全 文 ：
摇 摇 摇 摇 摇 生 态 学 报
摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 (SHENGTAI XUEBAO)
摇 摇 第 31 卷 第 19 期摇 摇 2011 年 10 月摇 (半月刊)
目摇 摇 次
卷首语 本刊编辑部 ( 玉 )…………………………………………………………………………………………
我国生态学研究及其对社会发展的贡献 李文华 (5421)…………………………………………………………
生态学的现任务———要在混乱和创新中前进 蒋有绪 (5429)……………………………………………………
发展的生态观:弹性思维 彭少麟 (5433)……………………………………………………………………………
中国森林土壤碳储量与土壤碳过程研究进展 刘世荣,王摇 晖,栾军伟 (5437)…………………………………
区域尺度陆地生态系统碳收支及其循环过程研究进展 于贵瑞,方华军,伏玉玲,等 (5449)……………………
流域尺度上的景观格局与河流水质关系研究进展 刘丽娟,李小玉,何兴元 (5460)……………………………
中国珍稀濒危孑遗植物珙桐种群的保护 陈摇 艳,苏智先 (5466)…………………………………………………
水资源投入产出方法研究进展 肖摇 强,胡摇 聃,郭摇 振,等 (5475)………………………………………………
我国害鼠不育控制研究进展 刘汉武,王荣欣,张凤琴,等 (5484)…………………………………………………
基于 NDVI的三江源地区植被生长对气候变化和人类活动的响应研究 李辉霞,刘国华,傅伯杰 (5495)……
毛乌素沙地克隆植物对风蚀坑的修复 叶学华,董摇 鸣 (5505)……………………………………………………
近 50 年黄土高原地区降水时空变化特征 王麒翔,范晓辉,王孟本 (5512)………………………………………
森林资源可持续状况评价方法 崔国发,邢韶华,姬文元,等 (5524)………………………………………………
黄土丘陵区景观格局对水土流失过程的影响———景观水平与多尺度比较
王计平,杨摇 磊,卫摇 伟,等 (5531)
………………………………………
……………………………………………………………………………
未来 10 年黄土高原气候变化对农业和生态环境的影响 俄有浩,施摇 茜,马玉平,等 (5542)…………………
山东近海生态资本价值评估———近海生物资源现存量价值 杜国英,陈摇 尚,夏摇 涛,等 (5553)………………
山东近海生态资本价值评估———供给服务价值 王摇 敏,陈摇 尚,夏摇 涛,等 (5561)……………………………
特大冰冻灾害后大明山常绿阔叶林结构及物种多样性动态 朱宏光,李燕群,温远光,等 (5571)………………
低磷和干旱胁迫对大豆植株干物质积累及磷效率的影响 乔振江,蔡昆争,骆世明 (5578)……………………
中国环保模范城市生态效率评价 尹摇 科,王如松,姚摇 亮,等 (5588)……………………………………………
污染足迹及其在区域水污染压力评估中的应用———以太湖流域上游湖州市为例
焦雯珺,闵庆文,成升魁,等 (5599)
………………………………
……………………………………………………………………………
近二十年来上海不同城市空间尺度绿地的生态效益 凌焕然,王摇 伟,樊正球,等 (5607)………………………
城市社区尺度的生态交通评价指标 戴摇 欣,周传斌,王如松,等 (5616)…………………………………………
城市生态用地的空间结构及其生态系统服务动态演变———以常州市为例
李摇 锋,叶亚平,宋博文,等 (5623)
……………………………………
……………………………………………………………………………
中国居民消费隐含的碳排放量变化的驱动因素 姚摇 亮,刘晶茹,王如松 (5632)………………………………
煤矿固废资源化利用的生态效率与碳减排———以淮北市为例 张海涛, 王如松,胡摇 聃,等 (5638)…………
城市遮阴环境变化对大叶黄杨光合过程的影响 于盈盈,胡摇 聃,郭二辉,等 (5646)……………………………
广东永汉传统农村的聚落生态观 姜雪婷,严力蛟,后德仟 (5654)………………………………………………
长江三峡库区昆虫丰富度的海拔梯度格局———气候、土地覆盖及采样效应的影响 刘摇 晔,沈泽昊 (5663)…
