城市綠地生態系統優化策略研究

陳強 張鵬 李桂榮

摘要：城市綠地生態系統是城市之“肺”，它為實現城市可持續發展提供了路徑。合理布局城市綠地是發揮生態效益服務功能的關鍵所在，對城市建設也具有重要的指導意義。本文利用GIS技術對濟南市歷下區綠地進行分析，并提出匯廊成網、增設防護綠地、增加節點建設等優化生態系統的方法，旨在最大限度地發揮綠地的生態功能。

關鍵詞：GIS;城市綠地生態系統;綠地布局優化;生態功能

中圖分類號：TU985 文獻標識碼：A 文章編號：1004-9436（2021）10-00-02

0 引言

無論是對遠古時期火山爆發后空氣的凈化，還是現在對工業文明造成的各類污染的防治與修復，植物都是不可或缺的因素，甚至是決定性的因素。地球的自然生態系統在演替與進化中形成了穩定的自然植物群落，這些群落自始至終都起著維護生態系統正常運轉的作用[1-2]。人類的出現、工業文明的發展以及城鎮化速度的加快給原生自然生態系統造成了破壞。人類的活動領域中一般會配置一部分人工植物群落，它們多以園林綠化的形式出現[3]。這些園林植物配置突出了美學功能，但其生態功能仍存在欠缺，值得商榷，尤其是不同人類活動場所中園林植物的生態系統服務能力亟待研究[4]。在城市的建設中使用與當地地質特點和氣候相符的植物，能最大限度地提升城市景觀的美景度。因此，在對城市景觀進行建設時既要保證景觀的美景度，還要注意生態群落之間的聯系[5]。要通過對不同地區之間生態環境的差異的分析，進行有針對性的景觀格局建設，從而提高城市綠化水平[6]。

1 城市綠地生態系統概述

城市開敞空間需要統一的有聯系的規劃設計，可以通過對植物、建筑和水體的搭配形成適宜的生態景觀。不同的生態景觀通過物質能量的交換和聯系而形成的總的生態網絡就是城市綠地生態系統[7-8]。

城市綠地的作用有以下四個方面的作用。

第一，改善城市生態環境。合理的城市綠地建設可以通過對植物的搭配形成生態效果。綠化植物可以吸收空氣中的一氧化碳、二氧化硫等有害氣體，排放氧氣，提升空氣潔凈度;其蒸騰作用也可以提高城市小環境的空氣濕度，改善城市小氣候[9];綠地植物還可以有效吸收噪音。對城市景觀綠地植物進行有針對性的選擇可以顯著提高城市生態環境質量，保證生態系統的物種多樣性。

第二，服務城市居民。城市居民需要休閑娛樂的活動場所，城市綠地在保障生態效益功能的同時，還可以為文化活動提供場地。它可以利用自身的生態效益，消除人們的疲憊感，其景觀也可以讓游覽者得到精神層面的享受，它還可以為人們提供社交場所，為不同階層和年齡段的人們服務。良好的綠地景觀會吸引人們前往，從而促進城市旅游業的發展，提升城市經濟的活躍度，帶動生態綠地景觀所在城市經濟的發展。

第三，服務和防災功能。當災難發生時，城市綠地可以為城市居民提供緊急避險的場地，有些城市綠地中甚至有地下防空洞，它可以有效保障人民的生命安全。比如當火災發生時，城市綠地可以作為隔離帶，吸收熱量，減緩或阻止火勢蔓延，為人們提供疏散逃離的時間。再比如我國南方地區地震多發，城市綠地可以為群眾提供災后安置場所，同時也可以為救援人員提供休息的場所。

第四，環境污染預警。部分植物對環境的污染物質較為敏感，將其使用到城市綠地建設中可以對環境污染進行預警。當污染物質（如二氧化硫）到達一定的濃度后，部分植物的生態性狀就會發生變化，能讓人們較為直觀地發現污染，及時做出應對。

