国内外城市生物多样性评价与提升研究综述

城市生物多样性水平是反映人与自然和谐共处水平的重要指标,对促进城市可持续发展有着重要意义。城市及其基础设施的扩张改变了土地原有的生态系统、水文状况和地表结构,不断加快的城市化进程对生物多样性造成了严重影响,城市生物多样性保护已成为当下城市生态建设中重要且紧迫的工作。与传统的生物多样性研究不同,城市生物多样性保护工作以保护生物多样性为前提,争取科学利用生物多样性为城市带来更广泛的经济效益和社会效益。当前城市生物多样性研究成果丰富且涉及层面多元,但仍面临缺乏系统性、整体性评价框架以及跨界、多尺度管理等关键问题。故对国内外城市生物多样性的状况评价、效益评价和提升路径三方面的相关研究进行综述,总结当前城市生物多样性评价的标准与方法,并从城市生物多样性保护面对的主要挑战出发,梳理介绍国际合作、国家政策、城市规划、专项保护以及基于自然的解决方案等角度的城市生物多样性提升路径。讨论了城市生物多样性的关注点与未来研究方向,并对城市生物多样性保护提出政策建议,为各地编制生物多样性保护规划和开展城市生物多样性保护工作提供借鉴,以期促进城市生物多样性保护和人与自然的协调发展。

降雨因素对生态系统生产总值核算结果的影响

目前生态系统生产总值(GEP)核算工作已在全国多地开展,并在不少地方已将其纳入政绩考核指标,但GEP核算中相关生态系统服务多基于实际降雨数据和多年平均降雨数据,导致在进行年际间GEP变化分析时,结果难以反应实际的生态系统质量和数量的变化,从而影响GEP管理应用的效果。本文以深圳为研究案例,提出了更能代表本地降雨一般化特征的可比降雨条件,以及基于主成分分析的确定方法,并且在可比降雨条件和实际降雨条件下核算了可比降雨年和临近年共3种情景下的生态系统生产总值(GEP),分析了不同情景下的GEP构成以及降雨因素对年际间GEP变化的影响能力。研究发现:(1)2019年为深圳可比降雨年,且符合2008—2020年间各年《深圳市气候公报》对降雨情况的阐述;(2)可比降雨条件下,与降雨相关的4项生态系统服务价值(减少泥沙淤积、减少面源污染、涵养水源、削减洪涝)呈年际间增长趋势,实际降雨条件下,减少泥沙淤积、减少面源污染价值增长,涵养水源、削减洪涝价值下降;(3)降雨因素显著影响GEP年际变化,不同降雨条件下,深圳2019—2020年GEP变化差异高达24.78亿元,而可比降雨条件可以有效减少非人为因素对GEP变化的影响;(4)计算多年平均降雨过程中,数据“峰度”会被人为降低的,导致平均结果不能代表地区典型气候特征;(5)可比降雨条件下,年际间GEP变化特征更能反应生态系统质量和数量的实际变化特征。研究结果可为今后面向管理应用的GEP核算提供新的思路与方法。

深圳市入侵植物区系与风险分布

外来植物入侵现象随着城市化的推进在各地愈演愈烈,严重影响城市的生态系统稳定和社会经济发展。在深圳陆域优势植被普查的基础上开展,对深圳全市的入侵植物分布、来源、入侵途径、风险等进行调查分析,为深圳的入侵植物防治提供技术支撑。基础数据采用高分辨率遥感影像与地面实地观察结合的方法普查得到;并通过文献分析法对植物种类基础数据按研究要求进行筛选、提取、分析;创新性的引入斑块入侵风险计算方法和入侵植物种群风险计算方法,经计算得出深圳市范围内的入侵植物风险分布现状与高风险入侵植物种群。结果表明:(1)参照《中国外来入侵植物名录》标准,深圳市陆域群落优势植物共有入侵植物63科200属258种,且以豆科、菊科、禾本科植物为主;其中36种为林业部门、生态环境部门、农业农村部和海关明确的官方认定且需要严格管控的入侵物种;(2)单种科和少种科占比较高,共占比87.3%,大型科虽然占比仅4.8%,却包含了共计106种,占入侵植物总种数41.1%;单种属在深圳入侵植物区系中占绝对优势,占比83.5%,远高于其他类型之和;中型属中,属种比为1∶6;(3)热带区系属性非常明显,热带分布科共计35科,占总科数的92.1%,热带分布属共计131属,占总属数比例高达75.7%;(4)入侵植物以原产亚洲本地的植物物种为主,占比42.4%;其次为原产于南、北美洲的入侵植物,分别占比25.2%和15.9%;(5)通过对入侵物种及其斑块的风险分析可知,深圳范围内入侵植物高风险区主要分布在人类活动较少、管理养护较弱、植被近自然化的郊区或近自然地带。最后,本文对入侵风险值较高的8种植物进行了入侵途径分析,并给出了入侵植物管控建议。

