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基于服务能力的福州主城区城市公园布局分析

刘艳芬 余坤勇 赵秋月 高仰驰 艾婧文 陈凤飞 刘健

王璇, 马良进, 吕全, 等. 山核桃干腐病病原菌的鉴定[J]. 浙江农林大学学报, 2014, 31(2): 238-245. DOI: 10.11833/j.issn.2095-0756.2014.02.012
引用本文: 刘艳芬, 余坤勇, 赵秋月, 等. 基于服务能力的福州主城区城市公园布局分析[J]. 浙江农林大学学报, 2021, 38(2): 387-395. DOI: 10.11833/j.issn.20950756.20200314
WANG Xuan, MA Liangjin, LÜ Quan, et al. Identification of the pathogens causing stem canker on Carya cathayensis[J]. Journal of Zhejiang A&F University, 2014, 31(2): 238-245. DOI: 10.11833/j.issn.2095-0756.2014.02.012
Citation: LIU Yanfen, YU Kunyong, ZHAO Qiuyue, et al. Urban park layout in the main urban area of Fuzhou in the light of service ability[J]. Journal of Zhejiang A&F University, 2021, 38(2): 387-395. DOI: 10.11833/j.issn.20950756.20200314

基于服务能力的福州主城区城市公园布局分析

DOI: 10.11833/j.issn.20950756.20200314
基金项目: 福建高校产学项目(2019N5012);福建农林大学科技计划创新项目(CXZX2018129,CXZX2018130,CXZX2018131)
详细信息
    作者简介: 刘艳芬(ORCID: 0000-0001-8939-3645),从事风景园林规划与设计研究。E-mail: llyf29@163.com
    通信作者: 刘健(ORCID: 0000-0002-1157-9113),教授,博士生导师,从事3S技术应用与风景园林规划设计研究。E-mail: fjliujian@126.com
  • 中图分类号: S731.2

Urban park layout in the main urban area of Fuzhou in the light of service ability

  • 摘要:   目的  城市公园布局合理性是城市人居环境建设重要体现,分析福州市主城区城市公园的服务能力对提高布局合理性具有重要意义。  方法  利用地理信息系统(GIS)空间统计法,提出游憩可达性与避灾覆盖率2项指标对福州主城区城市公园现状布局的影响;通过城市兴趣点(POI)数据计算城市服务压力对城市公园潜在服务的需求。  结果  台江区、鼓楼区现状服务能力较好,避灾覆盖率大且路网丰富,可达性较好,服务能力最好的是鼓楼前公园;晋安区与仓山区现状服务能力较差,避灾覆盖率小且路网较差,较偏僻地区可达性较差,服务能力最差的是飞凤山公园。城市公园潜在需求分析表明鼓楼区服务压力最大,仓山区服务压力最小,城市公园集中在鼓楼区与仓山区。  结论  城市公园的布局较好,呈聚集性分布;布局合理性很好的区域主要分布在在鼓楼区北部与台江区南部,布局合理性很差的区域主要分布于仓山区的南部及东南部地区、晋安区东部及北部地区,原因是这些区域本来公园绿地就少,避灾覆盖率及游憩可达性较差。从城市空间布局上对城市公园进行优化;对城市公园现状优化有12个,其中,台江区4个,鼓楼区3个,晋安区2个,仓山区3个;根据土地利用情况,建设潜在城市公园:仓山区可建45个城市公园,鼓楼区可建7个城市公园,晋安区可建19个城市公园。图10表3参25
  • 山核桃Carya cathayensis隶属于胡桃科Juglandaceae中的山核桃属Carya,是一种著名的干果树种,因其干果富含营养和经济价值较高而得到了广泛栽培[1]。山核桃干腐病是山核桃生产上一种重要病害,不但影响山核桃的产量,而且会削弱树势,严重时则导致树木过早死亡,并造成重大经济损失[2]。2011年首次报道山核桃干腐病病原菌为Botryosphaeria dothidea(Moug. ex Fr.) Ces. & De Not,属于子囊菌门葡萄座腔菌科Botryosphaeriaceae的葡萄座腔菌属Botryosphaeria[3]。葡萄座腔菌科真菌是农业和林业上重要病原菌、内生真菌或潜在的致病菌,主要引起树木溃疡病。葡萄座腔菌属真菌广泛分布于世界各地,而且寄主范围广泛,是森林生态系统中的重要真菌类群[4]。该菌存在有性型和无性形阶段,其主要形态分类特征为子座、子囊、子囊孢子以及分生孢子的形状、纹饰、颜色、分隔、长宽比、大小及壁厚度等[5-6]。另外,培养菌落颜色、气生菌丝生长情况及子囊孢子表面超微结构(纹饰)也可用于葡萄座腔菌科真菌的分类和鉴定[7]。随着分子生物学的快速发展,越来越多的基因序列分析方法应用于葡萄座腔菌科真菌的分类鉴定及系统发育分析,如核糖体小亚基基因(SSU),核糖体大亚基基因(LSU),延长因子α基因(EF1-a),核糖体DNA内转录间隔区(rDNA-ITS),几丁质合酶基因,β微管蛋白(β-tubulin),A-肌动蛋白(A-actin)基因,钙调蛋白(calmodulin)基因等基因[8]。尤其rDNA-ITS序列是应用最普遍的基因序列,已广泛地应用于很多真菌目、科、属、种等的分类鉴定及系统发育分析。本研究采用形态学特征与与rDNA ITS相结合的方法对分离自中国山核桃的干腐病菌进行了鉴定研究。