东南太平洋智利竹筴鱼资源和渔场的时空变化 化成君,张摇 衡,樊摇 伟 (5676)………………………………
豚草入侵对中小型土壤动物群落结构特征的影响 谢俊芳,全国明,章家恩,等 (5682)…………………………
我国烟粉虱早春发生与秋季消退 陈春丽,郅军锐,戈摇 峰,等 (5691)……………………………………………
变叶海棠及其伴生植物峨眉小檗的水分利用策略 徐摇 庆,王海英,刘世荣 (5702)……………………………
杉木人工林不同深度土壤 CO2通量 王摇 超,黄群斌,杨智杰,等 (5711)…………………………………………
不同浓度下四种除草剂对福寿螺和坑螺的生态毒理效应 赵摇 兰,骆世明,黎华寿,等 (5720)…………………
短期寒潮天气对福州市绿地土壤呼吸及组分的影响 李熙波,曾文静,李金全,等 (5728)………………………
黄土丘陵沟壑区景观格局对流域侵蚀产沙过程的影响———斑块类型水平
王计平,杨摇 磊,卫摇 伟,等 (5739)
………………………………………
……………………………………………………………………………
气候变化对物种分布影响模拟中的不确定性组分分割与制图———以油松为例
张摇 雷,刘世荣,孙鹏森,等 (5749)
…………………………………
……………………………………………………………………………
北亚热带马尾松年轮宽度与 NDVI的关系 王瑞丽,程瑞梅,肖文发,等 (5762)…………………………………
物种组成对高寒草甸植被冠层降雨截留容量的影响 余开亮,陈摇 宁,余四胜,等 (5771)………………………
若尔盖湿地退化过程中土壤水源涵养功能 熊远清,吴鹏飞,张洪芝,等 (5780)………………………………
桂西北喀斯特峰丛洼地不同植被演替阶段的土壤脲酶活性 刘淑娟,张摇 伟,王克林,等 (5789)………………
利用混合模型分析地域对国内马尾松生物量的影响 符利勇,曾伟生,唐守正 (5797)…………………………
火烧对黔中喀斯特山地马尾松林土壤理化性质的影响 张摇 喜,朱摇 军,崔迎春,等 (5809)……………………
不同培育时间侧柏种基盘苗根系生长和分布 杨喜田,董娜琳,闫东锋,等 (5818)………………………………
Cd2+与 CTAB复合污染对枫香幼苗生长与生理生化特征的影响 章摇 芹,薛建辉,刘成刚 (5824)……………
3 种入侵植物叶片挥发物对旱稻幼苗根的影响 张风娟,徐兴友,郭艾英,等 (5832)…………………………
米槠鄄木荷林优势种群的年龄结构及其更新策略 宋摇 坤,孙摇 文,达良俊 (5839)………………………………
褐菖鲉肝 CYP 1A作为生物标志物监测厦门海域石油污染状况 张玉生,郑榕辉,陈清福 (5851)……………
基于输入鄄输出流分析的生态网络 渍模式能流、籽模式能流测度方法 李中才,席旭东,高摇 勤,等 (5860)……
期刊基本参数:CN 11鄄2031 / Q*1981*m*16*444*zh*P* ￥ 70郾 00*1510*50*
室室室室室室室室室室室室室室
2011鄄10
封面图说: 胡杨是我国西北干旱沙漠地区原生的极其难得的高大乔木,树高 15—30 米,能忍受荒漠中的干旱环境,对盐碱有极
强的忍耐力。 为适应干旱气候一树多态叶,因此胡杨又称“异叶杨冶。 它对于稳定荒漠河流地带的生态平衡,防风固
沙,调节绿洲气候和形成肥沃的森林土壤具有十分重要的作用。 秋天的胡杨林一片金光灿烂 。
彩图提供: 陈建伟教授摇 国家林业局摇 E鄄mail: cites. chenjw@ 163. com
第 31 卷第 19 期
2011 年 10 月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol. 31,No. 19
Oct. ,2011
http: / / www. ecologica. cn
基金项目:国家科技支撑计划项目(2008BAJ10B1); 上海市建交委科技项目“上海市郊森林生态管护与工程示范研究冶资助
收稿日期:2011鄄06鄄15; 摇 摇 修订日期:2011鄄07鄄12
*通讯作者 Corresponding author. E鄄mail: xrxrwang@ fudan. edu. cn
凌焕然,王伟,樊正球,王祥荣.近二十年来上海不同城市空间尺度绿地的生态效益.生态学报,2011,31(19):5607鄄5615.
