸以及大型公園如曲江公園等,因此草灘、席王、六村堡等區(qū)域水源涵養(yǎng)服務偏高。而漢城湖遺址公園、大唐芙蓉園、曲江公園等地方,水域面積相對較大,這些水域還在文化娛樂等方面也發(fā)揮了重要作用。園地和林地面積基本都在20hm2以下,核心斑塊嚴重缺乏,面積相對較大園地和林地斑塊主要分布于大型公園,如興慶公園、漢長安城遺址公園等,此外城市環(huán)線的綠化帶以及灞河、灃河沿岸也具有較高的水源涵養(yǎng)服務。在城市中心區(qū),由于天然林地少,幼林、疏林占比大,且大部分休閑綠地為草皮和低矮灌木,這些植被單位面積上提供的生態(tài)系統服務供給價值沒有自然成年林高,因此,水源涵養(yǎng)、氣體調節(jié)、熱島調節(jié)等方面服務供給遠不如研究區(qū)邊緣地區(qū)。

圖2 UGI生態(tài)系統供給總量圖Fig.2 Distribution of total UGI ecosystem services supply

圖3 UGI生態(tài)系統服務地均供給圖Fig.3 Distribution of UGI ecosystem services supply density

大型UGI斑塊能夠較為完整地體現其生態(tài)系統服務的局部臨近性、使用遷移性以及全局性特點,其空間布局往往能夠較明顯地提高生態(tài)系統服務供給,因而大型遺址公園在綜合生態(tài)系統服務供給上表現突出,尤其是文化娛樂供給具有全局性。通過計算,統計了六個大型遺址公園的娛樂文化價值超過100萬元,以大明宮遺址公園為例,位于研究區(qū)中心以北,公園面積為3.2km2,涵蓋了較大面積的水面,景色優(yōu)美,被看作是西安市的“城市中央公園”,為全市居民提供了良好的休憩娛樂以及文化創(chuàng)意普及場所,同時它也是絲綢之路文化遺產的重要組成部分。西安市政府對大明宮遺址公園進行了較為全面的保護與建設,充分發(fā)掘其文化價值內涵,以其具有深厚歷史背景的文化遺跡和優(yōu)美的古城風景,吸引無數游客,發(fā)揮了重要的生態(tài)系統服務功能。

3.2 UGI生態(tài)系統服務需求的空間格局分析

經濟社會的發(fā)展需要消耗生態(tài)系統提供的各類實物與服務,不同區(qū)域的經濟社會發(fā)展狀況對生態(tài)系統服務的需求不同,而人口密度、建設用地占比以及地均GDP等指標能夠最為直接地表現不同區(qū)域對生態(tài)系統服務需求程度。通過制圖得到各街道辦人口密度、建設用地占比、地均GDP以及綜合需求的空間分異圖(圖4)、(圖5)。統計得到人口密度超過1萬人/km2的街道辦共有32個,占研究區(qū)總人口數的57.62%,集中于研究區(qū)中心區(qū)域,人口最為密集,而研究區(qū)邊緣區(qū)域尤其是西南部和北部區(qū)域幾個街道辦,人口密度明顯低于中心區(qū)域。長期以來,中心區(qū)域是商貿活動最為頻繁的地區(qū),經濟產出最多,單位面積GDP產出最高,而人口與經濟活動的集中也促使建設用地高度集中,導致研究區(qū)中心的各街道辦建設用地占比明顯高于邊緣區(qū)域,形成了中心區(qū)與邊緣區(qū)在建設用地占比上的兩極分化。以小寨街道辦為例,街道辦面積為7.1km2,而人口密度達到38911人/km2,是西安市商業(yè)、服務業(yè)以及文化娛樂中心,同時這里也是建設用地占比最高的幾個街道辦之一,生態(tài)系統服務需求多。

人口密度、地均GDP以及建設用地占比向中心區(qū)域的集中也使得生態(tài)系統服務綜合需求向研究區(qū)中心區(qū)域集中,以柏樹林街道辦等為代表的區(qū)域是生態(tài)系統服務需求最高的區(qū)域,而在研究區(qū)邊沿,生態(tài)系統服務需求顯著降低,如草灘街道辦等則是生態(tài)系統服務需求最低的區(qū)域。

