上海市植被动态演变及其对环境因子与土地利用变化的响应

在全球气候变化与城市快速扩张的背景下,认识城市植被动态演变特征及其对环境因素与人为干扰的响应,对于城市环境改善和生态城市建设具有重要意义。然而,快速城市化地区植被高度碎片化,目前对城市植被长期演变与驱动因子空间异质性探究较为缺乏。以上海市为研究对象,基于Landsat卫星遥感影像获取2000—2020年像元尺度增强型植被指数(EVI),在探究逐像元植被动态时空演变及城乡分异的基础上,结合环境因子数据与土地利用数据,基于多元回归残差分析提出像元尺度上解析环境因子(全球背景环境因子与城市区域环境因子)和土地利用变化(植被建设与植被破坏)对城市植被生长影响的框架,定量解析驱动因子对植被生长的影响。结果表明:2000—2020年上海市缓慢绿化(EVI_(slope)=0.053/10a),EVI呈先减少(2000—2007,EVI_(slope)=-0.071/10a)后增加(2008—2020,EVI_(slope)=0.015/10a)趋势。上海市由核心城区向外呈“绿化-褐化-绿化”格局,核心城区、市郊区和农郊区显著绿化,城市扩张区与边缘区褐化明显。其中核心城区绿化趋势最强(EVI_(slope)=0.053/10a),区域内72%的像元显著绿化,城市扩张区与边缘区内分别有31%与33%的像元显著褐化。上海市新增植被像元主要分布在核心城区与市郊区,减少植被像元主要分布在城市扩张区与边缘区。全球背景环境因子普遍促进上海植被绿化,主导约40%的植被像元绿化,使EVI升高0.013/10a。植被建设在核心城区和市郊区内分别主导42.28%和47.83%的植被像元绿化,是区域绿化的主导因子。植被破坏主导城市扩张区和边缘区的植被褐化,但环境因子和植被建设在一定程度上缓解区域内褐化趋势。研究工作可为全球变化和城市扩张背景下城市植被的规划和管理提供借鉴和参考。

城市化进程中上海植被的多样性、空间格局和动态响应(Ⅳ):人工植物群落景观与生态协调性评价

针对目前生态与景观效果并重,绿化建设与管护并重,以及节约型的城市绿地建设要求,建立相应的评价指标体系是城市植物群落构建、提升的前提和基础.根据所制定的原则,通过德尔菲(Delphi)专家咨询法,选取评价指标;采用层次分析法确定各级指标的权重,从而构建一个4层次的评价指标体系.对上海市外环以内的中心城区绿地植物群落进行评价.结果表明:51.4%的植物群落没有达到景观效益与生态效益的相协调,主要表现为近自然度不高以及高额的绿地养护成本.为此,应倡导乡土物种的广泛应用,体现乡土特色,构建"地标性"近自然植物群落;提倡近自然型养护与管理模式,降低群落的养管成本.

平原河网地区土地利用生态适宜性评价——以上海市张江功能区域为例

以上海市张江功能区域为研究对象,借助于ArcGIS和Fragstats的统计分析功能,研究2000～2006年区域土地利用和景观格局动态变化特征,表现为区域工业用地增长过快,水域等自然下垫面明显减少,绿色廊道建设不足,区域景观格局空间分布有待优化。运用生态适宜性评价方法,划分了生态适宜性评价等级及标准,从自然生态和人文生态两个维度,构建了以工业用地,居住用地和河流廊道为主体的土地利用生态适宜性评价指标体系。评价结果表明:生态适宜性综合评价值为0.82,三种用地类型得分处于0.79～0.84之间,均为中度适宜等级;工业和居住用地自然生态建设不足,生物资源保护、环境质量和绿地建设是主要自然限制因子;河流廊道生态效应未能充分发挥,河岸建筑密度、河岸带舒适性、河流廊道连续性和植被结构完整性是主要限制因子。

城镇居住区土地生态适宜性评价与优化对策:以上海市奉贤区为例

以上海市奉贤区为例,综合考虑自然环境、土地利用和服务设施等因素,建立评价指标体系并采用成对比较法确定指标权重,在生态敏感性分析和土地适宜性分析的基础上进行土地生态适宜性评价,在排除A类基本农田和高生态敏感区的前提下,进一步考虑区位、社会和服务功能,选择出适宜建设的区域.研究结果表明:奉贤区适宜进行开发的用地面积占18.88%,可在指导下进行适度开发的用地面积占8.20%,不宜作为城镇居住区用地面积占14.92%,需要对敏感脆弱生态环境进行保护的区域占26.52%,另外有31.49%的区域为基本农田,禁止进行开发.为奉贤区滨海生态区建设与环境保护提供科学依据,对区域整体人居空间布局优化和城市总体规划具有一定参考意义.

