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2007-2016年嘉峪关市城市绿地生态评价及障碍因子分析
Ecological evaluation and obstacle factor analysis of urban green space in Jiayuguan from 2007 to 2016​
: 2019 - 09 - 23
: 2019 - 12 - 02
: 2019 - 12 - 08
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摘要&关键词
摘要:对城市绿地进行科学评价有助于人们正确认识和改造城市绿地建设,为城市绿地规划和管理提供参考。文章以2007-2016年嘉峪关市城市绿地为研究对象,从数量、结构、功能三个方面构建评价指标体系,通过障碍度模型,识别影响城市绿地生态水平的障碍因子。结果表明:(1)10年来嘉峪关市城市绿地生态水平整体呈波动上升趋势,级别由较低等级提高到高等级,但目前城市绿地生态水平属于低层次、不稳定的高等级阶段,城市绿地建设工作压力还很大。(2)从准则层看,嘉峪关市城市绿地生态水平的主要威胁变化较明显,数量指标和结构指标是主要障碍因子;从指标层看,各年份主要障碍因子不尽相同,最大障碍因子历经了从人均公园绿地面积、树种丰富度到净化空气能力的演变。
关键词:城市绿地;绿地生态;障碍度模型;嘉峪关市
Abstract & Keywords
Abstract: Background, aim, and scope The evaluation of urban green space can provide important support for the scientific planning and management of urban green space and realize the sustainable development of urban green space. The division of health level of green space can provide important information for the management strategy of green space, such as species selection and adjustment of vegetation structure. Etc.; The analysis of greenland vegetation ecological risk sources and the classification of risk levels can alleviate or eliminate stressors for green areas, and on the other hand, formulate corresponding countermeasures for green space health, providing important information for rational planning and management of green space in the next step. By constructing the urban green space ecological evaluation index system, the paper makes a scientific evaluation of the urban green space in Jiayuguan City, and uses certain models to identify the influencing factors affecting the ecological level of the urban green space. It is hoped that people will correctly understand and transform the urban green space construction as a follow-up city. Green space planning and management provide theoretical references. Materials and methods With the urban green space of Jiayuguan city from 2007 to 2016 as the research object, the ecological evaluation index system of urban green space is constructed from three aspects, and the obstacle degree model is adopted to identify the obstacle factors that affect the ecological level of urban green space. Results In the past 10 years, the comprehensive value of urban green space ecological level of Jiayuguan city has gradually increased, and the level has been raised from the lower level to the higher level. However, at present, the ecological level of urban green space belongs to the low level and unstable high level, and the construction pressure of urban green space is still great. From the perspective of criteria, the main threats to the ecological level of urban green space in Jiayuguan are obvious, and the quantity index and structure index are the main obstacles. From the index level, the main obstacle factors are different from year to year, and the biggest obstacle factors have evolved from per capita park green space area, tree species richness to air purification capacity. Discussion Urban green space evaluation initially focused on green space structure and ecological function, then gradually expanded to green space ecological services, ecological health level and ecological risk, and finally developed to sustainability evaluation. Urban green space more attention in the study of urban green space's ecological functions and ecosystem services, and concentrated in the eastern central region, based on "oasis" Jiayuguan city green space as the research object, from the aspects of quantity, structure, function of three comprehensive evaluation of the urban green space ecology level, using the disorder degree model to identify the obstacle factors of the development of urban green space, for the improvement of other urban ecological problems in arid areas provides a certain reference. Conclusions From 2007 to 2016, the ecological level of urban green space in Jiayuguan City gradually increased to a low-level, unstable high-level order. The barrier factors varied greatly in different years, and the biggest obstacle factor experienced the evolution from per capita park green area, tree species richness to air purification capacity. Recommendations and perspectives The urban green space evaluation initially focused on the green space structure and ecological function, and subsequently expanded to the green space's ecological service, ecological health level and ecological risk, and finally developed to sustainability evaluation. At present, the research on urban green space pays more attention to the ecological function and ecosystem service of urban green space, and concentrates on the eastern and central regions. The article takes the urban green space of Jiayuguan in the “desert oasis” as the research object, and comprehensively evaluates it from three aspects: quantity, structure and function. The ecological level of urban green space, using the obstacle model to identify the obstacle factors that restrict the development of urban green space, provides a reference for the improvement of ecological problems in other cities in the arid region.