圖4 UGI生態(tài)系統服務需求指標空間分異圖Fig.4 Population density,GDP per area and proportion of construction land

3.3 UGI生態(tài)系統服務供需空間關系分析

參考西安市主城區(qū)規(guī)劃與各個街道發(fā)展規(guī)劃,將研究區(qū)的56個街道辦劃分為4個城市功能區(qū)(圖6)。對各個功能區(qū)內街道辦的UGI生態(tài)系統服務各類供給與需求進行相關性分析,得到相關性系數表(表3)。

圖5 各街道辦UGI生態(tài)系統服務綜合需求Fig.5 Demand for UGI ecosystem services in streets

圖6 城市功能分區(qū)圖Fig.6 Urban functional zoning

表3 UGI生態(tài)系統服務各供給指標與需求相關系數表

*表示相關性在0.05水平上顯著(雙尾)； **表示相關性在0.01水平上顯著(雙尾)

總體來看,西安市建成區(qū)各街道UGI生態(tài)系統服務總供給與需求總量之間的相關系數為-0.177,且未通過顯著性檢驗,表明西安市UGI提供的生態(tài)系統服務與人們對生態(tài)系統服務之間不存在明確的空間相關。但是生態(tài)系統服務需求與各項服務供給之間普遍存在較強的負相關,相關系數在0.6左右,并有部分通過了顯著性檢驗,表明不同的UGI生態(tài)系統服務供給與需求之間存在較顯著的空間不匹配性,需求越大的區(qū)域供給反而比較小,這個與生態(tài)系統服務供給以及需求測算結果一致,從中心區(qū)向邊緣區(qū)生態(tài)系統服務供給逐漸增加而生態(tài)系統服務需求逐漸降低。主要原因是長期以來城市發(fā)展理念落后,以西安古城墻為中心的老城區(qū)在發(fā)展過程中對UGI建設沒有引起足夠的重視,加之原有綠色植被遭到嚴重破壞,生態(tài)系統服務供給不足或者下降,而隨著城市的擴展以及生態(tài)建設理念的融入,研究區(qū)邊緣各街道辦UGI的規(guī)劃與布局增加,生態(tài)系統服務供給提高；另外,隨著人口向城市中心區(qū)的高度集聚,人口密度、建設用地、經濟產出普遍增加促使中心區(qū)域對生態(tài)系統服務需求的增加。在各類生態(tài)系統服務中僅有娛樂文化服務供給未表現出明顯相關性,其余類型UGI生態(tài)系統服務供需相關性上都表現得較為明顯,這主要與研究區(qū)的各種歷史遺址景區(qū)以及公園的分布有有關,這些景區(qū)與公園的娛樂文化價值遠高于的城市綠地公園,但是其空間分布缺乏規(guī)律性,從而使得這些景區(qū)和公園所在的街道辦娛樂文化供給遠高于其他街道辦。

在不同城市功能區(qū),不同生態(tài)系統服務的供給與需求之間的空間關系存在顯著的差異。在綜合工業(yè)區(qū),大部分UGI生態(tài)系統服務供給與需求之間具一定的負相關性,尤其固碳釋氧服務、高溫調節(jié)服務、水源涵養(yǎng)服務以及生物多樣性供需空間錯位比較嚴重,相關系數絕對值均大于0.5,在0.05水平上顯著；而其他幾項服務供需之間的相關系數較低且未通過顯著性檢驗,其關系尚難以確定。該功能區(qū)內工業(yè)發(fā)展歷史長,是西安市傳統的工業(yè)單位聚集地,人口和工廠密集,建設用地連片,UGI空間分布少,生態(tài)系統服務需求明顯高于供給,表現出較強的空間錯位。但是工業(yè)園區(qū)普遍占地較廣,適合UGI的規(guī)劃與布局,不僅可以增加UGI核心斑塊的面積,還可以通過休憩小道的建設改善斑塊之間的連通性。以固碳釋氧、高溫調節(jié)、水源涵養(yǎng)等服務的改善為目標,選擇固碳釋氧能力較強,氣候調節(jié)能力強等的植物類型,同時為了應對工廠生產過程中可能出現的有害氣體、廢水、廢渣等,選擇性種植對有害物質的抗性或者凈化能力較強的植物種群。

