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基于热岛效应的福州市绿色廊道优化

杨务发 余坤勇 赵各进 耿建伟 赵秋月 杨柳青 刘健

詹利云, 刘琏, 曾燕如, 等. 雄性榧树天然居群表型多样性及优株初选[J]. 浙江农林大学学报, 2020, 37(6): 1120-1127. DOI: 10.11833/j.issn.2095-0756.20190676
引用本文: 杨务发, 余坤勇, 赵各进, 等. 基于热岛效应的福州市绿色廊道优化[J]. 浙江农林大学学报, 2022, 39(4): 876-883. DOI: 10.11833/j.issn.2095-0756.20210672
ZHAN Liyun, LIU Lian, ZENG Yanru, et al. Phenotypic diversity of male cones and the selection of superior plants among male populations in Torreya grandis[J]. Journal of Zhejiang A&F University, 2020, 37(6): 1120-1127. DOI: 10.11833/j.issn.2095-0756.20190676
Citation: YANG Wufa, YU Kunyong, ZHAO Gejin, et al. Optimization of greenways in Fuzhou based on heat island effect[J]. Journal of Zhejiang A&F University, 2022, 39(4): 876-883. DOI: 10.11833/j.issn.2095-0756.20210672

基于热岛效应的福州市绿色廊道优化

DOI: 10.11833/j.issn.2095-0756.20210672
基金项目: 福建省高校产学项目(2019N5012,2020N5003)
详细信息
    作者简介: 杨务发(ORCID: 0000-0001-8035-1115),博士研究生,从事风景园林规划设计与理论研究。E-mail: 584476370@qq.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、风景园林规划设计与理论研究。E-mail: fjliujian@126.com
  • 中图分类号: TU985.1

Optimization of greenways in Fuzhou based on heat island effect

  • 摘要:   目的  绿色廊道的空间分布和结构特征对改善城市热环境具有重要的生态效益,绿色廊道的路径选线直接影响其属性特征,因此,通过优化绿色廊道的景观格局来降低城市的热岛强度是行之有效的生态途径和方法。  方法  选取福建省福州市为研究对象,以缓解热岛效应为目标,基于最小累积阻力模型(minimum cumulative model,MCR)和水文流域模型,对福州市绿色廊道的景观格局进行优化布局。  结果  ①通过形态学空间格局模型(morphological spatial pattern analysis,MSPA),用提取的30个生态源斑块构建综合生态阻力面,利用MCR模型将其生成福州市绿色廊道,共74条,总长度918.11 km。根据源斑块重要性评价分为4级:一级9条,132.88 km;二级14条,207.48 km;三级14条,153.57 km;四级37条,424.18 km;②通过水文流域模型,将74条绿色廊道与福州市地表温度叠加分析,共提取80个生态“交点”、176个降温生态节点、35处需降温区域。  结论  据此福州市新增14条绿色廊道,其中道路型绿色廊道8条,滨水型绿色廊道6条。优化后的绿色廊道对福州市的热点区域覆盖更全面,对改善城市热岛问题具有更明显的生态调节功能。图2表4参25
  • 榧树Torreya grandis是红豆杉科Taxaceae榧属Torreya中国特有的植物,呈片状分布于浙江、福建、江西、湖南、安徽等省的丘陵地带[1]。榧树雌雄异株,稀同株,种内变异十分丰富[2]。香榧T. grandis ‘Merrillii’是雌性榧树的一个优良栽培类型,其结实所需花粉来自雄性榧树天然居群。然而雄株因不结实而往往遭受随意砍伐,数量大幅度减少[3]。近年来随着香榧产业的发展,人们认识到充分优质的授粉对雌株种实产量及品质影响极大,日益重视在香榧丰产造林中配置授粉雄株的作用。因此,对榧树雄株开展调查与选优是提高香榧产量及质量的重要因素之一。表型性状多样性是植物多样性最直观的反映,是衡量生物多样性的重要指标,也是了解遗传变异的重要线索[4]。在板栗Castanea mollissima[5]、樱桃Cerasus pseudocerasus[6]、椰枣Phoenix dactylifera[7]、李Prunus divaricata[8]、玉米Zea mays[9]等物种中都开展了表型性状多样性研究。榧树雌雄异株,天然杂交,且生长地理环境存在差异,使得天然群体内榧树变异十分丰富[10]。近年来对榧树的研究主要集中在病害[11]、生物学特性[12]、栽培管理技术[13]、分子标记[14]等方面。由于香榧具有极高的经济价值,研究多集中在雌性香榧上,而雄性榧树的研究鲜见报道。董雷鸣等[15]探讨榧树雄株若干性状的变异发现:叶片与雄球花各指标均有较大的变异系数,且不同来源的花粉对香榧幼果坐果率有显著影响,表明榧树雄株具有很大的选育潜力。本研究以来自5个雄性榧树天然居群的121个单株为研究材料,对叶片、雄球花等10个表型性状指标进行多样性分析,并在此基础上初选雄性榧树优株,为今后雄性榧树资源保护、授粉树配置及新品种选育提供科学依据。

    浙江省与安徽省是榧树主要的天然分布区。榧树目前主要生产与利用的是其种子,野生雄株天然居群除采种外受到的人为干扰较少。本研究在基本呈野生状态的雄性榧树天然居群开展,分布点分别为浙江省淳安县半夏村(淳安)、杭州市临安区洪岭村(临安)、杭州市富阳区洞桥村(富阳)、浙江嵊州市榆树村(嵊州)及安徽省黄山市呈坎村(黄山)开展。在分布点的雄性榧树林中各选取10~30株生长旺盛,彼此间距不小于50 m,无病虫害,树龄50~200 a的实生雄性榧树作为研究对象,用于试验观测与采样,同时利用全球卫星定位系统(GPS)定位采样点(表1)。各单株采集新鲜叶片即时装入加硅胶的自封袋中,带回实验室置于−80 ℃冰箱保存。各单株采集20个带雄球花的1年生幼枝,枝条底部用湿纸巾包裹后置于采样袋,带回实验室进行水培。

    表 1  5个雄性榧树天然居群的地理位置及采样数
    Table 1  Geographic locations of five natural populations in T. grandis
    居群采样数量/株样品编号纬度(N)经度(E)海拔/m
    淳安17CA01~CA1729°55′20″119°12′06″320~430
    临安24LA01~LA2429°59′30″119°12′32″305~360
    富阳24FY01~FY2430°05′47″119°38′42″360~410
    嵊州24SZ01~SZ2429°42′28″120°33′22″280~420
    黄山32HS01~HS3229°57′52″118°14′18″350~500
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    1.2.1   叶片性状测定

