城市绿地生态效益评价研究综述

张岳恒，黄瑞建，陈 波

(杭州师范大学 生命与环境科学学院，浙江 杭州 310036)

0 引 言

城市植被一般是指城市内一切自然生长的和人工栽培的各种植被类型[1]．绿地是配合环境创造自然条件，种植乔木、灌木和草本等植被而形成一定范围的绿化地面或区域．城市绿地有狭义和广义之分，广义上的城市绿地包括园林绿地和农林生产绿地等[2]．城市绿地系统的组成因国家不同，其内容各有差异，分类标准也因此不同．如日本的城市绿地系统由公有绿地和私有绿地两大部分组成，内容包括公园绿地、运动场、广场、公墓、水体、山林农地、寺庙园地、公用设施园地、庭园、苗圃试验用地等．美国城市绿地主要分为行道树和公园绿地．国内的城市绿地分类方法较多，主要有王璋的2级多类法[3]，日本高原荣重的2级5类法[3]，朱钧珍的4类法[3]，何湘的4类法[4]，《城市绿化条例》6类法，李敏的5类法[4]，以及2002年建设部《城市绿地分类标准》(GJJ/T85—2002)5类法等．城市化发展是人类科学技术进步，改造大自然能力提高的重要标志，到2010年50%以上的地球居民将居住在城市地区．但是城市化过程的同时带来了一系列的生态环境问题，如大气和水污染、固废垃圾、热岛效应、噪声污染等．城市植被作为城市生态系统的主体承担着城市化所带来的生态风险，同时改善环境和降低生态风险．

生态效益是利用生态系统的自我调节能力和生态系统之间的补偿作用，提高物种的再生能力，维持和改善人类赖以生存、生活和生产的自然环境以及生态系统的稳定性，使人们从中得到环境整体性的效益[5]．许多学者都将生态补偿的概念等同于国际上通用的环境服务收费和生物多样性补偿．环境服务收费主要强调对生态服务的经济补偿，生物多样性补偿更强调对生物多样性和生态环境破坏后的恢复性补偿．国际上对生态补偿的界定比较严格．目前比较有影响的定义，一个是由国际农业发展基金会(IFAD)参与的“生态环境服务付费与奖励山地贫困的行动”研究项目RUPES界定的，另一个是由国际林业研究中心(GIFOR)界定的[6]．两者概念都是由若干条件组成，只有达到条件要求，才是生态环境付费，或称生态补偿[7]．生态效益分析可确切地估价植被对环境改善的作用和程度，同时为政府制定合理的生态补偿制度和补偿额提供参考依据，并有利于发展和保护生态系统．国内外对生态效益方面的研究非常重视，其中研究较早较深入的国家有美国、日本、前苏联等．20世纪50年代末期，前苏联先后提出一系列的生态效益评价方法对涵养水源、改善气候的生态效益进行评价．生态效益方面研究大致经历了从定性描述到定量评价、单因素分析到系统分析的过程．生态效益评价早期工作主要集中在森林生态系统方面，伴随研究进展其他类型生态系统效益评价也开始引起关注，如Turner[8]通过研究湿地生态系统的效益，建立了湿地生态效益分析的理论框架，Gren等[9]对多瑙河冲积平原生态系统产生的价值作出研究．目前对城市植被的生态效益研究尚处于起步阶段[5,10]，国内对城市植被生态效益的评价工作起源于对园林绿化生态效益的研究[11]．文章从研究内容、手段和方法等方面对国内外的研究进展进行综述．

1 研究内容

1.1 绿地绿量与生态效益

植物的叶片是绿地发挥生态功能的主要部分,影响着绿地冠层内的许多生物化学过程及绿地生态功能[12]．树木杀菌除尘，净化空气，减少噪声，改善小气候，维持碳氧平衡等生态效益均和绿量成正比．许多学者对区域林地绿量及林地叶面积指数进行了大量的研究[11,13]，一般根据叶面积指数和林地面积计算绿量．随着遥感技术的发展,可以利用其对林地绿量进行估计[13]．不同结构绿地中，混交乔木林的绿量最高，乔灌草多层植被次之[14]．单位绿地面积上的生态效益，公共绿地最高，依次为专用绿地、道路绿地和居住区绿地，原因是绿地规模和单位面积上的绿量造成的(城市森林生态效益及其价值研究综述)．相同种植结构的片状绿地降温率、增湿率等生态效益均高于带状绿地，乔灌草型绿地的效应最为明显[15]．