Ling H R, Wang W, Fan Z Q, Wang X R. Ecological effect of green space of Shanghai in different spatial scales in past 20 years. Acta Ecologica Sinica,
2011,31(19):5607鄄5615.
近二十年来上海不同城市空间尺度绿地的生态效益
凌焕然,王摇 伟,樊正球,王祥荣*
(复旦大学环境科学与工程系,上海摇 200433)
摘要:基于 CITYgreen模型,通过对 1987、2000、2004 和 2008 年 4a 的 TM 影像分析,从上海城市空间大尺度(上海市外环内整
体)、中尺度(上海市外环内各行政区)和小尺度(上海市外环内各镇及街道)计算绿地年固碳和空气污染物去除两项生态效益,
其中大尺度绿地的生态效益为:1987 年为 16722. 58 万元,2000 年为 8546. 36 万元,2004 年为 8161. 48 万元,2008 年为 968. 47
万元。 继而利用基础统计学以及 ArcGIS地统计分析扩展模块对生态效益进行分析,得出结论:(1)大尺度上分析,1987 年至
2008 年,由于受到城市建设用地拓展的影响,城市绿地生态效益总体上呈下降趋势;(2)中尺度上分析,不同行政区绿地生态效
益的浮动范围与变化趋势均不相同,中心城区外围的浦东区、宝山区、普陀区等一直处于较高水平且变动幅度较大,而中心城区
一直处于较低状态;(3)小尺度上分析,基于克里格插值的曲面拟合分析表明中心城区部分区域出现回升。 旨在通过模型拟合
分析,完善上海市绿地生态效益研究,并为特大型城市绿地规划建设提供科学依据。
关键词:生态效益;CITYgreen模型;ArcGIS地统计分析;上海市
Ecological effect of green space of Shanghai in different spatial scales in past
20 years
LING Huanran, WANG Wei, FAN Zhengqiu, WANG Xiangrong*
Department of Environmental Science and Engineering, Fudan University, Shanghai 200433, China
Abstract: Green space plays a great role in improving environment, maintaining the balance of ecosystem and promoting
low鄄carbon city construction. So the study on ecological effect of green space becomes significant to green space planning &
construction and ecosystem service enhancement. Models based on ArcGIS and ArcVIEW platforms like CITYgreen and i鄄
tree have been widely applied in ecological effect study, especially CITYgreen model application in Shenyang, built鄄up area
of Beijing, Beijing Olympic park, Nanjing, Shanghai Outer Ring Green Belt, Hangzhou and Shenzhen. Based on
CITYgreen Model and the TM image analysis of 1987, 2000, 2004 and 2008, in three spatial scales including large scale
( the whole area within Outer Ring Rd. of Shanghai), middle scale (districts within Outer Ring Rd. of Shanghai) and
small scale ( towns & sub鄄districts within Outer Ring Rd. of Shanghai), the annual carbon storage and air pollution removal
ecological effect were calculated, with the large scale results: 167. 2 million yuan in 1987, 85. 5 million yuan in 2000,
81郾 6 million yuan in 2004 and 9. 7 million yuan in 2008. Then the comparative analysis was done with basic statistics and
the Geostatistical Analyst of ArcGIS. The results showed that: (1) In large scale, from 1987 to 2008, overall ecological
benefit declined because of the encroachment of urban construction. Although many measures to green space construction
have been taken in Shanghai City, the situation within the Outer Ring Rd. still calls for much more efforts; (2) In middle
scale, two parts of analysis were done including all the 14 districts and the central 6 districts and the results showed that
ecological effect of different districts have different range and variation trend; ecological effect of the outer districts keeps on
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higher level but changes heavily and the central were always in a low state. Although some measures about building green
space have been brought up, the amount of the study area is still decreasing. In addition, most of the increased green space
focuses on landscape and recreation function, which leads to the loss of ecological benefit; (3) In small scale, based on
Kriging, with surface fitting analysis, the central area had a brief rally during the overall decline trend, especially in the
period of 2000 to 2004, due to the green鄄built measures conducted by Shanghai Municipal Government. Besides, stain
chart shows the ecological effect change of every towns and sub鄄districts, which complements the result of large and middle
scale result. There exist differences and connection among study in three spatial scales and from three scales, results of
different aspects were presented, which means a lot to the detailed green space planning and construction. Through all the
data analysis, this study on ecological effect of green space in Shanghai will get perfection and some scientific basis which
will be provided as well for green space planning of large cities like Shanghai. Of course, there are still much more
scientific issues to be solved, like the accurate carbon storage of urban green space and the relative questions about carbon
sink forest in urban area have become the hottest issue in this field. The results of this study can be the stepping stone of
scientific researches in future.