    各单株选取20个叶片,用游标卡尺测量(精确至0.01 mm)叶宽和叶长,并计算叶形指数(叶宽/叶长);用托盘天平(PB1502-L,瑞士)称取叶质量。

    1.2.2   雄球花表型性状测定

    各单株随机选取30个雄球花,用游标卡尺测量雄球花横径、纵径,并计算花形指数(球花横径/纵径),同时用托盘天平称取雄球花质量。

    1.2.3   雄球花水培及散粉时间观察

    各单株选取3个雄球花数量较多且长势良好的枝条插入水中,置于浙江农林大学校园,培养条件设置为温度20 ℃,湿度75%,光强400 μmol·m−2·s−1,二氧化碳摩尔分数520 μmol·mol−1,2 d更换1次水,每天定期观察并记录花枝散粉情况。当雄球花的小孢子叶松散,颜色变黄,花粉囊纵裂,部分花苞散出黄色花粉时记为始花期,直至完全散粉。大约3 d时间。

    1.2.4   花粉得率测定

    每个单株各选30个即将散粉(即各小孢子叶松散,花苞颜色变黄,花粉囊开始纵裂)的雄球花,置干燥玻璃培养皿中,放置在室内干燥桌面上,使雄球花自然散粉。待雄球花完全开放,抖落所有花粉,收集花粉称量,计算花粉得率。花粉得率=[花粉质量/(花粉质量+撒粉后球花质量)]×100%。

    1.2.5   花粉生活力测定

    在全程避光的条件下,用荧光染料反应法(fluorescein diaectate reaction,二乙酸荧光素染色)测定花粉生活力[16]。随机观测3个不同视野,统计有活力花粉(呈绿色)数量和花粉总数(绿色和黑色)。花粉生活力=(有活力花粉数量/花粉总数)×100%。

    运用Excel和SPSS 17.0对各指标进行数据统计和方差分析、t检验及相关性分析等。

    方差分析表明:叶片性状的叶长在居群间有显著差异(P<0.05),雄球花性状的花粉得率在居群间呈极显著性差异(P<0.01),其他指标均无显著差异(表2)。t检验分析结果显示:在居群内单株间10个表型性状均差异极显著(P<0.01),表明雄性榧树表型性状的变异可能主要来源于居群内。

    表 2  雄性榧树5个居群叶片与雄球花相关指标的方差分析
    Table 2  ANOVA in leaf- and male flower-associated parameters among five natural populations in T. grandis
    指标平方和自由度均方FP指标平方和自由度均方FP
    叶质量 0.000 4 0.000 0.434 0.784 球花横径 0.354 4 0.089 0.310 0.871
    叶宽 0.298 4 0.075 0.792 0.533 球花纵径 2.138 4 0.543 0.421 0.793
    叶长 51.915 4 12.979 2.498 0.046* 花形指数 0.010 4 0.003 0.240 0.915
    叶形指数 0.002 4 0.001 0.820 0.515 花粉得率 0.170 4 0.043 4.980 0.001**
    球花质量 0.001 4 0.000 0.686 0.603 花粉生活力 0.095 4 0.024 0.355 0.840
      说明:*表示差异显著(P<0.05),**表示差异极显著(P<0.01)
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    多重比较分析发现:叶长在5个居群间差异显著(P<0.05),5个居群中淳安居群的叶片平均最长(18.99 mm),显著长于其他居群;嵊州与黄山居群的叶片最短,且2个居群间无显著差异;临安与富阳居群的叶片长度居中,2个居群间无显著差异(图1A)。花粉得率在5个居群间差异极显著(P<0.01),嵊州和富阳居群的花粉得率较高,显著高于其他居群,且2个居群间无显著差异;而淳安与临安居群花粉得率最低且无显著差异(图1B)。

    图 1  雄性榧树5个居群叶长(A)和花粉得率(B)的变化
    Figure 1  Varieties among five natural populations in the leaf length(A) and pollen yield(B) in T. grandis
    数值为平均值±标准差;图柱上方不同字母表示不同居群间差异显著(P<0.05)

    变异系数与性状的离散程度呈正相关,变异系数越大表明个体间的差异越大,多样性越丰富,选择的潜力就越大[17]。本研究表明:同一性状在不同居群中变异系数不同;同一居群中不同性状的变异系数也存在差异。5个雄性榧树居群间叶片的变异程度由大到小依次为叶质量、叶长、叶形指数、叶宽;雄球花的变异程度由大到小依次为花粉生活力、花粉得率、球花质量、球花纵径、球花横径、花形指数。花粉生活力的变异最为丰富,5个居群的花粉生活力为51.70%~58.51%,变异系数为39.04%~45.40%,平均值为42.36%;其次是花粉得率(31.03%~37.77%),平均达34.13%;叶宽和球花横径变异系数较小,分别为10.82%和12.13%(表3)。

    表 3  5个雄性榧树居群叶片与雄球花指标的极值与变异
    Table 3  Extreme values and variation in the parameters of leaves and male flowers of five natural populations in T. grandis
    居群叶质量叶宽
    最大值/g最小值/g平均值±标准差/g变异系数/%最大值/mm最小值/mm平均值±标准差/mm变异系数/%
    淳安 0.024 0.015 0.018±0.003 14.06 3.794 2.267 2.941±0.336 11.42
    临安 0.025 0.012 0.018±0.003 19.44 3.775 2.400 2.901±0.345 11.90
    富阳 0.023 0.013 0.017±0.003 15.36 3.422 2.344 2.850±0.281 9.86
    嵊州 0.029 0.013 0.018±0.004 20.34 3.254 2.186 2.791±0.334 11.97
    黄山 0.026 0.012 0.017±0.003 16.68 3.340 2.385 2.829±0.253 8.96
    居群 叶长 叶形指数
    最大值/mm 最小值/mm 平均值±标准差/mm 变异系数/% 最大值 最小值 平均值±标准差 变异系数/%
    淳安 22.319 16.124 18.99±1.82 9.58 0.174 0.137 0.155±0.012 7.91
    临安 25.475 13.650 18.41±2.84 15.45 0.228 0.107 0.161±0.029 18.27
    富阳 25.139 15.360 18.05±2.51 13.93 0.205 0.130 0.159±0.015 9.68
    嵊州 22.082 13.399 17.17±2.17 12.64 0.243 0.135 0.164±0.023 13.97
    黄山 20.800 14.000 17.28±1.88 10.90 0.192 0.139 0.165±0.015 9.06
    居群 球花质量 球花横径
    最大值/g 最小值/g 平均值±标准差/g 变异系数/% 最大值/mm 最小值/mm 平均值±标准差/mm 变异系数/%
    淳安 0.071 0.038 0.056±0.010 18.71 4.883 3.267 4.288±0.440 10.26
    临安 0.078 0.032 0.058±0.014 24.51 5.344 2.947 4.369±0.594 13.61
    富阳 0.089 0.034 0.054±0.014 25.96 6.283 3.714 4.452±0.551 12.37
    嵊州 0.093 0.033 0.052±0.016 31.49 5.975 3.589 4.321±0.542 12.54
    黄山 0.089 0.033 0.053±0.014 27.06 6.147 3.640 4.330±0.514 11.86
    居群 球花纵径 花形指数
    最大值/mm 最小值/mm 平均值±标准差/mm 变异系数/% 最大值 最小值 平均值±标准差 变异系数/%
    淳安 6.937 4.425 5.671±0.718 12.66 0.893 0.656 0.760±0.060 7.84
    临安 7.890 4.166 5.988±1.100 18.37 0.872 0.555 0.740±0.090 12.11
    富阳 8.555 4.768 6.121±1.016 16.59 0.928 0.602 0.736±0.088 11.91
    嵊州 10.884 4.458 5.900±1.423 24.12 0.938 0.434 0.753±0.110 14.57
    黄山 9.889 4.516 5.907±1.146 19.40 0.854 0.588 0.745±0.083 11.04
    居群 花粉得率 花粉生活力
    最大值/% 最小值/% 平均值±标准差/% 变异系数/% 最大值/% 最小值/% 平均值±标准差/% 变异系数/%
    淳安 26.38 5.82 17.00±5.28 31.03 92.71 21.61 58.51±25.05 42.80
    临安 32.19 8.32 17.38±6.11 35.16 97.26 19.34 51.70±21.52 41.62
    富阳 45.12 11.54 23.31±8.12 34.84 92.55 16.73 52.19±22.40 42.93
    嵊州 41.39 10.23 25.08±7.99 31.85 92.08 11.09 56.70±25.74 45.40
    黄山 36.56 8.72 20.67±7.81 37.77 94.30 23.90 56.56±22.08 39.04
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    居群差异体现了居群对当地环境的不同适应状况,数值大小反映了不同居群对不同环境的适应性[18]。基于叶片的表型指标分析发现:5个天然居群的变异系数临安(16.27%)最大,其次是嵊州(14.73%),淳安(10.74%)最小;而雄球花是嵊州(26.82%)和黄山(26.42%)的变异系数较高,淳安(19.49%)最小。本研究中榧树雄株的生殖器官花的变异系数大于营养器官叶。