Keywords: urban green space; green space ecology; obstacle model; Jiayuguan city
改革开放以来,我国工业化和城市化进程步入加速轨道,城市规模迅速扩张,城市经济腾飞发展,但同时,环境污染、景观多样性缺失以及城市热岛效应等生态环境问题也愈加明显(姜刘志等,2018)。城市绿地系统作为城市生态系统的重要组成内容,在保护城市生态多样性,减少环境污染和噪声污染,控制城市小气候以及缓解城市热岛效应等方面发挥着不可替代的重要作用(苏芳等,2018)。
自党的十七大首次明确提出生态文明建设以来,生态文明建设成为政府部门最重要的工作任务之一。党的十八大更是将生态文明建设列入中国特色社会主义“五位一体”的总布局中(卢智增和刘婷芳,2016),生态文明建设被提升至前所未有的高度。“森林城市”、“绿色城镇化”、“海绵城市”及“生态园林城市”等概念的相继提出与强调,表明我国部分城市逐渐开始重视城市绿地系统的规划和建设,城市绿地建设成为了城市规划的关键引导性因素(许乙青和成雨萍,2018)。但我国在追求城市绿地面积扩展速度的同时,却忽视了城市绿地综合水平的提升,从而出现了中国特色的冒进式城市绿化以及城市绿化亚健康现象。冒进式城市绿化表现在大面积的绿地公园,大范围的广场等;城市绿化亚健康现象表现在城市绿地结构布局不合理,景观类型分布不均衡,城市公园的区域可达性水平低下等。不论是冒进式城市绿化还是城市绿化亚健康现象,均使我国土地资源与环境问题未得到有效解决。近年来国外学者关于城市绿地的研究主要包括城市绿地数量和空间可达性与人类健康的关系、城市绿地空间布局与降温效果的关系等内容。如Anne et al(2019)利用2009和2011年5014名中、成年人数据探讨城市绿地数量与心理健康之间的关系,发现在控制年龄、性别和家庭收入等变量后城市绿地数量感知与心理幸福感呈现显著的正相关性;Isabel et al(2019)通过四个免疫系统计算3108名7岁儿童的AL值发现,学校附近绿地的可及性与儿童AL之间存在横截面的负相关,得出绿地空间可能有助于改善儿童健康;Masoudi et al(2019)通过对比分析亚洲四大主要城市的绿地空间格局与降温效果关系,发现面积较大,形状较简单,拥有更好聚合度和连通度的绿地空间格局,降温效果更显著。我国对城市绿地生态问题的研究主要涉及以下内容:一是对城市绿地生态功能与价值、生态综合水平及适宜性评价的研究。如龚围等(2018)从市域角度,利用遥感影像数据,运用经济学原理定量评估了济南市历下区城市绿地的七大生态价值;武文丽等(2018)针对干旱区独特的自然条件,从湿地资源、动植物生境、景观特征、人为干扰和温度风险等五个方面构建评价指标体系,定量分析了新疆北屯市城市绿地适宜性。二是从多角度、多方面分析城市绿地空间分布特征及演变规律的研究。如桂昆鹏等(2013)从供需角度出发,利用均匀度指数、人均公共绿地达标率对南京市城市绿地生态与社会服务水平进行分析,得出东部绿地富余但社会服务水平中等,老城区绿地稀疏且分布不均,南、北部绿地不足,分布不均且高可达性公共绿地少的结论;刘志强等(2019)以中国市域建成区绿地率为研究对象,运用空间分析等方法,得出市域建成区绿地率存在显著正相关性,空间溢出效应强且区域差异在累积效应下显著的结论。三是从以人为本的角度出发,探索城市绿地景观类型的降温作用和可达性与公平性等。如张彪等(2012)利用园林绿地调查数据,定量评估了北京建成区城市绿地夏季蒸腾降温的功能和价值,得出城市绿地降温效果显著,且受绿地面积和组成结构的影响,不同绿地类型及不同地区的绿地降温功能差异较大;;屠星月等(2019)通过对国内外围绕绿地可达性与居民福祉的关系开展的研究进行梳理,总结了绿地可达性与居民使用绿地、居民健康以及居民社会经济水平的联系,归纳了绿地供给和居民需求评价研究。
