生態(tài)園林城市建設(shè)驅(qū)動下的城市綠地景觀格局變化研究

楊瑞卿, 楊學民, 徐德蘭

(1. 徐州工程學院 環(huán)境工程學院, 江蘇 徐州 221008; 2. 徐州市住房和城鄉(xiāng)建設(shè)局, 江蘇 徐州 221008;3. 桂林理工大學 旅游與風景園林學院, 廣西 桂林 541004; 4. 桂林理工大學 植物與生態(tài)工程學院, 廣西 桂林 541004)

生態(tài)園林城市是應(yīng)用生態(tài)學和系統(tǒng)學原理保護、規(guī)劃、建設(shè)和管理城市的理想城市發(fā)展模式[1]。建設(shè)生態(tài)園林城市是推進城市生態(tài)文明建設(shè)的重要手段，也是體現(xiàn)城市競爭力的重要標志[2]。景觀格局是指景觀單元的類型、數(shù)量以及空間分布與配置，是復(fù)雜的物理、生物和社會因素長期相互作用的結(jié)果[3]。研究生態(tài)園林城市建設(shè)驅(qū)動作用下的城市綠地空間布局和結(jié)構(gòu)，探討景觀結(jié)構(gòu)、功能以及生態(tài)過程的關(guān)系，對于最大限度地發(fā)揮城市綠地的綜合功能，協(xié)調(diào)城市發(fā)展與環(huán)境建設(shè)的關(guān)系，實現(xiàn)城市科學、可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的意義。

城市綠地景觀體系是由綠地斑塊、廊道、城市景觀基質(zhì)構(gòu)成的一個完整的空間體系，其結(jié)構(gòu)和格局對城市生態(tài)系統(tǒng)整體功能、質(zhì)量和生態(tài)承載力有重要影響，因而成為實現(xiàn)城市可持續(xù)發(fā)展重點研究的課題。當前，國外城市綠地景觀結(jié)構(gòu)和格局的研究主要集中在綠道及生態(tài)網(wǎng)絡(luò)方面，探討綠地景觀格局對城市發(fā)展形態(tài)的引導(dǎo)或阻隔作用：Hall 等[4]研究了倫敦城市景觀中 “綠帶”的生態(tài)和社會作用，指出環(huán)城生態(tài)綠帶使中心城區(qū)更為緊湊的同時，能將外溢的發(fā)展引導(dǎo)至周邊新城之中；Gobster 等[5]認為綠地不只在郊區(qū)顯得重要，在人口密集的市中心也同樣重要，應(yīng)修建供人們娛樂、休憩的河流廊道綠地。相比而言，國內(nèi)學者如魏緒英等[6]、何友軍等[7]、顧勝男等[8]則側(cè)重于對城市綠地的景觀空間格局現(xiàn)狀特征的分析，部分研究涉及與土地利用、植被覆蓋、熱島效應(yīng)的關(guān)系等[9-10]。對城市綠地景觀格局驅(qū)動力的研究則主要集中在經(jīng)濟、社會等因素的分析，如付暉等[11]、謝念斯等[12]、王越等[13]的研究。總結(jié)國內(nèi)外研究成果可見，對城市綠地景觀格局與功能的動態(tài)變化及其與城市建設(shè)模式關(guān)系的研究較少，因此，本文運用景觀生態(tài)學原理和“3S”技術(shù)，對比2004年、2014年徐州市城市綠地景觀格局的空間差異及動態(tài)演變，對徐州市在國家生態(tài)園林城市建設(shè)驅(qū)動下的綠地景觀格局變化進行研究，以期為科學規(guī)劃和建設(shè)城市綠地，提升城市生態(tài)系統(tǒng)整體功能提供重要參考。

1 研究地區(qū)與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

徐州市位于江蘇省西北部，東經(jīng)116°22′～118°40′，北緯33°43′～34°58′，總面積11 258 km2[14]。徐州市中心城區(qū)包括泉山區(qū)、鼓樓區(qū)、云龍區(qū)和銅山區(qū)，面積573.19 km2。徐州市氣候類型為暖溫帶季風氣候，市區(qū)年平均溫度14.2 ℃，年平均降水量845 mm[15]。徐州市地處黃淮沖積平原，中心城區(qū)內(nèi)70余個海拔100～250 m的山丘環(huán)抱全城，故黃河等9條河流似玉帶穿城，云龍湖等7個湖泊若明珠落地，構(gòu)建了極富特色的山水城市骨架和優(yōu)美的城市形態(tài)。徐州市地帶性植被為暖溫帶落葉闊葉林，森林植物群落共有木本植物53科98屬187種，草本植物74科293屬562種[16]，植物種類豐富，為徐州市園林綠地景觀的營建奠定了良好基礎(chǔ)。