    榧树雄株的散粉时间不仅与遗传有关[15],也与地域气候、环境差异有关。榧树的雌雄花期不集中,且雄株花期比雌株早[19],散粉时间一般在4月中旬[20]。因此在新造林中要配置适当花期的雄性授粉树,满足雌花充分受粉的要求[15]

    经温室水培雄球花枝观测统计,雄球花散粉时间在4月7−17日,散粉周期约10 d。中花型所占比例最大(47株),占总样本数的38.84%,散粉时间在4月11−15日;晚花型比例最小(30株,24.79%),散粉时间在4月15−17日(表4)。5个居群中,淳安、临安、黄山这3个居群的中花型偏多,分别有11、13、13株,而富阳和嵊州的早花型略多,花期为4月7−11日(表4)。

    表 4  5个天然居群榧树雄株散粉期比较
    Table 4  Pollen availability of male flowers in T. grandis
    居群花期花期类型株数/株群内比例/%居群花期花期类型株数/株群内比例/%
    淳安 4月9−17日 2 11.76 嵊州 4月7−15日 17 70.84
    11 64.71 5 20.83
    4 23.53 2 8.33
    临安 4月9−17日 6 25.00 黄山 4月7−17日 7 21.87
    13 54.17 13 40.63
    5 20.83 12 37.50
    富阳 4月7−15日 12 50.00
    5 20.83
    7 29.17
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    叶质量、叶长与叶形指数均呈极显著负相关(P<0.05),而其他指标间均为显著正相关(P<0.05)(表5)。这与董雷鸣等[15]的研究结果一致。

    表 5  雄性榧树叶片各指标之间的相关系数
    Table 5  Correlation coefficients among indexes of leaves in male T. grandis
    指标叶质量叶宽叶长叶形指数
    叶质量 1
    叶宽 0.381** 1   
    叶长 0.804** 0.476** 1  
    叶形指数 −0.626** 0.376** −0.513** 1
      说明:**表示差异极显著(P<0.01)
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    球花质量与球花大小及花粉得率呈显著正相关(P<0.05),球花大小与花粉得率均显著正相关(P<0.05),花粉活力与花粉得率呈极显著正相关(P<0.01),而球花质量和球花纵径都与花形指数呈极显著负相关,其他指标间相关性不显著(表6)。

    表 6  榧树雄球花及各指标间的相关系数
    Table 6  Correlation coefficients among indexes of male flowers in T. grandis
    指标球花
    质量
    球花
    横径
    球花
    纵径
    花形
    指数
    花粉
    得率
    花粉
    生活力
    球花质量 1
    球花横径 0.735** 1
    球花纵径 0.788** 0.693** 1
    花形指数 −0.412** −0.020 −0.701** 1
    花粉得率 0.209* 0.238* 0.296* −0.164 1
    花粉生活力 0.103 0.010 0.035 −0.081 0.441** 1
      说明:*表示差异显著(P<0.05),**表示差异极显著(P<0.01)
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    花粉会对植株坐果率高低、果实大小以及产量等产生直接影响[2122]。筛选适宜的雄性优株可以提供香榧基地授粉雄株不足、香榧树体坐果率低的现状,从而促进香榧产业健康发展。营养器官叶片受环境影响较大,因而榧树可基于生殖器官的性状初选核心种质[23]。本研究主要依据榧树雄株散粉时间、花粉生活力、花粉量的多少等综合进行雄株优株的筛选。早花类型中表现较好的优株有富阳居群的雄9、嵊州居群的雄5以及黄山居群的雄23,花粉生活力分别高达92.55%、92.08%、90.01%,花粉得率也在20%以上;中花类型表现最佳的优株有临安居群的雄22、嵊州居群的雄1,花粉活力均在90%以上,花粉得率也不低;而晚花类型中,淳安居群的雄3、临安居群的雄18以及黄山居群的雄1花粉生活力分别为92.71%、92.61%、91.65%,共初选36个单株作为优良授粉树,占所有供试材料的29.75%(表7)。

    表 7  雄性榧树优株的初选
    Table 7  Screening of male elite trees in T. grandis
    居群开花类型编号花粉生活力/%花粉得率/%花形指数
    淳安早花型CA0965.3526.380.656
    中花型CA0776.9721.950.790
    CA1082.5921.700.736
    CA1587.3619.270.736
    CA1685.9115.740.754
    晚花型CA0186.0022.190.743
    CA0392.7119.980.826
    CA1782.0522.160.735
    临安早花型LA0366.8618.920.764
    中花型LA1387.3132.190.802
    LA2297.2620.050.653
    晚花型LA1787.0020.980.818
    LA1892.6123.910.850
    富阳早花型FY0370.5634.280.782
    FY0681.5832.290.822
    FY0992.5523.020.605
    FY1485.0430.230.660
    FY1969.4433.370.602
    晚花型FY0184.0733.240.671
    嵊州早花型SZ0289.0934.480.750
    SZ0592.0838.230.725
    SZ1366.3920.710.730
    SZ1686.0530.280.799
    SZ1782.9625.740.588
    SZ2488.6325.670.766
    中花型SZ0191.5323.790.859
    黄山早花型HS2168.8935.010.754
    HS2390.0130.980.764
    HS2862.2529.760.607
    中花型HS1381.5923.910.751
    HS1568.1921.010.745
    HS1889.4220.760.797
    HS1981.8323.920.850
    晚花型HS0291.6525.670.705
    HS0487.6121.980.595
    HS2987.1624.810.801
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    本研究发现:在居群间,叶片与雄球花的10个表型指标,只有叶长和花粉得率差异显著,而居群内,单株间10个指标均差异极显著,表明居群内的变异比居群间更加丰富。该结果与刘浩凯等[24]研究雌性榧树居群遗传多样性的结果基本一致。因此,为配置香榧授粉树的榧树雄株选育可选择优良单株。

