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基于生态系统服务功能提升的暖温带半湿润地区城市森林营建研究

葛韵宇 辛泊雨 李雄

葛韵宇, 辛泊雨, 李雄. 基于生态系统服务功能提升的暖温带半湿润地区城市森林营建研究[J]. 北京林业大学学报, 2020, 42(1): 127-141. doi: 10.12171/j.1000-1522.20180433
引用本文: 葛韵宇, 辛泊雨, 李雄. 基于生态系统服务功能提升的暖温带半湿润地区城市森林营建研究[J]. 北京林业大学学报, 2020, 42(1): 127-141. doi: 10.12171/j.1000-1522.20180433
Ge Yunyu, Xin Boyu, Li Xiong. Urban forest construction based on ecosystem service function improvement in warm temperate semi-humid areas[J]. Journal of Beijing Forestry University, 2020, 42(1): 127-141. doi: 10.12171/j.1000-1522.20180433
Citation: Ge Yunyu, Xin Boyu, Li Xiong. Urban forest construction based on ecosystem service function improvement in warm temperate semi-humid areas[J]. Journal of Beijing Forestry University, 2020, 42(1): 127-141. doi: 10.12171/j.1000-1522.20180433

基于生态系统服务功能提升的暖温带半湿润地区城市森林营建研究

doi: 10.12171/j.1000-1522.20180433
基金项目: 国家自然科学基金项目“基于森林城市构建的北京市生态绿地格局演变机制及预测预警研究”(31670704)
详细信息
    作者简介:

    葛韵宇,博士生。主要研究方向:风景园林规划设计与理论。Email:geyunyu@bjfu.edu.cn 地址:100083北京市海淀区清华东路35号北京林业大学园林学院

    责任作者:

    李雄,教授,博士生导师。主要研究方向:风景园林规划设计与理论。Email:lixiong@bjfu.edu.cn 地址:同上

  • 中图分类号: S731.2

Urban forest construction based on ecosystem service function improvement in warm temperate semi-humid areas

  • 摘要: 目的营建和谐健康的城市森林是解决城市问题的重要手段。探索以生态系统服务功能提升为目的的特定地区城市森林营建方式,对于有效指导城市森林建设,落实生态文明发展理念具有重要意义。方法以河北省秦皇岛滨海城市森林项目为研究基础,采用德尔菲法构建城市森林生态系统服务功能评价体系,利用判断矩阵建立评价模型,进而确定各项指标权重;通过权重对比,提出以提升生态系统服务功能为目的的项目区域城市森林规划方案;利用i-Tree软件组件模拟测算、对比营建城市森林前后的生态系统服务价值,科学验证提升生态系统服务功能的城市森林建设意义。结果模拟研究结果表明,基于生态系统服务功能提升的城市森林营建方案不仅具有重要的生态意义,也能产生较大的经济价值,其中,森林游憩价值提升最为显著。结论城市森林的调节服务、支持服务和文化服务是生态系统的核心服务功能。本研究依据生态系统服务功能的评价结果,结合研究区域的实际情况,从提升核心服务功能的角度出发,在植物群落、植物斑块构建,树种选择、生物栖息地营建以及游憩体验等方面提出的城市森林设计方案,可以为暖温带半湿润地区的城市森林营建提供有益参考。

     

  • 图  1  研究逻辑图

    Figure  1.  Logical structure of the study

    图  2  区位分析图

    Figure  2.  Location analysis plan

    图  3  斑块构建模式示意图

    Figure  3.  Patch construction schematic general view

    图  4  种植规划图

    Figure  4.  Planting plan

    图  5  生物栖息地构建模式示意图

    Figure  5.  Schematic general view of habitat construction

    图  6  游憩体系分析图

    Figure  6.  Recreation system analysis plan

    图  7  研究区域现状生态系统服务价值评估取样图

    Figure  7.  Sampling map of ESV assessment in the present situation of the study area

    图  8  现状土地利用覆被类型取样统计

    Figure  8.  Sampling statistics of current land use cover types

    图  9  不同树种固碳效益比较

    Figure  9.  Comparison of carbon fixation benefits of different trees

    表  1  指标重要性筛选

    Table  1.   Index importance screening

    打分项目 Scale project打分等级 Grade level
    指标与评价目标的相关性
    Correlation between index and evaluation target
    0(一般相关)
    0 (General correlation)
    1(较为相关)
    1 (Relatively correlation)
    2(高度相关)
    2 (High correlation)
    指标重要等级 Index importance level0(不重要) 0 (Insignificance)1(较为重要) 1 (More important)2(非常重要) 2 (Very important)
    指标的重复性 Index repeatability0(重复) 0 (Repetitive)1(不重复) 1 (Non-repetitive)
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    表  2  专家函询结果统计

