基于景观空间异质性的绿地综合生态服务功能评价研究

Study on ecosystem services has become a hot and frontier research topic in Ecology and other related disciplines. While a large number of studies about assessing ecosystem services and their value have been published, most of them are based on the assumption of the linear relationship between ecosystem services and the amount of habitat area. Ecosystem is therefore believed to be homogenous, and its spatial heterogeneity has been rarely considered. Taking Yangpu District of Shanghai as an example, this research attempts to integrate landscape spatial heterogeneity, including the area of green space, the characteristics of patches and landscape connectivity, into the evaluation of ecosystem services of urban greening. Multiple sensors, GIS and field monitoring will be applied o the data collection and analyses. Furthermore, the cooling effect will be used to test the effectiveness of the proposed methodology by comparing with and without the considering of landscape spatial heterogeneity in evaluating ecosystem services. Finally, as landscape heterogeneity is significantly affected by the scale of data used in the analysis, this study will test the sensitivity of the proposed method to different spatial resolutions of SPOT-5 data. In summary, this study provides a way to consider landscape spatial heterogeneity in the evaluation of ecosystem services of urban greening which is essential for ecosystem services assessment and landscape planning.

生态服务功能的研究已成为国际生态学和相关学科研究的前沿和热点。然而，目前关于生态系统服务功能或者价值的评价，大多仅将生态系统作为均一的整体来研究，较少考虑景观空间异质性的影响，对其评估方法的科学性也缺乏验证。本研究拟以上海市杨浦区为例，通过实地样方调查、观测和多源遥感影像相结合研究：1）基于绿地景观空间异质性（绿地面积、斑块内部特征和连通性的空间不均匀性和复杂性）的绿地综合生态服务功能评价方法；2）以绿地的降温效应为实例研究，对提出的综合评价方法与传统仅考虑绿地面积的方法进行对比分析，检验其科学性和有效性；3）评价在不同尺度下景观异质性对于绿地综合生态服务功能的影响，分析不同研究尺度对于评价方法的影响。总之，本研究提出了将景观异质性纳入绿地综合生态服务功能评价的方法并进行科学验证，可为评估绿地综合生态服务功能、合理规划布局城市绿地提供依据，具有重要的科学和应用价值。

生态系统的服务功能与生态系统的结构与过程密切相关。景观格局是生态过程的载体，景观格局与生态过程相互作用，改变着物质和能量的流动，对生态服务功能产生重要的影响。本研究主要围绕以下几方面展开工作：1）研究区绿地景观格局；3）LAI的实测与反演；3）基于景观异质性的绿地生态服务功能综合评价；4）景观异质性对绿地降温服务影响研究；5）绿地异质性和生境质量对生物多样性保护服务影响研究；6）尺度对于生态系统服务评价的影响研究。研究结果表明：1）研究区几大城市公园的绿地景观破碎度低，为该区域生态系统的稳定及生态服务的提供有重要作用；2）LAI的分布存在较高的空间异质性，研究区北部较高，南部较低，通过LAI修正后的评价系数使得研究区绝大部分绿地的生态服务功能高于原评价模型；3）通过相关关系分析，研究发现地表温度与绿地面积的大小呈现降幂趋势。当绿地斑块面积小于0.5ha时，绿地斑块面积越大，促进地表温度下降越显著；当绿地斑块面积大于0.5ha时，增加绿地斑块面积对进一步降低地表温度效果不明显。地表温度随着叶面积指数的增加呈现先增后降的趋势。4）绿地景观的异质性对生物多样性保护的服务有重要影响。研究发现，林鸟多样性与林地，灌草地，草地和湿地用地占比都有重要的相关性。生活在开阔灌草的鸟类多样性与与灌草地的比例呈正相关。RDA分析的结果显示林地的平均斑块面积和草地的连接度对鸟类的多样性有重要影响；5）研究粒度对于生态系统服务评价的影响主要与土地利用分类的精度有关。研究幅度对于生态系统服务评价的影响主要与生态系统服务的供需关系，服务流和景观连接度有关。总之，科学地评估绿地格局的空间异质性对于其生态服务功能的影响，可为合理规划布局城市绿地，使其发挥最大的综合生态服务功能提供重要科学依据。