城市濕地公園生態績效評價研究——以虎丘濕地公園為例

莊 媛 朱 穎

（1 臨沂科技職業學院，山東 臨沂 276000；2 蘇州科技大學建筑與城市規劃學院，江蘇 蘇州 215000；3 太湖濕地生態系統國家定位觀測研究站，江蘇 蘇州 215000）

城市濕地公園的建設有利于恢復城市濕地環境，促進城市濕地的合理利用，維護城市濕地生態系統的多樣性（張慶輝等, 2013; 馬梓文等, 2015）。在城市濕地公園的建設過程中，如何評價城市濕地公園建設產生的效益成為了熱點問題（郭子良等,2018; 李和平等, 2019）。當前，城市濕地公園評價研究主要涵蓋生態、社會、經濟等功能，研究內容包括城市濕地公園景觀健康（李玉鳳, 2011）、生態系統健康（馮倩等, 2016）、生態系統服務價值（張寒月等, 2011）、游憩功能及使用后評價等方面。相關研究多反映濕地生態系統產生的單一效益，并未綜合反映城市濕地公園建設對濕地生態系統及人類社會所產生的綜合效益。隨著績效理論在生態領域的應用，學者們嘗試從“生態視角”落實“效應評估”，綜合反映自然生態系統的保護效果和自然生態系統對人類社會產生的價值（王立帥等，2019；李蘭等，2020；梁淑榆，2020）。王云才（2017）以生態系統服務理論為基礎，對景觀空間在生態環境、經濟生產、人文文化等方面的效能進行量化評價；何帥等（2021）基于生態系統健康和生態服務價值理論，從生態系統健康恢復、生態系統服務價值提升和單位成本生態效益3 個方面，構建了海洋修復工程生態績效考核指標體系。生態系統服務價值是對生態系統服務功能的貨幣化體現，能夠量化反映生態系統對人類社會產生的服務價值（歐陽志云等，1999；謝高地等，2008）。

蘇州虎丘濕地公園是蘇州市西北地區最為重要的“生態綠肺”，具有多重功能價值的城市濕地公園，是城市濕地保護與恢復的典型案例。本文綜合運用熵權法、模糊物元模型法評價城市濕地公園生態績效，以蘇州虎丘濕地公園為例，對其生態績效進行綜合量化評價，為虎丘濕地公園落實科學管理與生態保護提供依據。

1 城市濕地公園生態績效評價模型構建

1.1 評價指標體系構建

本文從生態系統服務價值與生態系統健康兩個層面，構建城市濕地公園生態績效評價指標體系，其中，生態系統健康層面包含水環境質量、土壤質量、生物多樣性、景觀結構等11 項指標，生態系統服務價值層面包含觀賞游憩價值、科普教育價值、鳥類棲息地維持價值等6 項指標，共17 項指標（表1）。

表1 城市濕地公園生態績效評價指標體系及測算方法Table 1 Ecological Performance Evaluation Indicator System and Calculation Method for Urban Wetland Parks

1.2 評價指標測算方法

依據標準《地表水環境質量評價方法》（GB 3838-2002）測算水環境質量，依據標準《土壤環境標準農用地土壤污染風險管控標準》（GB5618-2018）監測土壤環境。在測算過程中，主要運用單因子指數法、水體綜合營養指數法、水質內梅羅綜合污染指數法、土壤內梅羅綜合污染指數法。生物多樣性指標采用相關文獻中涵蓋物種多度、相對豐度、稀有度3 個層面的賦值方法進行測算（張崢等，2002）。濕地景觀格局相關指標主要運用GIS、Fragstat 解譯遙感影像，測算景觀格局指數。綜合運用主流生態系統服務價值法，如旅行費用法、替代工程法、替代成本法等，評估生態系統服務價值，并測算單位面積的價值（表1）。

