LA专题 | 城市街区单元绿地空间格局与植物群落碳汇效益优化研究 | 王晶懋王一凡张涛范李一璇孙婷

Original 王晶懋王一凡等风景园林杂志

2024-09-03

/ 文章信息 /

城市街区单元绿地空间格局与植物群落碳汇效益优化研究

Research on Spatial Pattern of Green Space in Urban Block Units and Optimization of Carbon Sink Benefits of Plant Communities

王晶懋王一凡张涛范李一璇孙婷

全文刊登于《风景园林》2024年6期37-45页

/ 文章亮点 /

1、梳理和验证4种城市街区单元绿地空间格局与碳储量关系，建立从中观到微观绿地碳汇理论研究和实践的桥梁，更好地使城市中小尺度绿地发挥其应有的生态系统服务功能。

2、基于景观生态学理论研究探索街区单元绿地空间格局的构成要素，提出了4种生境斑块和7种生境廊道的低碳设计方法，为街区单元绿地建设提供参考。

3、提出“城市街区单元绿地空间格局与城市碳储量量化分析―关键斑块廊道的碳汇提升优化设计―街区单元样方植物群落碳汇提升优化设计―高固碳植物群落”设计流程。

/作者简介 /

王晶懋

女 / 博士 / 西安建筑科技大学建筑学院副教授 / 研究方向为风景园林规划设计

王一凡

女 / 西安建筑科技大学建筑学院在读硕士研究生 / 研究方向为风景园林规划设计

张涛

男 / 博士 / 西安建筑科技大学建筑学院副教授 / 研究方向为风景园林规划设计

范李一璇

女 / 北京林业大学园林学院在读博士研究生 / 研究方向为风景园林规划设计

孙婷

女 / 博士 / 西安建筑科技大学建筑学院讲师 / 研究方向为风景园林规划设计

/ 文章精华阅读 /

城市街区单元绿地空间格局与植物群落碳汇效益优化研究

Research on Spatial Pattern of Green Space in Urban Block Units and Optimization of Carbon Sink Benefits of Plant Communities

作者写作心得

摘要：【目的】目前城市绿地已经进入存量发展阶段，如何在城市有限绿地空间条件下实现“碳中和”目标，合理布局低碳绿地空间格局，科学配置植物群落以增加生物多样性，成为目前城市绿地碳汇效益研究的重点和难点。【方法】以西安市碑林区和沣西新城的城市绿地空间格局为研究对象，对研究区域内街区单元的绿地空间格局进行分析并分类，探索街区单元绿地空间格局与碳汇量化关系，并从平面布局和垂直结构两方面提出城市街区单元绿地碳汇效益的优化方法，并选取碳储量最低的单核心辐射型街区单元的3个绿地样方进行碳汇效益优化设计。【结果】总结出4种西安市典型城市街区单元绿地空间格局模式，明晰了碳储量分布特征以及绿地空间格局对碳储量的影响机制，提出了城市街区单元绿地空间格局碳汇效益优化方法，发现碳储量与斑块类型面积（CA）、景观形状指数（LSI）呈极显著正相关关系，与聚集度（AI）呈极显著负相关关系。各类绿地空间格局碳储量大小为多核心辐射型>散点分布型或廊道穿越型>单核心辐射型，建议在单核心辐射型街区单元优化中增加植物群落层次结构，并增加高固碳植物种类及数量，提升样方内年固碳量。【结论】从中观尺度讨论街区单元绿地空间格局与植物群落碳汇效益之间的关系，使城市中小尺度绿地发挥应有的生态系统服务功能，探索街区单元绿地空间格局的构成要素与设计方法，为低碳绿地设计提供参考，提升城市街区单元内社区生活圈的人居环境质量。

关键词：城市街区单元；绿地空间格局；景观格局指数；碳储量；碳汇效益；植物群落设计；陕西西安

1 城市绿地空间格局碳汇现状

城市绿地作为城市生态系统的重要组成部分，是固碳释氧的关键区域，其CO₂吸收作用对人居生活环境的改善具有重要意义。如何在西安市有限的绿地面积条件下，提升绿地质量并赋予其更高生态效益与更多使用功能，是实现“双碳”目标必须思考和解决的问题。

2 城市街区绿地碳汇单元尺度及构成标群体

已有研究表明西安新旧城区绿色空间的空间格局、要素和街区单元样方形态的耦合关系，并基于“15分钟社区生活圈”的概念，以1 km为半径所形成的外切正方形作为城市街区单元，即2 km×2 km的样方单元（图1）。选取正六边形作为生态斑块基础，以0.5 km为内核半径，以1 km为外核半径的绿地核心斑块构建城市绿地空间碳汇单元。

1 街区单元尺度推演示意

3 西安城市街区单元绿地空间格局与碳储量分布特征

利用ENVI 5.3和ArcGIS 10.8软件进行单元网格分割，共形成60个街区单元，最终得到19个有效研究街区单元，总结出4种西安市典型城市街区单元绿地空间格局模式（图2）。

