西安市街区尺度绿色空间景观连接度距离阈值的梯度分析
摘要:景观连接度距离阈值的选择直接决定着景观连通性的评价标准。若以鸟类、哺乳动物等物种的扩散能力作为景观连接度距离阈值的参照,通常会超出城市建成环境中小尺度绿色空间景观连通性评价的阈值范围。以西安市4种典型街区样方为研究对象,基于昆虫扩散能力,选取25、50、75、100、125、150、175、200m共8个距离阈值,采用整体连通性指数、可能连通性指数和斑块重要性指标,对研究区域内绿色空间景观连接度距离阈值进行分析和筛选。
结果表明:1)不同研究与实践尺度下应选取适宜的指示物种,以其扩散能力作为景观连通性评价的参照,其中,城市街区尺度绿色空间景观连接度的相关研究宜选择昆虫作为指示物种;2)2020年西安市街区尺度城市绿色空间景观连接度的适宜距离阈值范围为50~150m,以125m为宜;3)西安市4种典型街区样方的绿色空间格局对景观连接度距离阈值的选择存在一定影响,景观连接度距离阈值的选择可依据城市绿色空间景观连通性的优化目标适当增减。
结果表明:1)不同研究与实践尺度下应选取适宜的指示物种,以其扩散能力作为景观连通性评价的参照,其中,城市街区尺度绿色空间景观连接度的相关研究宜选择昆虫作为指示物种;2)2020年西安市街区尺度城市绿色空间景观连接度的适宜距离阈值范围为50~150m,以125m为宜;3)西安市4种典型街区样方的绿色空间格局对景观连接度距离阈值的选择存在一定影响,景观连接度距离阈值的选择可依据城市绿色空间景观连通性的优化目标适当增减。
在城市发展及建设模式影响下,城市绿色空间呈现的破碎化空间格局对种群丰度、物种遗传变异和物种丰富度产生负面影响[1]。提升生境连通性可有效缓解相关负面影响,对维持生物多样性和生态系统健康发挥重要作用[2-3]。
城市绿色空间体系中生境斑块之间的连通性通过景观连接度(landscapeconnectivity)进行量度。Taylor等[4]将景观连接度定义为景观促进或阻碍物种在生境斑块间移动的程度,包括结构连接度(structuralconnectivity)和功能连接度(functionalconnectivity)2个维度[5]。景观功能连接度受景观空间结构特征和物种行为特征的共同影响,相比景观结构连接度[6],能够更好地表征物种在景观空间中的扩散和生存能力[7-8]。
景观连接度的衡量指标是绿色空间体系中不同生境斑块间的距离呈现出的数值区间,称为景观连接度距离阈值(landscapeconnectivitydistancethreshold)[9]。对某一城市绿色空间体系而言,其适宜距离阈值应综合其空间尺度、空间结构和物种扩散运动能力3个方面进行确定[10-11]。
景观连接度的衡量指标是绿色空间体系中不同生境斑块间的距离呈现出的数值区间,称为景观连接度距离阈值(landscapeconnectivitydistancethreshold)[9]。对某一城市绿色空间体系而言,其适宜距离阈值应综合其空间尺度、空间结构和物种扩散运动能力3个方面进行确定[10-11]。
目前,景观连接度的相关研究与应用主要集中在市域及区域等较为宏观的空间尺度上,主要服务于市、区(县)级土地利用规划和建设的决策[12]。如Levin等[13]基于景观连接度及最小耗费距离模型,评估了以色列全域尺度绿色空间景观连通性差异;陈泓宇等[14]基于MSPA-InVEST模型对北京中心城区绿色空间进行了生境网络优化研究,将其距离阈值设定为500m;熊春妮等[15]设定了0.5、1、2、4、8、12km6个距离阈值,评估了重庆市绿地系统结构的景观连接度。
