喀斯特多山城市空間形態(tài)結(jié)構(gòu)與植物群落物種多樣性的耦合關(guān)系
——以安順市為例

向杏信,黃宗勝,王志泰,2,*

1 貴州大學(xué)林學(xué)院,貴陽(yáng) 550025 2 貴州大學(xué)風(fēng)景園林規(guī)劃設(shè)計(jì)研究中心,貴陽(yáng) 550025 3 貴州大學(xué)建筑與城市規(guī)劃學(xué)院,貴陽(yáng) 550025

當(dāng)前城市化進(jìn)程速度越來(lái)越快,我國(guó)的城鎮(zhèn)化率從2013年的53.7%增至2017年的58.52%[1],土地資源利用開(kāi)發(fā)強(qiáng)度越來(lái)越大,土地利用效率在不同地區(qū)表現(xiàn)出較大的不均衡[2],隨之產(chǎn)生的生態(tài)環(huán)境、社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展等相關(guān)問(wèn)題日益受到政府和眾多學(xué)者的關(guān)注[3- 5],2018年組建自然資源部將履行國(guó)土空間用途管制、建立空間規(guī)劃體系、生態(tài)保護(hù)修復(fù)等多項(xiàng)職責(zé),由此協(xié)調(diào)城市空間規(guī)劃、生物多樣性保護(hù)規(guī)劃顯得尤為重要[6]。城市空間形態(tài)結(jié)構(gòu)是特定的地理環(huán)境下,人類活動(dòng)與自然環(huán)境相互作用的結(jié)果[7],城市空間研究和城市生物多樣性研究已成為當(dāng)前城市快速發(fā)展背景下人居環(huán)境科學(xué)和生態(tài)學(xué)的研究熱點(diǎn)[8]。城市空間形態(tài)結(jié)構(gòu)研究主要集中在城市形態(tài)[9]、結(jié)構(gòu)[10]、特征[11]、演變及動(dòng)力學(xué)機(jī)制[12]等方面,其中山地城市亦開(kāi)展了空間結(jié)構(gòu)模型[13]、空間格局規(guī)劃[14]等研究,但基于喀斯特這一生態(tài)脆弱與人文歷史獨(dú)特的山地城市空間形態(tài)結(jié)構(gòu)及其量化的研究未見(jiàn)報(bào)道；城市生物多樣性研究方面主要集中在植物多樣性[15]、綠地景觀格局[16]、植物群落物種多樣性[17]、城市綠地系統(tǒng)多樣性保護(hù)[18]等,并且有向個(gè)體小的生物發(fā)展的趨勢(shì),如草本植物多樣性[19-20]、浮游植物多樣性研究[21]等；在城市生物多樣性影響因素方面主要開(kāi)展了城市化[22]、綠地景觀格局[23]對(duì)生物多樣性的影響研究,在山地城市涉及生物多樣性的研究主要有生物多樣性保護(hù)規(guī)劃[24]、綠地系統(tǒng)構(gòu)建[25]、景觀格局[26]、城市森林物種多樣性[27]。雖然,關(guān)于城市空間和城市生物多樣性兩方面的研究已非常廣泛,但將城市空間形態(tài)結(jié)構(gòu)與城市生物多樣性二者結(jié)合在一起的研究并不多見(jiàn),尤其是針對(duì)特殊的多山城市的相關(guān)研究鮮見(jiàn)報(bào)道。城市生物多樣性的形成、維持等是城市空間中的主要生態(tài)過(guò)程,二者之間是否存在必然的關(guān)系,城市空間形態(tài)結(jié)構(gòu)對(duì)城市生物多樣性的空間格局有沒(méi)有影響,這些問(wèn)題對(duì)于多山城市的空間規(guī)劃與生物多樣性保護(hù)具有重要意義?；诖?本研究選取山地城市中生態(tài)環(huán)境脆弱的喀斯特山地城市為研究對(duì)象,以典型喀斯特山地城市—安順市為例,采用空間句法、生物多樣性理論及其研究方法對(duì)喀斯特山地城市空間形態(tài)結(jié)構(gòu)、綠地植物群落物種多樣性及二者的關(guān)系進(jìn)行初步研究,旨在揭示城市空間形態(tài)結(jié)構(gòu)與生物多樣性的互作關(guān)系,為城市空間規(guī)劃、生物多樣性保護(hù)規(guī)劃與維持提供理論依據(jù),同時(shí)對(duì)城市國(guó)土空間規(guī)劃上的“多規(guī)合一”途徑具有重要參考意義。

1 材料和方法

1.1 研究區(qū)概況

安順市(25°21′—26°37′N,105°13′—106°33′E),位于貴州省中西部,處于長(zhǎng)江水系烏江流域和珠江水系北盤江流域的分水嶺地帶,是世界上典型的喀斯特地貌集中地區(qū),喀斯特地貌占全域總面積84.9%,平均氣溫在13.2—15.0℃,屬于“東部季風(fēng)農(nóng)業(yè)氣候區(qū)”,四季分明,降水多集中于5至8月,年平均氣溫14—16℃,年平均無(wú)霜期280 d,年平均相對(duì)濕度80%,少日照、低輻射。境內(nèi)大多為亞熱帶巖溶化高原山地,地表山嶺縱橫,孤立山體較多,山體分布散亂無(wú)序,且人為開(kāi)墾的坡耕地較多,土地荒漠化情況嚴(yán)重。本研究選取范圍為安順市主城區(qū)規(guī)劃區(qū)(圖1),面積約為264.61 km2。區(qū)域內(nèi)地勢(shì)北高南低,海拔在1250—1560 m之間,區(qū)域內(nèi)較多建筑依山而建,道路坡度較大,且由于山體分隔道路較為曲折。