1.3 評價模型構建

1.3.1 建立物元矩陣 通過模糊物元模型，對復雜的邏輯細胞物元進行抽象化處理，利用含量值、特征、事物名稱等建立多指標評價模型（童亮,2021）。城市濕地公園生態績效評價物元包含3 個要素，分別是V（量值，即評價特征的量值，可具體表示為x1，x2，…，xm）、N（名稱，即評價對象）及C（特征，即評價指標，表示N的描述特征），可用R=（N，C，V）來表示，城市濕地公園生態績效物元矩陣R 為：

1.3.2 確定經典域與節域矩陣

1）經典域與節域矩陣。用Hojp=（Nop,Cj,Xojp）表示城市濕地公園生態績效評價的經典域，第p 個評價等級可用Nop表示；特征向量（j=1,2，…，m）用Cj表示；第j 個特征向量所對應的第p個等級的量值范圍（aopj，bopj）用Xojp表示。綜上，對于第p個等級的經典域矩陣可以建立復合經典域物元：

Hq=（Nq，Cj，Xqj）表示評價節域，用Xqj 表示第j 個特征向量的量值范圍（aqj，bqj）。可用以下公式計算：

2）經典域量值確定。本文結合國家相關評價規定、評價標準及城市濕地公園生態要素等，參照全國范圍內多個具有國家濕地公園生態系統服務價值的平均水平（孫海平等, 2021；吳威等, 2020; 李子琴等, 2019），運用等距劃分法、極限值法等，確定城市濕地公園生態績效評價指標的經典域，將其劃分為5 個等級（表2）。

表2 城市濕地公園生態績效評價指標經典域Table 2 Classic Domain of Ecological Performance Evaluation Indicators for Urban Wetland Parks

1.3.3 確定指標權重 本文運用熵權法確定指標權重，對原始數據進行無量綱化處理、熵值計算、差異性系數計算，最后確定評價指標的權重。采用熵權法能夠有效避免主觀賦權的影響，使評價結果更客觀有效（杜書棟等，2022）。

1.3.4 關聯度計算 在度量兩個事物的關聯程度時，通常會運用到關聯函數，即一個評價物元素屬于某一評價等級的程度。如果該值為正數，則說明兩者存在顯著的關聯性，也就是評價對象屬于該評價等級。可用以下公式計算：

其中：

式4、式5 中：K(cj)p為第j 項指標對于第p 等級績效的關聯度；p(xj,xojp)表示點xj→xojp（特征向量有限區）的距離；pqj(xj,xqj)為xj→xqj點的距離；Xi指評價物元的量值；xojp指經典域的量值范圍；xqj表節域的量值范圍。

1.4 評價等級與指數確定

1.4.1 評價等級確定 生態績效評價指標在劃分經典域量值范圍時，多劃分為5 個等級。因此，為更好地與獨立評價指標經典域對應，本文采用5 段式劃分等級，對5 段等級定性描述為優、良、中、一般、差5 個等級（表3）。如評價對象中存在數值較大且為正數的關聯度數值，則說明該等級的評價對象與等級關聯度很大，即該評價對象隸屬為此評價等級。

表3 城市濕地公園生態績效等級劃分Table 3 Classification of Ecological Performance Levels of Urban Wetland Parks

1.4.2 生態績效指數計算 量化各評價對象的綜合關聯度，所得出的綜合評價指數能夠充分評價對象。綜合關聯度量化公式如下：

城市濕地公園生態績效指數計算公式如下：

式6、式7 中：p的含義是績效等級；KP(N)表示一個綜合關聯度值，具體指對象N隸屬第p績效等級的綜合關聯度值；Q代表待評價對象生態績效指數。

2 虎丘濕地公園生態績效評價

2.1 虎丘濕地公園概況

虎丘濕地公園地處蘇州中心城區的西北部的虎丘濕地公園跨相城、姑蘇兩區，濕地公園建設前該區域以漁業、養殖業為主，為排放養殖廢水和污水的污染源地。2006 年啟動建設虎丘濕地公園，濕地公園總規劃面積1204 hm2，用地588.91 hm2、水域247.05 hm2，綠地307 hm2。虎丘濕地公園主要有水域、居住用地、公路用地、旅游配套設施用地、建設用地和林地6 種用地類型，包含蘆葦碧塘涵養區，花卉背景區、森林背景區、科普體驗區等10 個分區（圖1）。