上海市水环境生态安全预警评价

针对上海市水环境生态系统在水系分布、水资源及其利用、水污染、水利工程建设和生态系统等方面存在的主要问题,从"状态—压力—响应"指标层出发,建立了上海市水环境生态安全评价指标体系。评价结果显示,2003～2006年上海市水环境生态安全评价综合值逐年上升,表明水环境生态安全总体形势趋于好转;但状态评价值逐年下降,表明上海市水环境生态系统持续受损,而压力评价值和响应评价值的逐年增加是上海市水环境生态安全综合评价值呈上升趋势的重要原因。

快速城市化地区土地利用变化及其对水质的影响——以上海市奉贤区为例

对奉贤区位于城市化发展缓慢发展期、增长期和快速增长期3个时期的2000、2003和2008年土地利用数据分析发现,2008年城镇住宅用地、绿地和工业用地较2000年增长明显,分别上升至2.23%、4.82%和10.08%;农村生产用地和农村住宅用地占全区比例共下降了19.46%,说明奉贤区城市化对土地利用格局影响明显,城镇化建设使农村用地面积大大减少。主要水质指标CODmn、NH3-N和TP与不同半径缓冲区土地利用类型的相关性结果显示,其他建设用地、工业用地等与水质正相关关系显著,而绿地、农村生产用地与水质显著负相关。主要相关性在500 m以下比较明显,随着缓冲半径的增大水质与土地利用/覆盖变化相关性逐渐减弱,说明城市化带来土地利用巨大变化是影响区域河道水环境质量的重要原因。

城市化对上海市不同地区蚜虫多样性的影响

为掌握上海市不同地区城市化水平对蚜虫多样性的影响,2010和2011年4-6月对上海市中心城区、城郊和远郊3种不同城市化地区蚜虫种类进行了调查,共获得蚜虫标本350号,隶属6科38属61种。统计分析表明:城郊地区蚜虫种类数最多,为43种;市中心城区最少,29种;远郊农村地区种类数介于两者之间。从Shannon-Wiener指数看:城郊地区多样性指数最高,市中心城区最低,远郊农村地区介于两者之间。沿城市化生境梯度,蚜虫多样性呈先增加后减少的趋势。Sorenson相似性分析表明:城郊地区和远郊农村地区相似性系数最高(0.625),具有相同蚜虫种类数最多;市中心城区和远郊农村地区相似性系数最低(0.515),具有相同蚜虫种类数最少。城市化不同发展水平对蚜虫多样性具有显著影响,蚜虫多样性可以作为衡量上海城市化程度的参考指标之一。

上海市环城绿带生态系统服务价值评估

参照《森林生态系统服务功能评估规范》(LY/T1721-2008),以上海市环城绿带为研究对象,在群落结构特征调查的基础上,对环城绿带温度、负离子、噪音等各项生态指标进行实地测定,并基于以上数据,定量评估上海市环城绿带的生态系统服务价值。结果表明:上海市环城绿带生态系统服务功能的总价值为73 779万元/a;7项生态系统服务价值大小依次为:调节温度>净化大气环境>涵养水源>固碳释氧>森林游憩>生物多样性保护>固持土壤。除了这7项生态系统服务价值,绿带生态系统还具有科普教育、疗养保健、改善民生等社会功能服务价值。为强化上海市环城绿带服务价值,有针对性地提出了相应建议,为绿带后续建设及管理提供一定的科学依据及发展方向。

基于改进三维生态足迹模型的上海市生态足迹动态研究

生态足迹是评估可持续发展的重要方法,本文采用改进后的三维生态足迹模型对上海市2000-2014年的生态足迹进行动态研究。结果表明,2000-2014年,上海市人均生态足迹、承载力以及赤字均呈下降的趋势,而总生态足迹、承载力以及赤字则呈上升的趋势;化石能源的足迹变化对上海市足迹变化起决定作用,是上海市生态赤字的重要驱动力;人均生态足迹广度呈下降的趋势,略有波动,而人均生态足迹深度呈上升的趋势,波动较大,反映出生态压力逐渐增大。研究结果为上海市可持续发展的决策提供科学依据。