    分别从浙江省临安市的昌化镇和横路镇,淳安县,桐庐县和安徽省宁国市等山核桃产区采集干腐病标本(枝条和树干)带回实验室,然后在实验室进行病原菌分离与纯化培养。具体分离方法:首先选取发病枝条和树干,用乙醇对病健交接处的组织进行表面消毒30 s,然后剪成约5.0 mm × 5.0 mm大小的组织块,在体积分数为75.0%的乙醇中浸泡5 s,用无菌水浸洗3次,再用质量分数为1.0%的次氯酸钠浸泡1 min,最后用无菌水清洗3次。用灭菌的滤纸吸干水分,将组织块置于马铃薯葡萄糖琼脂培养基(PDA)平板上,在25 ℃恒温培养箱中进行培养,2 d后挑取菌落边缘的菌丝进行转接培养、纯化,并进行编号和转管保存。

    将供试菌株在马铃薯葡萄糖琼脂(PDA)平板上活化培养3~4 d后,用经灭菌的直径为7.0 mm的打孔器打取菌饼。室外选取健康的山核桃,采用丁字型接种方法,将菌饼正面朝向伤口,用已浸湿无菌水脱脂棉保湿。设置重复15个·菌株-1,并设置空白PDA作为对照。接种15 d后观察发病情况,记录不同菌株的病斑数和发病级别,并计算不同菌株的感病指数。将病斑分为3级,15 d后病斑大小在10.0 mm以上的代表数值为“3”,10.0 mm以下5.0 mm以上代表数值的为“2”,5.0 mm以下的代表数值为“1”,不发病的代表数值为“0”。感病指数等于各病级的总代表数值(病斑分级的代表数值与该级标准株数之积)相加,再除以最高一级的代表数值与总株数之积,再乘以100。感病指数越高表示该菌株的致病性越强。对发病病斑进行组织分离,分离得到与接种菌株培养特征一致的菌株确定为该病的病原菌。

    将分离获得的病原菌菌株在PDA平板上培养5 d后,观察菌落培养特性,将菌株接种到由树皮煎汁或松针等制成的培养基上诱导孢子产生。制作徒手切片后,在光学显微镜下观察和测量病原菌分生孢子器、分生孢子梗及分生孢子等特征。根据形态特征进行病原菌种类鉴定。

    1.4.1   基因组DNA提取

    将病原菌转接到PDA平板上,于25 ℃培养3 d后,刮取约200.0 mg气生菌丝于灭菌后的1.5 mL的离心管中,-20 ℃冰冻过夜,经带研磨杵的电钻研磨破壁后,采用基因组DNA提取试剂盒(北京宝锐通生物科技有限公司)提取真菌基因组DNA。

    1.4.2   rDNA-ITS

    PCR扩增和纯化 采用真菌rDNA-ITS区域通用引物ITS1(5′TCCGTAGGTGAACCTGCGG3′)和ITS4(5′TCCTCCGCTTATTGATATGC 3′)进行聚合酶链式反应(PCR)扩增。PCR反应体系总体积为25.0 μL,包括12.5 μL PCR脱氧核糖核苷三磷酸(dNTP),9.5 μL 双蒸水(ddH2O),引物ITS1/ITS4各1.0 μL,模板DNA 1.0 μL。反应程序:94.0 ℃预变性2 min;94.0 ℃变性30 s;57.3 ℃退火30 s;72.0℃延伸40 s,30个循环;72.0 ℃延伸10 min。经质量浓度为15.0 g·L-1琼脂糖凝胶电泳检测PCR扩增产物,将条带清晰的PCR扩增产物送交北京宝锐通生物科技有限公司进行双向测序。

    1.4.3   系统发育分析

    将测序结果在美国生物技术信息中心(NCBI) GenBank (http://www.ncbi.nlm.gov)中进行同源性比对,下载参比序列,采用clustalX和Mega 5.0软件进行分析比对,采用PAUP 4.0和Mrbayes 3.0软件构建最大简约法(MP)和贝叶斯法(BI)系统发育树。

    本研究分离得到129株菌株,选取7株作为实验菌株,室外接种健康山核桃枝条,保湿培养15 d后,所有实验菌株均具有致病性,枝条上出现黑色病斑,对病斑进行组织分离得到了相应的病原菌。根据不同菌株枝条发病数及其感病级数,计算得到各病原菌的感病指数。其中CXY1565,CXY1566,CXY1567致病性相近,其病情指数为77.8,其致病性最强(图 1F),其次为CXY1568和CXY1569,病情指数为15.6(图 2F),CXY1570和CXY1571菌株致病性最差,其病情指数为6.7(图 3F)。

    图  1  茶薦子葡萄座腔菌
    Figure  1.  Botryosphaeria dothidea (CXY1567)
    A:PDA上7 d菌落,B,C:载孢体(50 μm,20 μm);D:产孢细胞(10 μm);E:分生孢子(10 μm);F:发病症状。
    图  2  Botryosphaeria fab icercianum(CXY1568)
    Figure  2.  Botryosphaeria fab icercianum(CXY1568)
    A:PDA上7d菌落;B:载孢体横切面;C:萌发前的分生孢子(50μm);D:小分生孢子(10μm);E:大分生孢子(10μm);F:发病症状。
    图  3  Botryosphaeria obtusa(CXY1570)
    Figure  3.  Botryosphaeria obtusa(CXY1570)
    A:PDA上7 d菌落,B:载孢体(20μm); C:产孢细胞(20μm); D:有隔分生孢子(20μm); E:无隔分生孢子(20μm); F:发病症状。