嘉峪关市作为古“丝绸之路”的交通要塞,独特的区位条件使其素有“连陲锁钥”之称,1958年随着国家“一五”计划重点项目“酒泉钢铁公司”的建设而兴起,是西北地区一座典型的资源型城市,市域内70%的土地为荒漠,物种稀少,生态环境脆弱。同时,作为中国五个不设市辖区的地级市之一,2016年城镇化水平高达93.44%,但其恶劣的自然条件和高城镇化率之间的矛盾使生态建设的成本和难度远高于中东部城市。近年来,高度的工业化和快速的城镇化进程使原本脆弱的生态环境更为敏感,而城市绿地具有改善环境、促进人体健康、维持生态稳定等功能,这对“戈壁绿洲”嘉峪关缓解生态环境压力有着至关重要的作用。。基于此,文章从数量、结构、功能三个方面构建城市绿地生态评价指标体系,定量测度嘉峪关城市绿地生态建设水平,分析城市绿地发展现状;运用障碍度模型识别其限制因子,揭示城市绿地建设过程中出现的问题,以期为嘉峪关市后期制定合理的城市生态发展战略提供科学依据。
1研究区概况与数据来源
1.1研究区概况
嘉峪关市地处河西走廊中段,甘肃省西北部。地势西南高,东北低,自然坡度13.3%。东距省会兰州760千米,地处97°49′52″E至98°31′24″E,39°37′58″N至39°50′29″N之间,中心位置为98°17'E,39°47'N。市辖区略呈平行四边形,南北稍窄,东西较长。全市面积12.24公顷,山地面积约占40%,东西最长为40km,南北最宽为35km。全市海拔处于1412~2722m之间,绿洲海拔位于1450~1700m之间,境内地势较为平坦。嘉峪关市属温带大陆性荒漠气候,年均气温在6.7℃—7.7℃之间,自然降水量年平均81.5mm,蒸发量2042.0mm,全年无霜期为130天左右。市境内地下水储量较为丰富,地下水深10~20m,内陆河流讨赖河(又名北大河、托勒河)横穿嘉峪关市境内,年均径流量6.58亿立方米。生物种类稀少,生物多样性单调,植被类型主要为戈壁荒漠植被、沙生植被、盐生草甸植被和栽培植被等,覆盖度较低。境内多为荒漠戈壁,绿洲仅占土地总面积的1.90%,生态环境脆弱,生态保护与建设成本较高。本文研究范围为嘉峪关市中心城区,建设用地主要包括嘉峪关老城区、嘉峪关新城区、嘉东工业园区以及国际空港。2016年市域建成区面积72.29km2,城市绿化覆盖率39.25%,绿地率38.12%,人均公园绿地面积35.61m2


图1   研究区绿地空间分布图
Fig.1 Spatial distribution map of green space in study area
1.2数据来源与处理
1.2.1   数据来源
基于数据的可获取性,文章选取2007-2016年为研究期间。其中,基础数据来源于十期Landsat遥感影像数据(来源:http://www.gscloud.cn/),每期取4景遥感影像,空间分辨率达30m,条带号为134-135,行编号为32-33,成像时间为春秋季。运用ENVI5.1软件,经过几何校正、配准、图像增强处理、拼接与裁剪等处理,采用目视解译和监督分类相结合的方法,得到各期的土地利用数据库。为保证解译精度,在各矢量图中进行点精度检验,解译精度达83%,达到本文所需。参照《土地利用现状分类标准》(GB/T 21010-2007),运用ArcGIS的Merge操作对土地类型加以整合,将嘉峪关市土地利用类型划分为城市建设用地、耕地、林地、草地、水域以及未利用地6个一级类别。其中,林地与草地是文章绿地景观研究类型。。对各绿地景观类型进行统计并计算,得出各类绿地景观面积等属性数据,再将矢量数据转化为栅格数据,利用景观空间格局分析软件Fragstats4.2计算斑块密度、均匀度指数、多样性指数、蔓延度指数、形状指数和斑块分维数等景观指数。其他数据来自历年《嘉峪关市统计年鉴》、《嘉峪关统计公报》和《嘉峪关市志》等,用于城市绿地生态评价相关指标的补充与修正。
1.2.2   数据预处理
为解决数据量纲问题,对原始数据进行极差标准化处理。以上16项指标中对于正向指标用公式(1)进行标准化处理,对于负向指标采用公式(2)进行标准化处理。计算公式如下:
\({M}_{ij}=\frac{{Y}_{ij}-\mathrm{m}\mathrm{i}\mathrm{n}\left({Y}_{ij}\right)}{\mathrm{max}\left({Y}_{ij}\right)-\mathrm{m}\mathrm{i}\mathrm{n}\left({Y}_{ij}\right)}\) (1)
