基于系统地图法的城市生态系统负面服务研究进展述评

钟 乐

龚紫怡

陈钧泽

周 桃

贺 佳

生态系统服务(Ecosystem Service，ES)是人们从生态系统中获得的利益[1]，城市生态系统服务(Urban Ecosystem Service，UES)可以理解为“城市区域内生态系统所提供的服务”[2]。城市绿色空间(Urban Greenspace，UGS)有助于城市生物多样性保护[3]、提升人群健康水平等[4]，是城市生态系统服务功能产生的主要载体。目前有关UGS中生态系统服务的研究较多，仅在实践应用方面就包括了评估及基于评估的生态保护、规划、设计、优化和管理等多个维度[5-7]。但营建不当的UGS也可能造成一系列危害，产生花粉过敏、病媒滋生等城市生态系统负面服务(Urban Ecosystem Disservice，UEDS)，然而这一现象还未受到足够关注。

UEDS研究具有重要价值，亟须进行深入探究。截至2021年，中国的常住人口城镇化率已达64.72%[8]，超过半数的国民已经生活在城镇中。UGS是城市人群开展户外活动、接触自然的主要载体，因此，提升UGS促进人群健康福祉的能力及UES水平已关乎多数国民的切身利益。UEDS是“城市中对人类福祉不利的生态系统功能”[9]，它实质上是与生态福祉伴生、广泛存在的生态成本，对其加以研究能够从源头上调控UEDS，有助于科学理解、精准评估和有效提升UES水平。中国目前较缺乏相关研究，迫切需要系统梳理和总结国际研究的经验。

基于此，本文运用系统地图法(Systematic Mapping)对本领域内的全球文献进行系统述评，回答如下问题：1)UEDS的定义与内涵是什么，研究表现出怎样的时空分布特征，主要的研究对象是什么？2)UEDS量化评估的内容是什么，所采用的数据收集方法、评估方法有哪些？3)UEDS产生及扩散受到哪些因素的影响，有哪些优化路径？4)国际经验对于中国相关研究和实践具有怎样的启示？

1 数据和方法

系统地图法是在环境科学中进行循证研究或实践的首选方法。尽管荟萃分析是证据综合的“黄金标准”[10]，但由于高质量定量数据相对缺乏、研究方法细节和研究结果记录不够详尽[11]等局限，因此在环境科学的系统综述(Systematic Review)中，常使用系统地图法替代荟萃分析方法[12]。系统地图也被称为证据空缺地图或证据地图，是一个领域内主要研究文章和系统综述的专题集合，它能规避传统文献综述可能存在主观偏好的风险，已在环境科学领域中得到了广泛应用，并建立了全球性的环境证据协作网(the Collaboration for Environmental Evidence，CEE)，为环境政策和实践提供循证服务。本研究即参照CEE发布的系统地图法操作指南[13]展开。

本研究于2020年7月29日在ISI Web of Science核心合集(1900—2020)、Scopus和Google Scholar上进行文献的初始检索，得到数据集A(288篇)。通过“滚雪球”的方式收集数据集A的参考文献，剔除不相关研究及重复文献后，得到数据集B(340篇)。4位研究者依次进行标题摘要筛选、全文阅读筛选，并进行一致性检验，2个阶段的肯德尔和谐系数分别为0.715(p＜0.005)和0.688(p＜0.005)，说明筛选结论可靠性较高，最终得到含文献173篇的分析数据库(图1)。对分析数据库内的文献逐一全文阅读，并记录如下信息：1)研究时间；2)研究对象；3)研究地点；4)研究内容；5)研究方法；6)研究结论。在此基础上，开展进一步分析。

图1 文献检索及清洗流程

2 研究基本概况

2.1 研究的时空分布

就时间而言，2009年生态系统负面服务(Ecosystem Disservice，EDS)作为学术术语被正式提出[9]，因此以2009年为时间界线将研究发表分为2个阶段：本领域内最早的研究文献发表于1997年，2009年之前仅有17篇研究文献；2009年后文献数量快速增长，表明本研究方向所受关注的时间虽然较短，总体文献量并不丰富，但研究增长的趋势已充分体现其研究热度(图2)。

图2 文献发表量的时间分布

就空间而言，研究的城市分布在除南极洲外的六大洲的40余个国家和地区，主要为美、西、中、澳、加、英、意、德等国，其中中国的研究分布在北京、香港、上海、台湾、江苏、浙江等地，中外研究均分布在经济、社会水平较高的区域(图3)。

图3 研究地点分布

2.2 研究对象

以空间尺度论，48.55%(84篇)的研究针对UGS的整体格局展开，51.45%(89篇)针对具体UGS类型展开；以绿地要素论，共117篇文献明确了研究要素，以植物(70篇，59.83%)为主，动物(44篇，37.61%)居次，部分文献同时以多种绿地类型或要素作为研究对象(图4)。

