天津空港经济区生态格局评价与生态效益估算之环境科学论文

　　摘要：本文环境科学论文选择天津空港经济区作为研究对象，开展了生态格局评价与生态效益估算两个专题研究。通过研究，对天津空港经济区生态格局进行了详尽的系统评价，在此基础上，对其生态效益进行了估算，旨在为空港经济区绿化养护管理提供基础研究，并为同类型区域的绿化系统养护管理提供有益的建议。
　　关键词：天津空港经济区，生态格局，生态效益
　　随着天津滨海新区的开发开放被纳入国家总体发展战略，以及天津市整体规划和长远发展的要求，天津空港经济区要建成生态宜居新城区，因而环境绿化的基础地位和支撑保障作用就显得尤为重要。目前国内外对盐碱地区的城市绿化评价研究已经成为热点和趋势，而生态格局评价和生态效益估算是绿化评价内容之一。本文环境科学论文在对天津空港经济区生态格局评价的基础上，对其生态效益进行了估算，旨在为空港经济区绿化养护管理提供基础研究，并为同类型区域的绿化系统养护管理提供有益的建议。
　　1空港经济区景观生态格局评价
　　1.1景观生态指标选取
　　通过定量分析景观格局的构成，把对景观的空间特征的研究分为两个层面：第一个层面研究为景观单元：景观单元式是反映给定的各景观类型的数量、面积、形状及出现频率的统计类空间特征：包括斑块的面积比、数量比、分维度（形状）与斑块的频率等。第二个层面研究景观格局，反映各个景观单元之间空间构成关系的特征，研究内容包括斑块多样性、连通度与破碎度等方面指标。根据不同的研究内容，选取相应的指标，对现状景观格局进行分析评价。
　　1.1.1选取反映景观单元层面的指标分别为
　　（1）斑块面积比：各类景观斑块的面积之比，反映了各类景观斑块在整个景观格局中的面积比重。一般来说，斑块内的物质、能力与按快面积大小呈正相关，但这种相关性并非呈线型分布。
　　（2）斑块个数比：各类景观斑块的个数之比，反映了各类景观斑块在整个景观格局中的数量之比。d＝N/A
　　（3）斑块内缘比（S）：是各类斑块周长与面积之比，S=P/A，它反映斑块的边界效应，通常情况下，内缘比越大，斑块与外界交流的界面就越大，与外界物质、能量沟通交流的程度就越高。
　　（4）最大斑块指数：显示最大斑块对单一类型或整个景观影响程度。
　　LPI=Max(a)/A公式（1.1）
　　A是整个景观中的面积的总面积。
　　（5）斑块密度（破碎化指数）：每平方公里的斑块数，PD=N/A，斑块密度可表征景观破碎化程度，密度小，表明景观较为完整，无明显的破碎化现象。斑块密度d是用于描述景观空隙度，在一定意义上解释景观破碎化程度。
　　1.1.2选取反映景观布局层面的指标分别为
　　（1）Shannon景观多样性指数：是指景观元素或生态系统在结构、功能以及随时间变化的多样性，反映了景观的复杂性,当景观类型所占面积比例相等多的时候，多样性指数最大，各类景观类型比例差异增大时候，指数减小，若类型单一，指数为0。
　　H＝－∑PilnPi公式（1.2）
　　Pi是斑块类型i在景观中出现的概率，（通常以其出现的面积比例来估算）
　　（2）景观优势度指数：表示一种或集中类型斑块在一个景观中的优势化程度，优势度越小，表明各种景观的地位相当，优势度越大，表明其中一种或几种景观类型占优势。
　　D=Hmax＋H＝lnN+∑PilnPi公式（1.3）
　　（3）景观均匀度指数：描述景观中各组分的分配均匀程度，其值越大，表明景观各组分的分配越均匀。趋势接近1时，说明景观中没有明显的优势类型且各斑块类型在景观中均匀分布。
　　E＝H/Hmax公式（1.4）
　　1.2空港经济区内景观格局评价结果与分析