    以上7株病原菌形态学鉴定后共分为3种,一种是Botryosphaeria dothidea (Moug. ex Fr.) Ces. & De Not,以CXY1567为代表菌株,分离频率为71.4%;另一种是B. fabicercianum sp. Nov.,以CXY1568为代表菌株,分离频率为14.3 %;第3种是B. obtusa De Not.,以CXY1570为代表菌株,分离频率为14.3%。

    Botryosphaeria dothidea:在PDA上25 ℃菌落生长速率较快,3~4 d几乎布满平板(直径90.0 mm);初期菌落白色或无色,气生菌丝棉絮毛状,较稀疏;培养1~2 d后,有白色或黄色小点沿菌丝分布,菌落中间有墨绿色色素;随着色素的沉积,黄色色素逐渐被掩盖,最后整个菌落变为灰褐色;后期菌落边缘气生菌丝倒伏紧贴培养基,菌落背面黄绿色色素呈点状不均匀分布;随着色素沉积,整个培养皿背面逐渐变为墨绿色或黑色。分生孢子器沿菌落边缘生长,表生,球形或不规则形;多腔室,分生孢子梗着生于腔室内壁细胞上,无色,杆状。分生孢子无色,无隔,锤形,顶部钝圆,基部比顶部稍尖。大分生孢子18.0~22.2 μm × 4.6~6.9 μm,平均为21.5 μm × 5.6 μm。长/宽比为3.0~4.0,小分生孢子直径为4.0~6.0 μm(图 1)。

    Botryosphaeria fabicercianum:在PDA上菌落生长迅速,5 d可长满培养皿(直径90.0 mm)。菌落初呈白色,菌丝绒毛状或棉絮状,4~6 d菌落中央呈烟灰色,边缘菌丝紧贴培养基;12~16 d气生菌丝由灰绿色变为橄榄绿色,最后变为墨绿色。分生孢子器表生,散生或聚生,深褐色,球状,表面有菌丝覆盖。分生孢子器壁分3层,外层厚,深褐色或浅棕色,角质状;中层细胞薄壁,浅棕色;内层细胞薄壁,无色。分生孢子梗缺。产孢细胞圆柱形或烧瓶形,无色,光滑,薄壁,顶端产生单个分生孢子。侧丝无。分生孢子薄壁,光滑,无色,单胞,纺锤形,中间至中上1/3处最宽,顶端尖锐,基部平截,边缘具一个细小褶皱。分生孢子萌发前形成1~2个隔膜。大分生孢子17.3~24.3 μm × 4.5~7.5 μm,平均为22.7 μm × 6.1 μm,长/宽比为3.5~4.5,小分生孢子直径为3.8~6.3 μm[9](图 2)。

    Botryosphaeria obtusa:在PDA上25 ℃生长迅速,3 d布满平板(直径90.0 mm),菌落初为白色,气生菌丝稀疏不发达,较短,细绒毛状,边缘整齐;2 d后有墨绿色色素沉积。后期气生菌丝分布于菌落边缘,稀疏且长势较弱,中央无气生菌丝,或气生菌丝平铺。10 d后由于色素沉积,菌落变为墨黑色,有时具反光;菌落背面由灰黑色变为墨绿色或者黑色。分生孢子器散生,表生,多腔室,腔室圆形或近圆形,无褶皱,内壁上着生分生孢子梗。分生孢子初无色,单胞,后呈褐色,卵形;大分生孢子为17.3~22.5 μm × 8.8~11.3 μm,平均为21.9 μm ×10.2 μm,长/宽比为1.8~2.3,小分生孢子直径3.0~4.0 μm[10](图 3)。

    通过对供试7个菌株的rDNA-ITS序列测定和在GenBank中进行BLAST搜索和比对,结果表明:这些菌株均为葡萄座腔菌科真菌,分别为Botryosphaeria dothidea,B. fabicercianumB. obtusa菌株(表 1)。

    表  1  供试菌株rDNA-ITS序列与GenBank相关菌株的相似率
    Table  1.  Similarity of rDNA-ITS sequences of the tested fungal strains with related strains blasted in GenBank
    菌株编号 菌株接收号 GenBank中相似的种类 相似率最高菌株 最高相似率/% 相似菌株接收号
    CRY1567 TC527826 Botryosphaeria dothidea CBS 121484 99 EU650670
    CRY1566 TC527822 B. dothidea CBS116743 99 AY786322
    CRY1565 TC527825 B. dothidea CMW800 99 AY236949
    CRY1568 TC527823 B. fabicercianum CMW24703 100 HQ332195
    CRY1569 TC527824 B. fabicercianum CMW24703 99 HQ332195
    CRY1570 TC527827 B. obtusa CBS119049 99 DQ458889
    CRY1571 TC527828 B. obtusa CBS119049 99 DQ458889
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    根据同源性比对的结果,从GenBank中下载33个与供试菌株关系相近的ITS序列和1个Guignardia philoprina(球痤菌属)序列作为外群,将所有序列整理后进行比对分析。用PAUP 4.0b10对比对结果进行最大简约法分析,将所有的614个特征视为无序且权重相同,其中120个恒量特征,和63个无效的变量特征Bootstrap法重复1 000次评估得到各节点支持率(BS)。利用最大简约法构建合议树步长(tree length)为327,一致性指数(consistency index,CI)0.8,保留指数(retention index,RI)0.9,趋同性指数(homoplasy index,HI)0.2,可调一致性指数(rescaled consistency index,RC)0.7;利用MrModeltese 3.7分析后,在AIC(Akaike Information Criterion)标准下,获得最佳模型TIM+G。贝叶斯方法采用马氏链蒙特卡罗(MCMC)算法,共运行500万代,所得9 902个树的合议树中各支的拓扑学结构与简约法基本一致,后验概率(PP)为节点支持率为PP。最后节点支持率为BS/PP(图 4)。