1.2 研究范圍及信息源

為便于分析和比較，本文研究范圍為徐州市中心城區(qū)的云龍區(qū)、鼓樓區(qū)(包括徐州經(jīng)濟開發(fā)區(qū))和泉山區(qū)3個區(qū)的城市建成區(qū)(圖1)。由于銅山區(qū)2004年未列入中心城區(qū)，故本文研究未采集其相關(guān)數(shù)據(jù)。信息源為2004年、2014年的Quick Bird衛(wèi)星影像，該影像數(shù)據(jù)質(zhì)量良好，有利于城市綠化信息的提取。

圖1 2014年徐州市中心城區(qū)建成區(qū)范圍Fig. 1 Map of built-up area of central city of Xuzhou in 2014

1.3 研究方法

在景觀分類原則指導(dǎo)下，將徐州市城市綠地分為6類：公園綠地，生產(chǎn)綠地，防護綠地，道路綠地，單位、居住區(qū)綠地，其他綠地[17]。根據(jù)各類綠地在遙感影像上的表現(xiàn)特征，確定解譯標志并對遙感影像進行解譯；借助GIS建立既有圖形又有相應(yīng)數(shù)據(jù)的綠地現(xiàn)狀解譯圖及相應(yīng)數(shù)據(jù)庫；在此基礎(chǔ)上，根據(jù)研究需要選擇相應(yīng)的景觀指數(shù)，利用景觀數(shù)據(jù)分析軟件 Fragstates 對綠地景觀格局進行分析。

依據(jù)景觀指數(shù)的生態(tài)學意義和研究目的，本文研究從斑塊尺度和景觀尺度選取具有代表性的指數(shù)，具體為斑塊平均面積、斑塊密度、香農(nóng)多樣性指數(shù)、香農(nóng)均勻度指數(shù)、最小距離指數(shù)和廊道密度[18-21]。各指數(shù)的計算公式及生態(tài)學意義見表1。

表1 景觀指數(shù)計算公式及生態(tài)學意義

2 結(jié)果分析與討論

2.1 綠地面積及其構(gòu)成分析

2004—2014年，徐州市中心城區(qū)的綠地面積由3 606.07 hm2增加到7 793.41 hm2，綠地率由37.49%增加到41.13%。在數(shù)量增長的同時，綠地結(jié)構(gòu)也發(fā)生了明顯變化：最明顯的是防護綠地，占綠地總面積的比例由5.21%增加到21.19%；其次是單位、居住區(qū)綠地，由30.46%增加到37.22%；公園綠地和道路綠地穩(wěn)中有增；其他綠地和生產(chǎn)綠地則在減小，尤其是其他綠地，由27.60%減小到3.80%(表2)。

徐州市中心城區(qū)綠地結(jié)構(gòu)的這種變化反映了2004—2014年城市綠地景觀的建設(shè)特征：1)生態(tài)園林城市建設(shè)重視綠地生態(tài)功能，促進了防護綠地建設(shè)；2)環(huán)境意識的提高推動了單位、居住區(qū)綠地的快速發(fā)展；3)功能完善的公園綠地系統(tǒng)建設(shè)，使公園綠地比例上升；4)原有的部分其他綠地轉(zhuǎn)變?yōu)榉雷o綠地和公園綠地，導(dǎo)致其他綠地比例明顯降低；5)生產(chǎn)綠地逐步向城郊遷移，導(dǎo)致生產(chǎn)綠地面積減小。

表2 2004—2014年徐州市中心城區(qū)綠地面積及構(gòu)成

2.2 斑塊特征分析

2004—2014年，徐州市中心城區(qū)綠地的斑塊平均面積從0.17 hm2增加到0.40 hm2，增加了1.35倍。6種綠地類型中，增加最明顯的是防護綠地，增加了30.21倍；其他依次是單位、居住區(qū)綠地增加了5.25倍，其他綠地增加了4.58倍，公路綠地增加了3.72倍，道路綠地僅增加了1.33倍，生產(chǎn)綠地則沒有明顯變化(表3)。防護綠地斑塊平均面積的顯著增加，表明2004—2014年防護綠地建設(shè)質(zhì)量提高，原先零散分布的綠地小斑塊逐漸連接起來，形成中型和大型綠地斑塊，同時原有的大斑塊其他綠地隨著中心城區(qū)范圍的擴大轉(zhuǎn)變?yōu)榉雷o綠地也有助于斑塊平均面積的增加，由此顯著提升了防護綠地的生態(tài)功能。

就各區(qū)而言，斑塊平均面積增加最明顯的是云龍區(qū)，由0.08 hm2增加到0.34 hm2；泉山區(qū)增幅雖小于云龍區(qū)，但由于其原有基礎(chǔ)較好，2014年的斑塊平均面積則位居3個區(qū)之首(表3)。