图4 研究对象统计

3 城市生态系统负面服务的定义和类型

3.1 定义

EDS的经典定义为“缘由人类活动直接或间接的影响，或洪水、地震、野火等自然现象本身所产生的对人类福祉不利的生态系统功能”[9]，这一经典定义被23篇文献(占明确论及定义的文献数量的41.07%)所援引。UEDS则是“城市生态系统对人类福祉(如审美、经济、环境、健康和社会等)造成负面影响的功能、过程和属性”[14]。

EDS概念的提出具有重要科学意义，它提醒人们关注生态系统可能给人带来的危害，帮助更科学地评估并优化ES。城市内只要存在自然区域和自然生态系统，其内的动物、植物、微生物等有机生物体就必然会发生自然代谢，也就一定会产生生态系统产品，这些生态系统产品都是维持自然生态系统良好运行的必要组成部分，其本身并无优劣之分。如果以对人类福祉的影响为标准进行分类，其中造成有益影响的常被认定为UES，产生有害影响的则被认为是UEDS(图5)。

图5 城市生态系统负面服务的内涵

研究UEDS需要客观、理性、全面地看待生态系统产品的两面性，即认识到UEDS只是UES的伴生品，因此UEDS和UES权衡的关键在于如何更加整体性地提升人类福祉，综合运用规划、设计、管护等手段，一方面提升UGS的UES水平，另一方面调控乃至规避UEDS。

3.2 类型

根据既有研究中所总结的UEDS，可将其分为健康负面服务、经济负面服务、生态负面服务和社会文化负面服务4种类型(表1)。

表1 UEDS类型及部分典型案例

4 城市生态系统负面服务评估

共62篇(占全部文献的约35.84%)文献进行了UEDS量化评估，其中24篇以UEDS评估为唯一研究目标。

4.1 评估内容

根据评估对象的不同，评估内容可分为2类。1)单要素评估：共44篇(约70.97%)文献以植物、动物等单一的UEDS生产者为评估对象，其中与植物相关的评估内容包括花粉致敏潜力、植物源挥发性有机物(BVOC)排放潜力和树木风险等；与动物相关的包括蚊虫滋生风险、鸟类传播疾病风险及啮齿动物导致的粮食安全风险等，它们又归于健康、生态、经济与社会文化四大类。2)综合性评估：18篇(约29.03%)文献对多种UEDS展开综合评估，研究对象包括UGS、城市森林、城市公园绿地、居住区绿地和城市水系等(图6)。

图6 UEDS评估内容分类

结果表明，多数研究为单要素评估，它们并非是对UEDS展开的专门性研究，而是依托于其他研究的附属产物。专门开展的UEDS评估研究仅占少数，说明目前还未对UEDS给予足够的重视，未将其视为应独立展开研究的内容。

4.2 数据收集方法

数据收集方法分为直接收集法和间接收集法两大类，48%的评估研究使用了其中的2种及以上的数据收集方法(表2)。实地调查是直接收集法中使用频率最高的方法，由相关部门提供资料是间接收集法中最主要的方法，它们所采集的均属于一手数据，能有效保证数据精度和可靠性。但目前混合使用多种方法收集数据的研究还未成为主导，而单一来源的数据在数据量及数据比照校准方面存在一定局限，因此数据渠道还有待拓展。

表2 数据收集方法

4.3 评估方法

根据评估思路的不同，将评估方法分为主观性评估和客观性评估，前者包括主观打分法、SWOT分析等，后者面向不同类型的UEDS采用了差异化的计量算法(表3)。总体而言，面向不同类型UEDS的评估方法更为精细、客观，其研发了专门的评估模型，采用了专业的仪器设备；而面向UEDS的整体性评估则采用更具有普遍性、主观性的方法，不涉及专业仪器设备的使用，这样虽然保障了评估方法的便捷性、可操作性，但却牺牲了一定精度。

表3 评估方法

5 城市生态系统负面服务产生及扩散的影响机理和规避路径

5.1 影响机理

共94篇(54.34%)文献研究了UEDS产生及扩散的影响机理，可分为以下2类(图7)。

图7 各类型UEDS产生及扩散的主要影响因子

1)内部因素：以植物、动物等生态系统产品生产者本身的特性为主，强调其固有属性所导致的人类福祉损害。例如，花粉致敏的内部影响因子主要包括植物品种、授粉方式、花期等；树木风险的内部影响因子主要有树种、树龄及其健康程度等。