\({M}_{ij}^{\text{'}}=\frac{\mathrm{m}\mathrm{a}\mathrm{x}\left({Y}_{ij}\right)-{Y}_{ij}}{\mathrm{max}\left({Y}_{ij}\right)-\mathrm{m}\mathrm{i}\mathrm{n}\left({Y}_{ij}\right)}\) (2)
其中,\({Y}_{ij}\)\({M}_{ij}\)\({M}_{ij}^{\text{'}}\)分别为第i年第j指标的原始值和标准化后的数值;\(\mathrm{max}\left({Y}_{ij}\right)\)\(\mathrm{m}\mathrm{i}\mathrm{n}\left({Y}_{ij}\right)\)分别为第j指标的最大值和最小值。
2研究方法
2.1   城市绿地生态评价指标体系
本文结合前人已有的研究成果(张利华等,2012;黄光庆等,2011;邹波等,2013),在遵循指标选取的系统性、有效性、完整性、可量化性以及可比性原则的基础上,分别从数量、结构、功能等3个方面,选取16个指标,构建嘉峪关城市绿地生态评价指标体系(表1)。
表1   城市绿地生态评价指标体系及权重
目标层
Target layer
准则层
Rule layer
权重
Weight
指标层
Index layer
属性
Attribute
单位
Unit
权重1
Weight 1
权重2
Weight 2
最终权重
Final weight
城市绿地生态评价指数
Ecological evaluation index of urban green space
数量指标
Quantity index
0.319城市绿化覆盖率
Urban greening coverage rate (C1)
+%0.0690.0720.070
城市绿地率
The greening rate of the city (C2)
+%0.0740.0690.072
人均公园绿地面积
Per capita park green area (C3)
+m2/人Person0.0950.0620.078
树种丰富度
Tree species richness (C4)
+\0.0870.1100.099
结构指标
Structure indicators
0.350多样性指数Diversity index (C5)+\0.0580.0510.054
蔓延度指数Spreading index (C6)+%0.0480.0570.052
景观均匀度
Uniformity of landscape (C7)
+\0.0510.0440.047
分形维数Fractal dimension (C8)+\0.0520.0430.048
聚集度指数Aggregation index (C9)+%0.0470.0440.046
斑块密度指数Plaque density index (C10)+\0.0510.0620.057
形状指数Shape index (C11)-\0.0460.0460.046
功能指标
Function indices
0.330吸收有毒气体能力
Ability to absorb toxic gases (C12)
+t0.0660.0760.071
净化空气能力
Air purification capacity (C13)
+%0.0820.0750.079
沙尘暴次数Dust storm frequency (C14)-次Time0.0500.0440.047
杀菌保健能力
Bactericidal and health care ability (C15)
+%0.0580.0680.063
滞尘量Amount of dust (C16)+t0.0660.0750.071
说明:吸收有毒气体能力=单位面积绿地吸收SO2量×绿地面积;净化空气能力=城市空气质量优良天数÷当年实际监测天数×100%;杀菌保健能力=(公园绿地面积+防护绿地面积)/绿地面积;滞尘量=单位面积滞尘量×绿地面积;树种丰富度=(树种树-1)/Log2N,其中N为树种个体总数。
2.2指标权重的计算
\[{M}_{ij}=\frac{{Y}_{ij}-\mathrm{m}\mathrm{i}\mathrm{n}\left({Y}_{ij}\right)}{\mathrm{max}\left({Y}_{ij}\right)-\mathrm{m}\mathrm{i}\mathrm{n}\left({Y}_{ij}\right)}\]