    变异系数是衡量各观测性状变异程度的一个统计指标。本研究各指标的相对极差和变异系数的变化趋势完全不同,表明榧树雄株表型性状存在丰富的表型多样性。经过长期的自然选择,不同数量性状对环境形成了不同的适应能力。相关分析表明:雄性榧树的大部分表型性状相关性达显著或极显著水平,说明这些性状在环境适应中表现出相互调节的作用。

    雄性榧株以提供花粉为主要利用目的,花粉得率和花粉生活力在居群间和个体间变异大,且比较稳定,不仅有利于选择,选择结果也相对可靠。本研究显示:雄球花各指标变异系数大,球花大小与花粉得率呈显著正相关,直接影响花粉得率。因此优株初选应从花粉生活力、花粉得率及球花大小等综合考虑。基于上述指标初步筛选出36个优良雄性单株,其中8个单株的花粉生活力在90%以上。在今后的育种工作中,这些雄性优株应是优先考虑的对象。本研究所有单株的花粉得率最高值为38.23%,与董雷鸣等[15]的研究结果类似。

    居群内的变异主要受遗传因素的影响,而居群间的变异则与遗传和环境2个因素相关[25]。由于榧树雄株不结果,以往人为破坏严重,部分地区的雄株资源已濒临绝迹,雌雄比例严重失调。易官美等[26]对榧树资源分布进行调查发现:雌雄株比例在江西岩泉自然保护区为4∶1,在福建建瓯玉山镇居群为29∶1;在安徽居群为19∶1;在浙江诸暨赵家镇居群为99∶1。因此,加强雄性榧树资源保护刻不容缓,需加大种质资源调查与收集力度,建立雄性榧树优株资源库。

    本研究仅对雄性榧树的表型多样性进行初步研究,后续的研究将扩大居群选择的范围及居群个数,并结合分子生物学从DNA水平深入揭示雄性榧树天然居群的遗传变异特点和规律。

  • 图  1  基于水文流域模型的绿色廊道优化流程图

    Figure  1  Greenway optimization flow chart based on hydrological basin model

    图  2  绿色廊道降温生态节点和需降温区域分布

    Figure  2  Distribution of cooling ecological nodes and cooling areas in greenway

    表  1  福州市重要生态源地统计表

    Table  1.   Overview of important ecological sources in Fuzhou City

    编号面积/km²区位编号面积/km²区位编号面积/km²区位
    1126.77闽侯县、晋安区113.24长乐新区212.96长乐新区
    21.98晋安区    125.35长乐新区222.87长乐新区
    32.03闽侯县、鼓楼区131.74仓山区 232.07长乐新区
    41.65晋安区    143.42长乐新区2420.97长乐新区
    513.65马尾区    151.65闽侯县 253.16长乐新区
    62.17马尾区    161.90长乐新区261.62长乐新区
    71.56马尾区    171.63闽侯县 27158.00闽侯县 
    83.85马尾区    1873.07闽侯县 2831.08长乐新区
    917.68闽侯县    192.53长乐新区295.86长乐新区
    10140.47马尾区    204.06闽侯县 30100.87闽侯县 
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    表  2  源斑块重要性分级统计

    Table  2.   Statistical graph of the importance classification to source plaques

    斑块重要性斑块等级dIIC区间值斑块数/个面积/km2比例/%斑块编号区位说明
    最重要  一级 25.780~39.620 2 298.47 40.34 10、27 包括旗山和鼓山自然保护区、风景名胜区、国家森
     林公园、重要水源及水库保护区等
    非常重要 二级 7.610~25.780 3 300.71 40.64 1、18、30 包括莲花山、五虎山和天台山自然林地、森林公
     园、重要水源及水库保护区、大面积山地公
     园、水源涵养保护区等
    很重要  三级 1.980~7.610 3 52.61 7.11 8、9、28 包括马尾琅岐旗山公园、闽侯六路山和长乐新区寨
     顶山自然林地、大型山地公园、重要湿地等
    一般重要 四级 0.002~1.980 22 88.08 11.91 剩余斑块 包括大型山地公园、基本农田、大型水库、重要湿
     地等
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    表  3  福州市绿色廊道分级概况

    Table  3.   Classification of greenway in Fuzhou City

    廊道类型数量/条长度/km绿色廊道路径
    一级 9 132.87 ①斑块27(旗山国家森林公园)—斑块9(闽侯六路山);②斑块27—斑块15(闽侯官塘山);③斑块
     27—斑块30(五虎山);④斑块10(鼓山风景名胜区)—斑块2(鼓岭风景名胜区);⑤斑块10—斑
     块5(马尾琅岐南山尾);⑥斑块10—斑块8(马尾琅岐旗山);⑦斑块10—斑块13(城门山);
     ⑧斑块10—斑块17(南山公园);⑨斑块10—斑块18(天台山)
    二级 14 207.48 ①斑块1(莲花山)—斑块3(金鸡山公园);②斑块1—斑块4(鼓岭);③斑块1—斑块9(闽侯六路
     山);④斑块18(天台山)—斑块6(牛岭山);⑤斑块18—斑块8(琅岐旗山);⑥斑块18—斑块
     10(鼓山风景名胜区);⑦斑块18—斑块12(火焰山);⑧斑块18—斑块14(长乐烟台山);⑨斑块
     18—斑块17(南山公园);⑩斑块18—斑块19(龙角峰公园);⑪斑块18—斑块23(长乐莲花山);
     ⑫斑块30(五虎山)—斑块15(闽侯官塘山);⑬斑块30—斑块20(祥谦林森公园);⑭斑块30—斑
     块27(旗山国家森林公园)
    三级 14 153.57 ①斑块9(六路山)—斑块1(莲花山);②斑块9—斑块3(金鸡山公园);③斑块9—斑块15(闽侯官塘
     山);④斑块9—斑块27(旗山国家森林公园);⑤斑块8(马尾琅岐旗山)—斑块5(马尾琅岐南山
     尾);⑥斑块8—斑块6(牛岭山);⑦斑块8—斑块10(鼓山风景名胜区);⑧斑块8—斑块12(火焰
     山);⑨斑块8—斑块18(天台山);⑩斑块28(寨顶山)—斑块17(南山公园);⑪斑块28—斑块
     23(长乐莲花山);⑫斑块28—斑块24(塔山);⑬斑块28—斑块26(古槐镇农保地);⑭斑块28—
     斑块29(三溪水库)
    四级 37 424.18 主要由城市大型山地公园、农保地、大型水库、河流湿地等四级斑块之间相互连接,构成建成
     区的主要绿色廊道
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    表  4  福州市优化新增绿色廊道统计