2)外部因素：以气象、水文等自然因素及人为管理措施为主，强调外部因素的扰动所带来的影响，如蚊虫滋生的外部影响因子包括温度、湿度、风速等；维持、养护城市绿化植物会导致城市耗水增加，对城市用水安全造成一定影响。

影响因素的研究常运用主成分分析、Spearman相关性分析、线性回归分析和广义线性混合模型(GLMM)等统计学分析手段，其主要思路为将潜在的不同影响因子视为变量，通过统计分析探究这些变量与UEDS的相关性。

5.2 规避路径

共83篇(48.00%)文献提出了UEDS的应对策略及规避路径，这些路径可分为以下3个层面。

1)在认知提升层面，一是提升公众对UEDS的认知，包括城市管理者通过报纸等媒介进行科普宣传，提高居民对野生动物的容忍度[54]等；二是加强多方合作，不仅加强规划设计师与科学家、决策者的沟通[55]，也应纳入多种利益相关者并进行管理部门的跨部门整合。

2)在规划设计层面，一是注重UEDS的量化评估与空间分布制图[56]，以评估结果为依据开展规划设计，并在修建基础设施、安排人类活动时避开UEDS集中的区域[57]；二是依据UEDS生产者清单及其生活习性合理选配物种、改造栖息地环境特征和小气候条件，以实现对UEDS产生及扩散的源头控制[17，58]。

3)在管理养护层面，依据UEDS生产者的生活习性制定管护措施及划定管理强度[33]，如根据树木的预期寿命和健康状况进行维护[59]，通过土壤管理、水管理引导植物根系远离道路基础设施[60]，以及通过各种生物、物理和化学手段控制UEDS的产生和扩散[17]。

6 对中国研究和实践的启示

在国际上，UEDS受到持续关注的时间还较短，还属于前沿性议题，但近10年来的论文发表趋势充分显现出该方向的热度，并已取得了一定成果。就中国的研究而言，对于UEDS的关注不足。面向中国所处的发展阶段和研究现状，尝试思考全球研究带来的启示。

6.1 正视UEDS问题，推动全社会关注

UEDS现象在中国尚未引起足够重视，急需提升全社会的认知水平。一方面，国际经验充分表明，全球城市建设发展的初期阶段主要强调UGS的数量、规模，当城市发展到一定程度后，才会更多地关注UEDS。中国已迈入关注UGS质量的阶段，对UEDS的关注逐渐提高，全球文献数据显示，中国已是本领域发文量最多的9个国家之一。另一方面，UEDS对中国国民的影响已十分广泛，如中国花粉过敏症发病率不断攀升、患病人群估计超2亿；树木倒伏事故损伤物品、致人伤亡的新闻也屡见报端①。

正视UEDS问题并非要否定UGS的福祉，而是为看待城市生态问题提供新的视角，要求科学认识生态系统产品可能存在的两面性，提醒人们关注UGS建设中的不足，其根本目的是为了优化UEDS以提升ES水平，增强UGS促进人群健康福祉的能力。因此，应提升社会的关注程度和认可程度，尤其面向城市管理者、城乡规划及风景园林专业技术人员推广，从城市规划、设计、管理的角度实现UEDS的调控和规避。

6.2 加强科学研究，夯实知识储备

中国需在如下2个方面重点加强有关UEDS的研究。

1)建构中国本土的UEDS研究体系。UEDS的生产者均为自然界的生物，其产生和扩散都受到生物本身生长规律的制约。中国国土广袤，不仅有区别于他国的独特的生态地理区划，国内不同地域间也差异巨大，因此无法直接沿袭套用域外经验，而需借鉴目前已有成果，立足本土生态地理特征，探索适合中国的研究路径。

2)聚焦于UEDS研究中的关键科学问题展开深入探索。对于当下而言，应重点围绕UEDS产生及扩散的影响机理、量化评估方法和调节优化机制展开深入研究。其中，掌握影响机理是开展量化评估、调控优化的科学基础，建构量化评估模型是实现精准调控优化的前置性工具，调节优化机制既是对于影响机理研究和量化评估研究的进一步探索，更可以认为是UEDS研究的最终目标。这3个方面的研究成果能直接影响UGS建设和管理的成效，是提升UGS促进人群健康福祉能力的关键，对于步入存量规划和城市更新阶段的当下中国更具现实意义。

6.3 重视研究成果转化，实现UEDS的调控规避

将UEDS研究成果向实践转化是增强UGS对人类健康福祉促进能力的有效途径。

1)以研究成果为基础，将UEDS的相关要求纳入城市政策的顶层设计。将规避UEDS的相关要求纳入以《城市绿化条例》为代表的园林绿化法律、法规、政策中，将UEDS的调节、治理成效纳入城市绿化的绩效评价体系，从而提升各级城市管理部门的重视程度，广泛推动UEDS调查、评估与调控工作。