    Table  2.   Statistics of expert correspondence consultation results

    生态系统服务
    功能指标
    Ecosystem service
    function indicator
    指标相关性
    (0 ~ 60)
    Index correlation
    (0−60)
    重要等级
    (0 ~ 60)
    Index importance level
    (0−60)
    重复性
    (0 ~ 30)
    Index repeatability
    (0−30)
    调节水量
    Regulating water
    volume (C1)
    363230
    净化水质
    Water purification
    182428
    固土
    Soil fixation (C2)
    484527
    保肥
    Fertilizer preservation
    484222
    固碳
    Carbon sequestration (C4)
    504626
    释氧
    Oxygen release (C5)
    524628
    林木营养积累
    Tree nutrient accumulation (C6)
    394321
    提供负氧离子
    Negative oxygen ion (C7)
    464828
    吸收污染物
    Absorb pollutants (C8)
    535026
    降低噪音
    Noise abatement
    342830
    滞尘
    Dust detention (C3)
    434626
    森林防护
    Forest protection (C9)
    385028
    物种保育
    Species conservation (C10)
    424830
    森林游憩
    Forest recreation (C11)
    545830
    产品供给
    Product supply
    302030
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    表  3  各评价指标相对重要性标度

    Table  3.   Relative importance scale of each factor

    标度
    Scale
    含义
    Specific interpretation
    1两个指标相比,具有同样重要性
    Two indicators are equally important
    3两个指标相比,一个指标比另一个指标稍微重要
    Comparing the two indicators, one indicator is slightly more important than the other
    5两个指标相比,一个指标比另一个指标明显重要
    Comparing the two indicators, one indicator is obviously more important than the other
    7两个指标相比,一个指标比另一个指标强烈重要
    Comparing the two indicators, one indicator is significantly more important than the other
    9两个指标相比,一个指标比另一个指标极端重要
    Comparing the two indicators, one indicator is extremely important than the other
    2,4,6,8上述两相邻判断中的中值
    Belong to the median of the above two adjacent judgment
    倒数
    Reciprocal
    指标ij比较得aij,则指标ji的比较可判aji = 1/aij
    aij can be obtained by comparing indexes i and j, so the comparison between index j and i indicates that aji = 1/aij
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    表  4  平均随机一致性指标RI取值参考

    Table  4.   RI value reference of average random consistency index

    阶数
    Order number
    123456789101112
    RI000.520.891.121.261.361.411.461.491.521.54
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    表  5  各评价指标判断矩阵

    Table  5.   Judgment matrix of each evaluation index

    指标
    Index
    C1C2C3C4C5C6C7C8C9C10C11权重
    Index-weight (Wi)
    C111/31/31/41/31/21/31/21/21/31/60.028
    C231121/321/41/321/31/40.055
    C331131/3211/211/21/30.067
    C441/21/3111/21/21/31/21/31/50.044
    C533311211/231/31/40.089
    C621/21/221/211/31/31/21/41/50.039
    C734121311/2231/30.117
    C82323232131/31/40.114
    C921/2121/321/21/311/31/50.048
    C103323341/33311/40.136
    C11643545345410.263
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    表  6  城市森林生态系统服务功能评价体系

    Table  6.   Evaluation system of urban forest ecosystem service function

    目标层
    Target layer
    一级指标
    First-level indicator
    权重
    Index-weight (Wi)
    二级指标
    Second-level indicator
    权重
    Index-weight (Wi)
    城市森林生态系统服务功能评价体系
    Evaluation system of urban forest
    ecosystem service function
    调节服务
    Regulating service
    0.553C1调节水量 Water regulation0.028
    C2固土 Soil fixation0.055
    C3滞尘 Dust detention0.067
    C4固碳 Carbon sequestration0.044
    C5释氧 Oxygen release0.089
    C6林木营养积累 Tree nutrient accumulation0.039
    C7提供负氧离子 Negative oxygen ion0.117
    C8吸收污染物 Absorb pollutants0.114
    支持服务
    Support service
    0.184C9森林防护 Forest protection0.048
    C10物种保育 Species conservation0.136
    文化服务
    Cultural service
    0.263C11森林游憩Forest recreation
    0.263
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    表  7  游览时间计算表