Key Words: ecological effect; citygreen model; geostatistical analyst of ArcGIS; Shanghai
绿地在改善城市生态环境、维持城市生态系统平衡、促进低碳城市建设中发挥着极其重要的作用。 因此
城市绿地生态效益的研究对于指导城市绿地规划建设、提高绿地生态服务功能具有重要的意义。
Costanza于 1997 年首次对全球生态系统进行分类,计算其生态服务功能。 而后借助 3S 技术的发展,基
于 ArcGIS和 ArcVIEW平台的 CITYgreen和 i鄄tree 等模型被广泛地应用于生态效益研究[1鄄3];其中 CITYgreen
模型应用最为广泛,并于 2002 年被何兴元等人率先引入国内。 迄今该模型已成功应用于沈阳市、北京市建成
区、北京市奥林匹克公园、南京市、上海市外环林带、杭州市以及深圳市的城市绿地生态效益研究;其中杭州市
和深圳市案例完全基于 TM遥感影像的分析,前者结合土地利用变化,后者结合景观功能分区对各景观功能
区的生态效益变化进行了比较[4鄄9]。 然而,国内基于 CITYgreen模型的研究依然存在很多不足之处,对生态效
益结果的分析尚不够深入,且缺少不同尺度的时空变化分析。 本研究从 3 个不同空间尺度———大尺度(上海
市外环内整体)、中尺度(上海市外环内各行政区)和小尺度(上海市外环内各镇及街道)进行城市绿地生态效
益模型运算:大尺度的研究可以代表特大型城市总体,反映城市的城市化进程、总体绿量以及生态效益变化;
中尺度的研究以各行政区来划分,不同的行政区有不同的功能属性以及城市发展进程,在大尺度的研究基础
上产生区域生态效益的分解;小尺度的研究是进一步深化,在行政区尺度上再具体到镇及街道,利用更加密集
的数据点来拟合近 20a来的绿地生态效益变化,为前两个尺度的研究提供佐证。 通过不同的数据与模型分析
手段,阐释近二十年研究区域绿地生态效益的变化。
1摇 研究区概况
上海市位于 120毅51忆—122毅12忆E,30毅40忆—31毅53忆N,总面积 6340. 5 km2(不包括海域),地势平坦。 年平均
温度为 15. 2—15. 9益,最冷月(1 月)的平均气温为 3. 1—3. 9益,最热月(7 月)平均气温为 27. 2—27. 8益,年
平均降水量为 1048—1138 mm。 区域自然植被属于中亚热带常绿阔叶林带,崇明等部分属北亚热带的地区也
出现常绿、落叶阔叶混交林地的过渡性植被。 由于受到人类活动的影响,上海地区的自然植被遭受到严重破
坏,目前仅存于金山三岛保护区内。 城市绿地多是人工林或半自然林,与城市化进程及人为培育管护密切相
关。 据《上海经济年鉴统计》(2008 年),上海市人均公共绿地面积达 12 m2。
本研究选择上海市外环线以内作为研究区域,总面积 668. 1 km2,行政上包括嘉定区(部分)、宝山区(部
分)、普陀区(部分)、闸北区、长宁区(部分)、徐汇区(部分)、闵行区(部分)、卢湾区、静安区、黄浦区、虹口区、
杨浦区、原浦东区(部分)和原南汇区(部分)共 14 个区。 图 1 是研究区域 3 个尺度的示意。
8065 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 31 卷摇
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崇明岛
嘉定区 宝山区 宝山区 宝山区
浦东区
杨浦区闸北区
普陀区
长宁区
徐汇区黄浦区
南汇区闵行区
奉贤区
松江区
金山区
青浦区
图 1摇 上海市行政区划
Fig. 1摇 Administrative map of Shanghai
2摇 材料与方法
2. 1摇 数据源及其信息提取
摇 摇 本研究的原始数据源包括:上海市 1987、2000、2004、2008 年 TM影像;上海市 2007 年 2 m 分辨率卫星照
片;上海市外环线行政区划图(2008 年);GoogleEarth。 (由于遥感影像获取困难等原因、并未能完全按照等间
隔取点,第 1 个时间间隔为 13a,之后间隔 4a。)
利用 ERDAS软件的 indices 模块,计算 1987、2000、2004、2008 年 4 个年份 TM 影像的 NDVI 指数;在
ERDAS中利用 Classifier模块对影像进行监督分类,并结合 NDVI指数、2007 年上海市 2 m分辨率的卫星照片