\[{M}_{ij}^{\text{'}}=\frac{\mathrm{m}\mathrm{a}\mathrm{x}\left({Y}_{ij}\right)-{Y}_{ij}}{\mathrm{max}\left({Y}_{ij}\right)-\mathrm{m}\mathrm{i}\mathrm{n}\left({Y}_{ij}\right)}\]
由于文章对嘉峪关市10年的城市绿地生态水平进行动态评价,因此不宜在不同年份采取不同的权重进行测度。同时,为了尽可能减少和避免权重确定过程中的某些主观和客观因素的影响,本文通过变异系数法和熵值法对各项指标分别进行赋权,最终采用二者的平均值为最终权重,在此基础上利用加权求和法对嘉峪关市城市绿地生态水平进行测度。
变异系数法赋权具体公式如下:
\({\partial }_{j}=\frac{{D}_{j}}{\stackrel{-}{{Z}_{j}}}\)\({W}_{j}=\frac{{\partial }_{j}}{\sum _{j=1}^{n}{\partial }_{j}}\) (3)
式中,\({\partial }_{j}\)\({D}_{j}\)\(\stackrel{-}{{Z}_{j}}\)\({W}_{j}\)分别为第j指标的变异系数、均方差、均值和权重值。
熵值法赋权公式如下:
计算i城市第j项指标值的比重:
\({P}_{ij}={M}_{ij}/\sum _{i=1}^{n}{M}_{ij}\left(i=1,2,\dots ,n,j=1,2,\dots ,m\right)\) (4)
计算第j项指标的熵值和差异系数,对j项指标,熵值越低,指标的差异越大,对评价结果的影响越大。熵值计算公式如下:
\({E}_{j}=-k\sum _{i=i}^{n}{P}_{ij}\mathrm{ln}\left({P}_{ij}\right)\) (5)
式中:\(\mathrm{k}>0\),\(k=1/\mathrm{ln}\left(n\right)\),\({E}_{j}\ge 0\)
差异系数的计算公式:
\({R}_{j}=1-{E}_{j}\) (6)
最后,得出评价指标j的权重:
\({W}_{j}={R}_{j}/\sum _{j=1}^{m}{R}_{j}\left(1\le \mathrm{j}\le \mathrm{m}\right)\) (7)
2.3障碍度模型
为进一步明确嘉峪关市绿地生态建设发展的改进方向,运用障碍度模型对影响其发展的障碍因素进行诊断,模型结构为(吴英玲等,2019):
\({O}_{ij}=\frac{\left(1-{x}_{ij}^{,}\right)×{w}_{ij}×100%}{\sum \left(1-{x}_{ij}^{,}\right)×{w}_{ij}}\) (8)
\({O}_{i}=\sum {O}_{ij}\) (9)
式中:\({O}_{ij}\)代表单项指标对城市绿地生态水平的障碍度,\({x}_{ij}^{,}\)代表系统ij个指标的标准化值,\({w}_{ij}\)代表子系统ij个指标的权重,\({O}_{i}\)为系统i对城市绿地生态发展的障碍度。
3   结果与分析
3.1嘉峪关市城市绿地生态水平分析
采用(1)~(7)对2007-2016年嘉峪关市城市绿地生态水平进行测算,借鉴相关研究(周迎雪等,2016),结合研究区实际情况,将城市绿地生态水平划分为五个等级,具体见表2。
表2   城市绿地生态评价标准
评价值 Value[0,0.2][0.2,0.4][0.4,0.6][0.6,0.8][0.8,1.0]
等级
Level
低级(Ⅰ)
Low-level (Ⅰ)
较低级(Ⅱ)
Lower (Ⅱ)
中级(Ⅲ)
Intermediate (Ⅲ)
较高级(Ⅳ)
More advanced (Ⅳ)
高级(Ⅴ)
Senior (Ⅴ)
3.1.1城市绿地生态水平总体评价