    Table  4.   Statistical table of optimized new greenways in Fuzhou City

    廊道类型数量/条廊道路径
    道路型
    绿色廊道
    8 ①五四北泰禾广场—福州北绕城高速—福山郊野公园—软件园—铜盘路—西湖公园—东街口—白马河—中
     亭街—长安山公园—旧师大—高盖山公园—义序机场—三环路等
    ②闽侯六路山—国宾大道—永嘉天地—洪塘大桥—金牛山公园—梅峰路—西湖公园—华林路—牛岗山公园— 东三环路—盛丰物流园区—上洋工业区—鼓山等
    ③狮子峰—牛岗山公园—福光路—盛丰物流园区—上洋工业区—光明港公园等
    ④东街口—东大路—东二环泰禾广场等
    ⑤旗山国家森林公园—大学城—建平路—橘园洲大桥—金山大道—金山工业园区—金洲南路—飞凤山公园— 海峡奥林匹克体育中心—高盖山公园—白湖亭—南二环路—会展中心等
    ⑥浦上大桥—浦上大道—仓山万达—闽江大道—旧师大—长安山公园—世欧上江城等
    ⑦永嘉天地—旗山大道—大学城—高新区—南屿镇区—117县道—南港大桥—南通镇区等
    ⑧五虎山—奔驰大道—青口镇区—104国道—闽江绿道等、长乐洋屿工业园区—洞江—朝阳路—南山公园— 首占镇区—大象山
    滨水型
    绿色廊道
    6 ①亭江镇区—马尾主城区—马尾工业园区—台江金融街万达—中亭街—闽侯荆溪永丰—甘蔗城区等沿闽江
     北岸构成
    ②火车南站—会展中心—世欧上江城—闽江公园—淮安大桥—三环快速路乌龙江段—火车南站等形成的环
     仓山区南台岛分布
    ③闽侯候官村—洪塘大桥—乌龙江大道—南屿镇区—203省道—福昆线—长乐洋屿工业园区—马尾琅岐镇区
     等沿乌龙江及闽江构成
    ④长乐旗山—两港工业区—滨海新城—龙角峰公园等沿海岸线构成
    ⑤五四北泰禾广场—新店溪及秀峰路—火车北站—晋安河—世欧王庄—光明港—闽江等沿内河构成
    ⑥世欧王庄—光明港—上洋工业区—鼓岭等沿光明港构成
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-09-28
  • 修回日期:  2021-11-18
  • 网络出版日期:  2022-07-20
  • 刊出日期:  2022-08-20

基于热岛效应的福州市绿色廊道优化

doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20210672
    基金项目:  福建省高校产学项目(2019N5012,2020N5003)
    作者简介:

    杨务发(ORCID: 0000-0001-8035-1115),博士研究生,从事风景园林规划设计与理论研究。E-mail: 584476370@qq.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、风景园林规划设计与理论研究。E-mail: fjliujian@126.com
  • 中图分类号: TU985.1

摘要:   目的  绿色廊道的空间分布和结构特征对改善城市热环境具有重要的生态效益,绿色廊道的路径选线直接影响其属性特征,因此,通过优化绿色廊道的景观格局来降低城市的热岛强度是行之有效的生态途径和方法。  方法  选取福建省福州市为研究对象,以缓解热岛效应为目标,基于最小累积阻力模型(minimum cumulative model,MCR)和水文流域模型,对福州市绿色廊道的景观格局进行优化布局。  结果  ①通过形态学空间格局模型(morphological spatial pattern analysis,MSPA),用提取的30个生态源斑块构建综合生态阻力面,利用MCR模型将其生成福州市绿色廊道,共74条,总长度918.11 km。根据源斑块重要性评价分为4级:一级9条,132.88 km;二级14条,207.48 km;三级14条,153.57 km;四级37条,424.18 km;②通过水文流域模型,将74条绿色廊道与福州市地表温度叠加分析,共提取80个生态“交点”、176个降温生态节点、35处需降温区域。  结论  据此福州市新增14条绿色廊道,其中道路型绿色廊道8条,滨水型绿色廊道6条。优化后的绿色廊道对福州市的热点区域覆盖更全面,对改善城市热岛问题具有更明显的生态调节功能。图2表4参25

English Abstract

詹利云, 刘琏, 曾燕如, 等. 雄性榧树天然居群表型多样性及优株初选[J]. 浙江农林大学学报, 2020, 37(6): 1120-1127. DOI: 10.11833/j.issn.2095-0756.20190676
引用本文: 杨务发, 余坤勇, 赵各进, 等. 基于热岛效应的福州市绿色廊道优化[J]. 浙江农林大学学报, 2022, 39(4): 876-883. DOI: 10.11833/j.issn.2095-0756.20210672
ZHAN Liyun, LIU Lian, ZENG Yanru, et al. Phenotypic diversity of male cones and the selection of superior plants among male populations in Torreya grandis[J]. Journal of Zhejiang A&F University, 2020, 37(6): 1120-1127. DOI: 10.11833/j.issn.2095-0756.20190676
Citation: YANG Wufa, YU Kunyong, ZHAO Gejin, et al. Optimization of greenways in Fuzhou based on heat island effect[J]. Journal of Zhejiang A&F University, 2022, 39(4): 876-883. DOI: 10.11833/j.issn.2095-0756.20210672
  • 城市热岛效应成为困扰城市发展的主要障碍和难点,如何通过生态途径协调城市发展与环境问题之间的关系,成为当前研究的热点。自然山水架构在调和城市中的人工—自然矛盾体之间发挥了重要的生态效能,为解决城镇化进程中出现的“城市病”提供了最基本的生态解决途径之一。绿色廊道将城市公园、街头绿地、自然保护地、农田、滨水湿地和山地等串联构成具有自我维持能力的动态绿色景观结构体系[1]。作为城市最重要的生态载体之一,绿色廊道的空间分布和结构特征对改善城市热环境具有重要的生态效益。不同的绿地类型、形态、结构和植物群落等构成的绿色廊道对降低城市热岛强度的生态调节功能和效益各不相同。绿色廊道按空间结构特征分为:线状绿色廊道、带状绿色廊道和河流型绿色廊道等[2]。按功能类型分为:生态型绿色廊道、文化与历史遗产型绿色廊道、休闲游憩型绿色廊道等[3]

    绿色廊道的路径选线直接影响其空间属性特征,因此,通过优化绿色廊道的景观格局来降低城市的热岛强度是行之有效的生态途径和方法。根据不同的研究目标,研究人员基于兴趣点( point of interest,POI)、选线适宜性评价、生态适宜性分析、多源数据与深度学习、层次分析法、重力模型、最小累积阻力模型(minimum cumulative model,MCR)、环境公平视角等方法对绿色廊道的选线和评价进行了深入探讨[4-9]。有研究表明:当城镇绿化覆盖率达到50%时,地表温度下降约13 ℃,城市热岛效应可基本消除[10]。本研究以改善城市热环境为目标,基于MCR模型与水文流域模型,对福建省福州市绿色廊道的景观格局进行优化分析,为城市规划和建设提供参考。