以及 GoogleEarth地图进行人工目视判读,最后将土地覆盖类型分为建成区、林地、农田、水域、未利用地和滩
涂 6 类。
后续 CITYgreen模型计算生态效益主要考虑林地的作用,由于影像分类的偏差,春夏季的农田会干扰林
地类型的分类,运算结果会偏高于实际值,所以需要进一步消除林地分类的误差。 利用 ERDAS 中 sieve、
clump、eliminate 3 个模块进行后处理,结合土地利用现状图以及 GoogleEarth地图,对同谱异物、同物异谱所产
生的分类错误进行手动调整,并最终输出为 grid格式。
2. 2摇 研究方法
2. 2. 1摇 CITYgreen模型
CITYgreen 5. 2 在之前版本的基础上,增加了直接分析遥感影像和航片的功能,支持对某一范围内的城市
绿地进行跟踪监测[11]。 模型可分为小尺度矢量数据分析和大尺度栅格数据分析,本研究选取栅格数据分析
方法,计算绿地固碳和空气污染物去除两项生态效益。
(1)固碳生态效益
此项计算结果包括植被碳储存量和年碳固定率,由植被覆盖率和植被固碳系数决定。
碳储存量与年固定率的计算公式为:
9065摇 19 期 摇 摇 摇 凌焕然摇 等:近二十年来上海不同城市空间尺度绿地的生态效益 摇
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Cv = Ar 伊 Gc 伊 Cf (1)
式中, Cv为碳储存量(ton), Ar表示研究区域面积(km2), Gc表示绿地覆盖率, Cf表示碳储存系数;
Cr = Ar 伊 Gc 伊 Crf (2)
式中, Cr表示年碳固定率, Ar表示研究区域面积(km2), Gc表示绿地覆盖率, Crf表示碳固定系数。
(2)空气污染物去除生态效益
此项计算原理最早来源于 USDA林务局的 David Nowak的研究,计算内容包括研究区域树木对 NO2、SO2、
O3、CO以及 PM10 5 项指标的年吸收量,进而得到年空气污染物去除生态效益。
C = LA 伊 Vd 伊 Et (3)
式中,C为空气污染去除量(t), LA表示叶面积(m2), Vd表示沉降率, Et表示暴露时间(h)。
2. 2. 2摇 ARCGIS地统计分析模块———基于克里格插值的曲面拟合
克里格插值又称空间局部插值法,是以变异函数理论和结构分析为基础,在有限区域内对区域化变量进
行线性无偏、最优估计的一种方法[11鄄12],是地统计的重要内容。 通过利用半变异函数和协方差函数对变量的
分布进行分析,若其两两距离均小于变程,表现出较强的空间相关性[13],便可用于内插或外推,即可利用克里
格差值进行表面趋势分析。
3摇 不同尺度下城市绿地生态效益变化特征分析
年份 Year
18000
16000
14000
12000
10000
8000
6000
4000
2000
01985 1990 1995 2000 2005 2010
年固碳生态效益
空气污染物去除生态效益
总生态效益
绿地
生态
效益
Ecol
ogica
l effe
ct/10
4 元
摇 图 2摇 上海市外环内 1987 年、2000 年、2004 年、2008 年绿地生态
效益变化
Fig. 2摇 Ecological effect changes of green space within Outer Ring
Rd. of Shanghai in 1987, 2000, 2004 and 2008
3. 1摇 大尺度的城市绿地生态效益变化特征
按照中国造林成本,碳削减为 251. 40 元 /吨[14],再
乘以固碳量,即可得到年固碳生态效益。 在 CITYgreen
模型中运算得出上海市外环内 1987 年、2000 年、2004
年和 2008 年城市绿地年固碳和空气污染物去除生态效
益如下图 2(以折线拟合):
由上图可以看出,外环内城市绿地空气污染物去除
生态效益>年固碳生态效益,生态效益总体上呈下降趋
势:1987 年至 2000 年的生态效益由 16722. 557 万元降
至 8546. 361 万元,年平均递减率为 628. 938 万元 / a;
2000 年至 2004 年的生态效益由 8546. 361 万元降至
8161. 479 万元,年平均递减率为 96. 220 万元 / a;2004