圖1 蘇州虎丘濕地公園功能分區圖Fig.1 Functional zoning map

2.2 數據來源與處理

2.2.1 環境監測類數據 環境監測數據主要為土壤監測數據和水質監測數據，本研究綜合運用實驗室測定法、實地采樣等方式獲取數據。2020 年10 月—2021 年10 月每月1 次實地水體、土壤采樣。根據《地表水環境質量評價方法》，測定葉綠素a，總氮、懸浮顆粒物、透明度、溶解氧、pH 值、透明度等水質指標。根據《農用地土壤污染風險管控標準》，測定土壤有機質、pH 值、含水率以及鉛、鎘等部分重金屬等土壤指標。

2.2.2 生物資源數據 2020年10月—2021年9月，每月開展1 次植物與鳥類調查。調查鳥類數量、種類、棲息地類型和分布。植物調查主要在花卉背景區及公園核心區域展開，記錄公園內維管植物種類和物候狀態等信息，按照《中國植物分類與代碼》(GB/T14467-2021)進行分類統計。

2.2.3 遙感類數據 遙感類數據主要包括2020—2021 年虎丘濕地公園的植被覆蓋率、土地利用現狀圖等。運用ArcGIS10.2 軟件進行目視解譯遙感影像土地利用數據，借助Fragstats4.2、ArcGIS10.2 等軟件獲取并計算濕地景觀破碎度、濕地景觀均勻度和濕地景觀多樣性等景觀格局指數。

2.3 評價結果與分析

2.3.1 評價指標與權重確定 根據本文構建的城市濕地公園生態績效評價體系對虎丘濕地公園生態績效進行評價，評價指標體系及權重計算見表4。

表4 虎丘濕地公園生態績效評價指標權重Table 4 Weights of Ecological Performance Evaluation Indicators for HuQiu Wetland Park

2.3.2 分區生態績效評價結果與分析

1）分區生態績效結果。綜合上文公式，對虎丘濕地公園各分區的綜合關聯度進行量化分析，如果該值在[0,1]期間，則說明此區域生態績效屬于該等級，數值越大，則兩者的關聯度越高。如果該值在（0，-1）范圍內，則說明此區域生態績效尚未達到該等級范圍。

2021 年虎丘濕地公園各分區生態績效等級關聯度、生態績效指數和生態績效等級見表5。各分區生態績效結果顯示，虎丘濕地公園各分區生態績效等級整體在Ⅰ～Ⅲ級區間內，其中，生態績效狀況較好的有漁家風情區、科普體驗區、荷蓮文化區、花卉背景區、水鄉農耕區，以上分區的生態績效都達到優等級；生態績效為良的有東部城市服務區、西部城市服務區、森林背景區，以上分區生態績效等級為良；生態績效水平最低的為水上休閑區，等級為中等。通過生態績效指數顯示，生態績效水平最優的為荷蓮文化區，指數達0.4963，而生態績效水平最低的為水上休閑區，指數為0.4231。

表5 各分區生態績效評價等級及指數Table 5 Ecological Performance Evaluation Levels and Indicators for Each Subdivision

2）分區生態績效空間趨勢分析。綜合運用Arcgis 自然斷裂點法和探索性趨勢面分析可視化處理生態績效空間化趨勢，得到圖2。從圖2 可知，中部的荷蓮文化區、漁家風情區以及水鄉農耕區等的生態績效值較高，從空間趨勢方面分析，整體呈現出從南至北逐漸增高的變化趨勢，從東至西則呈現出“較低、高、低”的特點，即“凸”字形空間趨勢（圖3）。