表3 徐州市中心城區(qū)綠地景觀斑塊特征

2.3 景觀多樣性分析

2004—2014年，徐州市中心城區(qū)綠地的香農(nóng)多樣性指數(shù)從1.541 8降低到1.514 7(圖2)，說明各類綠地面積分布的差距略有增加，但3個區(qū)差異明顯：云龍區(qū)的香農(nóng)多樣性指數(shù)從1.313 1上升到1.498 8,說明云龍區(qū)的各類綠地面積逐步向均衡發(fā)展；泉山區(qū)的香農(nóng)多樣性指數(shù)從1.448 8下降到1.132 5，說明泉山區(qū)各類綠地面積的差距在加大。究其原因，泉山區(qū)在2004—2014年間公園綠地和單位、居住區(qū)綠地的建設(shè)力度進一步加大，二者占到全區(qū)綠地總面積的84.42%，而其他類型的綠地建設(shè)力度則相對較??；鼓樓區(qū)的香農(nóng)多樣性指數(shù)則從1.452 1下降到1.358 8，說明各類綠地面積分布的差距有所增加，但明顯小于泉山區(qū)。

圖2 徐州市中心城區(qū)香農(nóng)多樣性指數(shù)變化Fig. 2 Diversity of Shannon’s diversity index in central city of xuzhou

景觀類型的均勻度也反映了同樣的變化。2014年香農(nóng)均勻度指數(shù)由大到小依次為云龍區(qū)(0.836 4)、鼓樓區(qū)(0.758 4)、泉山區(qū)(0.632 1)，說明這10年來，云龍區(qū)的各類綠地建設(shè)得到同步發(fā)展，綠地類型面積分布不平衡性明顯改善(圖3)。

圖3 徐州市中心城區(qū)香農(nóng)均勻度指數(shù)變化Fig. 3 Diversity of Shannon’s evenness index in central city of xuzhou

2.4 景觀破碎度分析

景觀的破碎化深受人類活動影響，與景觀格局、功能及過程等密切相關(guān)，同時直接影響生物多樣性保護[22-24]。景觀的破碎化程度通過斑塊密度來分析。進一步分析表3數(shù)據(jù)可以看出：2004—2014年徐州市中心城區(qū)綠地的斑塊密度從5.97個/hm2減小到2.45個/hm2，說明這10年中景觀破碎度下降，生態(tài)效益及生物多樣性保護功能隨之提高。各類綠地中，其他綠地和防護綠地破碎度較低，單位、居住區(qū)綠地的破碎度雖僅次于道路綠地，但縱向?qū)Ρ葎t變化巨大，從22.19個/hm2下降到3.92個/hm2，說明這10年中單位、居住區(qū)綠地質(zhì)量明顯改善。道路綠地斑塊破碎度雖有所下降，但降幅不大，在今后的建設(shè)中應(yīng)提高道路綠地建設(shè)質(zhì)量。

2.5 景觀空間格局分析

景觀空間格局一般指大小和形狀不一的景觀斑塊在空間上的配置，其研究著重于不同類型斑塊的空間分布、同一類型斑塊間的連接度和連通性、相鄰斑塊間的聚集與分散程度。徐州市中心城區(qū)的綠地景觀空間格局通過最小距離指數(shù)和廊道密度進行分析。

由表4可以看出：徐州市中心城區(qū)公園綠地的最小距離指數(shù)在10年中明顯提高，說明公園綠地的分布由團聚狀分布向隨機狀分布轉(zhuǎn)變，這種轉(zhuǎn)變有利于居民的使用；單位、居住區(qū)綠地和道路綠地變化不大，說明這2類綠地同10年前一樣呈隨機分布；生產(chǎn)綠地、防護綠地的最小距離指數(shù)則在降低，說明這2類綠地分布的團聚性增強。

對城市生態(tài)系統(tǒng)而言，廊道的首要功能是其生態(tài)功能，作為斑塊間聯(lián)系的主要通道，通過為動植物的遷移提供廊道可促進城市生物多樣性保護[25-27]。徐州市的綠色廊道主要由道路綠地廊道和濱河綠地廊道組成，2004—2014年徐州市中心城區(qū)的綠地廊道密度從1.12 km/km2增加到2.32 km/km2，增長了1倍多，顯著提高了綠地的連接性，有效提升了綠地的生態(tài)功能(圖4)。

表4 徐州市中心城區(qū)綠地景觀最小距離指數(shù)

圖4 徐州市中心城區(qū)綠地廊道密度變化Fig. 4 Diversity of corridor density in central city of Xuzhou