上海城市河流生态系统服务的支付意愿

条件价值评估法 (CVM)是推导环境资源生态系统服务的支付意愿的标准方法之一 .以全国城市河流整治的样板工程———上海浦东张家浜为例 ,采用支付卡式CVM研究方法 ,对该城市河流生态系统服务的支付意愿进行了分析 .共发放支付卡式CVM问卷 80 0份 ,回收有效问卷 6 4 6份 .获得张家浜生态系统服务的平均支付意愿为 195 0 7～ 2 5 3 0 4元 /(a·户 ) ,将研究结果与国内外部分研究进行了比较 .讨论了支付意愿的分布形态和范围 ,对支付意愿与受访者个人社会经济变量 (收入、学历、捐款经历和环境态度等 )的回归关系进行了较为详细的分析 ,并对回归结论进行了环境经济学解释 .对支付卡式CVM研究中导致支付意愿产生偏差的部分原因作了一定讨论 .最后提出了用CVM推导支付意愿的研究方法面对的批评和争议以及CVM研究结论可靠性的环境决策依据 .

上海乡土水生植物资源及其在水生态恢复与水景观建设中的应用潜力

水生植物作为水生生态系统的主体,对发挥水生生态系统的自维持、自循环功能有重要作用。研究通过相关资料的查阅,建立上海地区乡土水生植物名录,并对其科属组成、区系特征、生活型、生长型等进行统计分析。结果表明上海地区乡土水生植物共计35科83属160种(含变种),单属科、单种属的比例较高,均达65%以上;植物区系组成丰富、成分复杂,以热带成分占优势,达64.6%;生活型以挺水植物为主,沉水植物次之,浮水植物最少;生长型类型丰富,以草本型、禾草型居多,20种生长型可进一步归为表征相似生态学特征和功能地位的6个生长型组。在水生态恢复与水景观建设中,仅有68.8%的景观水体有水生植物应用,且应用种类在2种以下的占79.2%。乡土水生植物应用不足,一半以上为观赏性强的外来物种,应用频率较高的为挺水植物,对具有良好净化效果的沉水植物重视不够。因此,在水生态恢复与水景观建设中,建议加强乡土水生植物资源的繁育栽培,在充分利用乡土水生植物资源配置群落的基础上,根据水质的富营养及基底状况,通过不同生长型组水生植物的应用,构建"沉水-浮水-挺水"植物群落复合体,并通过"近自然型"护岸的营造,形成"水生-湿生"复合生态系统。运用植被工程学的原理和方法,采用"生态浮岛"、"生态沉岛"等技术营造水生植被,将强人工化的水景观建成具生命的水生生态系统。

浙江天童受损常绿阔叶林实验生态学研究(Ⅴ):不同干扰下植被恢复初期主要树种五年的恢复和更新

为了解常绿阔叶林在遭受不同采伐干扰后的恢复和更新。于2003年10月至2008年10月在浙江天童地区常绿阔叶林中对5个不同采伐处理下的样地进行了5年的秋季植被跟踪调查,样地处理分别是:(Ⅰ)去除大树保留萌枝,(Ⅱ)去除地表植物保留枯枝落叶层,(Ⅲ)去除地表植物和10 cm的表土,(Ⅳ)清除下木层保留大树,以及(Ⅴ)对照.结果显示:①样地Ⅰ和Ⅱ的胸高断面积(BA)增长量最高,分别为1631.8 cm^2和1 619.4 cm^2;而样地Ⅳ的BA值增长量最少,为43.4 cm^2.②样地Ⅰ的BA值增加以常绿阔叶乔木的BA增量为主,主要通过残留植株的生长而恢复;样地Ⅱ的BA值在5年中的恢复速度最快,主要以落叶灌木或小乔木和落叶阔叶乔木的BA增量为主;样地Ⅲ的BA值恢复主要以落叶灌木或小乔木和常绿阔叶乔木的BA增量为主;样地Ⅳ中常绿树种和落叶树种都非常少,BA值都小于10cm^2.③各样地中幼苗的补充有一个波动的过程,恢复第1年最多,恢复第2年则发生锐减.样地Ⅰ中幼苗主要以常绿阔叶乔木为主.样地Ⅱ中幼苗也以常绿阔叶乔木为主,但相对样地Ⅰ有较多的落叶树种.样地Ⅲ中幼苗主要以落叶阔叶树种为主.样地Ⅳ中幼苗主要以常绿阔叶乔木为主.结果表明采伐模式对常绿阔叶林的恢复和更新有着深远的影响.择伐上木层后,常绿阔叶树种能得到较快的恢复;清除下木层,保留大树后,主要树种恢复缓慢;在皆伐下,落叶树种侵入,形成落叶树种为优势种或者常绿和落叶混交的群落.