    Table  7.   Tour schedule

    计算类别
    Calculation category
    游览类型
    Sightseeing category
    游览路径长度或游览数量
    Length of tour path /number of sightseeing
    平均停留时间
    Mean residence time
    总停留时间
    Total stay time/h
    人均道路步行时间
    Per capita road walking time
    沥青路 Asphalt road (4 m) 1 054.7 m 1.4 m/s 0.21
    火山岩路 Volcanic rock road (2 m) 582.2 m 1.4 m/s 0.12
    木栈道 Wooden plank road (2 m) 291.4 m 1.4 m/s 0.06
    滨水木栈道 Waterfront trestle road (2.5 m) 487.1 m 1 m/s 0.14
    人均节点游览时间
    Per capita node visit time
    节点 Node 6个 0.2 h 1.2
    人均设施使用时间
    Per capita facility utility time
    基础设施 Infrastructure 7个 0.2 h 1.4
    合计
    Total
    3.12
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    表  8  设计前后生态系统服务价值比较表

    Table  8.   Comparison of ESV before and after design

    生态系统服务
    功能类别
    Category of ES
    现状生态系统服务
    价值/(万元·a− 1
    Current status of ESV
    (104 CNY·year− 1)
    现状生态系统
    服务价值占比
    Proportion of
    current ESV/%
    规划生态系统服务
    价值/(万元·a− 1
    Planning of ESV
    (104 CNY·year− 1)
    规划生态系统
    服务价值占比
    Proportion of
    planning ESV/%
    调节水量
    Water regulation
    0.03 0.24 1.49 0.69
    固土
    Soil conservation
    1.25 9.91 5.23 2.43
    固碳
    Carbon sequestration
    1.56 12.37 26.30 12.23
    释氧
    Oxygen release
    0.78 6.19 5.84 2.71
    林木营养累积
    Nutrient substance
    5.91 46.87 24.69 11.48
    净化大气环境
    Purification of atmospheric
    0.14 1.11 3.23 1.50
    森林防护
    Forest protection
    1.67 13.24 7.00 3.25
    物种保育
    Biodiversity conservation
    1.27 10.07 3.19 1.48
    森林游憩
    Forest recreation
    0.00 0.00 138.14 64.22
    合计
    Total
    12.61 100 215.11 99.99
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  • [1] 王木林, 缪荣兴. 城市森林的成分及其类型[J]. 林业科学研究, 1997, 10(5):531−536.

    Wang M L, Miao R X. The conponents of urban forestry and its types[J]. Forest Research, 1997, 10(5): 531−536.
    [2] 彭镇华. 中国城市林业[M]. 北京: 中国林业出版社, 2003.

    Peng Z H. Urban forestry for China[M]. Beijing: China Forestry Publishing House, 2003.
    [3] 李锋, 刘旭升, 王如松. 城市森林研究进展与发展战略[J]. 生态学杂志, 2003, 22(4):55−59.

    Li F, Liu X S, Wang R S. Advances in urban forest and its development strategies research[J]. Chinese Journal of Ecology, 2003, 22(4): 55−59.
    [4] Millennium Ecosystem Assessment Board. Ecosystems and human well-being: health synthesis[M]. Washington: World Resources Institute, 2005.
    [5] 国家林业局. 森林生态系统服务功能评估规范: LY/T 1271—2008[S]. 北京: 中国标准出版社, 2008.

    State Forestry Administration. Specifications for assessment of forest ecosystem services in China: LY/T 1271—2008[S]. Beijing: Standards Press of China, 2008.
    [6] 王鹏, 王剑, 何桂梅. 我国城市森林的生态系统服务探析[J]. 中国城市林业, 2019, 17(1):71−75.

    Wang P, Wang J, He G M. Urban forest ecosystem services in china: connotation, problems and countermeasures[J]. Journal of Chinese Urban Forestry, 2019, 17(1): 71−75.
    [7] 刘绿怡, 刘慧敏, 任嘉衍, 等. 生态系统服务形成机制研究进展[J]. 应用生态学报, 2017, 28(8):2731−2738.

    Liu L Y, Liu H M, Ren J Y, et al. Research progress on the mechanism of ecosystem services generation[J]. Chinese Journal of Applied Ecology, 2017, 28(8): 2731−2738.
    [8] 李汉. 河北省生态园林县城指标优化研究: 以河北省怀来县为例[D]. 北京: 北京建筑大学, 2018.