总体趋势上(图2),10年来嘉峪关市城市绿地生态水平呈波动上升趋势,绿地生态指数从0.22增长到0.82,增加2.73倍,,级别由较低等级阶段(Ⅱ)提高到高等级阶段(Ⅴ),可见植树育林、水土流失治理等生态环境建设已略有成效。具体来看:2007-2009年嘉峪关市城市绿地生态指数从最低值0.22增长到0.38,增速较快,但绿地生态水平仍局限在较低等级;2010年生态环境用水2667×104m3,比上一年度减少6.91%,城市绿地生态指数略有降低;2011-2012年,在“以绿为基、以水为脉、以人为本”的工作思路和建设“湖光山色、戈壁明珠”城市的总目标下,园林绿化工作成为城市生态建设的重点,城市绿地生态水平得到快速上升,逐渐从中级阶段转向较高等级阶段;2013-2014年,城市绿地生态水平有回落现象,其原因一方面是由于建成区面积扩大,同时城市绿化量增长幅度较小,使得城市绿地生态水平相对有所下降;另一方面是由于沙尘天气增多,导致城市绿地的生态功能减弱。2015年之后,各部门在“保护优先、预防为主”的思想指引下分阶段、分步骤推进生态项目建设,绿地生态水平又恢复快速增长。


图2   嘉峪关市城市绿地生态水平及增长速度变化趋势(2007-2016)
Fig.2 Changes in ecological level and growth rate of urban green space in Jiayuguan city (2007-2016)
3.1.2数量指标评价
2007-2016年数量指标评价分值变化最为明显,总体表现出先增长后减小再增长的走势(表3)。随着生态文明建设、绿色创新理念等的贯彻落实,嘉峪关市加速步入集约高效、绿色创新发展道路,城市绿量持续提高,数量指标值占城市绿地生态值的比重越来越大。其中:2013年伴随着城市人口的增加和建设用地的扩张,城市人均绿地拥有量相对有所减少;2015年,嘉峪关市紧跟“五位一体”总体布局和“四个全面”战略布局,以生态文明建设为统领,以环境质量改善为核心,城市生态环境取得实质性进展。期间,在城市园林绿地面积增加14490.10hm2的背景下,人均公园绿地面积以年均10.23%的速率从2007年的17.60m2/人增加到2016年的35.61m2/人,但城市绿化覆盖率仅增长4.13%,仍难以满足居民对舒适生活环境的需求。
3.1.3   结构指标评价
表3所示,2007-2016年结构指标分值稳步上升,年增速为5.74%。期间,景观均匀度、聚集度指数和形状指数分别增长81.29%、31.54%和51.53%,表明各部门在“以小为主,中小结合”的原则下,各地区绿地类型空间配置不断完善。同时,政府加大生态环境治理力度,2016年全市生物丰度指数8.09,植被覆盖指数19.88,污染负荷指数18.04,生态环境质量指数(EI)22.45,城市绿化建设工作突出。但蔓延度指数呈现出负增长,表明城市绿地景观破碎化程度较高,多种小斑块绿地景观分布密集,进一步说明城市绿地的结构指标对城市绿地生态水平仍有很强的制约性。
3.1.4   功能指标评价
嘉峪关市城市绿地生态的功能指标分值经历了先上升后下降再上升的变化过程(表3),从0.02增长到0.08,最高值出现在2012年。随着环境保护政策的实施和落实,城市生态环境保护工作力度加强并发挥了积极作用,功能指标值在城市绿地生态水平值的占比不断增大。期间,净化空气能力增长了47.47%,是一利好因素;杀菌保健能力指数从2007年的4.26%增加到2016年4.47%,水平仍然很低;吸收有毒气体能力、滞尘量分别增长16.94%、16.80%,是城市绿地生态功能指标值上升的主要诱因。同时在沙尘暴这一不可控的自然灾害影响下,功能指标值有些许反弹,呈现出波动发展态势。可见风沙治理,提高空气质量仍是今后提升绿地生态功能的着手点。
表3   2007-2016年嘉峪关市城市绿地生态水平分项指数
年份
Year
数量指数
Index number
结构指数
Structure indicator
功能指数
Function indices
综合评价值
Comprehensive evaluation value
等级
Level
20070.0050.0550.0160.221
20080.0080.0610.0280.285
20090.0160.0600.0520.381
20100.0250.0510.0450.363