2 城市綠地特點

2.1 破碎性和不穩定性

各種建筑分割了城市綠地，讓其變得破碎。受交通道路的影響城市綠地往往呈帶狀。城市綠地被分割后，相互之間的物質能量交流變少，城市綠地生態系統變得脆弱且不穩定。

2.2 服務范圍呈梯度狀

綠地服務范圍受到人口密度、交通網絡密度和綠地面積大小的影響，其服務能力由近到遠逐漸降低。城市中心綠地分布較多，向周圍城鎮擴散時，綠地數量依次減少。

3 研究方法

3.1 研究區域概況

歷下區位于山東省濟南市的東部，其總面積為100.89km2。區域北部地形平坦，南部多為山地丘陵，地勢南高北低（如圖1），處于溫帶季風性氣候區，夏季高溫多雨，冬季寒冷干燥。

3.2 城市綠地信息的提取

本文以2021年遙感影像為數據源，并通過ENVI5.3.1版本遙感圖像處理平臺對所獲取地區圖片進行網格化處理，然后對綠地區域的網格進行識別統計，最終根據行政區劃圖，對影像面積和形狀進行裁剪，得到歷下區的綠地統計圖（如圖2）。

4 研究結果

4.1 歷下區綠地面積統計

通過ENVI5.3.1版本軟件對柵格數量的統計，每個柵格面積是1.19x1.19m，計算出歷下區的總綠地面積約為52.863km2，約歷下區占總面積的51%。

4.2 綠地固碳釋氧量

綠地植被的光合作用能有效增加空氣中的氧氣含量，調節大氣中的碳氧平衡。本文根據碳通量監測技術的統計結果，平均每公頃綠地吸收的二氧化碳為5.67t，再結合歷下區綠地的總面積，用綠地釋放氧氣和吸收二氧化碳的平均值和綠地總面積的乘積計算，得出歷下區綠地的固碳釋氧量，每年吸收二氧化碳29973t，釋放氧氣10991t。

4.3 吸收二氧化硫量

部分植被可以吸收空氣中的污染物質并將其轉化為自身需要的物質。它們在保障自身正常生長的同時，還降低了空氣中的污染物含量，提升了空氣的潔凈度，使城市環境更適合人類居住。我們結合前文所得的綠地總面積，將各種植被吸收二氧化硫量的平均數值與對應的綠地面積相乘，得出綠地吸收二氧化硫氣體的總量，每年可吸收二氧化硫量為12.467t。

5 城市綠地生態系統存在問題及優化策略

5.1 存在問題

5.1.1 布局不夠合理

歷下區各綠地布局過于分散，廊道建設不完整，景觀破碎度指數高，各斑塊間分離度較高，景觀質量參差不齊。各綠地生態系統之間的聯系不夠緊密，缺乏物質能量的交流互換。綠地主要集中于南部山區，生態效益得不到充分發揮。城區內公園分布不均，部分公園服務半徑重合，公共綠地資源得不到有效利用。

5.1.2 生態功能不完善

從歷下區生態效益評價數據來看，其生態功能體系還不完善，沒有充分發揮綠地系統的生態功能。歷下區綠地對抗污染樹種的使用較少，不能最大限度發揮生態系統的功能。此外，綠地生態系統之間聯系較少，缺乏生物和能量流動。