1.2 改善小气候方面的效益

植被通过蒸腾作用等方式将水分蒸散到大气中去．使林内、森林周围及其上空空气湿度增加，同时促进区域内的降水量增加，并对陆地水分循环产生影响，蒸腾作用在蒸发水分的同时，吸收热量，降低夏季环境温度，改善小气候．

McPherson和Nowak等[16-17]研究了植被改善气候，从而降低制冷和供热方面的需求并带来能源节约效益，通过建立包括建筑物、气候条件和树荫阴影在内的计算机模型用来模拟建筑物能源节约，研究结果表明树冠面积增加一个百分比夏季最高气温将减少0.1 ℃，据此可以换算成制冷所消耗的能量．鲍淳松等[18]分春、夏、秋、冬四季对杭州园林进行观测，研究绿地对温度和相对湿度的影响，结果表明：经过园林绿化后,气温能降低0.7 ℃，最高可降2.3 ℃，相对湿度提高4%，最高可达15%，冬季阴雨天气时没有降温作用．绿地的降温效益还可以通过测定植物叶片的蒸腾量来计算[19]．

1.3 净化空气方面的效益

植物叶片表面因为粗糙不平，多绒毛，有油脂和粘性物质，能吸附、滞留和粘着一部分粉尘，从而使空气含尘量减少．同时部分植物还具有吸收二氧化硫等大气污染物的功能．

李嘉乐等[10]对北京市绿地净化空气效应进行了研究，在对污染源附近的绿地、居民区、工业区及空旷地的大气二氧化硫浓度含量进行对比后，计算出污染源附近的植被对二氧化硫的净化能力．Scott，McPherson等[16,20]研究了树冠对污染物的去除，用污染物的沉积速度来表述被去除的污染物，并通过风速和叶面积来估算污染物的沉积速度．同时植被改善小气候带来的能耗降低也会促使污染物排放减少，但这并不是主要原因．

1.4 固碳增氧效益

二氧化碳被认为是引起温室效应的主要原因，而氧气是维持有氧呼吸新陈代谢必不可少的要素，植物吸收二氧化碳释放氧气，可以维持地球碳氧平衡，植物的这一作用对于生态系统来说是不可缺少的．

Pillsbury等[21]通过砍伐标准木所得到的生物量、树高、胸径等数据建立相关关系得到生物量方程，并以此来计算植被固碳效益．李熙波等[22]使用红外二氧化碳分析仪同步观测了3种天气(晴天、多云、阴天)条件下福州市江滨公园马尼拉草坪生态系统CO2净交换量的白昼动态变化，通过CO2交换量来衡量马尼拉草坪生态系统的固碳能力．陈芳等[23]使用TPS-1型便携式光合测定系统测定城市工业区绿地净光合速率，通过光合速率计算叶片固碳量，并根据测定所得的叶面积指数计算绿地的总固碳量，在得到固碳量的前提下，可以通过光合方程计算出植物的产氧量．砍伐标准木计算生物量的方法准确性较高，但是会对植被造成一定的破坏，并且工作量大，操作难度较高，相比较而言，通过测定光合间接计算植被固碳的方法具有较大的可行性．