2 西安市典型城市街区单元绿地空间格局模式

将筛选出的19个有效样地的绿地景观格局指数与AGC估算结果代入SPSS，进行双变量相关性分析，研究结果如下。1）街区单元AGC与SPLIT和AI呈负相关关系，与CA、LSI呈极显著正相关关系，与AI呈极显著负相关关系。2）在19个单元样本中，CA和PLAND的比例越大，AGC越大；边缘复杂的斑块数量较多时，碳汇效益越高；当城市街区单元内斑块数量较少、面积较大时，AI越高。并从4种类型的街区单元中分别选出1个面积相似的典型样本作为代表（图3）。

3 典型街区单元绿地空间格局（上）和碳储量（下）对比

研究结果表明：1）城市碳储量与城市绿地面积正相关；2）碳储量排序为多核心辐射型>散点分布型或廊道穿越型>单核心辐射型；3）多核心辐射型绿地的PLAND最大，大型斑块较多且边缘复杂，单元内斑块TE、ED和LSI最大，且核心斑块SPLIT最低，因此7号样本的AGC最高；4）19号样本的AI最大，但该样本位于主城区内，绿地面积较小且NP较少，PLAND最小，斑块TE、ED和LSI均为最小，因此AGC较小。

4 城市街区单元绿地空间格局构成要素及设计方法

将城市街区单元中的绿地空间格局视为一个或多个完整的景观单元。按照不同面积及尺度对斑块和廊道进行研究，将城市街区绿地空间格局构成要素进行分类（图4）。

4 城市街区单元绿地空间格局的构成要素

在城市街区单元的生态斑块的设计中，应基于场地本身生境条件进行设计。对于大型-核心保护型生态斑块（综合/社区公园、城市林地），斑块边界越复杂，碳汇功能越好，内部最好设置水体和地形；对于中型-自然半自然型生态斑块（社区公园、游园），多边形边界更利于增加碳汇（图5）。

5 生态斑块低碳设计模式

生态廊道的连接程度在很大程度上决定了生境网络的连通性和连接度。生境网络连接度越高，对应的AI越低，碳汇效益也会增大。笔者提出7种城市街区单元生态廊道设计方法（图6、7）。

6 休闲绿道型与跳板连通型生态廊道低碳设计模式

7 林荫道路型与物种迁徙型生态廊道低碳设计模式

5 城市街区单元绿地空间格局碳汇效益优化策略

本研究提出街区单元绿地空间格局碳汇提升优化设计的技术路线（图8）。

8 城市街区单元绿地空间格局碳汇提升优化设计的技术路线

以典型廊道穿越型街区单元的空间格局优化过程为例，以一级廊道优化为重点，提升关键斑块和破碎斑块的生境质量和连接度，提升廊道的完整性和生境质量（图9）。

9 街区单元绿地空间格局优化方法

城市绿地空间格局的划分是从二维平面指导低碳空间建设，但绿地植被的三维绿量、层次结构和配置模式以及植物本身的固碳能力也是影响碳汇效益的重要因素。研究样地兴庆公园（19号样本）是街区单元内的大型-核心保护型生态斑块，由于斑块形状较为规则，且内部植物丰度和覆盖度不高，因此对斑块内部的植物群落进行垂直结构碳汇效益提升优化设计（图10、11、12，表1、2、3）。

10 公园入口休闲绿地群落优化模式

表1 公园入口休闲绿地群落优化模式

11 公园游憩观赏绿地群落优化模式

表2 公园游憩观赏绿地群落优化模式

12 公园道路绿地群落优化模式

表3 公园道路绿地群落优化模式

以兴庆公园入口休闲绿地为例，入口休闲绿地是人们经常使用的绿地之一，植物覆盖度和群落郁闭度较高，发挥着观赏、游憩等重要功能。笔者将现状样方中的低固碳植物替换为高固碳植物，增加植物群落层次结构，提升单位土地面积植物群落的固碳量。

6 结论

本研究从中观尺度讨论街区单元绿地空间格局与碳储量之间的关系，建立了从宏观到微观绿地碳汇理论研究和实践的桥梁，使城市中小尺度绿地发挥应有的生态系统服务功能；提出了“城市街区单元绿地空间格局与城市碳储量量化分析—关键斑块廊道的碳汇效益优化—街区单元样方植物群落碳汇效益优化—高固碳植物群落”设计流程。通过景观生态学相关理论研究，探讨了不同类型街区单元绿地空间格局对城市碳储量的影响机制，探索了街区单元绿地空间格局的构成要素与设计方法，为街区单元绿地建设提供参考，从而提升城市街区单元内社区生活圈的人居环境质量。

图表来源：

文中图表均由作者绘制，其中图1地图底图来源于GF-2号遥感影像数据；图3、9地图底图来源于ArcGIS 10.5软件。

为完善微信阅读体验，文章进行了删减，欢迎阅读全文

/ 引用链接 /

引用本文：王晶懋，王一凡，张涛，范李一璇，孙婷.城市街区单元绿地空间格局与植物群落碳汇效益优化研究[J].风景园林，2024，31（6）：37-45. doi: 10.3724/j.fjyl.202312300597

Citation: WANG J M, WANG Y F, ZHANG T, FAN L Y X, SUN T. Research on Spatial Pattern of Green Space in Urban Block Units and Optimization of Carbon Sink Benefits of Plant Communities[J]. Landscape Architecture, 2024, 31(6): 37-45. doi: 10.3724/j.fjyl.202312300597

文章链接：http://www.lalavision.com/cn/article/doi/10.3724/j.fjyl.202312300597

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