    • 福州市位于中国东南沿海(25°15′~26°39′N,118°08′~120°31′E),属于中、南亚热带海洋性季风气候区,常年雨量充沛,夏季高温湿热,逆温频率高,持续时间长,城市热岛效应明显。福州市位于河口盆地中心,主城区被海拔600~1 000 m的莲花山、鼓山、五虎山和旗山等群山环绕,形成“枕山、襟江、面海”的自然地理环境特征。为更全面地分析热岛效应与绿色廊道的空间关系,研究范围选取鼓楼区、台江区、晋安区、仓山区、马尾区、长乐新区及闽侯县等区域,总面积约1 759.95 km²。

      根据《福州市中心城区绿地系统总体规划(2011—2020年)》《福建省绿道网总体规划纲要(2012—2020)》和《福州市绿道网总体规划》,福州市共规划省级绿道3 119.0 km,其中,6条省级绿道、3条支线和2条连接线。福州市以“沿江、沿河、环湖、达山、通公园”为目标,整合城市自然生态和历史人文资源,在省级绿道总体规划框架内,共规划市级绿道1 238.0 km,其中,2条省级绿道、36条市级绿道、94条社区级绿道。目前,已建16条山地丘陵型绿道,86条环湖滨河型绿道,5条滨江面海型绿道,15条绿色通勤型绿道,10条历史文化型绿道。截至2020年,全市新建168个串珠公园绿地,中心城区的绿地率达42%,绿化覆盖率达48%,人均绿地面积超过15 m2

    • 研究数据主要包括:土地利用类型数据根据2019年福州市谷歌(Google)地图2.5 m高精度影像(谷歌地图资源共享平台下载),结合GB/T 721010—2017《土地利用现状分类》分为林地、建设用地、道路、水体、农田、草地、未利用地,分类精度为89.84%,Kappa系数0.85。地表温度数据由2019年9月22日Landsat 8 OLI遥感影像(美国地质调查局网站下载)根据辐射传输方程法反演获取[11]。2019年福州市建筑矢量数据、《福州市城市总体规划(2010—2020年)》《福州新区总体规划(2015—2020年)》《福州市中心城区绿地系统总体规划(2011—2020年)》《福州市中心城区综合交通总体规划(2011—2020年)》等来源于福州市规划局网站。福州市90 m分辨率数字高程模型(DEM)遥感影像来源于中国地理空间数据云网站。影像噪声低、几何形变小。研究区范围云量低于2%,满足研究需求。

    • 根据土地利用分类数据,通过形态学空间格局模型(morphological spatial pattern analysis,MSPA)开闭运算数学方法[12],对栅格图像进行度量、识别及数据分割等操作,分别提取MSPA模型的前景数据和背景数据,得出像元层面的景观生态斑块,将其进行二值化栅格处理,运用ArcGIS软件中的Guidos Toolbox分析工具,采用八邻域图像细化分析方法[13],提取像素目标和矢量化跟踪,得到互不重叠的7种景观类型和结构:核心区、孤岛、孔隙、边缘、环道、桥接、支线,将结果按面积大小提取核心区斑块和生态源地[14]

      景观连通性指数是反映景观连通度和斑块重要性的主要依据[15-16]。本研究选取斑块整体连通性指数(IIC)和斑块面积比指数(DA)对源斑块的重要性进行评价。通过ArcGIS平台,设定源斑块之间连通的距离阀值。如果距离小于阈值,则视为连通;如果距离大于阈值,则视为不连通[17]。IIC指数通过计算2个斑块之间最短路径来确定,结果为0~1,当值为0时,说明各斑块间互不连通;当值为1时,说明整个景观单元都是生境斑块。利用Conefor Inputs for ArcGIS插件,计算关键源点间的阻力距离值[18]。将IIC指数和DA指数的结果输入Conefor Sensinode 2.6软件,设置阈值距离等参数,计算绿地斑块重要性指数(dIIC)。dIIC指数的值越高,表示各斑块在绿地系统中的重要性越高。根据dIIC指数对斑块重要性进行评价,由此划分生态源斑块和绿色廊道的等级。

    • 构建绿色廊道最常用的方法是MCR模型[19],表示生态流克服生态阻力面,从一个生态源地到另一个生态源地的最小累积距离,可确定生态源地起始点和目标点之间的最短费用路径[20]。通过阻力面赋值和权重生成最佳路径,进而模拟生物运动的潜在趋势与景观格局改变之间的关系[21]。MCR模型是计算生态流克服不同土地利用类型阻力进行移动的过程,需考虑生态源点、路径距离和阻力因子,对生态敏感性影响因子进行赋值和权重计算[22]。权重值通过序关系法获取[23]。由此构建生态综合阻力面来表征景观类型对生态流动的阻力影响。利用ArcGIS插件中的Build Network and Map Linkages工具计算各生态源地到各斑块之间的费用距离栅格(距离测算)和成本回溯链接栅格数据(费用路径),利用最短路径函数计算并生成“源”到各“网络中心”耗费最少、流动性成本最小的潜在绿色廊道。公式为:

      $$ {C}_{i}=\sum _{j=1}^n({D}_{i}\times {F}_{j}) 。$$

      其中:Ci表示从景观单元i (i=1,2,3$,\cdots, $ m)到生态源的累积耗费距离值,即最小成本的计算结果;Di表示景观单元i到生态源的间隔距离;Fj表示空间中景观单元j (j=1,2,3$,\cdots, $ n)对物种迁移的阻抗值。

    • 基于DEM数据,根据水文流域模型对水的径流方向及路径进行模拟和定量化分析[24]。同理,在ArcGIS平台中,将地表反演温度和绿色廊道生态综合阻力面的值等同于DEM数据,利用栅格计算器将各因子叠加的适宜性图取反后,整个区间为负数,再将取反的适宜性图的最小值取绝对值,使最小值为0,得到一张“反适宜性”图,即取值高的地方不适宜,取值低的地方适宜。通过对“反适宜性”图进行填洼—流向—流量等步骤处理后,利用栅格计算器设定阈值。借助Flow Accumulation工具,按场地特征不断实验阈值来提取温度分布域和绿色廊道分布域,采用Shreve河网分级工具对两者进行分级。

      将温度分布域和绿色廊道分布域相叠加,两者的交点视为重要降温生态节点,对降低热岛强度具有重要作用。结合绿色廊道内部廊道之间的交点,与地表温度相叠加,提取未被绿色廊道覆盖的“热点”区域,进而优化绿色廊道的空间分布格局。具体流程如图1

      图  1  基于水文流域模型的绿色廊道优化流程图

      Figure 1.  Greenway optimization flow chart based on hydrological basin model

    • 利用ArcGIS平台,将福州市土地分类数据的林地、草地和农田设为MSPA模型的前景数据,建设用地、道路、水体和未利用地设为背景数据,基于MSPA模型对提取的7种景观类型按面积从大到小排序:核心区、边缘区、桥接区、孤岛、支线、环道区、孔隙,从中筛选出面积排名前30位的核心区斑块作为生态源斑块,并进行编号(表1)。