年至 2008 年的生态效益由 8161. 479 万元降至 968. 473
万元,年平均递减率为 1798. 252 万元 / a。 下面从土地
利用变化和绿地规划建设两个方面阐释:
(1)在前文 1987、2000、2004 年和 2008 年共 4 个年份影像解译的基础上,将土地利用从 6 类并为城市建
设用地、城市绿地、水体和其他 4 类进行了分析(图 3)。
由图 3 土地利用分类可以看出,1987 年至 2008 年城市绿地面积依次递减,城市建设用地增加,侵占了城
市绿地的空间。
(2)20 世纪八九十年代,上海市还没有开展系统的城市绿地规划建设研究,整体上对城市绿地的保护程
度还不够高,且市民保护绿地空间的意识也没有被充分唤醒,绿地生态效益下降趋势较大;2000 年至 2004 年
间,市政府先后启动了多项绿地建设,2000 年启动中心城区 19 块大型绿地建设,2002 年完成中心城区 23 块
大型绿地建设,面积共 530hm2,绿地建设力度明显加大。 但是由于外环内总体上绿地面积仍然在减小,所以
城市绿地生态效益仍然呈下降趋势,只是年平均递减率有所减小。
3. 2摇 中尺度的城市绿地生态效益变化特征
图 4 是外环线内的所有 14 个行政区 4 个年份的绿地生态效益变化(以折线拟合),分析表明:(1)不同行
0165 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 31 卷摇
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1987年 2000年
2008年2004年
水体 城市建设用地 城市绿地 其它
0.75%3.36% 27.00% 6.84%
34.19% 56.79%
2.17%
68.90%
32.65% 4.72% 3.69%
58.95% 74.42%
18.40%
3.09% 4.09%
图 3摇 上海市外环内土地利用分类
Fig. 3摇 Land鄄use classification within Outer Ring Rd. of Shanghai
政区的绿地生态效益浮动范围以及变化程度均不相同,
各个行政区的绿地生态效益总体上均呈下降趋势;(2)
原浦东区的绿地生态效益最高,宝山区次之。 对于外环
内的原浦东区和宝山区部分,一方面,行政面积相对较
大;另一方面,城市化水平相对较低,人口密度也较低,
因此人为干扰因素少,植被覆盖率较高;(3)静安区绿
地生态效益较低,卢湾区最低。 静安区和卢湾区均是老
上海居住集中区,有很多历史文物保护单位,也有多处
商业集中区,植被覆盖率相比于其他行政区小很多,因
此绿地生态效益最低;(4)原浦东区的绿地生态效益变
化幅度最大,宝山区次之。 浦东区近 20a快速城市化造
成绿地大面积减少,所以降幅最大。 宝山区外环内部分
近些年涌现了大批地产投资,也占用了大面积的城市
绿地。
年份 Year
90008000
7000
6000
50004000
3000
20001000
01985 1990 1995 2000 2005 2010
嘉定区*
宝山区*
原浦东区*
原南汇区*
闵行区*
徐汇区*
杨浦区*
长宁区*
普陀区*
闸北区
虹口区
黄浦区
静安区
卢湾区
绿地
生态
效益
Ecol
ogica
l effe
ct/10
4 元
摇 图 4摇 上海市外环内各行政区 1987 年、2000 年、2004 年、2008 年 4
个年份的绿地生态效益变化
Fig. 4摇 Ecological effect changes of green space of districts within
Outer Ring Rd. of Shanghai in 1987, 2000, 2004 and 2008
图 5 中的 6 个区完全位于外环线以内(以下简称
“中心城区冶),从图 5 中的数据分布作出如下分析:(1)
中心城区的绿地生态效益依次顺序为杨浦区>闸北区>
虹口区>黄浦区>静安区>卢湾区。 这些行政区的绿地
生态效益 2000 年至 2004 年间均有小幅度回升。 在大
尺度研究上已经阐述,上海市在 2000 年至 2004 年大力
推进中心城区“增绿、建绿冶工作,增加了绿地面积,加
强了城市绿地的管理与管护,重新构建城市道路系、水
系的“绿网冶,所以出现了绿地生态效益回升的现象;