1.2 數(shù)據(jù)與資料來(lái)源

以安順市2017年P(guān)leiades高分辨率衛(wèi)星影像圖(0.5 m空間分辨率)為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源,通過(guò)人工解譯及相關(guān)軟件(Auto CAD、UCL Depth map)處理,得到安順市城區(qū)道路軸線模型,以供空間句法相關(guān)指標(biāo)測(cè)定。劃定1000 m×1000 m網(wǎng)格覆蓋整個(gè)研究區(qū)域,選定網(wǎng)格交界處為取樣點(diǎn),在取樣點(diǎn)上設(shè)置植物群落調(diào)查樣地,通過(guò)實(shí)地調(diào)查研究區(qū)內(nèi)樣地植物群落及其物種多樣性來(lái)獲得基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

圖1 研究區(qū)地理區(qū)位圖Fig.1 Location map of study area

1.3 研究方法

1.3.1城市空間形態(tài)結(jié)構(gòu)測(cè)定

采用空間句法表征城市空間形態(tài)結(jié)構(gòu),空間句法通過(guò)對(duì)包括建筑、聚落、城市甚至景觀在內(nèi)的人居空間形態(tài)結(jié)構(gòu)的量化描述,來(lái)表征空間及其組織與人類社會(huì)之間相互影響、相互作用的關(guān)系[28]。這種空間與人類社會(huì)之間的關(guān)系自然而然地會(huì)涉及空間內(nèi)的物種多樣性,本研究選擇空間句法中相關(guān)空間形態(tài)結(jié)構(gòu)指標(biāo),探討空間形態(tài)結(jié)構(gòu)對(duì)植物物種多樣性的影響。選取指標(biāo)如下[29],見(jiàn)表1。

1.3.2植物群落樣地設(shè)置、調(diào)查及植物群落物種多樣性指數(shù)測(cè)定

基于遙感影像,為便于與空間結(jié)構(gòu)形態(tài)有較高的吻合度,通過(guò)空間尺度分析,在整個(gè)研究區(qū)劃定1000 m×1000 m網(wǎng)格,網(wǎng)格交界處設(shè)取樣點(diǎn),若取樣點(diǎn)落在建筑、道路等無(wú)植物的硬化設(shè)施以及農(nóng)田上,則去除,共獲得有效取樣點(diǎn)93處(圖1),在樣點(diǎn)上設(shè)置40 m×40 m的樣地,樣地內(nèi)設(shè)置10 m×10 m喬木樣方4個(gè),每個(gè)喬木樣方設(shè)5個(gè)4 m×4 m灌木樣方、5個(gè)1 m×1 m草本樣方[35]。

表1 空間句法指標(biāo)及含義

采用植物群落社會(huì)學(xué)調(diào)查方法[35]獲得基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。在調(diào)查過(guò)程中發(fā)現(xiàn)人為干擾對(duì)物種數(shù)量和種類數(shù)目影響較大,故選取物種多樣性指數(shù)有：①M(fèi)argalef指數(shù)(R),僅考慮群落的物種數(shù)量和總個(gè)體數(shù),將一定大小的樣本中的物種數(shù)量定義為多樣性指數(shù)；②Shannon-Wiener(H′)指數(shù),主要體現(xiàn)區(qū)域內(nèi)種類數(shù)目和種類之間個(gè)體分配均勻程度；③Pielou(Jh)指數(shù),反映區(qū)域中各物種在數(shù)量上的一致程度；④Simpson(D)指數(shù),表示樣本中兩個(gè)不同種之間個(gè)體相遇的概率[36]。計(jì)算公式為：

R=(S-1)/lnN

(1)

H′=-∑Pilg(Pi)

(2)

Jh=H′/lnS

(3)

D=1-∑Pi2

(4)

式中,N為總個(gè)體數(shù)量；S為總物種數(shù)量；lg為以10為底的對(duì)數(shù)；ln為以e為底的自然對(duì)數(shù)；Pi=ni/N,ni表示第i個(gè)物種的個(gè)體數(shù)量。

1.3.3城市空間形態(tài)結(jié)構(gòu)與植物群落物種多樣性相關(guān)關(guān)系測(cè)定

采用相關(guān)性雙變量分析法對(duì)城市空間形態(tài)結(jié)構(gòu)指標(biāo)與植物群落物種多樣性指數(shù)進(jìn)行相關(guān)性分析,通過(guò)上述研究得到城市空間形態(tài)結(jié)構(gòu)指標(biāo)與植物群落物種多樣性指數(shù),取植物群落樣地內(nèi)空間形態(tài)結(jié)構(gòu)指標(biāo)數(shù)據(jù)(因空間形態(tài)結(jié)構(gòu)指數(shù)具有臨近空間區(qū)域管轄性,因此樣點(diǎn)內(nèi)如沒(méi)有空間形態(tài)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù),則取離樣地最近的空間形態(tài)結(jié)構(gòu)指標(biāo)數(shù)據(jù))與樣地內(nèi)物種多樣性指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)關(guān)系分析。