    图  4  基于rDNA-ITS序列构建的系统发育树
    Figure  4.  The dendrogram constructed based on rDNA-ITS sequences

    基于rDNA-ITS序列构建的系统发育树,结果将供试7个菌株与相关葡萄座腔菌科真菌分为2个大的类群,其中第1个类群包括分支Ⅰ,分支Ⅱ,分支Ⅲ,第2个类群包括分支Ⅳ和分支Ⅴ。

    分支Ⅰ包括无性型为Spencermartinsia viticola等2个菌株,系加利福尼亚柑橘枝干溃疡病病菌[11]。供试菌株CXY1570和CXY1571位于分支Ⅱ中,其无性型为Diplodia。这2个菌株与B. obtusa菌株聚集在同一分支,与 CBS119049的菌株的最大相似率为99%。分支Ⅴ为无性型Fusicuccom类群的菌株,包括Botryosphaeria dothidea,B. fabicercianumB. cortici。最大简约法和贝叶斯法的分析结果均表明,中国山核桃干腐病菌包括 Botryosphaeria dothidea,B. fabicercianumB. obtusa。分子鉴定结果与形态学鉴定结果一致。

    本研究从山核桃干腐病发病组织上分离得到了3种葡萄座腔菌属真菌,其中优势菌株为Botryosphaeria dothidea,而且致病性最强;而B. fabicercianumB. obtusa分离频率较低,致病性较弱。

    Botryosphaeria是重要的子囊菌,其无性型包括Diplodia,Dothiorella,Fusicoccum,Lasiodiplodia,Sphaeropsis[12],是形态分类中最困难的真菌类群之一。关于山核桃干腐病的研究报道较少,而且关于病原菌种类不明确。杨淑贞等[13]提出该病病原真菌的有性态为B. fusisporae,无性态为Macrophoma caryae。也有研究认为山核桃溃疡病病原属于半知菌亚门腔胞纲球壳孢科小穴壳菌Dothiorella gregaria,并指出该病的病原与杨树溃疡病和桃树溃疡病的病原相同[14]。张传清等[15]认为山核桃干腐病菌为B. dothidea。田甜等[16]也认为山核桃干腐病病原菌是B. dothidea。本研究结果认为山核桃干腐病菌包括B. dothidea,B. fabicercianumB. obtusa,但以B. dothidea为优势病菌。

    Botryosphaeria是常见的林木干腐和枯梢病菌,尤其B. dothidea是发生最普遍和危害最重的病原菌[17]。Smith等[18]报道,B. dothidea在南非引起桉树溃疡病。另外,该菌是桉属Eucalyptus和松属Pinus植物上的内生真菌[19]。由于Botryosphaeria属真菌在自然条件以无性型最为常见,而且形态特征有限,所以,仅依靠形态特征难于进行种类鉴定。另外,该属真菌在人工培养条件下很难产生分生孢子器,而且耗时长。采用分子生物学技术不失为一种有效方法[20]

  • 图  1  研究区城市公园及其入口点分布示意图

    Figure  1  Distribution of urban parks and their entry points in the study area

    图  2  研究区综合可达性示意图

    Figure  2  Comprehensive accessibility of the study area

    图  3  综合可达性等级分布示意图

    Figure  3  Grade of the accessibility overall evaluation

    图  4  城市公园不同避灾类型服务域示意图

    Figure  4  Service areas of different types of disaster prevention in city parks

    图  5  不同街道城市公园避灾服务域覆盖率示意图

    Figure  5  Coverage rate of disaster prevention service areas in urban parks in different streets

    图  6  研究区城市公园服务范围示意图

    Figure  6  Scope of service of urban parks in the study area

    图  7  研究区城市公园服务压力分布示意图

    Figure  7  Service pressure distribution of urban parks in the study area

    图  8  研究区城市公园服务压力等级分布示意图

    Figure  8  Distribution of service stress levels in urban parks

    图  9  研究区土地分类图像二值化结果示意图

    Figure  9  Land classification image binarization result

    图  10  研究区城市公园潜在建设点示意图

    Figure  10  Potential construction sites of urban parks in the study area

    表  1  不同等级游憩可达性面积

    Table  1.   Area of different grades of recreational accessibility

    等级面积/ km2比例/%
    一级95.4238.43
    二级59.5423.98
    三级29.4511.86
    四级31.8112.81
    五级32.0812.92
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    表  2  不同等级避灾覆盖率街道分布

    Table  2.   Street distribution of different levels of disaster avoidance coverage

    等级数量/个街道
    一级 3新店镇、城门镇、螺洲镇
    二级 7鼓山镇、五凤街道、建新镇、上渡街道、仓山镇、盖山镇、东升街道
    三级11洪山镇、华大街道、岳峰镇、王庄街道、象园街道、瀛洲街道、义洲街道、宁化街道、金山街道、鳌峰街道、三叉街道
    四级16茶园街道、温泉街道、水部街道、新港街道、鼓东街道、东街街道、鼓西街道、南街街道、安泰街、上海街道、后洲街道、苍霞街道、临江街道、仓前街道、下渡街道、对湖街道
    五级 2茶亭街道、洋中街道
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    表  3  不同等级服务压力的公园分布