植被群落特征对城市生态系统服务的影响研究进展

生态空间(林地、灌木、草地、水体)所产生的生态系统服务极大的改善了人类的生存环境,在城市绿地破碎化日益严重、绿地质量逐渐降低、乡土植物逐渐减少、入侵风险逐渐加剧等生态背景下,如何维持稳定而持续增长的城市生态系统服务供给,一直困扰着当下从事城市生态学领域研究的学者和城市管理者。植被群落作为城市绿地系统的基本组成单元,在绿地破碎化趋势下,可作为研究内容来探讨城市生态系统服务维持或提升策略;植被群落泛指城市中常见的、具有明显边界的、按照一定分布规则的植物群落单元,既包括道路绿地、居住区绿地、公园绿地等,也包括城市郊野自然林地。但对植被群落生态功能的研究也多停留在对某一生态问题的简单相关性研究,缺乏系统性和整体性。从微观层面的植被群落角度,整合相关文献研究,介绍了受植被群落特征影响的6种典型城市生态系统服务,综述了植被群落特征对这6种城市生态系统服务的影响机理,对植被群落特征因子进行总结、归类,从树种特性、垂直结构、水平结构、其他4个角度构建了"植被群落特征因子对城市生态系统服务影响关系表"。最后面向典型生态系统服务提升提出了城市低质量植被群落地区的营建和更新原则,以期为今后城市园林部门、规划部门制定城市绿地系统规划提供基础性技术支撑。

基于快速普查方法的深圳植被优势种特征研究

植被普查是了解城市地表植被群落特征最常见的方法,也是进一步进行城市生态学、植物学等研究的方法基础。基于植被调查的不同目的、不同尺度、不同地貌,调查人员所选择的方法也各有差异。此次调查旨在对深圳陆域尺度的优势种特征进行研究,利用高分辨率遥感卫星图片与地面实地调查相结合的方法对深圳陆域植被开展了快速普查,结果显示:(1)深圳陆域共有优势植物182科、858属、1443种,其中被子植物占主要地位,占优势植物总种数的94.66%;(2)从优势种子植物科的地理分布来看,深圳陆域优势种子植物科归属于14个分布区,植物地理成分较为复杂,热带区系属性非常明显;(3)划分出非邻近的纹理异质性群丛斑块83834个,归为741类群系,12个植被型,南亚热带常绿阔叶林、南亚热带草丛、南亚热带灌丛占绝对优势;(4)经统计,郊区群系类型较城区更为丰富,郊区608类群系,城区569类群系,其中,共有群系437类,城-郊各自优势植物科、属、种数量差异不明显;(5)对比《中国外来入侵植物名录》和相关学者的学术论文,筛选出深圳外来入侵植物62科、200属、258种,主要集中在豆科、菊科、禾本科等科。根据本次植被快速普查过程和结果给出城市植被管理和改善植被普查方法的建议,旨为今后的城市政策制定和规划实施提供科学依据。另外为了验证此次调查方法的科学性和调查结果的正确性,将本文结果与采用传统长周期方法的两支高校调查队伍的调研结果进行了比对,本次结果包含高校队伍调查结果优势种数量的88.5%,体现了本方法在优势植物物种普查中的有效性。

深圳近海公园植物群落结构特征及其与景观格局的相关性

城市公园植物群落为城市生态系统提供重要的生态服务。对深圳最具代表性的6个近海城市公园进行实地调查,同时结合高分辨率的遥感图像,分析其植物群落结构特征及其与公园内部景观格局的相关关系。结果表明:(1)共调查到近海公园植物108科310属471种,其中乡土植物82科169属231种。草本植物中乡土植物比例较高,而木本中乡土植物占比较低。(2)TS-4和H-1分别是近海公园最常见的乔灌群落类型和草本群落类型,其样地量分别占总量的39%和26%。常见群落的指示种多数具有热带性质并占据主体地位。(3)公园中灌木植物种数低于乔木和草本植物,但群落稳定性较高。(4)半自然型和人工型近海公园各类植物的相似性,以灌木层植物最低。(5)公园整体景观格局中,斑块密度与林地面积比、林地最大斑块面积比呈显著负相关(P<0.05)。(6)各层植物多样性也受到景观格局显著影响:草本层植物多样性与草地、林地的斑块形状复杂程度分别呈显著负相关(P<0.05);灌木层植物多样性与林地、水体的景观破碎度呈显著负相关(P<0.05);乔木层植物多样性与草地最大斑块指数呈显著负相关(P<0.05)。公园景观破碎度的增大可能会导致植被景观面积减少。建议在公园植物造景初期就要重视对灌木的运用,尤其是一些生态本底比较脆弱的公园,以提高植物群落的稳定性和低维护性。同时应尽可能保留大面积的核心植被生态斑块,更好地发挥其生态功能。研究结果可为城市公园的规划设计、植物群落的优化配置与城市生物多样性保护提供依据。