圖2 生態績效等級空間分布圖Fig.2 Spatial Distribution of Ecological Performance Levels

圖3 生態績效等級空間趨勢圖Fig. 3 Spatial Trend of Ecological Performance Levels

計算出各功能區所對應的生態績效指數，并確定其等級后，可結合各功能區的評價指標分析其隸屬的評價等級，從而全面了解影響各功能區生態績效的因素及主要指標。某一指標所關聯的等級較低時，可以說明該指標對此功能區生態績效水平的限制越大。表6 說明各功能區在土壤營養狀況方面的關聯等級在Ⅳ、Ⅴ的范圍內，可以分析出虎丘濕地公園的土壤營養較貧瘠，是影響各功能區生態績效的主要指標。結合分析公園土壤質量的結果推測，認為修繕河道及開發建設部分區域導致土壤流失有機質與氮磷元素，繼而影響土壤的營養狀況。

表6 各功能區生態績效評價指標關聯等級Table 6 Correlation Levels of Ecological Performance EvaluationIndicators for Each Functional Zone

西部城市服務區以及花卉背景區水質綜合污染指數偏高，水質狀況較差，為Ⅳ等級，這是影響該區域生態績效評價結果的主要因素。根據上文對水環境特征的分析可以推斷，陸生植物枯枝凋落后進入水體，秋冬季溫度較低，削減了水體微生物的分解能力，水體和底泥腐殖質含量增加，由此化學需氧量（CoD）與總氮（TN）的含量增加，繼而影響水體透明度。因此，在評價該功能區生態績效時，水質狀況是非常重要的影響因素。

科普體驗區的鳥類棲息地維持價值為IV 級，影響了該功能區生態績效評價結果。進一步分析認為，這可能與該區域作為濕地生態活動、濕地科普宣教的場所，游客密度較高，不適宜鳥類棲息，對鳥類棲息地的維持不具有特殊價值有關。

水上休閑區的土壤營養狀況、植被覆蓋度及觀賞游憩價值3 個指標均隸屬于Ⅳ等級，這3 個指標為影響該區生態績效水平的主要因素。該區為大面積水域，水岸邊生長少量濕生植物，喬木覆蓋面積小，植被覆蓋率較低，經過調查發現，水上休閑區距離公園入口最遠，游客的可達性較低，缺乏特色濕地活動，因此，其觀賞游憩價值低于公園內其他游覽區。

2.3.3 綜合生態績效評價結果 結合各分區生態績效結果以及上述計算生態績效指數、綜合關聯度的結果可知，2021 年虎丘濕地公園綜合生態績效等級及生態績效指數為0.4677，生態績效評價等級為Ⅰ級，為顯著的高績效水平（表7）。評價結果反映出，虎丘濕地公園生態績效處于高水平，濕地生態系統健康，具有較高的生態系統服務價值。進一步說明恢復和建設虎丘濕地公園是保護濕地的有效手段，具有可觀的生態成效。

表7 虎丘濕地公園綜合生態績效等級及指數Table 7 Comprehensive Ecological Performance Level and Index of Huqiu Wetland Park

3 討論

隨著相關理論的研究，生態績效理論在各學科、多領域得到應用，對于城市濕地公園生態績效評價指標體系與方法，需進一步探究指標體系的科學性和普適性，并求證不同評價體系、評價方法對評價結果的影響。本文主要評價虎丘濕地公園2020—2021 年的生態績效情況,評價結果有一定的參考價值，能直觀說明濕地公園生態績效的水平及建設情況。但本研究中并未長時間監測虎丘濕地公園的環境狀況，后期應開展更多時間序列的研究，特別是當下濕地公園的生態績效與前期生態績效水平的比較研究，以期精準預測濕地公園生態績效水平的發展趨勢，對未來濕地公園建設具有重要意義。

4 結論

本文基于生態績效理論，從濕地生態系統服務價值以及濕地生態系統健康兩個方面建立城市濕地公園生態績效評價體系，綜合運用熵權法與模糊物元模型法構建城市濕地公園生態績效評價模型，將生態績評價應用于城市濕地公園生態效益的評價中，為系統評價城市濕地公園生態效益提供科學方法。量化研究了虎丘濕地公園的生態績效及建設水平，評價結果顯示：虎丘濕地公園生態績效整體處于高水平狀態，各分區生態績效水平處于Ⅰ～Ⅲ級區間，生態效益顯著，濕地公園建設取得了可觀的生態成效。