全球城市宜居性评价及发展趋势预测——以上海市为例

全球城市是世界城市化发展的一个必然现象,作为城市发展的高级形态,在社会、经济、文化和政治层面直接影响着全球事务.上海作为中国现代化的引领者,提高宜居性是其建设全球城市的重要目标之一.参考已有的全球城市宜居性评价指标体系,根据现代城市发展特点对指标进行了修正,并以上海市为典型案例,结合全球城市纽约和东京的发展历程,验证了全球城市宜居性发展的N型曲线假说:即随着城市人均收入的增长,城市宜居性经历了"上升-下降-上升"的发展阶段.通过因素分解方法分析了不同发展阶段城市宜居性的主要影响因子,同时采用指数平滑法和Logistic增长模型对上海市未来30年宜居性进行了四种情景预测.以东京为参照,得出了未来30年上海能达到最高宜居性的结论,可为上海全球城市的宜居环境建设提供方向.

城市公园社会服务空间公平性的定量分析——以上海市中心城区为例

城市公园是城市绿色基础设施的重要组成部分,具有提供休闲娱乐场所、改善居民身心健康等多种社会服务功能.然而,公园服务功能的发挥与其空间格局紧密相关,不合理的"公园—居住区"的空间布局会导致居民在享有公园服务方面的不公平现象.本文为探讨居民享有的城市公园服务与空间格局的关系,引入"空间公平性"的概念,以优化的可达性模型为基础,基于GIS建立了一套公平性评价的定量化方法,提出公园服务效力和居民享有公园的公平性两个指数,并对上海市中心城区在居住区和行政区两个尺度上做了实证研究.研究结果表明:①两个指数能较好地表征城市公园的空间分布和居民享受社会服务的公平性程度;②两个指数计算结果的离散程度比自身的绝对值更有价值,可以横向比较区域内部的公平性差异程度;③本方法突破传统指标只能在区域尺度上统计平均水平的局限,能够体现出小尺度上的空间差异,为规划设计提供明确的空间导向和决策支持.

浙江天童受损常绿阔叶林实验生态学研究(Ⅵ):不同干扰下植被恢复初期主要优势种叶性状及其生态适应

以浙江天童国家森林公园人工模拟受损常绿阔叶林样地为研究地点,分析了不同干扰下(择伐大树、清理下木、皆伐、皆伐及去除表土层)植被恢复初期5种主要优势树种最大净光合速率(Amax,net photosynthesis based on area)、比叶面积(SLA,specific leaf area)和叶片氮、磷含量(N,P,leaf nitrogen and phosphor concentration)等叶性状,以期揭示不同树种对干扰的生态适应性.结果表明:(1)干扰后光照强度的增加导致叶片SLA降低,Amax和叶N含量增加;(2)表土层的去除使得土壤磷有效性的减少,从而导致叶P含量的下降,但对Amax的影响较小;(3)高Amax,SLA以及叶N,P含量的落叶树种山鸡椒(Litsea cubeba)具有很强的资源获取能力和高的生产力,从而在植被恢复早期占据竞争优势.木荷(Schima superba)叶N,P含量最低,但在不同干扰下Amax都高于其他常绿树种,且与叶N含量之间存在具有显著正相关性.干扰样地中石栎(Lithocarpus glaber)叶N含量较对照显著增加,并维持在较高水平,与Amax存在显著正相关性,且其叶片抵御强光伤害的能力较强.米槠(Castanopsis carlesii)的Amax,SLA,叶N,P含量均为中等水平,其Amax和SLA对环境具有较强的可塑性,但叶N含量在各样地中较为稳定.栲树(Castanopsis fargesii)的叶性状可塑性较差,Amax小,且利用高光强的能力弱.