    Table  3.   Park distribution of different grades of service pressure

    等级数量/个街道
    一级 8飞凤山公园、福州动物园、花海公园、高盖山公园、鳌峰公园、乌江湿地公园、沙滩公园、儿童公园
    二级12五凤公园、仓前公园、国光公园、金牛山公园、夏雨苑公园、琴亭湖公园、市树公园、左海公园、江心公园、金鸡山公园、闽江公园(北园)、金山公园
    三级11金山公园、文林山公园、西河公园、水上公园、长安山公园、劳动者公园、江滨休闲广场、闽江公园(南园)、榕成广场、金港公园、屏山公园
    四级11晋安河公园、亚峰公园、白马河公园、环南公园、西禅寺公园、苍霞公园、乌山风景区、烟台山公园、西湖公园、秋龙湖公园、光明港公园
    五级 5南公园、鼓楼前公园、茶亭公园、温泉公园、于山风景区
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-05-12
  • 修回日期:  2020-11-13
  • 网络出版日期:  2021-04-01
  • 刊出日期:  2021-04-01

基于服务能力的福州主城区城市公园布局分析

doi: 10.11833/j.issn.20950756.20200314
    基金项目:  福建高校产学项目(2019N5012);福建农林大学科技计划创新项目(CXZX2018129,CXZX2018130,CXZX2018131)
    作者简介:

    刘艳芬(ORCID: 0000-0001-8939-3645),从事风景园林规划与设计研究。E-mail: llyf29@163.com

    通信作者: 刘健(ORCID: 0000-0002-1157-9113),教授,博士生导师,从事3S技术应用与风景园林规划设计研究。E-mail: fjliujian@126.com
  • 中图分类号: S731.2

摘要:   目的  城市公园布局合理性是城市人居环境建设重要体现,分析福州市主城区城市公园的服务能力对提高布局合理性具有重要意义。  方法  利用地理信息系统(GIS)空间统计法,提出游憩可达性与避灾覆盖率2项指标对福州主城区城市公园现状布局的影响;通过城市兴趣点(POI)数据计算城市服务压力对城市公园潜在服务的需求。  结果  台江区、鼓楼区现状服务能力较好,避灾覆盖率大且路网丰富,可达性较好,服务能力最好的是鼓楼前公园;晋安区与仓山区现状服务能力较差,避灾覆盖率小且路网较差,较偏僻地区可达性较差,服务能力最差的是飞凤山公园。城市公园潜在需求分析表明鼓楼区服务压力最大,仓山区服务压力最小,城市公园集中在鼓楼区与仓山区。  结论  城市公园的布局较好,呈聚集性分布;布局合理性很好的区域主要分布在在鼓楼区北部与台江区南部,布局合理性很差的区域主要分布于仓山区的南部及东南部地区、晋安区东部及北部地区,原因是这些区域本来公园绿地就少,避灾覆盖率及游憩可达性较差。从城市空间布局上对城市公园进行优化;对城市公园现状优化有12个,其中,台江区4个,鼓楼区3个,晋安区2个,仓山区3个;根据土地利用情况,建设潜在城市公园:仓山区可建45个城市公园,鼓楼区可建7个城市公园,晋安区可建19个城市公园。图10表3参25

English Abstract

王璇, 马良进, 吕全, 等. 山核桃干腐病病原菌的鉴定[J]. 浙江农林大学学报, 2014, 31(2): 238-245. DOI: 10.11833/j.issn.2095-0756.2014.02.012
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Citation: LIU Yanfen, YU Kunyong, ZHAO Qiuyue, et al. Urban park layout in the main urban area of Fuzhou in the light of service ability[J]. Journal of Zhejiang A&F University, 2021, 38(2): 387-395. DOI: 10.11833/j.issn.20950756.20200314
  • 城市公园是位于城市范围之内经专门规划建设的绿地,是自然生态的环境空间,具有向公众开放、以游憩为主的功能,兼具提高城市生态质量、美化城市环境、城市防灾减灾等作用[1-3]。城市公园的建设对提高城市生活环境质量与人们环境幸福感有着重要意义,城市公园的服务能力是衡量城市整体环境水平和居民生活品质的一项重要指标[4-5]。目前一些学者正在从各个不同的角度对城市公园服务能力进行评价分析。梁颢严等[6]、李莹等[7]采用缓冲区分析方法,黄曦涛等[8]、翟雪等[9]采用网络分析的方法对公园的服务能力进行了评价。陈永生等[10]以遥感(RS)和地理信息系统(GIS)技术为支撑,采用层次分析法和德尔菲法对合肥市中心城区公园绿地的功能进行了综合评价。BANCROF等[11]对美国的公园绿地空间分布与可达性进行了研究,从可达性角度对公园绿地公平性及效率进行评价,可达性能够较好地研究评价城市公园的空间分布,是评价城市公园空间分布合理性和服务公平性的主要手段[12-13]。李维宇等[14]采用多中心模型,利用中间性和邻近度指标分析了武汉市中心城区道路网的中心性,分析公园绿地的可达性,以可达性指数测度城市公园服务能力。当前相关研究表明:服务能力是满足人们对城市公园需求的重要体现。福州市是自然灾害活动较为活跃的区域之一[15],受地形因素影响,发展空间有限,在一定程度上限制了城市公园的发展。从城市公园现状服务能力与潜在城市公园需求出发,探讨福州市城市公园的布局现状与优化策略,可为提高福州市城市公园的服务能力提供科学依据。