科教綜合區(qū)主要分布在西安的南部,該功能區(qū)內固碳釋氧、高溫調節(jié)、水源涵養(yǎng)以及生物多樣性保護的供需之間也存在顯著的負相關關系,相關系數絕對值總體上高于0.7,生態(tài)系統供給與需求之間的空間不平衡性更加顯著。本區(qū)域內高校及科研機構聚集,分布有西安高新技術開發(fā)區(qū)、航空航天基地、諸多大學校區(qū)和大型住宅區(qū),大部分地區(qū)為1990s以來西安市新發(fā)展起來的建成區(qū),各種UGI分布較多,生態(tài)系統服務能力較強,但是在城市發(fā)展過程中人口的大量聚集,人口密度、建設用地快速增加,加大UGI生態(tài)系統服務需求,因而UGI生態(tài)系統服務供需不平衡比較嚴重。通過增強各科技園區(qū)、校園等的UGI設計,提高植被覆蓋質量,同時抓住其靠近城市邊緣的優(yōu)勢,加強與邊緣地區(qū)的連通廊道的規(guī)劃建設,推動生態(tài)系統服務從外部生態(tài)系統服務供給高的地區(qū)向區(qū)域內流動。在城市擴展的過程中加強對原有植被的保護,以及通過融合“城市森林大道”以及“重地被,弱中層,強上木”等道路綠化設計理念,在城市道路建設的過程中強化生態(tài)建設以增強生態(tài)系統服務供給。

在城市的商貿旅游區(qū)和生態(tài)旅游區(qū),相關分析結果表明UGI生態(tài)系統服務供給與需求之間的空間相關性尚難確定。從分析結果來看, UGI生態(tài)系統服務各供給指標與需求之間的相關性差異較大,但均沒有通過顯著性檢驗,即相關性分析結果不可靠。因此,在這兩個城市功能區(qū),UGI生態(tài)系統服務供給與需求之間是否具有相關性尚不能確定。

商貿旅游區(qū)是西安的老城區(qū)和城市核心區(qū),商業(yè)貿易發(fā)達,人口密度大、流動人口多,建設用地占比和地均GDP普遍高于其他功能區(qū),而提供高水平生態(tài)系統服務的綠色基礎設施分布較少,空間分布上呈現破碎的點狀、線狀格局,不同街道辦內的UGI分布差別大,如有興慶公園、長樂公園和環(huán)城公園,這些公園較大程度地提高了其所在街道辦生態(tài)系統服務供給,但大部分地區(qū)均呈空白,生態(tài)系統服務供給普遍較低。這個功能區(qū)內土地利用高度集中,更加不可能通過大面積的植樹造林蓋上UGI狀況,但是通過建筑物的綠色改造,如外墻的藤本植物覆蓋,綠墻和花墻的建設,加強屋頂綠化,在建筑物間隙穿插修建規(guī)模不等的景觀綠植以及商鋪店面內各類綠色盆栽的擺放,通過微觀的調整增強生態(tài)系統服務供給。

生態(tài)旅游區(qū)主要分布在渭河以及灞河沿線,這些地方植被覆蓋較高,自然植被較廣,水域面積多,大部分地方作為城市文化產業(yè)公園,如曲江池、浐灞生態(tài)園、漢城遺址公園等,綠色基礎設施較廣,能夠提供的生態(tài)系統服務較多,而且不同街道辦的UGI分布程度差異很大,而且人口密度、地均GDP等對生態(tài)系統服務需求有重要影響,所以GUI生態(tài)系統服務供需在空間上很難匹配。但是總體上該區(qū)域的UGI基礎條件最好,加上《大西安發(fā)展規(guī)劃》中極力強調建設渭河濱水景觀帶以及浐灞沿線生態(tài)帶的建設,生態(tài)系統服務供給有望能夠繼續(xù)提升。

4 結論與討論

4.1 結論

(1)西安市建成區(qū)UGI總體呈邊緣區(qū)UGI較好、中心區(qū)UGI面積小、斑塊破碎的空間格局,其生態(tài)系統服務總供給超過4.23億元,水源涵養(yǎng)作用以及廢物處理服務占比最大,均在20%以上?？傮w上,綠色基礎設施提供的生態(tài)系統服務具有從城市中心向外圍逐漸遞增的空間特點,市區(qū)各街道辦之間也存在顯著的差異。