      表 1  福州市重要生态源地统计表

      Table 1.  Overview of important ecological sources in Fuzhou City

      编号面积/km²区位编号面积/km²区位编号面积/km²区位
      1126.77闽侯县、晋安区113.24长乐新区212.96长乐新区
      21.98晋安区    125.35长乐新区222.87长乐新区
      32.03闽侯县、鼓楼区131.74仓山区 232.07长乐新区
      41.65晋安区    143.42长乐新区2420.97长乐新区
      513.65马尾区    151.65闽侯县 253.16长乐新区
      62.17马尾区    161.90长乐新区261.62长乐新区
      71.56马尾区    171.63闽侯县 27158.00闽侯县 
      83.85马尾区    1873.07闽侯县 2831.08长乐新区
      917.68闽侯县    192.53长乐新区295.86长乐新区
      10140.47马尾区    204.06闽侯县 30100.87闽侯县 

      将源斑块间连通距离的阈值设为2 km。当距离小于2 km时,2个斑块间视为可连通;当距离大于2 km时,则视为不连通。利用自然断点法对30个生态源斑块的重要性进行评价,共分为4级:一级最重要源斑块2个,dIIC值为25.780~39.620;二级非常重要源斑块3个,dIIC为7.610~25.780;三级很重要源斑块3个,dIIC为1.980~7.610;四级一般重要源斑块22个,dIIC为0.002~1.980。源斑块重要性分布如表2

      表 2  源斑块重要性分级统计

      Table 2.  Statistical graph of the importance classification to source plaques

      斑块重要性斑块等级dIIC区间值斑块数/个面积/km2比例/%斑块编号区位说明
      最重要  一级 25.780~39.620 2 298.47 40.34 10、27 包括旗山和鼓山自然保护区、风景名胜区、国家森
       林公园、重要水源及水库保护区等
      非常重要 二级 7.610~25.780 3 300.71 40.64 1、18、30 包括莲花山、五虎山和天台山自然林地、森林公
       园、重要水源及水库保护区、大面积山地公
       园、水源涵养保护区等
      很重要  三级 1.980~7.610 3 52.61 7.11 8、9、28 包括马尾琅岐旗山公园、闽侯六路山和长乐新区寨
       顶山自然林地、大型山地公园、重要湿地等
      一般重要 四级 0.002~1.980 22 88.08 11.91 剩余斑块 包括大型山地公园、基本农田、大型水库、重要湿
       地等
    • 结合福州市河口型盆地特征,按生态适应性分析法[25],选取土地利用类型、地形因子、生境因子、景观类型、生态系统服务等5个生态敏感性因子,通过计算赋值和权重值,得到各类景观单元的生态景观阻力面分布特征。由此可知:生态景观阻力值较高的区域集中于鼓楼区、台江区、仓山区、马尾区和晋安区等主城区。其中,长乐新区生态景观阻力值较高的区域集中于老城区、营前新区、各乡镇建成区及机场等,闽侯县集中于大学城、高新区、甘蔗县城、青口镇区、南屿镇区和南通镇区等。闽江流域因对物种迁移和扩散构成较大阻力,生态景观阻力值较高;环绕主城区的五虎山、旗山、莲花山、鼓山和天台山等大面积自然林地,生态景观阻力值较小,构成生境斑块的基底。

    • 将5个生态敏感性因子的景观生态阻力面进行加权叠加,得到综合生态阻力面。基于MCR最小累积阻力模型的最小路径工具计算起点与终点的最小费用路径,模拟源斑块间相互连接的潜在绿色廊道。

      将筛选出的30个重要生态源地与城市道路矢量数据、城市水系矢量数据、潜在绿色廊道等进行加权叠加,获得福州市潜在绿色廊道合成图。由此可知:潜在绿色廊道共74条,在主城区鼓楼区、台江区、仓山区中北部、晋安区主城区、马尾区主城区、闽侯上街和高新区等分布均比较少,主要因为这些区域建设密度大,土地利用集约化程度高,地形因子影响大,综合生态阻力高。在仓山区东部、马尾琅岐、长乐新区滨海新城、闽侯南屿镇至青口区域、晋安区北部等分布比较多,说明这些区域生态阻力小,重要斑块分布多,景观破碎度低,连通性高,利于绿色廊道生态路径的形成。

      结合源斑块重要性等级划分结果,将起点或终点为一级源斑块的廊道定义为一级廊道,将起点或终点为二级源斑块的廊道定义为二级廊道,其他等级以此类推。因此,如表3可见:福州市绿色廊道分为4级,共74条,总长度918.11 km。其中,一级9条,132.88 km,占14.47%;二级14条,207.48 km,占22.60%;三级14条,153.57 km,占16.73%;四级37条,424.18 km,占46.20%。

      表 3  福州市绿色廊道分级概况

      Table 3.  Classification of greenway in Fuzhou City

      廊道类型数量/条长度/km绿色廊道路径
      一级 9 132.87 ①斑块27(旗山国家森林公园)—斑块9(闽侯六路山);②斑块27—斑块15(闽侯官塘山);③斑块
       27—斑块30(五虎山);④斑块10(鼓山风景名胜区)—斑块2(鼓岭风景名胜区);⑤斑块10—斑
       块5(马尾琅岐南山尾);⑥斑块10—斑块8(马尾琅岐旗山);⑦斑块10—斑块13(城门山);
       ⑧斑块10—斑块17(南山公园);⑨斑块10—斑块18(天台山)
      二级 14 207.48 ①斑块1(莲花山)—斑块3(金鸡山公园);②斑块1—斑块4(鼓岭);③斑块1—斑块9(闽侯六路
       山);④斑块18(天台山)—斑块6(牛岭山);⑤斑块18—斑块8(琅岐旗山);⑥斑块18—斑块
       10(鼓山风景名胜区);⑦斑块18—斑块12(火焰山);⑧斑块18—斑块14(长乐烟台山);⑨斑块
       18—斑块17(南山公园);⑩斑块18—斑块19(龙角峰公园);⑪斑块18—斑块23(长乐莲花山);
       ⑫斑块30(五虎山)—斑块15(闽侯官塘山);⑬斑块30—斑块20(祥谦林森公园);⑭斑块30—斑
       块27(旗山国家森林公园)
      三级 14 153.57 ①斑块9(六路山)—斑块1(莲花山);②斑块9—斑块3(金鸡山公园);③斑块9—斑块15(闽侯官塘
       山);④斑块9—斑块27(旗山国家森林公园);⑤斑块8(马尾琅岐旗山)—斑块5(马尾琅岐南山
       尾);⑥斑块8—斑块6(牛岭山);⑦斑块8—斑块10(鼓山风景名胜区);⑧斑块8—斑块12(火焰
       山);⑨斑块8—斑块18(天台山);⑩斑块28(寨顶山)—斑块17(南山公园);⑪斑块28—斑块
       23(长乐莲花山);⑫斑块28—斑块24(塔山);⑬斑块28—斑块26(古槐镇农保地);⑭斑块28—
       斑块29(三溪水库)
      四级 37 424.18 主要由城市大型山地公园、农保地、大型水库、河流湿地等四级斑块之间相互连接,构成建成
       区的主要绿色廊道
    • 绿色廊道各路径之间汇聚相交的点是重要的生态节点,对降低城市热岛强度具有重要的作用。利用ArcGIS平台,识别绿色廊道内部的生态“交点”。由此:共生成80个生态“交点”,主要分布于城区周边的自然林地生态斑块,以及城区内部的大型城市绿地和山体公园,中心主城区因绿地斑块破碎化严重,连通性较差,内部生态“交点”稀少。其中,鼓楼区2个,仓山区3个,晋安区6个,台江区无生态“交点”。马尾区和闽侯县因分布数量较多的自然生态林地和森林公园等,分别有生态“交点”13个和14个,长乐新区因分布大面积的农田、山体公园、湿地保护区等,生态“交点”高达42个。