20110.0410.0670.0510.473
20120.0470.0670.0880.603
20130.0300.0740.0550.472
20140.0450.0740.0500.502
20150.0910.0810.0720.733
20160.1020.0870.0830.820
标准差 Standard deviation0.0310.0110.0210.180
3.2   嘉峪关市城市绿地生态水平障碍因子分析
3.2.1准则层障碍因子
运用公式(8)~(9)计算各准则层和指标层因子障碍度,根据准则层因子影响度绘制图3。由图3可知,准则层指标对嘉峪关市城市绿地生态水平的障碍度及其变化趋势差异较大。总体而言,结构指标的障碍度在25.58%-46.14%之间变动,呈现出先增加后减小再增加的趋势;功能指标障碍度变化较大,整体呈“U”型走势;数量指标障碍度在波动中呈下降趋势。其中,2007-2009年障碍度大小排序为数量指标>功能指标>结构指标,障碍度均值分别为40.37%、26.72%、32.91%;2010-2012年结构指标障碍度增加,居于第二位,障碍度大小排序变为数量指标>结构指标>功能指标;2013-2014年障碍度排序与前一个时间段一致;2015-2016年数量指标障碍度有所减弱,位居第三,障碍度排序变为结构指标>功能指标>数量指标。从两两准则层障碍度值之和来看,数量指标和结构指标障碍度之和达57.44%以上,成为主要制约因素。从均值来看,研究期内数量指标是最大的准则层障碍因素,均值为34.44%,结构指标次之,为33.41%,功能指标障碍度相对较小,均值为32.15%。综合来看,2016年影响嘉峪关市城市绿地生态水平的主要障碍因子是结构指标,数量指标的制约性相对最小。


图3   2007-2016年嘉峪关市城市绿地生态水平子系统障碍度
Fig.3 2007-2016 Jiayuguan urban green space ecological level subsystem barriers
3.2.2   指标层障碍因子
由于指标层因子较多,文章仅选取前6位障碍度最大的指标(平均累计障碍度为60.31%超过50.00%,根据已有文献(潘苏楠等,2019;孙兆旭和陈东景,2019),所选指标具有一定代表性)为主要限制性因子进行分析,历年各指标障碍因子障碍度结果如表4所示。由表4可知:2007-2009年的前6位障碍因子趋同,分别是树种丰富度、人均公园绿地面积、城市绿地率、净化空气能力、城市绿化覆盖率和滞尘量;2010-2016年,树种丰富度、人均公园绿地面积、城市绿地率、净化空气能力和城市绿化覆盖率5位限制因子除位序有所变化外,较为稳定的居于前列,多样性指数因子在后续年份中对城市绿地生态水平的限制性加大,成为主要障碍因子之一。期间,2008、2010、2011、2012、2013年人均公园绿地面积是最大的单指标障碍因子,且在研究期内的其他年份人均公园绿地面积仍居于限制因子的第二位,说明城市公园绿地建设工作任重而道远;随着经济、生态环境建设的持续推进,在后备土地资源总量减少和人口过快增长的情形下,城市绿地在多样性指数、蔓延度指数和分形维数指标方面的矛盾越来越凸出,2010年开始逐渐成为主要障碍因子;净化空气能力持续影响着城市绿地生态水平,较之前而言其在2015和2016年的障碍度排序中位居首位;同时沙尘暴次数也成为主要障碍因子之一;2007-2014年城市绿地率是影响城市绿地生态水平的主要障碍因子;2015-2016年其在障碍因子中的排序跌出前六位,说明在紧随国家建设“生态文明”城市的倡导下,嘉峪关市城市绿化工作取得较大成绩;2012年杀菌保健能力首次进入障碍因子前六位,可见生态建设与经济发展协调问题凸出,嘉峪关市须有效、合理协调二者关系,走可持续发展之路。
表4   嘉峪关市城市绿地生态水平单因子障碍度
障碍度(%)
Barrier degree
2007200820092010201120122013201420152016平均值
Mean
标准差
Standard deviation
C18.858.027.294.065.365.337.8512.941.322.006.303.27
C29.588.407.937.667.187.5711.3910.831.045.007.662.82