    Li H. Ecological garden county index optimization study of Hebei Province: taking Huailai County of Hebei Province for example[D]. Beijing: Beijing University of Civil Engineering and Architecture, 2018.
    [9] 王雪峰, 陆元昌. 现代森林测定法[M]. 北京: 中国林业出版社, 2013.

    Wang X F, Lu Y C. Modern forest measurement[M]. Beijing: China Forestry Publishing House, 2013.
    [10] 魏湘岳, 朱靖. 北京城市及近郊区环境结构对鸟类的影响[J]. 生态学报, 1989, 9(4):285−289.

    Wei X Y, Zhu J. Effects of the environmental structures on birds in urban and suburban areas of Beijing[J]. Acta Ecologica Sinica, 1989, 9(4): 285−289.
    [11] 李斌, 张金屯. 黄土高原草原景观斑块形状的指数和分形分析[J]. 草地学报, 2010, 18(2):141−147.

    Li B, Zhang J T. Patch shape indices and scale fractal analysis of steppe landscape in the Loess Plateau[J]. Acta Agrestia Sinica, 2010, 18(2): 141−147.
    [12] 孙卫邦. 乡土植物与现代城市园林景观建设[J]. 中国园林, 2003, 19(7):63−65.

    Sun W B. Importance of indigenous plants in their application to the modern urban landscape architecture[J]. Chinese Landscape Architecture, 2003, 19(7): 63−65.
    [13] 杜万光. 不同尺度下北京公园绿地颗粒物变化特征及影响因子研究[D]. 北京: 中国林业科学研究院, 2017.

    Du W G. Research of change characteristics carried by particulate matter in urban green lands under different lands scales and influencing factors in Beijing[D]. Beijing: Chinese Academy of Forestry, 2017.
    [14] 李延明, 张济和, 古润泽. 北京城市绿化与热岛效应的关系研究[J]. 中国园林, 2004, 20(1):72−75.

    Li Y M, Zhang J H, Gu R Z. Research on the relationship between urban greening and the effect of urban heat island[J]. Chinese Landscape Architecture, 2004, 20(1): 72−75.
    [15] 唐泽, 任志彬, 郑海峰, 等. 城市森林群落结构特征的降温效应[J]. 应用生态学报, 2017, 28(9):2823−2830.

    Tang Z, Ren Z B, Zheng H F, et al. Cooling effects of urban forest community structure[J]. Chinese Journal of Applied Ecology, 2017, 28(9): 2823−2830.
    [16] 龚岚. 北京城区典型城市森林结构特点分析[D]. 北京: 北京林业大学, 2015.

    Gong L. Analysis of characteristics of typical urban forest structure in urbanized district of Beijing[D]. Beijing: Beijing Forestry University, 2015.
    [17] 李海梅, 何兴元, 陈玮, 等. 中国城市森林研究现状及发展趋势[J]. 生态学杂志, 2004, 23(2):55−59.

    Li H M, He X Y, Chen W, et al. Current situations and trend of investigations on urban forest in China[J]. Chinese Journal of Ecology, 2004, 23(2): 55−59.
    [18] 陈自新, 苏雪痕, 刘少宗, 等. 北京城市园林绿化生态效益的研究(6)[J]. 中国园林, 1998(6):53−56.

    Chen Z X, Su X H, Liu S Z, et al. Study on ecological benefits of urban landscaping in Beijing(6)[J]. Journal of Chinese Landscape Architecture, 1998(6): 53−56.
    [19] 段海晶. 秦皇岛市公园绿地植物群落调查与评价[D]. 秦皇岛: 河北科技师范学院, 2014.

    Duan H J. Investigation and evaluation of plant communities in Qinhuangdao City park green space[D]. Qinhuangdao: Hebei Normal University of Science and Technology, 2014.
    [20] 张丹. 城市化背景下城市森林结构与碳储量时空变化研究: 以长春市为例[D]. 长春: 中国科学院研究生院(东北地理与农业生态研究所), 2015.

    Zhang D. Spatial-temporal changes of urban forest structure and carbon storage under rapid urbanization: a case study in Changchun[D]. Changchun: University of Chinese Academy of Sciences, 2015.
    [21] Cabaraban M T I, Kroll C N, Hirabayashi S, et al. Modeling of air pollutant removal by dry deposition to urban trees using a WRF/CMAQ/i-Tree Eco coupled system[J]. Environmental Pollution, 2013, 176: 123−133. doi: 10.1016/j.envpol.2013.01.006
    [22] 张桂红. 生态设计的植物群落空间比例分配研究[J]. 安徽农业科学, 2012, 40(8):4747−4748.