2)建设一批UEDS调控标准、规范、指南和导则，涵盖UGS的规划、设计、营建、管护等各个方面。目前的UEDS研究多聚焦于阐述影响机理、实现量化评估等方面，这些基础性研究成果还较少被转化为实践策略。立足风景园林专业的实践性特质，从生态系统产品生产者和UGS使用者2个角度尝试提出调控和规避UEDS、提升UES的基本性策略，具体如下。

首先是面向生态系统产品生产者的策略：(1)建立UEDS生产者清单，如常见致敏性植物名录、常见BVOC排放植物名录、常见病媒生物名录、常见人兽冲突名录等，详细记录UEDS生产者的品种、致害潜力、生态习性等；(2)规避及清理UEDS生产者，在规划设计时，避免选用UEDS生产者清单上的物种，在营建管护时，通过场地整理、生物防治等手段适当移除、清理易导致UEDS的物种，如在UGS建设中避免使用致敏性植物，通过放养鱼类消灭城市水体中的孑孓、减少蚊虫滋生；(3)规避及清理UEDS生产者的适宜生境，依据UEDS生产者的生态习性，在规划设计时避免营造出适宜其生存、繁衍的生境和场地，在营建管护时主要依托场地整理、微气候重塑等手段改变原有生境，使其不再适宜UEDS生产者存活，如控制场地中的水体大小、深度和植物的栽植方式，可降低滋生蚊虫的风险；(4)保护、修复生态系统并维持其稳定性以削弱UEDS影响，部分UEDS的产生、扩散及危害源于生态平衡被打破，因此依托“城市修补、生态修复”工程，加强生态系统的保护和修复工作，保证生态系统的健康、稳定是规避UEDS风险的有力途径。

其次是面向UGS使用者的策略：(1)合理组织空间，避免人群在UEDS富集区域聚集，在建设UGS时应先开展UEDS评估，依据评估结果划定风险区域，并据此进行合理功能分区、园路设计及人群活动组织等，确保人群远离易产生UEDS的风险区域；(2)设置警示标志系统，提醒人群提前做好防护，如在易产生UEDS风险的区域及UEDS生产者附近设置标识牌，警示可能产生的UEDS伤害类型、严重程度等，并针对以花粉致敏为代表的季节性、周期性的UEDS类型，提前发布风险类型、风险时间、分布区域、严重程度等信息的警示通知；(3)加强UEDS风险管理，建立风险应对预案，由城市绿化主管部门、公园管理部门等建立健全UEDS管理制度，加强一线管理人员、管护人员的素养培训，在UGS的日常管护工作中避免采用易导致UEDS的不当建设、管护措施，并面向可能产生的各类型UEDS伤害建立积极的应对预案，以降低危害程度；(4)加强科普宣教，提升使用者认知，通过多渠道科普宣教让使用者认识到UEDS是自然现象，对UEDS的产生及扩散机理有一定的了解，并知悉会导致UEDS伤害发生的风险性游览行为和方式等，以此降低伤害发生概率。

7 结语

本文系统回顾了UEDS的全球研究，总结的国际经验和提出的启示，对中国后续开展相关研究和实践具有借鉴意义。但本文也存在一定局限：1)为了精准聚焦于UEDS研究，仅将“urban ecosystem disservice”作为检索词，而未针对花粉致敏、树木风险、蚊虫滋生等具体的UEDS类型展开检索；2)UEDS的类型多样，调控优化的规划、设计、营建和管护的方法策略也十分丰富，而本文仅提出了基本性策略。在今后的研究中，还需围绕上述不足展开更深入、具体的分析和讨论。

UGS带给国民以巨大福祉，不断推进城市绿化建设、提升城市绿化品质，是“满足人民群众日益增长的美好生活需要”、实现“高品质生活”的必然要求。开展UEDS的研究与实践并非对城市绿化的否定，而是希望通过调控、优化UEDS以更好地提升城市生态系统促进人类健康福祉的能力。希望有更多的研究者和实践者关注并重视可能的UEDS及其影响，并投入到相关研究与实践中，共同为实现“健康中国”目标贡献风景园林智慧。

注：文中图片均由作者绘制。

注释：

① 详见：[中国新闻]春暖花开 花粉过敏人群需加强防护，https://tv.cctv.com/2021/03/27/VIDEzeDIi4zcjChAXL3ndRaj210327.shtml；百年古树压死少女事件续，港府对上万棵大树体检，http://news.sohu.com/20080904/n259378932.shtml；大树突然倒伏，两车遭压顶，https://www.sohu.com/a/428061794_162758。