    • 福州市是福建省的省会,是中国东南沿海城市之一。福州市地貌形态较为复杂,四周被群山环绕,位于河口盆地中心。本研究以福州市主城区为研究对象,包含鼓楼区、仓山区、台江区、晋安区(建成区部分) 4个区,面积约248.3 km2,共有30个街道9个镇,其中,鼓楼区9个街道1个镇,台江区10个街道,仓山区8个街道5个镇,晋安区3个街道3个镇。利用谷歌地球(Google Earth)及遥感影像目视解译共提取47个城市公园(图1),其中鼓楼区17个,台江区11个,仓山区13个,晋安区6个,面积共11.11 km2

      图  1  研究区城市公园及其入口点分布示意图

      Figure 1.  Distribution of urban parks and their entry points in the study area

    • 以福州市主城区为研究区域,绿地、人口等相关数据来源于福州市园林局网(http://ylj.fuzhou.gov.cn/)、《福州年鉴》,遥感影像为地理空间数据云(http://www.gscloud.cn/) 2016年7月27日的Landsat 8卫星遥感影像,影像平均云量4.77,研究区基本无云,有利于地物判读。福州市行政区划分、街道分区图来源于福州市城乡规划局网(http://ghj.fuzhou.gov.cn/),以及百度地图与上海脉策数据科技有限公司采集与发布的福州市兴趣点(point of interest,POI)等数据。

    • 根据城市公园的入口分析服务域的覆盖率,以研究区的街道作为基本空间单元,根据不同类型城市公园避灾服务到达时间与速度,得到城市公园避灾的服务域面积,服务域覆盖率计算公式如下:Fi=(S1S2)/(3S)。其中:Fi为某一避灾区i所有城市公园避灾服务域覆盖率,S1为所有避灾类型城市公园避灾服务域的面积(km2),S2为街道边界外避灾服务域面积(km2),S为街道的面积(km2)。

    • 利用GIS对服务压力进行可视化及空间化处理,将现有城市公园转换为泰森多边形,生成各城市公园的服务范围。利用GIS对城市公园服务压力进行可视化提取,计算服务压力[16]U=N/A。其中:U为服务压力(个·km−2),A为城市公园面积(km2),N为城市公园服务范围内POI的数量(个)。

    • 将道路数据库数据整合为Geodatabase网络数据集,利用网络分析模块(network analyst),对不同交通方式的不同时间段的可达面积进行赋值。相关研究表明人们更愿意选择步行到达5~10 min路程,车行10~20 min路程的公园[17]。因此选择以步行5 min,机动车10 min为间隔对不同交通方式下的可达性进行赋值,其中步行0~5 min能到达的区域为1分,大于20 min才能到达的区域为5分;机动车与公交车0~10 min可以到达的地区为1分,大于40 min能到达的为5分。利用GIS的矢量叠加功能对3种交通方式叠加分析并得到综合可达性结果(图2)。为直观分析游憩可达性,对综合可达性进行分级,通过咨询相关专家,结合福州市实际情况,对游憩综合可达性根据不同交通方式下可达性综合得分情况利用自然间断点分级法(Natural Breaks)进行等级划分。综合可达性情况分为5个等级:一级,12~15;二级,9~<12;三级,7~<9;四级,5~<7;五级,3~<5。对应差、较差、一般、较好、好5种情况(图3)。分值越低,等级越高,游憩可达性越好。

      图  2  研究区综合可达性示意图

      Figure 2.  Comprehensive accessibility of the study area

      图  3  综合可达性等级分布示意图

      Figure 3.  Grade of the accessibility overall evaluation

    • 参照国内外学者对避灾绿地的划分标准[18-19],将福州市城市公园避灾类型划分为3类:中心避灾(>0.5 km2)5个、固定避灾(0.1~0.5 km2)19个、紧急避灾(<0.1 km2)23个。参照日本地震经验及国内相关避灾经验[20-21],确定避灾城市公园服务范围(图4)。通过计算可得城市公园的避灾覆盖率分布情况(图5)。相关研究表明城市公园在防灾避险、紧急避灾、疏散居民方面具有重要作用[22],城市避灾服务受重视程度越来越高。为区分福州主城区公园避灾服务分布情况,研究根据等间距法将避灾覆盖率划分为5个等级:一级,<0.2;二级,0.2~<0.4;三级,0.4~<0.6;四级,0.6~<0.8;五级,≥0.8。等级越高避灾覆盖率越大。

      图  4  城市公园不同避灾类型服务域示意图

      Figure 4.  Service areas of different types of disaster prevention in city parks

      图  5  不同街道城市公园避灾服务域覆盖率示意图

      Figure 5.  Coverage rate of disaster prevention service areas in urban parks in different streets

    • 利用百度地图等开源开发者平台可得到完整准确的城市POI数据。选取与人们生活及活动相关的POI数据,根据衣食住行选取8种类型数据,利用GIS的统计提取功能得到POI数量:居住区6 395个,购物区680个,餐饮区13 121个,公司企业16 216个,交通设施6 724个,生活服务7 088个,体育休闲服务区2 379个,科教文化服务区6 192个,共计58 795个。根据POI数据的分布,确定研究区不同街道的POI数据。基于研究区域内所有POI点覆盖情况,利用泰森多边形法建立城市公园的服务范围(图6)。根据计算公式得出服务压力(图7),根据相关文献对服务压力分级研究,并对服务压力进行分级处理(图8)。服务压力以人们在城市公园服务范围内的人群活动强度进行量化分析。研究表明人类活动强度大的区域,居民人口密度不一定高,但对城市公园需求程度较高[16]。结合福州市人口密度情况,咨询相关专家,将福州市主城区城市公园服务压力依次划分为5个等级:一级,<5 000;二级,5 000~<10 000;三级,10 000~<15 000;四级,15 000~<20 000;五级,≥20 000。等级越高服务压力越大。