    Zhang G H. Spatial distribution proportion of plant community in ecological design[J]. Journal of Anhui Agricultural Sciences, 2012, 40(8): 4747−4748.
    [23] 张治国. 生态学空间分析原理与技术[M]. 北京: 科学出版社, 2007.

    Zhang Z G. Principle and technology of spatial analysis in ecology[M]. Beijing: Science Press, 2007.
    [24] Jim C Y. Characteristics of urban park trees in Hong Kong in relation to greenspace planning and development[J]. Acta Horticulturae, 2004, 643: 123−128.
    [25] 国家林业局. 国家森林城市评价指标: LY/T 2004—2012[S]. 北京: 中国标准出版社, 2012.

    State Forestry Administration. Indicators for national forest city: LY/T 2004—2012[S]. Beijing: China Standards Press, 2012.
    [26] 张会茹. 秦皇岛市园林绿化树种的选择及配置[J]. 河北林果研究, 2002, 17(2):141−145.

    Zhang H R. Selection of tree species and their arrangement in landscape greening of Qinhuangdao City[J]. Hebei Journal of Forestry and Orchard Research, 2002, 17(2): 141−145.
    [27] 成玉宁, 张祎, 张亚伟, 等. 湿地公园设计[M]. 北京: 中国建筑工业出版, 2012.

    Cheng Y N, Zhang Y, Zhang Y W, et al. Design of wetland park[M]. Beijing: China Architecture & Building Press, 2012.
    [28] 李丽, 王心源, 骆磊, 等. 生态系统服务价值评估方法综述[J]. 生态学杂志, 2018, 37(4):1233−1245.

    Li L, Wang X Y, Luo L, et al. A systematic review on the methods of ecosystem services value assessment[J]. Chinese Journal of Ecology, 2018, 37(4): 1233−1245.
    [29] USDA Forest Service. i-Tree Eco User’s Manual[Z]. Washington: USDA Forest Service, 2018.
    [30] i-Tree. Resources overview[EB/OL]. [2018−03−16]. https://www.itreetools.org/resources/index.php.
    [31] 张桂莲. 上海市森林生态服务价值评估与分析[J]. 中国城市林业, 2016, 14(3):33−38.

    Zhang G L. Valuation and analysis of urban forest ecological services in Shanghai[J]. Journal of Chinese Urban Forestry, 2016, 14(3): 33−38.
    [32] 宋晴. 城市公园游憩价值评估方法研究−以上海共青森林公园为例[J]. 安徽林业科技, 2017, 43(6):29−32.

    Song Q. Study on methods for evaluating recreational benefits of urban parks: a case study of Gongqing forest park[J]. Anhui Forestry Science and Technology, 2017, 43(6): 29−32.
    [33] i-Tree Canopy Technical Notes. USDA Forest Service[Z]. Retrieved, 2011.
    [34] 马鹏嫣, 王智超, 李晴, 等. 秦皇岛市北戴河区森林生态系统服务功能价值评估[J]. 水土保持通报, 2018, 38(3):286−292.

    Ma P Y, Wang Z C, Li Q, et al. Evaluation of forest ecosystem services in Beidaihe District of Qinhuangdao City[J]. Bulletin of Soil and Water Conservation, 2018, 38(3): 286−292.
    [35] 敬文茂, 刘贤德, 赵维俊, 等. 祁连山典型林分生物量与净生产力研究[J]. 甘肃农业大学学报, 2011, 46(6):81−85.

    Jing W M, Liu X D, Zhao W J, et al. Study on biomass and net productivity of typical forest stand in the Qilian Mountains[J]. Journal of Gansu Agricultural University, 2011, 46(6): 81−85.
    [36] 北戴河区统计局. 秦皇岛市北戴河区国民经济和社会发展统计资料[R]. 北戴河: 北戴河林业局, 2014.

    Statistical Bureau of Beidaihe District. Statistical data of national economic and social development of Beidaihe District, Qinhuangdao City[R]. Beidaihe: Beidaihe Forestry Bureau, 2014.
    [37] 秦皇岛新鲜事儿. 涨还是降? 秦皇岛最新平均工资出炉! 最赚钱的是他们……[EB/OL]. (2018−06−06)[2018−06−12]. https://qhd.news.fang.com/open/28639918.html?src=client.

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出版历程
  • 收稿日期:  2018-12-25
  • 修回日期:  2019-10-21
  • 网络出版日期:  2019-12-19
  • 刊出日期:  2020-01-14

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