1.3.4數(shù)據(jù)處理

安順市空間形態(tài)結(jié)構(gòu)指標(biāo)通過(guò)UCL Depth map 10軟件實(shí)現(xiàn)；植物群落物種多樣性Margalef指數(shù)、Shannon-Wiener指數(shù)、Pielou指數(shù)及Simpson指數(shù)等數(shù)據(jù)在Excel軟件進(jìn)行整理與處理；采用Pearson相關(guān)檢驗(yàn)分析空間形態(tài)結(jié)構(gòu)與植物群落物種多樣性之間的相關(guān)性,采用單因素方差分析(one-way ANOVA)和最小顯著差異法(LSD)比較不同綠地類型和不同方位植物群落物種多樣性的差異,顯著性水平設(shè)定為α=0.05,上述處理在SPSS Statistics 20軟件中實(shí)現(xiàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 安順市空間形態(tài)結(jié)構(gòu)分析

2.1.1安順市整體空間形態(tài)結(jié)構(gòu)特征

基于空間句法理論,通過(guò)分析軸線模型得到安順市整體空間形態(tài)結(jié)構(gòu)如表2、圖2和圖3。表2可知安順市全局整合度、局部整合度均偏低,表明安順市整體可達(dá)性較差,空間聯(lián)系程度不高。圖2可以看出整體空間形態(tài)結(jié)構(gòu)呈東南—西北向條塊狀分布(東南條塊狀由紅色高整合度軸線組成,西北條塊狀由西北方向黑色軸線組成),東南向以黃果樹(shù)大街與二環(huán)路所夾區(qū)域?yàn)橹黧w,其整合度高于西北向區(qū)域,這兩大區(qū)域主要由迎賓大道、工業(yè)大道相聯(lián)系；安順市整體空間形態(tài)結(jié)構(gòu)中心性不強(qiáng)且較為分散,中心性較高區(qū)域?yàn)椋憾h(huán)路、迎賓大道、黃果樹(shù)大街、工業(yè)大道以及安順環(huán)城高速東段區(qū)域；其中二環(huán)路不僅是整合度核心區(qū)域,同時(shí)還連接了迎賓大道、工業(yè)大道和安順環(huán)城高速這些中心性較強(qiáng)區(qū)域,說(shuō)明二環(huán)路在整個(gè)城市中有著舉足輕重的作用,是連接城市的交通樞紐；迎賓大道、工業(yè)大道作為連接城市兩大塊區(qū)域的主要交通道路,其本身也是整合度核心區(qū)域,說(shuō)明在推動(dòng)城市向北發(fā)展的過(guò)程中,這兩大區(qū)域作為重點(diǎn)開(kāi)發(fā)對(duì)象,在建設(shè)中優(yōu)先于其它區(qū)域進(jìn)行發(fā)展；安順環(huán)城高速盡管在西北向區(qū)域整合度較高,但僅有東段區(qū)域?yàn)槌鞘姓隙群诵?說(shuō)明在城市發(fā)展過(guò)程中此區(qū)域發(fā)展強(qiáng)度不大,在未來(lái)城市建設(shè)中仍是開(kāi)發(fā)重點(diǎn)；安順市平均道路密度較低,城市道路密集區(qū)域集中在中部,西部的迎賓大道與東部的工業(yè)大道為道路稀疏區(qū)域,總體上安順市道路空間分布不均衡,道路網(wǎng)絡(luò)集聚于較為發(fā)達(dá)的中心城區(qū),且道路密度在中心城區(qū)與東西部區(qū)域間有明顯差異；軸線顏色由紅色向藍(lán)色過(guò)渡,反映了空間整合度由高到低,全局整合度最高區(qū)域主要集中在二環(huán)路、迎賓大道、黃果樹(shù)大街,說(shuō)明在一定程度上這三條道路的人車流量更大,可達(dá)性最高,全局整合度較低區(qū)域集中在城市北部,可能是因?yàn)楸辈可刑幱谠诮ǖ倪^(guò)程中,在規(guī)劃上保留有許多山體綠地,可達(dá)性相對(duì)較低；局部整合度(半徑=3)較高區(qū)域集中在黃果樹(shù)大街,其次為二環(huán)路,城市北部區(qū)域局部整合度較低,表明人流主要集中在黃果樹(shù)大街與二環(huán)路區(qū)域。以上整體反映了喀斯特山地城市自然山體保留較多,內(nèi)部空間可達(dá)性較差,聯(lián)系程度較低,因山體影響呈兩個(gè)條塊狀發(fā)展趨勢(shì)等特征。

表2 安順市整體空間形態(tài)結(jié)構(gòu)指數(shù)

圖2 安順市空間形態(tài)結(jié)構(gòu)整合度核心 Fig.2 The core of integration degree of spatially morphology structure in Anshun City

圖3 安順市整體空間形態(tài)結(jié)構(gòu)特征Fig.3 Characteristics of the overall spatially morphology structure in Anshun City