C310.0513.2811.5613.3615.5915.6313.4313.0412.2011.412.951.67
C411.2612.1911.7011.9510.3110.828.131.006.006.008.943.45
C52.702.255.389.258.479.036.246.736.335.006.142.30
C62.743.902.030.002.913.785.686.138.448.884.452.68
C72.922.444.948.076.585.573.864.163.924.004.651.61
C86.735.793.022.003.084.016.026.5011.0510.285.852.86
C94.566.504.662.803.094.022.913.142.951.003.561.39
C106.594.624.925.523.154.101.003.006.001.104.001.83
C110.200.073.387.355.156.711.882.026.197.284.022.72
C128.508.698.437.446.946.874.212.621.030.005.473.09
C139.239.029.765.838.722.003.9512.6919.2417.179.765.14
C145.123.461.001.194.524.718.842.387.188.344.672.64
C152.452.655.526.066.007.0010.4210.246.168.546.502.58
C168.538.728.487.466.954.844.192.590.954.005.672.60
4   结论与建议
(1)总体而言,2007-2016年嘉峪关市城市绿地生态水平整体呈波动上升趋势,级别由较低等级提高到高等级。但最高值0.82靠近高等级区间的下限,因此目前城市绿地生态水平仍属于低层次的高等级阶段且不稳定,城市绿地生态建设工作压力还很大。
(2)从准则层看,10年间嘉峪关市城市绿地生态水平的主要威胁变化较为明显。2007年制约性主要来自数量指标和功能指标两方面,障碍度之和为73.76%,2016年结构指标和功能指标成为主要制约因素,障碍度之和高达88.70%。从指标层看,各年份主要障碍因子不尽相同,最大障碍因子历经了从人均公园绿地面积、树种丰富度到净化空气能力的演变。。
针对当前嘉峪关市城市绿地建设“重形式轻内涵”及绿地生态水平整体仍然偏低的现状,文章提出以下建议:认真落实国家园林城市、生态城市建设,努力提高城市绿地建设水平,尤其要从“以人为本”和“生态文明”理念出发,将提高城镇居民人均绿地拥有量及提升生态环境质量作为城市绿地高质量发展的重要方向。嘉峪关市城市绿地分布呈现出“一环、两轴、七片区、多节点”的空间布局结构,为了确保整体生态格局的保护与延续,需构建网络化、立体化的复合式、循环式的绿化系统(周宣东等,2017),建设以中心城区的公园绿化、居民区绿化、道路绿化为“内网”,城市外围的防风林带、农田防护林为“外网”的生态安全屏障,保护嘉峪关市山水特色,构建更加完善的生态格局,同时,优化能源结构,推进煤炭资源清洁利用;持续开展氮氧化物、二氧化硫等总量控制,不断改善空气质量。按照“谁开发谁保护、谁破坏谁恢复、谁受益谁补偿”的原则,积极探索科学合理的生态补偿机制,促使全民参与“生态文明”建设工作,合力修复市域生态环境,提高环境质量。此外,城市绿地生态评价是一项复杂而系统的工作,在指标筛选、评价体系构建等方面还需进一步完善,这将是下一步研究的方向。
致谢
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稿件与作者信息
马亚兄
Ma Yaxiong
张志斌
Zhang Zhibin
笪晓军
Da Xiaojun
董建红
Dong Jianhong
郑岚
Zheng Lan
出版历史
出版时间: 2019年12月8日 (版本1
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地球环境学报
Journal of Earth Environment