城乡结合部地带性植被的生态功能研究

黄巍，杨涛，石长春

（1.陕西省榆林林业学校，陕西 榆林 719000；2.陕西省治沙研究所，陕西 榆林 719000）

20世纪中后期，随着西方发达国家工业化与城市化进程的加快，大城市周边地区纷纷涌现出一种介于城市与乡村之间、职能和景观方面与传统的城市和乡村有着明显不同的新型地域或景观类型［1］，这个地带属于城乡结合部地带。该地带的地域或景观使得城市和乡村的界限不再清晰，在城市和乡村接合处，出现了大量的农田、城市防护林带与工厂相间分布的独特景象，这种现象的出现，也形成了明显的植被过渡带，城市热岛效应在这个区域发生着特殊变化，因而其植被生态功能的研究引起了国内外学者浓厚兴趣和密切关注［2－5］。

城乡结合部地带的植被是城市生态系统中另一个重要的主体，是保护城市富有生命的基础设施，为城市居民以及郊区村民、工矿企业从业人员提供了调节气候、美化环境等生态服务功能，更重要的是同样固定CO2、释放O2、净化空气、涵养水源、保持水土、减少噪音，能有效地改善因城市发展所引起的环境质量下降等方面起着不可替代的作用［6，7］。该地带的存在有助于维持城市生态系统的健康和平衡，对城乡结合部地带性植被的生态服务功能的构成、评估、利用和保护等研究［8，9］，既是学术理论发展的需要，更是实践中城市发展和环境保护的需要。

1 城乡结合部的成因

城乡结合部的成因主要体现在以下几个方面：在空间组成上，既有城市化水平较高的中心地域，也有城市化水平较低的边缘地域；区位上，一般介于城市与乡村之间；结构上，社会、经济结构与景观格局三者处于动态变化；土地利用上，城市建设用地和乡村农耕用地相互交错混杂；形成机制上，突出了大都市的辐射与扩散对于半城市化区域形成的作用。刘盛和等人［10］认为，我国城乡过渡带的形成主要受外国资本的流入、大都市区的辐射和扩散以及乡村工业化的作用等3个因素的作用。城乡结合部是城市化进程中处于特定地域的特殊阶段，主要表现为城市和农村的连接性和过度特征［11，12］。

2 城乡结合部地带性植被生态空间格局的动态变化

城乡结合部地带是一个动态的、过渡性的特定区域，受系统中人流、物流、信息流、能流等交换的影响，其生态空间格局也处于不断的调整和变化之中，而针对城乡结合部地带植被生态空间格局的研究正是源于对该特定区域的探讨。

国内外学者沿袭美国生态学家奥德姆［13］对区域生态环境空间格局的研究方法和思路，相继展开了针对半城市化地区的研究，并获得了关于城乡过渡带的生态安全、资源与环境方面的研究成果。对于城乡结合部生态环境空间格局的动态变化研究，学者们［3，7－12］主要借鉴景观生态学中对于景观动态变化研究的方法，以影像数据和“3S”技术为支撑，综合运用各种景观指数和空间统计学方法，重点从时空两个尺度分析了城乡结合部特殊的景观转变。

3 城乡结合部地带生态安全及对生态环境作用机制

人类社会活动是影响区域生态安全的关键因素。人类活动增加以及该地带的植被资源破坏导致区域生态安全压力增大。在城乡过渡带远外围，由于人类活动相对较少，对自然界的干扰较小，植被资源相对丰富，生态安全状况较好。人类活动可以改善当地的生态环境，如陕西省米脂县高西沟村，通过几十年的努力，土壤流失减少，生态环境得到改善；同时，人类的某些活动也可以对区域生态安全造成严重威胁，如陕西神木县因煤炭超负荷开采导致地面塌陷，水资源破坏。人类活动对生态空间格局变化的影响，特别是生态空间格局变化引起植被生态功能的变化对人类活动及其反馈机理，是当前地理学、生态学及环境科学等相关学科共同关注的热点问题。其中，半城市化地区作为人类活动的活跃地带，对生态环境也产生巨大的影响和干扰。该地带的人口增长与迁移、产业发展和土地利用转变对于城乡结合部地带生态功能的影响极其重要。城市规模的扩大过程所产生的生态功能变化的问题，主要包括光、热、气、水、土等几个方面。如何解决这些问题，最快捷有效的方法就是把森林引进城市，实现生态系统物质和能量的良性循环，从而达到有效的生态功能调控及固碳释氧、调节气候、杀菌滞尘、涵养水源等功效。

4 城郊结合部地相关特性研究

4.1 城郊结合部地带森林结构特征研究

城郊结合部城市森林结构特征和地区原生植被一样，因地域的差别，分布范围的大小，有着不同的表现形式和结构特征。钱能志在进行遵义市城区城市森林结构与生态功能的研究中，对该城市的城乡结合部进行了对比性研究，表现为城市城乡结合部植被较之城市森林结构与生态功能有着明显的原生优越性，植物物种多样性明显高，在非人为干扰下表现为稳定［14］。例如遵义市行道树总的生物多样性指数为0.924，表明遵义市城区干道树种结构相对简单。而城乡结合部道路网及四旁行道树生物多样性指数为1.241。李娟等人对南宁市城市森林结构与特征研究也得出了类似的结论［15］。

4.2 城郊结合部地带植被格局研究

大尺度下，该地带的森林水平结构也有很多学者进行了深入的研究。国内的多数研究是从景观生态学的角度展开。城乡结合地带的农村居民地斑块密度远大于其他类型的斑块密度，形成了农村居民地、林地、旱地交织的城乡交错带景观。