2.1.2安順市空間形態(tài)結(jié)構(gòu)局部關(guān)系特征分析

圖4是通過(guò)分析軸線模型得到關(guān)于空間形態(tài)結(jié)構(gòu)局部特征圖,由圖可以看出：整體上安順市的空間滲透性、聚集度、交通潛力低,這反映了安順市自然空間占較大比例,人文社會(huì)空間不發(fā)達(dá),選擇度較高區(qū)域與連接度較高區(qū)域、控制值較高區(qū)域三者之間存在高度重合,表明此區(qū)域空間滲透性較好,空間聚集程度較高,其空間吸引穿越交通的潛力較大,并且選擇度、連接度、控制值較高區(qū)域仍然集中在黃果樹(shù)大街和二環(huán)路,進(jìn)一步說(shuō)明黃果樹(shù)大街和二環(huán)路是主要的交通樞紐中心,是連接城市其它區(qū)塊的便捷通道,其對(duì)周邊區(qū)域的控制程度也是最大的,同時(shí)也說(shuō)明除黃果樹(shù)大街和二環(huán)路外,其他研究區(qū)域內(nèi)空間滲透性、聚集度、交通潛力均較低；在迎賓大道區(qū)域也出現(xiàn)選擇度較高的情況,在城市向北擴(kuò)張過(guò)程中,人們?cè)诖┬谐鞘谢顒?dòng)中選擇此區(qū)域通行的頻率逐漸提高；中心城區(qū)和西南區(qū)域便捷程度較高,在東部的東關(guān)辦以及東北方向的蔡官鎮(zhèn)區(qū)域內(nèi),平均深度值遠(yuǎn)大于其它區(qū)域,交通相對(duì)較為閉塞,主要原因是與中心城區(qū)連接的區(qū)域?yàn)楸Ａ舻纳襟w綠地和農(nóng)用地,規(guī)劃把此區(qū)域部分劃分為生態(tài)廊道,導(dǎo)致該區(qū)域與其他區(qū)域連接不便捷。

圖4 安順市空間形態(tài)結(jié)構(gòu)局部關(guān)系特征Fig.4 Characteristics of local relationship between spatially morphology structure in Anshun City

2.1.3安順市空間形態(tài)結(jié)構(gòu)可理解度分析

可理解度主要是用來(lái)表征城市空間形態(tài)結(jié)構(gòu)的認(rèn)知程度,由圖5可知：安順市全局整合度和局部整合度擬合系數(shù)低,可理解度數(shù)值僅為0.138,說(shuō)明安順市整體可理解度不高,人們行走于市區(qū)內(nèi)的道路中,難以通過(guò)幾條街道或幾片區(qū)域形成整體城市印象,說(shuō)明喀斯特山地城市空間多樣性和異質(zhì)性高、社會(huì)空間與自然空間交融,使得空間豐富多樣,進(jìn)一步反映了喀斯特山地城市因遺留自然山體較多,城山交錯(cuò),從而形成了變化多樣的、復(fù)雜的自然與社會(huì)融合的空間網(wǎng)絡(luò),因而其可理解度較低；圖中紅色點(diǎn)表示全局整合度和局部整合度都較高的區(qū)域,這些區(qū)域主要為黃果樹(shù)大街、二環(huán)路以及這兩條街道中間的眾多小街道,如顧府街等；紅點(diǎn)聚集圖像近似于一條回歸直線,其斜率遠(yuǎn)大于局部整合度和全局整合度形成的回歸直線,說(shuō)明這些區(qū)域不僅是城市核心所在,自身也具有較為鮮明的特色；安順市山體較多,道路走向、分布易受地形地勢(shì)改變,故而城市空間形態(tài)結(jié)構(gòu)易受影響,局部空間與整體空間擬合程度不高,反映出安順市保存有許多生態(tài)環(huán)境良好的自然與半自然空間。

圖5 可理解度Fig.5 Intelligible degree

2.2 安順市植物群落物種多樣性特征分析

2.2.1安順市整體植物群落物種多樣性分析

植物群落物種多樣性測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表3,可以看出：安順市中心城區(qū)規(guī)劃區(qū)內(nèi)植物群落物種多樣性4種指數(shù)均偏低,安順市正處于快速的城市發(fā)展建設(shè)過(guò)程中,區(qū)域內(nèi)植被生態(tài)系統(tǒng)可能受此影響,導(dǎo)致植物群落物種多樣性指數(shù)較低；不同樣點(diǎn)內(nèi)多樣性指數(shù)差距較大,某些樣點(diǎn)所在生境被隔離開(kāi),易造成生態(tài)孤島,或其生境本身為喀斯特巖石裸露較嚴(yán)重區(qū)域,植物群落物種多樣性指數(shù)相對(duì)較低,有些則其所在區(qū)域或周邊區(qū)域用地性質(zhì)發(fā)生改變,城市空間形態(tài)結(jié)構(gòu)相應(yīng)發(fā)生變化,由此人為活動(dòng)在此區(qū)域也更加頻繁,對(duì)區(qū)域內(nèi)生態(tài)環(huán)境影響較大,故多樣性指數(shù)比其他未受干擾的樣點(diǎn)低,從而形成明顯差異。

表3 安順市植物群落物種多樣性指數(shù)