2.6 徐州市中心城區(qū)綠地景觀格局變化的驅(qū)動因素分析

2.6.1 生態(tài)優(yōu)先理念指導(dǎo)城市綠地景觀建設(shè)

在國家生態(tài)園林城市建設(shè)中，徐州市堅持生態(tài)優(yōu)先理念，嚴格按照《國家生態(tài)園林城市標準》(以下簡稱《標準》)中“城市生態(tài)空間保護、生態(tài)網(wǎng)絡(luò)體系建設(shè)”的相關(guān)要求，編制了城市綠地系統(tǒng)規(guī)劃、重要生態(tài)功能區(qū)保護規(guī)劃、生物多樣性保護規(guī)劃等各類專項規(guī)劃[28]，為城市綠地景觀建設(shè)的科學性和規(guī)范性提供了重要指導(dǎo)作用。在綠地建設(shè)中，加強防護綠地建設(shè)，對原有綠地進行有效整合，增加大的生態(tài)斑塊，有效提高了綠地的生態(tài)功能。

2.6.2 生態(tài)修復(fù)重構(gòu)城市綠地景觀格局

徐州山水資源豐富，多年來依托豐富的山水資源進行城市綠地景觀建設(shè)取得一定成績，但到2004年底，中心城區(qū)不僅有較大面積的石質(zhì)荒山、采煤塌陷區(qū)、廢棄采石場，而且占山建設(shè)等生態(tài)環(huán)境問題也比較突出[29]。為此，徐州市根據(jù)《標準》中“山體生態(tài)修復(fù)、廢棄地生態(tài)修復(fù)、城市水體修復(fù)”的要求，持續(xù)實施了“荒山綠化”“采煤塌陷區(qū)生態(tài)修復(fù)”“廢棄采石場治理”等生態(tài)修復(fù)工程，有機整合城市的山水景觀資源，重構(gòu)了城市綠地景觀格局。

2.6.3 “沿河、沿路”空間拓展建設(shè)生態(tài)廊道系統(tǒng)

徐州市將生態(tài)廊道建設(shè)放在生態(tài)園林城市建設(shè)的重要地位。根據(jù)《標準》中“城市綠道、道路綠化”要求，積極拓展“沿河、沿路”空間：在流經(jīng)市區(qū)的故黃河等9條河流兩側(cè)劃定城市藍線，營造濱河景觀帶；沿三環(huán)路等城市出入通道建設(shè)帶狀公園和防護林帶；在寬度12 m以上的城市道路兩側(cè)全面建設(shè)綠帶，構(gòu)建道路綠廊，增加廊道密度。不僅有效加強了綠地斑塊之間的聯(lián)系，而且促進了城市生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定。

2.6.4 以民為本均衡公園綠地布局

結(jié)合棚戶區(qū)和城中村改造，對城市空間進行梳理[30]。按照《標準》中“市民出行500 m就有一塊5 000 m2以上的公園綠地”的要求，均勻布局和建設(shè)公園綠地，形成了功能完善、布局均勻的公園綠地系統(tǒng)，提高了公園綠地的可達性。

2.6.5 制度保障單位、居住區(qū)綠地建設(shè)

針對單位、居住區(qū)綠地斑塊小和破碎度高等問題，制定了單位、居住區(qū)綠化標準和審批制度，從規(guī)劃設(shè)計、竣工驗收到管理各個環(huán)節(jié)嚴格把關(guān)，有效保證了單位、居住區(qū)綠地的數(shù)量增長和質(zhì)量提升。

3 結(jié)論

國家生態(tài)園林城市建設(shè)是城市綠地景觀格局和功能優(yōu)化的重要驅(qū)動因素。2004—2014年，徐州市以《國家生態(tài)園林城市標準》為指導(dǎo)，堅持生態(tài)優(yōu)先發(fā)展理念，通過生態(tài)修復(fù)、拓展“沿河、沿路”空間建設(shè)綠色廊道、均衡公園綠地布局等途徑，使城市綠地景觀格局不斷優(yōu)化——綠地斑塊平均面積增加、斑塊破碎度下降和廊道密度提高，有效提高了城市綠地的生態(tài)功能，促進了城市生物多樣性保護；公園綠地分布向均勻化發(fā)展，方便了居民使用。在未來的城市綠地景觀建設(shè)中，應(yīng)根據(jù)《標準》要求，繼續(xù)加強薄弱地區(qū)的公園綠地建設(shè)，進一步提高公園綠地分布的均勻度；提升道路綠地建設(shè)水平和生態(tài)廊道質(zhì)量，進一步加強綠地之間的聯(lián)系；持續(xù)加強生態(tài)修復(fù)工作，進一步優(yōu)化城市綠地景觀結(jié)構(gòu)和格局。