(2)黄浦区和静安区的变化幅度最小。 黄浦区和静安
区一直位于市中心,在 20 世纪 80 年代已经达到比较高
的城市化水平,所以绿地覆盖变化不大;(3)1987 年黄
浦区、静安区和卢湾区绿地生态效益基本上在相同水
平,之后至 2004 年,卢湾区绿地生态效益低于其他两
者,说明此时期内卢湾区城市化进程更快。
由图 4 和图 5 分析,中心城区的绿地生态效益有所
改善,外围行政区的绿地面积下降幅度很大。 虽然政府
加大了绿地建设,但是总体上绿地面积仍然呈下降趋势;此外,中心城区的绿地建设因为更多注重其景观功
能,往往忽略了绿地生态效益的发挥,群落结构配置不够合理,大面积的草坪或者乔鄄草型群落较多,乔鄄灌鄄草
型群落结构很少,群落生态效益未能充分发挥[15]。
3. 3摇 小尺度的城市绿地生态效益变化特征
上海市外环线内涉及的镇及街道总共 118 个。 小尺度绿地生态效益分析在大尺度和中尺度的研究基础
上,加入斑块和曲面拟合的分析方法,利用 ArcGIS地统计分析模块进行斑块个体演变、斑块间对比以及斑块
总体拟合的分析,阐释近年来绿地生态效益变化轨迹及原因。
(1)基于空间分布的绿地生态效益斑块变化分析
在 ArcGIS中将 1987、2000、2004 和 2008 年各街道的绿地生态效益导入属性表,生成如下评价图(图 6)。
由图 6 中 4 个年份绿地生态效益空间分布格局可以看出:淤斑块绿地生态效益总体上呈下降趋势;于中
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年份 Year
900800
700600500
400
300200100
01985 1990 1995 2000 2005 2010
闸北区
杨浦区
虹口区
黄浦区
静安区
卢湾区
绿地
生态
效益
Ecol
ogica
l effe
ct/10
4 元
摇 图 5摇 上海市外环内中心城区 1987 年、2000 年、2004 年、2008 年
的城市绿地生态效益变化
Fig. 5摇 Ecological effect changes of green space of central districts
within Outer Ring Rd. of Shanghai in 1987, 2000, 2004 and 2008
心城区绿地生态效益一直处于较低水平,变化不大;浦
东区、宝山区和杨浦区的绿地生态效益一直处于较高水
平,但逐年下降的趋势明显;盂黄色区域发生巨大变化:
1987 年至 2000 年扩展较为明显;2000 年至 2004 年黄
色区域呈收敛的趋势,普陀区长征镇、真如镇,长宁区新
泾镇以及闸北区彭浦镇的绿地生态效益明显增加;2004
年至 2008 年,黄色区域又扩展迅速,说明很多镇及街道
绿地生态效益继续下降,包括宝山区顾村镇、杨行镇、大
场镇等,普陀区长征镇、桃浦镇、长风新村街道等,长宁
区新泾镇,闵行区虹桥镇、古美街道,徐汇区梅陇镇、康
健新村街道等,原浦东区周家渡街道、花木镇、浦兴街
道、金厂新村街道等,杨浦区新江湾城街道、五角场镇街
道、五角场街道、殷行街道以及闸北区彭浦镇;榆宝山区
的大场镇由 1987 年至 2008 年的变化幅度最大;浦东区
的高桥镇、金桥镇、花木镇、北蔡镇、张江镇以
0—50 50—100 100—300 300—500 500—800 800—1332图例
0 9200m
1987年
2004年 2008年
2000年
图 6摇 上海市外环内街道绿地生态效益空间分布格局
Fig. 6摇 Spatial pattern of ecological effect of green space of towns and sub鄄districts within Outer Ring Rd. of Shanghai
2165 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 31 卷摇
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及三林镇生态效益逐年下降。
(2)基于普通克里格插值的区域绿地生态效益拟合及分析
克里格插值又称空间局部插值法,是以变异函数理论和结构分析为基础,在有限区域内对区域化变量进
行无偏最优估计的一种方法[11鄄12],是地统计学的重要研究内容。 将数据导入相应模块,得到图 7。