      图  6  研究区城市公园服务范围示意图

      Figure 6.  Scope of service of urban parks in the study area

      图  7  研究区城市公园服务压力分布示意图

      Figure 7.  Service pressure distribution of urban parks in the study area

      图  8  研究区城市公园服务压力等级分布示意图

      Figure 8.  Distribution of service stress levels in urban parks

    • 福州市城市公园游憩可达性呈中心向周围扩散的现象,中心城区的综合可达性较好,并逐渐向四周扩散。由图3可知:福州市主城区城市公园可达性情况分布不均。由表1可知:城市公园可达性差的面积占福州市主城区面积的38.43%;可达性较差的面积占福州市主城区面积的23.98%;城市公园可达性一般的面积占福州市主城区面积的11.86%;城市公园可达性较好的面积占福州市主城区面积的12.81%;城市公园可达性好的面积占州市主城区面积的12.92%;位于中心城区的鼓楼区与台江区的城市公园可达性较好,因为这些区域城市公园较多,且大多为商业区及生活区,路网密度高,但其对日常维护的要求也相对较高。其他区域可达性较差,这些区域地处边缘,城市公园较少,路网密度小。福州市主城区城市公园游憩可达性很差以及差的面积比达到62.41%,游憩可达性总体较差。

      表 1  不同等级游憩可达性面积

      Table 1.  Area of different grades of recreational accessibility

      等级面积/ km2比例/%
      一级95.4238.43
      二级59.5423.98
      三级29.4511.86
      四级31.8112.81
      五级32.0812.92
    • 不同类型的避灾服务域结果分析(图4):研究区中心避灾服务情况最好,服务域面积为187.11 km2,服务域覆盖率为75.89%;固定避灾服务域面积为141.01 km2,服务域覆盖率为56.79%,紧急避灾城市公园服务域为40.1 km2,服务域覆盖率为16.15%。根据不同街道城市公园避灾服务情况,利用避灾服务域覆盖率计算公式可得不同街道避灾服务域覆盖率。由表2可知:城市公园避灾覆盖率的分布规律为由中心向四周扩散,城市公园避灾覆盖率最高达97%,最低的为11%。避灾覆盖率大的区域主要分布于台江区的茶亭街道与洋中街道,仓山区的城门镇与螺洲镇的城市公园避灾覆盖率较小。

      表 2  不同等级避灾覆盖率街道分布

      Table 2.  Street distribution of different levels of disaster avoidance coverage

      等级数量/个街道
      一级 3新店镇、城门镇、螺洲镇
      二级 7鼓山镇、五凤街道、建新镇、上渡街道、仓山镇、盖山镇、东升街道
      三级11洪山镇、华大街道、岳峰镇、王庄街道、象园街道、瀛洲街道、义洲街道、宁化街道、金山街道、鳌峰街道、三叉街道
      四级16茶园街道、温泉街道、水部街道、新港街道、鼓东街道、东街街道、鼓西街道、南街街道、安泰街、上海街道、后洲街道、苍霞街道、临江街道、仓前街道、下渡街道、对湖街道
      五级 2茶亭街道、洋中街道
    • 对游憩可达性与避灾覆盖率综合分析可知:福州市主城区城市公园综合服务能力为由中心城区向四周扩散;中心城区的路网较丰富,避灾覆盖率大,综合服务能力较好,位于福州市主城区的台江区与鼓楼区服务能力较好,仓山区与晋安区的服务能力较差。由于城市发展差异性与土地利用不同,福州市主城区城市公园的布局存在因服务能力的差异较大产生的布局不合理等问题。

    • 利用城市公园服务范围与POI计算得出城市公园的服务压力(图7),服务压力最小的是仓山区的飞凤山公园,最大的是鼓楼区的鼓楼前公园。各个公园的服务压力高低差距较大,且服务压力大的公园较为集中。城市公园服务压力等级分布(图8)可知:服务压力等级较大的主要分布于鼓楼区、台江区及晋安区的交界处。主要原因是这些区域属于老城区范围,人们活动强度比较大。由表3可知:服务压力五级的城市公园有5个,服务压力三级及服务压力四级的城市公园各有11个,服务压力二级的城市公园有12个,服务压力一级的城市公园有8个。

      表 3  不同等级服务压力的公园分布

      Table 3.  Park distribution of different grades of service pressure

      等级数量/个街道
      一级 8飞凤山公园、福州动物园、花海公园、高盖山公园、鳌峰公园、乌江湿地公园、沙滩公园、儿童公园
      二级12五凤公园、仓前公园、国光公园、金牛山公园、夏雨苑公园、琴亭湖公园、市树公园、左海公园、江心公园、金鸡山公园、闽江公园(北园)、金山公园
      三级11金山公园、文林山公园、西河公园、水上公园、长安山公园、劳动者公园、江滨休闲广场、闽江公园(南园)、榕成广场、金港公园、屏山公园
      四级11晋安河公园、亚峰公园、白马河公园、环南公园、西禅寺公园、苍霞公园、乌山风景区、烟台山公园、西湖公园、秋龙湖公园、光明港公园
      五级 5南公园、鼓楼前公园、茶亭公园、温泉公园、于山风景区