　　对比2001年和2005年的卫星照片，从景观的总体特征来分析，空港经济区的景观空间格局在建设活动的干扰下，形成了集中连片、斑块面积均匀、形状简单规则、有较强规律性的景观，改变了场地原有的农田自然特征，与周边土地利用形成鲜明对比，反映了人类社会和经济的发展对城市景观及城市景观生态系统在空间分布上的决定作用。绿地与水体在斑块个数与面积上均较少，但内缘比相对较高，且有集中趋势，与外界物质能量交换较城市功能用地较多，对生态贡献价值较大。
　　（1）从斑块的数量和类型分析，在空港经济区的建设过程中，自然类型的农田、鱼塘等斑块快速向由道路系统分割的人工斑块转变，区域内斑块数量大量增加，破碎化程度提高，而且这种分割带有明显的强制性和不可逆性。自然斑块迅速向边缘集中和退缩，在边缘地区保留了自然斑块特征，与周围环境有一定连通。总体上，自然斑块数量和面积都很少，人工景观斑块占绝对优势。
　　（2）从景观多样性指数、优势度指数来看，景观多样性指数低，优势度大，人工景观占绝对优势。这会对整体的生物多样性造成重要影响。因此，空港经济区的建设是典型的城市化过程，道路系统成为区域规划和景观格局的引导性因素，景观格局和景观特征发生根本性变化，开发建设过程中缺乏对自然过程的尊重。
　　（3）为了减轻对生态环境的干扰，应对区域内敏感、重要的生态斑块和战略点加强保护，增加与外界的连通，保持连续的生态过程。如果在建设过程中缺乏对自然过程的尊重，中断了许多生态过程，导致城市景观与自然景观的衔接很差，将来会产生一系列的生态环境问题。因此，必须从建设初期开始统一规划区内绿地系统和自然保留地，形成覆盖全区域的兼有防护、连通、隔离、保证指标功能的绿地系统，调整人工斑块占绝对优势的景观格局，更多保留自然斑块特征。这是空港经济区建设以来面临的最大问题，也是区域发展遇到的根本问题。这些问题会对空港经济区的持续发展形成巨大的负面影响。因此，有必要针对其目前的景观生态格局进行深入研究和分析，制定宏观调整和优化政策和措施。
　　2空港经济区绿化的生态效益估算
　　城市园林绿化生态效益的定量评价，既是客观阐明绿化在改善城市生态环境中作用的具体指标，又是用以检验城市绿地质量而改进城市绿化的有效手段。由于国内外目前有关园林绿化生态效益的研究报道，大量均为对个体绿地（如几hm2林地或一片草地）的小气候效益的零散研究。将城市绿地视为一个整体，全面系统地进行大范围的城市绿化生态效益的研究还很少。
　　空港经济区虽处于建设初期，但快速的绿化建设对区域生态补偿、环境保护都产生了巨大的生态效益，借鉴同类研究的经验和数据，与空港经济区的实际相结合，进行绿地生态效益的初步估算，是绿化现状评价的重要内容，也是新尝试。
　　2.1绿地生态效益估算
　　截止到2007年9月，空港经济区的养管绿地面积为121万m2，其中草坪面积达59.8万m2。落叶乔木为59134株，常绿乔木为3031株，灌木为61517株，草坪为598172m2。
　　表1单株乔木、灌木和1m2草坪吸收二氧化碳和释放氧气量
　　项目 株数 绿量
　　（m2） 吸收CO2
　　（kg/d） 释放O2
　　（kg/d） 蒸腾水量
　　（kg/d） 蒸腾吸热
　　（kg/d）
　　落叶乔木 1 165.7 2.91 1.99 287.98 706.64
　　常绿乔木 1 112.6 1.84 1.34 239.29 586.8
　　灌木类 1 8.8 0.12 0.087 13.02 31.95
　　草坪（m2） 1 7.0 0.107 0.078 3.21 21.92