2.2.2不同綠地類型植物群落物種多樣性分析

通過(guò)對(duì)不同綠地類型中植物群落物種多樣性進(jìn)行分析得到結(jié)果如表4：安順市內(nèi)不同綠地類型中植物群落物種多樣性存在有差異性,總體上區(qū)域綠地和公園綠地植物群落物種多樣性數(shù)值相差不大,且高于附屬綠地、廣場(chǎng)綠地和防護(hù)綠地；在Margalef指數(shù)上,區(qū)域綠地高于附屬綠地、廣場(chǎng)綠地、防護(hù)綠地,公園綠地也大于廣場(chǎng)綠地；在Shannon-Wiener指數(shù)上,區(qū)域綠地高于附屬綠地、廣場(chǎng)綠地和防護(hù)綠地；在Simpson指數(shù)上,區(qū)域綠地高于附屬綠地和防護(hù)綠地；在Pielou指數(shù)上,各綠地類型之間并無(wú)顯著差異。結(jié)果表明：區(qū)域綠地受人為活動(dòng)影響較小,其植物群落物種多樣性指數(shù)較高；附屬綠地、廣場(chǎng)綠地、防護(hù)綠地受人工種植因素影響較大,且大多數(shù)種植模式較為單一,植物多樣性指數(shù)偏低；安順市公園大多為山體公園或依山而建的綜合性公園,人工種植綠化偏少,故其植物多樣性指數(shù)偏高。

表4 不同綠地類型植物群落物種多樣性指數(shù)

2.2.3不同方位植物群落物種多樣性分析

表5是對(duì)不同方位中植物群落物種多樣性進(jìn)行分析得到結(jié)果,可以看出：安順市不同方位之間植物群落物種多樣性指數(shù)存在顯著性差異,整體上東北、東南方向植物多樣性指數(shù)高于其他區(qū)域,中心城區(qū)與西南區(qū)域植物群落物種多樣性指數(shù)較低,中心城區(qū)為政治、經(jīng)濟(jì)、文化的中心,許多樣地內(nèi)的植物為園林綠化樹(shù)種,人們?yōu)榱藸I(yíng)造較為美觀的植物綠化景觀,通常會(huì)進(jìn)行人為干預(yù),如殺蟲(chóng)、除雜草、施肥等,這些活動(dòng)打破了生境內(nèi)的自然演替,是造成植物群落物種多樣性較低的重要原因之一；其中Pielou指數(shù)僅在東北區(qū)域與中心城區(qū)存在有明顯差異,在一定程度上反映出人為活動(dòng)對(duì)生境的影響表現(xiàn)在整體水平上,這導(dǎo)致樣點(diǎn)內(nèi)均勻度指數(shù)可能會(huì)下降,但相比其他指數(shù)并不十分明顯,其中變化較大的為Margalef指數(shù),表明人為活動(dòng)對(duì)物種數(shù)量的影響最為明顯。

表5 不同方位植物群落物種多樣性指數(shù)

2.3 安順市空間形態(tài)結(jié)構(gòu)與植物群落物種多樣性的相關(guān)關(guān)系

2.3.1整體上安順市空間形態(tài)結(jié)構(gòu)與植物群落物種多樣性關(guān)系

表6為采用相關(guān)性雙變量分析法對(duì)城市空間形態(tài)結(jié)構(gòu)指標(biāo)與植物群落物種多樣性指數(shù)進(jìn)行相關(guān)性分析,圖6為植物群落物種多樣性總體分布圖,結(jié)果顯示：在安順市整體規(guī)劃區(qū)域內(nèi),選擇度僅與Margalef指數(shù)呈顯著負(fù)相關(guān),空間吸引人到達(dá)的潛力越大,物種多度越小,說(shuō)明交通潛力對(duì)物種數(shù)量的影響相對(duì)較強(qiáng),對(duì)物種豐富度、均勻度影響較弱；連接度與各植物群落物種多樣性指數(shù)都呈顯著負(fù)相關(guān),城市空間滲透性越好的區(qū)域,各植物群落物種多樣性指數(shù)越低,說(shuō)明路網(wǎng)密集區(qū)域,人類活動(dòng)較為頻繁,對(duì)植物生境的干擾強(qiáng)度也較大；整合度與Margalef指數(shù)、Shannon-Wiener指數(shù)、Simpson指數(shù)呈顯著負(fù)相關(guān),可達(dá)性越高的區(qū)域,植物群落物種多樣性指數(shù)越低(Pielou指數(shù)顯著性不大),說(shuō)明人流和車流穿行量較大、城市空間聚集區(qū)域,植物群落物種多樣性指數(shù)一般較低；平均深度值僅與Shannon-Wiener指數(shù)呈顯著正相關(guān),平均深度值越大,Shannon-Wiener指數(shù)越大,進(jìn)一步說(shuō)明在便捷程度較低區(qū)域,物種豐富度較高；而控制值與各植物群落物種多樣性指數(shù)均無(wú)顯著相關(guān)性。

表6 安順市整體空間形態(tài)結(jié)構(gòu)與植物群落物種多樣性的相關(guān)關(guān)系

圖6 安順市植物群落物種多樣性指數(shù)Fig.6 Plant community species diversity index in Anshun City