      根据服务压力的分布可知:中心城区的服务压力较大。分析可知,这些区域内的人口活动密度强,对城市公园的需求也越大。通过对服务压力的分析发现:台江区对城市公园的需求最大,仓山区的城市公园的需求最小。与福州市主城区现有城市公园服务能力相比较,区域服务能力较好的区域服务压力也相应增加,这些现象表明福州主城区城市公园的布局需要进一步优化。

    • 由于公园绿地布局合理性很差的区域呈聚集态分布,因此以福州市主城区公园绿地布局合理性等级为很差的区域为主要研究对象。根据服务能力的分布情况,仓山区与晋安区服务能力差,城市公园数量与需求不符合。根据土地利用分类结果对其进行灰度化处理,将图像划分成256个等级的灰度图像,在全黑0与全白255之间插有254个灰度等级颜色,再对灰度图像进行自适应阈值的二值化处理,使其像素值仅为0或255,灰度级为2。其中适宜建设公园绿地的区域草地、林地为255(剔除现有公园部分),不适宜建设公园绿地的区域为0,得到城市公园潜在建设范围(图9),利用GIS的按位置选择功能,根据服务压力很大的区域选择适合建设公园绿地的区域,利用GIS面转点功能最终得到公园绿地潜在建设点(图10)。共获得潜在城市公园71个,其中,仓山区可建45个城市公园,鼓楼区可建7个城市公园,晋安区可建19个城市公园,台江区并无可建城市公园,主要原因是台江区属于老城区,适宜建设城市公园区域很少,其公园数量较多,可通过优化部分公园改善其城市公园服务情况,以减少服务压力。

      图  9  研究区土地分类图像二值化结果示意图

      Figure 9.  Land classification image binarization result

      图  10  研究区城市公园潜在建设点示意图

      Figure 10.  Potential construction sites of urban parks in the study area

    • POI数据以及GIS的应用为研究城市公园如何以人的需求为准则合理选址、确定规模提供更有效方法。通过对大数据的合理应用,对不同城市空间中人们的活动强度分析和对公园进行评价,综合分析服务压力[23]对城市公园布局的影响。人均公园绿地面积、人均绿地面积、绿地率和绿化覆盖率[24]等指标没有反映公园绿地的空间布局,公园绿地与其他用地的关系也难以有效地评价公园使用的效率和公平性。城市公园服务能力的高低是衡量城市居民生活品质的一项重要指标[25],对城市公园服务能力与城市公园布局的分析,有利于提高城市公园以及社会的生态效益。本研究表明:福州主城区城市公园现存服务能力与潜在城市公园布局情况不吻合,反映城市公园建设与潜在需求不吻合,通过对比分析可为后期的城市公园建设提供参考意见。

    • 通过比较现状服务能力与潜在服务能力需求对福州主城区城市公园的布局进行分析,现状服务能力由游憩可达性与避灾覆盖率2项指标体现。研究表明:福州主城区城市公园中心城区服务能力好,综合服务设施较丰富,服务能力由中心城区向四周降低。服务能力的分布情况主要与城市道路交通网络的分布相关,游憩可达性越高,城市公园自身避灾覆盖率越大,城市公园的服务能力越好。服务压力的分布与人群活动更为密切,服务压力较大的区域主要在鼓楼区、台江区及晋安区的交界处,主要原因是这些区域属于老城区,人们活动强度比较大。城市公园的布局合理性较好的区域呈聚集性分布,主要分布在服务能力较好,潜在需求较低的区域,包括鼓楼区北部与台江区南部。布局合理性很差的区域主要分布于仓山区的南部及东南部地区,这些区域公园绿地少,避灾覆盖率及游憩可达性较差;晋安区东部及北部地区各项指标也较差,主要原因是其东部存在大量工厂,公园绿地较少,避灾覆盖率较差,服务压力较大,其北部区域避灾覆盖率较差,游憩可达性较差,因此对公园绿地的需求程度较高。

    • 对现状服务能力与潜在服务需求分析可知:台江区服务压力最大,服务能力好,在对城市公园布局分析时要考虑其服务设施以及出入口位置的优化;对服务压力小且服务能力差的区域,需结合土地利用情况等对城市公园数量进行优化,即通过对城市土地利用情况的分析显示城市潜在优化城市公园。服务能力与服务压力的分析显示潜在优化城市公园共12个,即福州市主城区共需优化城市公园12个,其中仓山区城市公园需优化3个,鼓楼区需优化城市公园3个,台江区需优化城市公园4个,晋安区需优化城市公园2个。根据实地调查可知:部分城市公园主要缺陷为城市公园内部植物群落单薄,竖向植被结构还需加强,城市公园内部吸引力不足;需提升其城市公园内部属性,通过城市公园内部合理规划来改善游憩环境,包括福州动物园、鼓楼前公园、南公园、劳动者公园、闽江公园(南园)、江滨休闲广场、国光公园、市树公园。部分城市公园主要缺陷为公园入口点过少、公园内部绿地破碎化严重,包括琴亭湖公园、秋龙湖公园、长安山公园、五凤公园;应增加城市公园入口点,减少硬质铺装,提高城市公园的植被覆盖率,以提高其服务能力与游憩环境。

      服务压力大,城市公园数量与人口密度不吻合的情况,可通过潜在城市公园建设优化,增加城市公园数量。研究分析城门镇可建21个城市公园,新店镇可建15个城市公园,盖山镇、建新镇、五凤街道各可建7个城市公园,鼓山镇、螺洲镇、仓山镇各可建3个城市公园,东升街道可建2个城市公园,岳峰镇、上渡街道、对湖街道各可建1个城市公园。

参考文献 (25)

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