(2)西安市建成區(qū)人口密度、地均GDP以及建設用地占比均表現出明顯的從周邊向市中心逐漸遞增的空間特點,也使得生態(tài)系統服務需求從邊緣向中心區(qū)逐漸增加,受人口和產業(yè)經濟空間分布的影響,生態(tài)系統服務的需求從邊緣向中心區(qū)逐漸增加。

(3)西安市建成區(qū)各街道辦UGI生態(tài)系統服務供給總量與需求之間相關性僅為-0.177,但是固碳釋氧、高溫調節(jié)、生物多樣性保護生態(tài)系統服務供給與需求之間相關性在-0.6左右。綜合工業(yè)區(qū)除娛樂文化服務以外其余各類生態(tài)系統服務供需之間具有較強負相關性,相關系數超過-0.5,而科教綜合區(qū)除娛樂文化以外其余各類供給與需求之間的相關性顯著,相關系數-0.8左右,其余各功能區(qū)內生態(tài)系統服務各類供給與需求之間相關性不確定。

4.2 討論

當前學術界對生態(tài)系統服務的研究主要偏重于供給方面,而生態(tài)系統服務流動以及生態(tài)系統服務受益主體劃分等比較困難,因此,對生態(tài)系統服務需求的定量測評仍然是生態(tài)系統服務供需研究的難點,尤其以UGI為研究對象對城市不同功能區(qū)UGI生態(tài)系統服務供需空間關系的研究更少。本文從生態(tài)系統服務供給與需求的新視角,揭示了城市不同功能區(qū)內UGI及其生態(tài)系統服務供給以及受人口密度等因素影響下的生態(tài)系統服務需求之間的空間規(guī)律,這對探討城市發(fā)展過程中的城市生態(tài)建設與人口產業(yè)空間規(guī)律具有一定的科學意義。

由于目前對UGI生態(tài)系統服務供需的研究仍然不夠完善,本文只根據研究區(qū)特點選擇了UGI提供的幾個主要生態(tài)系統服務沒有考慮更多的服務類型,比如洪水調節(jié)、花粉過敏等,在需求的測算方面,只考慮了人口密度、地均GDP以及建設用地占比情況作為需求測算的考慮因素,沒有考慮更多的因素如居民偏好等方面,因而,對生態(tài)系統服務需求的測算指標也有待進一步完善。

西安市建成區(qū)UGI不同類型生態(tài)系統服務供給與需求的空間分異明顯,尤其是研究區(qū)中心區(qū)域形成了UGI生態(tài)系統服務需求的高值區(qū)和供給的低值區(qū),表明西安市的UGI建設與人口及產業(yè)的空間分布存在空間錯位。為了促進生態(tài)系統服務供需區(qū)域平衡,應當著重強調UGI的規(guī)劃與建設。在當前無法顯著增加建成區(qū)內部UGI用地的現實條件下,首先可以提高現有景觀斑塊質量,如2018年西安市實施的春季植樹增綠計劃,通過對原有的UGI進行提升改造,強化部分地區(qū)的植被覆蓋度；此外,為增強夏季高溫時節(jié)的溫度調節(jié)作用,適當增加冠幅較大樹種的種植；同時通過加強針葉林與灌木林的立體搭配加強對粉塵吸收作用等。其次,通過完善和修復現有廊道提高UGI斑塊之間的連通性,加強生態(tài)系統服務從供給高值區(qū)向低值區(qū)的流動,如通過地下通道以及立交橋等工程措施將研究區(qū)唐延路西側斷續(xù)的唐城墻遺址連成一條完整的寬度約100m,長度超過5km的城市帶狀廊道,這可以有效促進生態(tài)系統服務從研究區(qū)西南角生態(tài)系統服務高值區(qū)向建成區(qū)中心的流動。最后,加強城市綠色工程技術的運用,如2018年實施的道路兩側植樹增綠美化工程,通過立體造型、鮮花擺放、花墻建設等,屋頂綠化和建筑外墻藤本綠化等可以在不同尺度與空間下通過提升UGI建設增強生態(tài)系統服務供給。