2.3.2不同綠地類型空間形態(tài)結(jié)構(gòu)與植物群落物種多樣性關(guān)系

采用相關(guān)性雙變量分析法對(duì)不同綠地類型中二者之間的相關(guān)關(guān)系進(jìn)行分析,結(jié)果如表7：在不同綠地類型中僅附屬綠地在空間形態(tài)結(jié)構(gòu)與植物群落物種多樣性間存在顯著相關(guān)關(guān)系,其他綠地類型無(wú)顯著相關(guān)性。其中在附屬綠地上,Margalef指數(shù)與選擇度、連接度、整合度呈顯著負(fù)相關(guān)與平均深度值呈顯著正相關(guān),說(shuō)明在可達(dá)性較高、選擇度較高的空間區(qū)域,Margalef指數(shù)越低,而在便捷程度越低區(qū)域,Margalef指數(shù)越高,這反映出不同區(qū)域內(nèi)附屬綠地受人為活動(dòng)干擾程度不同,在可達(dá)性較低區(qū)域,生境內(nèi)植被受人為影響較弱,能進(jìn)行群落自然演替,相較于人類聚集強(qiáng)度較大區(qū)域,其多樣性指數(shù)相對(duì)較高,Pielou指數(shù)與連接度呈顯著負(fù)相關(guān),由于不同物種在外界干擾下所呈現(xiàn)的反應(yīng)不同,人為活動(dòng)對(duì)不同物種數(shù)量影響不一致,故空間聚集程度越高,Pielou指數(shù)越低。在公園綠地中,公園的選址建設(shè)大多是為了滿足人類的需求而建立在人相對(duì)集中的地方,大多位于中心城區(qū),所在區(qū)域的城市空間形態(tài)結(jié)構(gòu)指數(shù)差異不大,另外安順市大多數(shù)公園為山體公園,其植被類型由人工與自然混合組成,有些公園的植被組成存在有一定的同質(zhì)性,因而其城市空間形態(tài)結(jié)構(gòu)與植物群落物種多樣性僅有一定的相關(guān)關(guān)系。區(qū)域綠地大多分布于建成區(qū)外圍,其周圍空間形態(tài)結(jié)構(gòu)指數(shù)較低,區(qū)域綠地主要由自然綠地組成,為保障其在城市中的生態(tài)和環(huán)保作用,一般區(qū)域綠地受嚴(yán)格保護(hù)并限制開(kāi)發(fā),故植物群落物種多樣性受人為干擾不大,所以二者之間相關(guān)關(guān)系較弱。廣場(chǎng)綠地受人為活動(dòng)影響嚴(yán)重,其本身所處區(qū)域一般為城市較為聚集區(qū)域,空間形態(tài)結(jié)構(gòu)較規(guī)則而統(tǒng)一,區(qū)域內(nèi)植物大多由人工種植,植物群落物種多樣性指數(shù)存在有太大的人為干擾性,故空間形態(tài)結(jié)構(gòu)與植物群落物種多樣性之間的相關(guān)性較低。在防護(hù)綠地中,為使得植被起到較好的衛(wèi)生、隔離和防護(hù)等作用,植被大多由人工種植而成,其組成形式較為單一,植物多樣性指數(shù)在不同區(qū)域差異性不大,其本身所在區(qū)域一般為工廠、鐵路、公路等需要防護(hù)地段,空間形態(tài)結(jié)構(gòu)受這些用地分布影響表現(xiàn)出局部無(wú)規(guī)律狀態(tài),故空間形態(tài)結(jié)構(gòu)與植物群落物種多樣性之間的相關(guān)關(guān)系較低?？傮w而言,不同綠地類型因其性質(zhì)和作用不同,植物群落物種多樣性差異明顯,有些綠地由于自身特性或依附于周邊用地等原因,其地理分布較為無(wú)序,空間形態(tài)結(jié)構(gòu)也表現(xiàn)出無(wú)規(guī)律狀態(tài),因此二者之間相關(guān)關(guān)系較低,但在附屬綠地中,空間形態(tài)結(jié)構(gòu)對(duì)人為活動(dòng)影響較大,兩者相關(guān)關(guān)系顯著。綜上表明,盡管表6表明城市綠地系統(tǒng)整體水平上植物群落物種多樣性與城市空間形態(tài)結(jié)構(gòu)關(guān)系顯著,但在表7反映的綠地類型水平上,由于局部城市人為活動(dòng)干擾強(qiáng)烈、或城市用地性質(zhì)不同、或喀斯特生境自身生態(tài)脆弱等因素,導(dǎo)致空間形態(tài)結(jié)構(gòu)與物種多樣性關(guān)系欠佳,因此在局部尺度上應(yīng)該減少人為干擾、確定好適當(dāng)?shù)挠玫仡愋汀⒕S護(hù)好喀斯特生態(tài)系統(tǒng)平衡,這將是未來(lái)喀斯特山地城市空間規(guī)劃與管理應(yīng)當(dāng)重視的重要舉措。