1.5 美学及其他效益

城市植被许多效益很难被转换成经济方式，如植物对人体的生理作用．根据研究报告，绿色植被能让人放松，身心愉悦，当人们在绿色的环境中待上3 min，肌肉拉力就会放松，脉搏变慢，心情变得愉快[24]；绿色植被还有助于恢复健康，尤其在做过外科手术的病人，在绿色的环境中能康复得较快[25]；绿色植被还具有遮阳、休憩、美学、提供动物栖息地、保护生物多样性等很多效益，这些效益很难计算价值．但是其中某些效益的价值可以从树木性能相关的出售价格获得．Anderson和Cordell[26]发现每棵大树在房产出售时，可以增加房产价格336美元(1998年为适应消费指数修改后为508美元)．Hammer及Schroede等[27-28]通过研究公园对房地产的影响，来计算城市植被的观赏等其他效益．郭中伟[29]提出生物多样性经济价值的基本评价方法包括3种类型：一种是基于个人支付意愿(WTP)的直接经济价值评估方法；再一种是利用实际或替代市场的间接经济价值评估方法；第3种是针对生物多样性价值在空间上流动的现象，基于定量分析的过程—效益评价法．余新晓等[30]根据《中国生物多样性国情研究报告》设定全民每人每年愿意捐赠生物多样性保护金额为10元，并通过森林所在区域人口数量以及我国一级保护动物中生境为森林生态系统的保护物种所占比例估算出森林生态系统生物多样性效益．靳芳等[31]主要根据风景区和自然保护区的全年旅游收入对森林提供的休闲旅游效益进行评价．

2 手段和方法

从目前城市绿地生态效益研究方法来说，主要是通过植被生态功能的再生产费用以及植被带来的效益等途径进行评估．中国采用的主要方法有费用支出法、机会成本法、影子价格法、旅行费用法、模拟市场法、效益替代法以及能值分析法等．国外一直试图找出能反映客观价值的公认方法，并建立全面的评价方法和公式，如美国的CTLA法(Councial of Tree and Landscape Appraisers)，英国的AVTW法(Amenity Valuation of Trees and Woodlands),澳大利亚的Burnley法，新西兰的STEM法(Standard Tree Evaluation Method),西班牙的Norman Granda方法等[32]．由于生态效益具有多样性，所以有关生态效益的评价体系也没有统一．生态效益评价及指标体系建立的方法一般是分析数据，计算生态效益价值，建立三层次的指标体系，根据层次分析法建立判断矩阵，计算出各指标的权重，最终计算出生态效益总价值．

从研究手段来说，作为信息化和数字化的重要手段，遥感(RS)、地理信息系统(GIS)、地理定位(GPS)技术发展迅速，成为目前应用最为广泛的技术．利用RS和GIS可以实现城市绿地资料的收集与数据共享，进行空间分析、信息提取、动态的监测和管理．况平[33]在国内首次使用GIS技术对园林绿地系统规划的适宜度进行评价，此后另一部分学者开始利用3S技术对城市森林等方面的生态效益进行评价[34-35]．虽然3S技术对林相相对一致的绿地进行估计准确度较高，但是由于对植被片层结构和植物物种的辨析上存在一定难度，所以无法用其对城市绿地的绿量进行估计[36]．

3 城市绿地生态效益评价研究展望

3．1 完善城市绿地生态效益评价方法并建立生态效益评价体系

由于城市绿地生态效益之间有交互和叠加，而一般评价生态效益，往往是对单个生态效益进行分析，没有考虑不同生态效益之间的关系和影响，而且这些评价方法得出的一般都是估算值，这些都给生态效益评价带来了难度．国内上海、厦门等城市正着手进行综合评价指标体系的构建，但目前指标体系依然不成熟[32]．因此完善城市绿地生态效益评价方法并建立生态效益评价指标体系仍是未来的研究重点．

3．2 城市植被生态补偿机制建立

“补偿多少”的问题是从生态补偿出现至今还在广泛讨论的问题，也是建立生态补偿体制必须解决的问题，这不仅涉及到支付者双方意愿[37]，主要还要涉及作为补偿的生态价值应如何计算的问题．建立完善的生态补偿机制，一方面可以促进企业加强环保意识，另一方面可以为发展和保护城市生态系统提供充足的资金．中国应参照国外经验结合中国国情建立适合我国城市绿地发展特色的补偿机制．

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