城乡交错带城市森林的景观格局研究——以上海市奉贤区为例

根据2006年上海市奉贤区航空彩红外遥感影像数据,利用GIS技术和景观格局分析软件Fragstats 3.3,分别从斑块组成、类型水平与景观水平分析了奉贤区城市森林的空间景观格局。结果表明:研究区域内城市森林斑块53 286个,面积10 135.6 hm2;按斑块数目来分以小型斑块为主,占总数的64.0%,按面积分以大型斑块为主,占总面积的57.6%。城市森林总体呈现绿地斑块分布不均衡,绿地结构不合理的现状。经济林所占面积最大,斑块聚集程度最高;绿地与林带的破碎化程度高,分布分散;整体景观多样性指数较适中,为7.25,斑块类型丰富;均匀度较高,达0.97;蔓延度指数为46.46,存在着由小斑块控制整个景观的现象。建议调整城市森林的空间布局与结构,提高大中型城市森林斑块,如绿地在城市森林中的比重。

城市水绿复合系统的蚊虫孳生现状及机制分析——以上海市长风公园水体滨岸和外环西段绿地排水系统为例

选取长风公园滨岸带和外环西段绿地排水系统为对象,通过对比分析其蚊幼孳生的效应及成因,为城市水绿复合系统蚊虫的防治提供理论依据.结果表明:由于水质较差、植物遮挡、天敌缺失和光照较弱等原因,外环西段绿地排水系统(劣V类)蚊幼密度显著高于长风公园滨岸带(Ⅳ类)(p<0.05),外环西段绿地排水系统在高峰期蚊幼密度可达157.6条/勺.夏季由于相对封闭且植物生长过密,长风公园菖蒲坑中蚊幼繁殖期较短(春末夏初),但密度较高;而荷花池水面开阔且与银锄湖连通,蚊幼密度较小;铁臂山水池的堆石驳岸亦为蚊幼提供了孳生场所.两区域均有一定的蚊害风险,应根据两者情况采取填坑、开口、卫生治理等蚊虫防治措施.由于蚊虫主要为淡色库蚊,以成蚊形式越冬,两地的血源密度差异导致其蚊幼初次出现的时间相差近20 d.根据冗余分析,蚊幼密度与溶解氧和叶绿素a浓度呈负相关,与NH_4^+-N、TP、BOD_5和COD_(Mn)浓度呈正相关.

浙江天童受损常绿阔叶林实验生态学研究(Ⅳ):土壤种子库在受损常绿阔叶林恢复初期中的作用

模拟了常绿阔叶林的4种不同受损程度(间伐大树,清理下木,清除地上植被以及植被和表土完全破坏),于2003年10月在天童国家森林公园内各设置1个受损样方.通过分析土壤种子库萌发格局、种类组成及其与受损样地第一年恢复物种的相似性,探明土壤种子库在受损常绿阔叶林恢复初期中的作用.结果表明,(1)在16个0.5 m×0.5 m的取样面积上,土壤种子库共萌发出995株幼苗,密度为248.75粒/m^2,分属21科27属28种,其中乔木7种,灌木8种,藤本4种,草本9种.(2)土壤种子库对4种干扰方式的样地物种恢复贡献率为:Ⅰ号(0.467)>Ⅳ号(0.389)>Ⅱ号(0.368)>Ⅲ号(0).(3)檫木(Sassafra tzumu)、拟赤杨(Alniphyllum fortunei)、大青(Clerodendrum cyrtophyllum)和山鸡椒(Litsea cubeba)等先锋种可通过土壤种子库大量更新;米槠(Castanopsis carlesii)和石栎(Lithocarpus glaber)等虽具有种子库,但数量少;而南酸枣(Choerospondias axilliaris)和香樟(Cinnamomum camphora)等种子不能通过土壤种子库实现更新.研究表明土壤种子库对天童地区受损常绿阔叶林的恢复作用比较有限.

上海城市生态建设“四化”内涵的生态学释意

城市生态空间是实现生态宜居城市的重要载体,上海近期针对城市生态建设提出统筹推进绿化、彩化、珍贵化和效益化之"四化"建设。文章基于生态哲学思想,以生命观、动态观、系统观的都市生态三观为指导、奉行"看法、想法、做法"三法论的思维模式,梳理剖析城市生态空间建设中存在的"假生态—伪生态"现象,从生态学视角全面理解"四化"建设的生态学内涵,以期通过"增质性绿化、季相性彩化、保育性珍贵化、多元性效益化"的综合推进,科学构建以"近自然森林"为主的城市绿色生命地标,实现卓越全球城市的生态宜居建设目标。