5.1.3 養護管理不到位

人們在建設綠地景觀時往往過于追求工期進度，忽略了植物移栽后的生長狀況。綠化樹種移栽后生命力較弱，如果沒有得到合理的養護管理，極易出現葉片發黃、萎蔫，甚至枯死。

5.2 城市綠地系統優化策略

5.2.1 匯廊成網

要解決歷下區綠地的生態問題，就要將區內道路景觀與河道景觀相互串聯，促進綠色廊道和藍色廊道的物質能量交換。第一，可以加強道路和河道綠地節點的建設，通過數量豐富的綠地景觀節點構建穩定的整體的生態系統。第二，維護生態環境的整體性，結合河道景觀生態系統和道路景觀生態系統，讓二者之間相互促進，二者的物質能量相互流動，以維持生物種類的豐富性、多樣性。道路景觀生態系統主要包括行道樹生態系統和帶狀綠地生態系統。歷下區南部綠地資源較為豐富，北部城區內主要以道路林為主，如經十路等都有高質量的綠化。第三，可以通過擴建面積和增加建設節點維護生態系統的穩定。歷下區范圍內的主要包括大辛河、窯頭大溝、東濼河等河道，河道兩側有防護綠地。可以在河道兩側增建寬度不小于10m的河道防護林帶，以維持河道生態系統的穩定，為人類活動的影響提供緩沖空間。

5.2.2 增設防護綠地

歷下區防護綠地建設不全，綠化帶的作用達不到預期效果。可以在道路兩側建立足夠寬度的防護綠地、防護林，盡可能地降低人為因素產生的影響。還將景觀綠地建設在道路的交匯處，最大限度地保證生態廊道的連續性和流動性。

5.2.3 增加節點建設

歷下區范圍內獨立的綠地主要以山體和公園綠地為主。區域南部整體綠地多，有千佛山、龍洞風景區等，可通過道路廊道進行生物交換。而北部目前居住區占據了絕大部分空間，缺少面積較大的綠地，可以在生態廊道的交叉地進行景觀節點建設，保障和增強生態系統之間的物質能量流動。還可以結合當地文化傳統，建設有意義、合理和美景度高的景觀節點。

5.2.4 屋頂綠化

屋頂綠化建設可以增加城市綠量，還可以緩解熱島效應，在降噪除塵的同時為建筑隔熱保溫，其基質層和植被層還能滯蓄雨水。輕型綠色建筑可以快速顯現景觀效果，它還具有生態功能突出、成本低、易維護的特點。狗牙根、黑麥草和高羊茅在屋頂環境中生長狀況優秀，適應能力和抗逆性較強，可用于輕型屋頂綠化的設計。屋頂綠化能使建筑頂部空間得到利用，有利于解決城市綠化用地緊張問題，緩解城市生態環境困境，促進生態城市建設。

6 結語

本研究通過GIS技術對濟南市歷下區綠地面積進行統計，發現歷下區的總綠地面積約為52.863km2，達到歷下區總面積的51%。并提出廊匯成網、增設防護綠地、增加節點建設等優化城市生態系統的方法，以期為后續城市可持續發展提供理論依據

參考文獻：

[1] 常守志.基于生態流的城市景觀生態變化與優化研究[D].長春：吉林大學，2019.

[2] 郭宏斌，王菲.城市生態功能網絡構建研究[J].現代園藝，2019（07）：157-158.

[3]孟楠.基于生態系統服務功能的城市綠地格局優化研究[D].重慶：西南大學，2019.

[4] 楊盼盼.基于RS和GIS技術的城市綠地綜合評價及生態綠地系統構建[D].濟南：山東建筑大學，2014.

[5] 木皓可，高宇，王子堯，等.供需平衡視角下城市公園綠地服務水平與公平性評價研究——基于大數據的實證分析[J].城市發展研究，2019，26（11）：10-15.

[6] 唐由海，王靖雯.基于“公園城市”理念與方法的宜賓城市中心區城市設計[J].山西建筑，2019，45（11）：11-13.

[7] 陳玲，賈佳，王海慶.高分遙感在自然資源調查中的應用綜述[J].國土資源遙感，2019，3l（01）：1-7.

[8] 胡凱富，成超男，鄭曦.基于“源·匯”理論的城市綠地空間格局構建與優化研究[J].北京規劃建設，2018（04）：65-68.

[9] 肖榮波，周志翔，王鵬程. 3S技術在城市綠地生態研究中的應用[J].生態學雜志，2004（06）：71-76.

作者簡介：陳強（1979—），男，山東新泰人，博士，副教授，系本文通訊作者，研究方向：園林植物逆境響應機制、園林植物應用與生態設計、立體綠化與人居生態環境互作調控機制。