城市绿色空间体系具有空间层级性和系统性[16],城市街区尺度的绿色空间系统是联系城市整体区域和场地绿化之间的重要层级。场地绿化是城市生态系统的最小生境单元(biotope),保证其与宏观尺度生态空间的功能连接是提升城市生物多样性、保障城市生态系统健康的基础。因此,探究适宜街区尺度绿色空间的景观连接度距离阈值对于城市设计实践中绿色空间的配置决策具有指导意义。
城市绿色空间体系具有空间层级性和系统性[16],城市街区尺度的绿色空间系统是联系城市整体区域和场地绿化之间的重要层级。场地绿化是城市生态系统的最小生境单元(biotope),保证其与宏观尺度生态空间的功能连接是提升城市生物多样性、保障城市生态系统健康的基础。因此,探究适宜街区尺度绿色空间的景观连接度距离阈值对于城市设计实践中绿色空间的配置决策具有指导意义。
1城市街区绿色空间与指示物种扩散运动的空间尺度匹配性
城市街区绿色空间的尺度特征在规划设计层面依据人的需求而形成。为更好地发挥适宜街区绿色空间的生物多样性保护功能,提升其生境连通性,还需选择适宜其空间尺度特征的指示物种。
1.1城市街区绿色空间的尺度特征
城市街区绿色空间体系调控以城市中所有可以被识别的植被覆盖区域为对象,更加关注场地生境及其动植物群落的空间匹配性与连通性所形成的生态系统[17]。人的社会需求是街区绿色空间结构特征形成的主导因素,其规划依据主要是社区生活圈和城市绿道的控制性指标体系。15min步行距离(800~1000m)是基本社区生活圈的尺度范围,涵盖多个完整街区,包含相对完整的生态、经济和文化空间要素。
因此,半径1km的外切正方形,即2km×2km尺度的研究样方,可作为分析城市形态结构、城市功能和城市管理等内容的基本研究样方[17]。在该尺度下,以百米级距离阈值讨论绿色空间景观连接度,对进一步优化调控街区绿色空间体系具有参考意义。
因此,半径1km的外切正方形,即2km×2km尺度的研究样方,可作为分析城市形态结构、城市功能和城市管理等内容的基本研究样方[17]。在该尺度下,以百米级距离阈值讨论绿色空间景观连接度,对进一步优化调控街区绿色空间体系具有参考意义。
1.2城市街区绿色空间适宜指示物种选择
指示物种可以是植物或动物,选择时应考虑物种扩散距离与绿色空间单元的尺度匹配性。
研究表明,不同物种的扩散距离存在巨大差异。其中,鸟类扩散距离可从几百米(浙江乌岩岭保护区黄腹角雉的最大扩散距离约为3km,在生境斑块之间的适宜扩散距离为500m以内[18])到数十千米(雄性苍鹰平均扩散距离为32km[19]);哺乳动物扩散距离通常在数百米(普通田鼠最大扩散距离约为200m)到数千米(雄性和雌性狐的平均扩散距离分别为8.6和4.9km)[20];昆虫扩散距离,尤其是高效率传粉距离,通常在50~150m[20-21];植物种子、果实、孢粉或幼苗等繁殖体借助风力或动物携带进行扩散和传播的距离一般为数百米[22]。
基于城市生物多样性保护的实用性,本研究仅关注动物物种生命周期中觅食、传粉等资源获取与传播的扩散运动行为(movement/dispersal),不包括物种极限运动距离和长距离迁徙行为(migration)[23]。
基于城市生物多样性保护的实用性,本研究仅关注动物物种生命周期中觅食、传粉等资源获取与传播的扩散运动行为(movement/dispersal),不包括物种极限运动距离和长距离迁徙行为(migration)[23]。
综上,街区尺度绿色空间景观连通性评价选用更小扩散距离的昆虫作为指示物种具有更高的空间尺度匹配性,可兼顾更多物种的生存需求。综合考虑昆虫作为城市生态系统中食物链、植物种群繁衍等重要能量与物质循环的参与者,对城市生物多样性和生态系统健康具有积极作用,因此本研究选取昆虫作为指示物种。