      根据水文流域模型,将绿色廊道分布域图和温度分布域图叠加,共识别降温生态节点176个。由图2可知:鼓楼区有降温生态节点8个,仓山区21个,晋安区14个,台江区1个,马尾区27个,长乐新区63个,闽侯县42个。中心城区生态节点分布较少,说明绿色廊道对主城区热岛效应的缓解作用较弱,需对其数量和结构进行优化,增加主城区的降温生态节点,提升城区夏季的热舒适度,增强绿色廊道的生态效益。

      图  2  绿色廊道降温生态节点和需降温区域分布

      Figure 2.  Distribution of cooling ecological nodes and cooling areas in greenway

    • 将福州市绿色廊道与地表温度叠加分析,由此识别出35处需降温区域(图2),其中,鼓楼区2处、仓山区9处、晋安区6处、台江区2处、马尾区4处、长乐新区4处、闽侯县8处。以识别的降温区域为导向,基于缓解城市热岛效应为目标,将福州市绿色廊道与城市用地分类矢量数据、绿色廊道生态“交点”、降温生态节点、地表温度等叠加后,在原有74条绿色廊道的基础上,新增绿色廊道14条,主要包括道路型绿色廊道和滨水型绿色廊道2种类型(表4)。其中,道路型绿色廊道8条,主要由城市主干道路构成;滨水型绿色廊道6条,主要由闽江和乌龙江流域,以及城市内河构成。

      表 4  福州市优化新增绿色廊道统计

      Table 4.  Statistical table of optimized new greenways in Fuzhou City

      廊道类型数量/条廊道路径
      道路型
      绿色廊道
      8 ①五四北泰禾广场—福州北绕城高速—福山郊野公园—软件园—铜盘路—西湖公园—东街口—白马河—中
       亭街—长安山公园—旧师大—高盖山公园—义序机场—三环路等
      ②闽侯六路山—国宾大道—永嘉天地—洪塘大桥—金牛山公园—梅峰路—西湖公园—华林路—牛岗山公园— 东三环路—盛丰物流园区—上洋工业区—鼓山等
      ③狮子峰—牛岗山公园—福光路—盛丰物流园区—上洋工业区—光明港公园等
      ④东街口—东大路—东二环泰禾广场等
      ⑤旗山国家森林公园—大学城—建平路—橘园洲大桥—金山大道—金山工业园区—金洲南路—飞凤山公园— 海峡奥林匹克体育中心—高盖山公园—白湖亭—南二环路—会展中心等
      ⑥浦上大桥—浦上大道—仓山万达—闽江大道—旧师大—长安山公园—世欧上江城等
      ⑦永嘉天地—旗山大道—大学城—高新区—南屿镇区—117县道—南港大桥—南通镇区等
      ⑧五虎山—奔驰大道—青口镇区—104国道—闽江绿道等、长乐洋屿工业园区—洞江—朝阳路—南山公园— 首占镇区—大象山
      滨水型
      绿色廊道
      6 ①亭江镇区—马尾主城区—马尾工业园区—台江金融街万达—中亭街—闽侯荆溪永丰—甘蔗城区等沿闽江
       北岸构成
      ②火车南站—会展中心—世欧上江城—闽江公园—淮安大桥—三环快速路乌龙江段—火车南站等形成的环
       仓山区南台岛分布
      ③闽侯候官村—洪塘大桥—乌龙江大道—南屿镇区—203省道—福昆线—长乐洋屿工业园区—马尾琅岐镇区
       等沿乌龙江及闽江构成
      ④长乐旗山—两港工业区—滨海新城—龙角峰公园等沿海岸线构成
      ⑤五四北泰禾广场—新店溪及秀峰路—火车北站—晋安河—世欧王庄—光明港—闽江等沿内河构成
      ⑥世欧王庄—光明港—上洋工业区—鼓岭等沿光明港构成

      结合《福州市城市总体规划(2010—2020年)》《福州新区总体规划(2015—2020年)》《福州市中心城区绿地系统总体规划(2011—2020年)》《福州市中心城区综合交通总体规划(2011—2020年)》等,对新增绿色廊道的路径选线进行合理性验证和分析,研究结果基本满足要求。优化后的绿色廊道共88条,廊道数量和类型更丰富,景观格局空间分布和结构特征更合理。绿色廊道对城市热点区域的覆盖更全面,对改善城市热岛具有更明显的生态调节功能。在福州市大山水格局的生态框架下,结合城市总体规划和用地布局,对福州市绿色廊道的宽度、走向、植物配置形式等方面进行科学规划和全局统筹,并通过制定行之有效的保护措施和法律法规,提升绿色廊道的空间结构分布特征,发挥绿色廊道的生态效益和功能。

    • 本研究选取具有河口型盆地地貌特征的福州市为对象,以改善城市热环境为目标,基于MCR模型和水文流域模型,对福州市绿色廊道的景观格局进行优化和分析。主要结论如下:①根据MSPA模型和源斑块重要性评价,将提取的30个生态源斑块分为4级:一级最重要斑块(2个)、二级非常重要斑块(3个)、三级很重要斑块(3个)、四级一般重要斑块(22个)。结合生态适应性分析法,由土地利用类型、地形因子、生境因子、景观类型、生态系统服务等5个生态敏感性因子构建综合生态阻力面。②通过MCR模型计算综合生态阻力面的最小成本路径,由此生成74条绿色廊道,总长度918.11 km:一级9条,132.88 km;二级14条,207.48 km;三级14条,153.57 km;四级37条,424.18 km。将绿色廊道与城市地表温度叠加,共识别80个生态“交点”、35处未覆盖需降温区域,表明绿色廊道的降温效果不够明显,景观格局需进一步优化提升。③利用水文流域模型,将绿色廊道分布域与温度分布域叠加生成176个降温生态节点。据此新增14条绿色廊道:8条道路型绿色廊道和6条滨水型绿色廊道。优化后的福州市绿色廊道共计88条,廊道路径与城市上位规划相符合,整体空间分布更合理,对城市热点区域覆盖更全面,降温效果更明显,缓解城市热岛效应的生态调节功能更突出。

参考文献 (25)

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