城郊结合部城市森林的多样性分布具有较好的空间结构性，属于中等强度空间相关特征［16］。荆玉平等人对长春净月开发区进行了格局特征的研究，各向异性分析表明研究区内的多样性空间分布是各向同性的。运用地统计学的Kriging插值发现，多样性空间分布的高值区主要分布于净月开发区西北部，分析认为其主要原因是受城市总体规划和地形因素的影响；同时发现主要公路两侧受到人为因素的干扰较大，使得土地利用的程度加剧，自然景观受到较大的破坏。

4.3 城郊结合部地带植被景观演变和破碎化研究

城郊结合部的土地利用结构、布局、功能等很多地带特征方面具有独特性、特殊的矛盾性，特殊的地理位置使得城郊结合部社会、经济等因素变得异常复杂，成为土地利用与管理的薄弱部位［17］。立足城郊结合部，高峻和宋永昌以福州市仓山区为实例，综合运用定性、定量与GIS相结合的方法对城郊结合部的区域界定、土地利用地域空间结构的划分与土地利用特征、土地利用结构优化与管理、城镇建设用地管理、土地流转与土地市场管理以及土地利用生态环境保护与可持续利用等10个方面进行了探讨，预测城乡结合部未来土地利用的动向。王永军，李团胜，刘康等人研究了榆林地区位于农牧交错带和城乡交错带，这里生态系统脆弱。研究获得了这类地带的基本景观特征［18］（如表1）。

表1 榆林地区景观格局总体特征 ×104hm2，km

4.4 城郊结合部地带植被土壤结构的研究

城乡结合部地带性植被的土壤特性的空间变异或其他农田特征变异定量化研究已经逐渐成为了当前该研究领域的热点。20世纪70年代以来，逐渐有很多研究从事了这个地带上的土壤物理性质、土壤盐分的空间变异问题。随着研究的深入，对土壤养分空间变异的地统计学研究也有了相关的进展，在较大尺度下，对土壤养分的时空变异进行对比的研究也有所增加；但是对于土地利用率高、结构复杂、质量下降的城乡交错带土壤养分的研究不多。

例如，叶道碧在长沙市城乡交错带几种林分类型土壤特性的研究中［19］发现：（1）土壤理化性质指标垂直分布规律明显，各林分内化学性质指标基本上随土层深度增加而减小，且土壤养分含量基本上呈现混交林地大于纯林林地。同一林分内不同土层土壤容重差异不明显，且基本上随土层深度增加而增大；毛管孔隙度、总孔隙度和自然含水率基本上随着土层深度增加而降低；非毛管孔隙度的垂直分布规律不明显。（2）土壤酶活性均随土层深度增加而降低。土壤酶活性可以作为城乡交错带林地土壤肥力评价指标来应用。（3）土壤全量养分的变化，会显著地影响速效养分的供应。

5 城镇化的发展对城乡结合部地带生态功能的影响

5.1 对调节气候的影响

由于城市热岛效应的作用，城市和周边地区相比，气温明显偏高。城乡结合部植被的非特异性在一定的程度上对城市的气候起到调节作用。

5.2 对固碳释氧的影响

城乡结合部的植被通过光合作用吸收空气中的CO2，制造并释放出O2，被称之为第二块“城市之肺”，是城市附属性的会呼吸的基础设施。随着城市的快速发展，城市外围的植被已经成为城市化进程中低碳化的重要因素。

5.3 对涵养水源的影响

城乡结合部大量的植被特别是茂密的林冠可以截留降水，阻止雨水直接冲击和侵蚀地表；植被可以减少地表径流泥沙含量，而且对坡面径流具有分散、阻滞和过滤等作用，防止水库、湖泊淤积。庞大根系层对土壤有网结、固持作用，在合理布局情况下，还能吸收由林外进入林内的坡面径流并把泥沙沉积在林区。

6 城乡结合部地带性植被的社会服务功能

城市外围植被的社会功能，多表现在美化城市环境、改变城市景观布局、丰富科学知识、提高生活情趣和环境意识、促进文化教育发展和社会就业等功能。城市外围植被的建设与发展有利于普及科学知识，提高文化素养，有助于推动生态环境教育，增强生态环境保护意识。而且城市外围“四旁绿化”还有防灾减灾、改善水质、保护生物多样性等作用，以“四旁绿化”为主的城乡绿色植物，是现代城市改善环境、保持生态平衡的生命线。

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［3］ADELL G.Theories and Models of the Peri－urban Interface：A changing Conceptual Landscape ［M］.London：Strategic Environmental Planning and Management for the Peri－urban Interface Research Project，1999

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［9］姚先铭，康文星.城市森林社会服务功能价值评价指标与方法探讨［J］.世界林业研究，2007，20（4）：67－71

［10］刘盛和，陈田，蔡建明.中国半城市化现象及其研究重点［J］.地理学报，2004，59（增刊）：101－108

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［13］熊德国，鲜学福，姜永东.生态足迹理论在区域可持续发展评价中的应用及改进［J］.地理科学进展，2003，22（6）：6182

［14］钱能志.遵义市城区城市森林结构与生态功能研究［D］.南京：南京林业大学，2005

［15］李娟.南宁市城市森林结构与特征研究［D］.广西大学，2006

［16］徐建华.现代地理学中的数学方法［M］.北京：高等教育出版社，2002

［17］高峻，宋永昌.基于遥感和GIS的城乡交错带景观演变研究－以上海西南地区为例［J］.生态学报，2003，23（4）：805－813

［18］王永军，李团胜，刘康，等.榆林地区景观格局分析及其破碎化评价［J］.资源科学，2005（2）：161－166

［19］叶道碧.长沙市城乡交错带几种林分类型土壤特性研究［D］.长沙：中南林业科技大学，2009