3 討論

3.1 喀斯特山地城市空間形態(tài)結(jié)構(gòu)與植物群落物種多樣性關(guān)系特征

有研究[37-38]顯示城市空間形態(tài)結(jié)構(gòu)、社會(huì)職能、生態(tài)環(huán)境質(zhì)量之間存在某些映射關(guān)系,本研究結(jié)果也表明了這一點(diǎn)。本研究表明,從整體而言,在城市周邊區(qū)域,城市空間形態(tài)結(jié)構(gòu)指數(shù)數(shù)值較中心城區(qū)低,但其植物群落物種多樣性遠(yuǎn)高于中心城區(qū)(圖6),由此可知在連接度、整合度、選擇度和控制值較高區(qū)域,人口聚集、干擾頻度和強(qiáng)度較高,區(qū)域內(nèi)物種數(shù)量較少,種類越來(lái)越簡(jiǎn)單,物種組成分布漸趨混亂[39- 40],植物群落物種多樣性也較低,整體上兩者之間呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。

本研究顯示,安順市整體空間形態(tài)結(jié)構(gòu)呈東南向與西北向兩大條塊狀,不同于一般的平原城市,喀斯特山地城市空間形態(tài)結(jié)構(gòu)受地形地貌特征影響嚴(yán)重,區(qū)域內(nèi)地形起伏繁復(fù),平地較少,總體用地高差變化不大,有些城市建設(shè)用地為山體丘陵遭平整后所用,部分建筑依山而建[41],這也是喀斯特山地城市量化空間形態(tài)結(jié)構(gòu)指標(biāo)數(shù)值較低的一個(gè)重要原因。在城市擴(kuò)張過(guò)程中,不僅城市空間形態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變,植物群落物種多樣性在此過(guò)程中也有著明顯差異性。表7顯示,比較不同綠地類型植物群落物種多樣性差異及與城市空間形態(tài)之間的關(guān)系可知,不同綠地類型中多樣性差異明顯,其中與城市空間形態(tài)結(jié)構(gòu)相關(guān)性最大的為Margalef指數(shù),空間形態(tài)結(jié)構(gòu)指數(shù)越高,物種數(shù)量相對(duì)較低,因植物多樣性受影響因素較多,盡管兩者之間存在一定的相關(guān)性,但在其它多樣性指數(shù)之間相關(guān)性較弱,由此可知,城市空間形態(tài)結(jié)構(gòu)深受地形地貌等自然條件和人類干擾活動(dòng)這兩大因素影響,在喀斯特這一特殊地貌環(huán)境背景下,局部人類活動(dòng)較易改變城市生態(tài)環(huán)境及其空間形態(tài)結(jié)構(gòu),并同時(shí)對(duì)植物群落物種多樣性造成巨大影響,因此越是局部尺度,在進(jìn)行空間規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)越要注意多重影響因素。

表7 不同綠地類型空間形態(tài)結(jié)構(gòu)與植物群落物種多樣性的相關(guān)關(guān)系

3.2 喀斯特山地城市空間形態(tài)結(jié)構(gòu)規(guī)劃與植物群落物種多樣性保護(hù)規(guī)劃的協(xié)調(diào)性

Matthew Carmona等曾在《城市設(shè)計(jì)的維度》中提出我們需要從廣泛的視野進(jìn)行城市空間的設(shè)計(jì)[42],本文僅探討城市空間形態(tài)規(guī)劃和植物群落物種多樣性規(guī)劃兩者之間的協(xié)調(diào)關(guān)系,旨在為喀斯特山地城市規(guī)劃建設(shè)提供一定的參考。對(duì)城市空間形態(tài)結(jié)構(gòu)合理規(guī)劃,能提高空間可達(dá)性、便捷性、滲透力、集聚性等社會(huì)屬性[43],同樣,植物群落物種多樣性保護(hù)與建設(shè)規(guī)劃合理,有利于城市生物多樣性保護(hù),能更好的保護(hù)城市的生態(tài)環(huán)境。喀斯特脆弱生態(tài)系統(tǒng)退化的一個(gè)重要的驅(qū)動(dòng)力是強(qiáng)烈的人類活動(dòng)干擾[44],由本研究的相關(guān)性分析結(jié)果可知,整體上城市空間形態(tài)結(jié)構(gòu)與植物群落物種多樣性呈顯著負(fù)相關(guān)性,因此在喀斯特山地城市生態(tài)環(huán)境脆弱區(qū)如何協(xié)調(diào)好兩者之間的關(guān)系顯得尤為重要。城市空間形態(tài)結(jié)構(gòu)規(guī)劃的主要目的之一就是讓人類社會(huì)活動(dòng)更為便捷,不僅使空間形態(tài)結(jié)構(gòu)符合美學(xué)原則,同時(shí)注重人們?cè)诖嘶顒?dòng)中的感受,但在此過(guò)程中區(qū)域內(nèi)自然生境會(huì)受到不同程度的影響,因此在城市空間形態(tài)結(jié)構(gòu)規(guī)劃中應(yīng)適當(dāng)加強(qiáng)對(duì)自然生境的保護(hù),在城市綠地建設(shè)中多采用鄉(xiāng)土物種,尊重植物生長(zhǎng)客觀規(guī)律和群落演替規(guī)律。植物群落物種多樣性規(guī)劃在對(duì)物種保護(hù)、緩沖區(qū)構(gòu)建及生態(tài)廊道建立等過(guò)程中,對(duì)城市空間形態(tài)結(jié)構(gòu)的連通性、聚集度都有著較大的影響,規(guī)劃過(guò)程中應(yīng)采取相應(yīng)的措施以加強(qiáng)各用地之間的聯(lián)系程度,如構(gòu)建生態(tài)型綠道等。由圖6可知：中心城區(qū)內(nèi)部也出現(xiàn)有植物群落物種多樣性較高的區(qū)域,大多為城市內(nèi)的自然山體和山體公園中,這是因?yàn)樵诎岔槃?chuàng)建國(guó)家園林城市過(guò)程中,對(duì)城市內(nèi)部的山體及山體公園規(guī)劃保護(hù)措施采取得當(dāng),自然山體與山體公園生境受干擾程度較低。在山地城市中,城市空間發(fā)展適應(yīng)于自然山水條件的引導(dǎo)和制約[14],在此,可以借鑒城市內(nèi)部山體植物群落較好區(qū)域在中心城區(qū)的保護(hù)經(jīng)驗(yàn),在城市擴(kuò)張過(guò)程中減少人為對(duì)山體的干擾,并對(duì)山體周圍劃定保護(hù)范圍,盡可能的不改變其周邊的用地模式。本研究存在的不足之處在于山體及自然生境周邊,多大范圍內(nèi)的用地性質(zhì)改變能對(duì)生境內(nèi)生態(tài)環(huán)境造成影響尚不明確,這個(gè)尺度仍需后續(xù)的深入研究與探討。在下一步的研究工作中,我們建議以山體或自然生境為參考的中心點(diǎn),從中心點(diǎn)往城市用地方向設(shè)置樣帶,每隔一定距離(用半徑R表示,具體距離視具體用地性質(zhì)情況而定),測(cè)算空間形態(tài)結(jié)構(gòu)指標(biāo),并用不同半徑R點(diǎn)上的空間形態(tài)結(jié)構(gòu)指標(biāo)與中心點(diǎn)山體或自然生境的物種多樣性指標(biāo)做相關(guān)性分析,隨著半徑R增大,當(dāng)空間形態(tài)結(jié)構(gòu)指標(biāo)與物種多樣性關(guān)系不再顯著時(shí)為止,這時(shí)的R值則為山體或自然生境周邊R半徑范圍內(nèi)用地性質(zhì)改變對(duì)生境內(nèi)生態(tài)環(huán)境造成影響的閾值,這種閾值在不同方位可能有所不同(因?yàn)樯襟w周邊用地性質(zhì)、開(kāi)發(fā)強(qiáng)度等有所不同),這需要在山體或自然生境周邊設(shè)置多條樣帶,最后繪制影響范圍梯度圖,以此圖為相關(guān)規(guī)劃部門提供理論參考。