　　表2空港经济区绿地生态效益估算值
　　项目 株数 吸收CO2
　　（t/d） 释放O2
　　（t/d） 蒸腾水量
　　（kg/d） 蒸腾吸热
　　（kkj/d）
　　落叶乔木 59134 172 117.7 17029 41786449706
　　常绿乔木 3031 5.6 4.1 725 1778590
　　灌木类 61517 7.4 5.4 800 1965468
　　草坪（m2） 598172 64 46.7 1920 13111930
　　通过以上计算可以得到空港经济区现状的绿地生态效益：
　　每天吸收CO2为249吨，释放氧气为173.9吨，蒸腾水量为20474吨，蒸腾吸热为4.2×105亿j。需要说明的是：估算结果中，由于空港经济区目前仍处于建设初期，许多植物属于近期栽植，特别是落叶乔木的生长除部分毛白杨、悬铃木、馒头柳接近正常树冠以外，绝大多数落叶乔木树冠及叶面积小于定量测定的标准值，绿地生态效益估算值会高于实际值。
　　尽管这样，从以上的估算也可以看出，目前空港经济区的绿地系统已经发挥了相当重要的生态效益，而随着时间的延续和绿地养护工作的稳定开展，园林植物生长会越来越好，发挥的生态效益也会越来越大。
　　空港经济区目前有高尔夫球场和森林公园两个大型的绿地斑块，同时拥有沿环河西路的人工河道（自然度较高）生态廊道，这样的斑块和廊道对空港经济区的降温增湿以及滞尘等有很好的效果。据研究，当阳光辐射到树冠时，有20%-50%的热量反射到天空，还有35%被树冠吸收，在夏季乔、灌、草结构的绿地气温比非绿地低3-5℃，湿度可以增加10-20%，良好的绿地系统对改善小气候，提高环境舒适度具有重要作用。
　　2.2绿地生态效益评价与分析
　　（1）空港经济区的数百万cm2绿地最为整体在区域内发挥生态功能，是对区域开发过程中生态补偿的有效措施，虽然生态功能计算的标准值需要调整相关系数，但建设期内绿地的滚动增加，又使得纳入效益估算的绿地面积远远低于实际面积，因此，空港经济区内绿地的生态效益只能是估算值，这是建设初期的典型特征。
　　（2）空港经济区内绿地除稳定发挥吸碳吐氧、降温增湿等功能外，在吸滞灰尘方面具有特殊的意义。由于道路、厂房、地下管线等大量基础设施施工，区内的二次扬尘经过道路绿化、河道绿化、块状绿地的阻隔和吸滞而大大降低，同时区内现有绿化对调节区域小气候也起到了重要作用。
　　（3）空港经济区内以道路绿化为主的绿地形式，也影响了总体生态功能的发挥。按照中国农业大学李树华教授等的研究结论[31]：当城市绿地面积为1-2hm2时，其具有一定的增湿效应，但降温效果不明显；当绿地面积为3hm2时，其降温增湿效果较明显；当绿地面积为5hm2时，其降温增湿效果极其明显；当绿地面积大于5hm2时，其降温增湿效果极其明显且恒定。因此，3hm2可以认为是城市园林绿地可以明显发挥温湿效益的最小面积。而空港经济区内大量绿地是沿道路的线形布局，缺少块状绿地，使得降温增湿效果大打折扣，这也是空港经济区绿地规划中遇到的一个根本问题。
　　（4）部分绿地生态效益明显。如森林公园采用大量栽植乔木的做法，短期内快速增加绿量，绿地内降温效果明显；区域边缘地区除保留自然河道外，还规划了较宽的绿化缓冲带，在综合利用雨水、防止河道水污染、降温增湿等方面有较好的效果；中心区域保留原来的高尔夫球场和大片水面，成为独具特色的中心生态核。中心大道绿地率达到60%，能有效阻滞道路污染，并缓解道路的热岛效应。
　　参考文献
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