4 結(jié)論

眾多研究[18,37- 38]表明不同的城市空間形態(tài)結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生不同的空間物質(zhì)功能,而不同的空間物質(zhì)功能又會(huì)對(duì)城市生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生不同的影響,本研究顯示空間形態(tài)結(jié)構(gòu)與綠地系統(tǒng)物種多樣性存在耦合關(guān)系,這進(jìn)一步定量地論證了這種城市空間形態(tài)結(jié)構(gòu)、物質(zhì)功能、生態(tài)環(huán)境三者之間映射關(guān)系的存在,也表明了本研究預(yù)期的意義與目標(biāo)基本達(dá)到,同時(shí)亦反映了本研究采用的分析方法是可行的、有效的?？λ固厣降爻鞘惺艿匦蔚孛灿绊懗鞘泻诵妮^為分散,安順市整體空間形態(tài)結(jié)構(gòu)呈東南—西北向兩大條塊狀分布,城市中心性不強(qiáng),整體可達(dá)性較差,空間聯(lián)系程度不高,整合度核心較為分散。城市道路密度較低,其密集區(qū)域在中部,整體上城市空間形態(tài)結(jié)構(gòu)可理解性不高,空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)規(guī)律性不強(qiáng)。城市空間滲透性、聚集度、交通潛力低。安順市植物群落物種多樣性指數(shù)偏低,且在不同區(qū)域內(nèi)多樣性指數(shù)差異較大。不同綠地類型、不同方位等條件下植物群落物種多樣性差異性明顯。安順市整體空間形態(tài)結(jié)構(gòu)與植物群落物種多樣性有顯著的相關(guān)關(guān)系,在城市空間形態(tài)結(jié)構(gòu)指數(shù)較高區(qū)域,人的聚集、活動(dòng)較高,區(qū)域內(nèi)物種數(shù)量較少,植物群落物種多樣性也較低。在不同綠地類型中,僅附屬綠地在Margalef指數(shù)和Pielou指數(shù)上存在有顯著相關(guān)性。在喀斯特山地城市中,城市空間形態(tài)結(jié)構(gòu)受地形地貌等自然條件和人類干擾活動(dòng)影響嚴(yán)重,相同的這兩大因素也對(duì)植物群落物種多樣性影響巨大,因此二者之間的相關(guān)性顯著。城市空間形態(tài)結(jié)構(gòu)規(guī)劃與植物群落物種多樣性規(guī)劃應(yīng)協(xié)調(diào)進(jìn)行,通過(guò)采取相應(yīng)措施來(lái)調(diào)節(jié)人類活動(dòng)與自然環(huán)境之間的關(guān)系,加強(qiáng)不同用地類型間的內(nèi)在聯(lián)系,使之成為一個(gè)有機(jī)的整體。