1987—2000年 2000—2004年
2005—2008年
1300—14001200—13001100—12001000—1100900—1000800—900700—800600—700500—600400—500300—400200—300100—2001—100
图 7摇 上海市外环内不同年份绿地生态效益比较
Fig. 7摇 Comparison of ecological effect of green space within Outer Ring Rd. of Shanghai
图 7 是基于微尺度绿地生态效益数据拟合的曲面叠加图,黑色区域表示上层数据小于下层数据。 具体分
析说明:(1)1987 年与 2000 年相比,中心城区出现小面积黑色区域,说明至 2000 年中心城区部分区域的绿地
生态效益增加;(2)2000 年与 2004 年相比,中心城区黑色区域持续增大,说明其间中心城区的绿地生态效益
明显增大;(3)2004 年与 2008 年相比,几乎未出现黑色区域,说明 2004 年至 2008 年,绿地生态效益整体均
下降。
4摇 结论与讨论
本研究利用 CITYgreen模型,从 3 个城市空间尺度上计算了上海市外环内城市绿地生态效益,通过不同
角度与分析方法,定性与定量地分析了绿地生态效益变化。 得出如下结论:
(1)大尺度上,1987 年至 2008 年,城市绿地受到城市建设用地的侵占,直接影响了其生态效益发挥,城市
绿地生态效益总体上呈下降趋势;而 2000 年至 2004 年,由于上海市实施了一系列中心城区“增绿、建绿冶措
施,区域内部分地区的绿地生态效益出现回升的现象;
(2)中尺度上,不同行政区绿地生态效益的浮动范围与变化趋势均不相同。 其中外围行政区的绿地生态
效益较高,但下降幅度也较大;中心城区近些年绿地生态效益变化较小;虽然近些年中心城区加大了绿地建设
力度,但是区域总体的绿地面积依然呈下降趋势,且补充的绿地由于群落配置不够合理等原因,区域绿地生态
效益持续下降;
(3)小尺度上,利用 ArcGIS地统计分析扩展模块对各镇及街道作斑块分析,以点状生态效益值拟合整个
区域绿地生态效益的曲面,通过曲面叠加比较整个研究区域不同年份间的变化:1987 年均高于 2000 年,2004
年中心城区部分高于 2000 年,2004 年完全高于 2008 年。
由此看来,3 个不同城市空间尺度的研究可以揭示不同的结果:上海市外环内近 20a 来的绿地生态效益
变化由于受城市化进程的影响,总体呈下降趋势;不同的行政区由于功能布局以及发展进程的不同,绿地生态
效益变化呈现不同的状态;中心城区的绿地生态效益处于较低水平,由于土地资源有限,亟须通过增大单位面
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积的生态效益来提升总体水平;外围区域由于高强度的发展与建设,很多绿地生态效益大幅度降低甚至丧失,
是快速城市化带来的负面效应。 但 3 个不同城市空间尺度的研究结果亦存在联系,大尺度的研究结果是由中
尺度和小尺度的结果统计汇总而成,小尺度的研究通过更加密集的数据点,对前两个尺度研究进行分解,为其
研究结果提供佐证。 本研究旨在通过研究上海市外环内不同尺度的生态效益变化规律揭示此区域的状况,并
为整个上海市以及上海同类型特大型城市提供借鉴,为城市绿地规划、低碳城市建设提供科学依据。
上海市外环内区域随着快速城市化发展,总体绿地生态效益明显下降,如何在现有建设基础上增加绿地
生态效益、改善区域生态环境质量成为城市生态建设的难题。 城市绿地生态效益的研究还有很多值得探讨,
尤其是绿地碳汇效应是目前学术界研究的热点,城市碳汇林的规划、构建与碳汇效应测评标准等研究仍然不
够充分。 本研究对不同城市空间尺度绿地的生态效益进行了初步探索,其研究思路、方法及结论可以作为后
续研究的基础,以便继续深入地开展城市绿地研究工作。
目前看来,CITYgreen模型在国内使用还具有一定的局限性,模型的很多参数均是美国本土的参数,再加
上遥感影像分类的误差,测算的城市绿地生态效益会与实际值有一定偏差。 但是模型为绿地生态效益研究提
供了快捷的途径,结合遥感影像资料分析可以快速有效地进行大范围研究,为区域决策提供科学基础。 城市
绿地生态效益的研究工作仍需继续深入下去,可以通过模型校正或者适用模型探索,更加准确地研究绿地生
态效益变化,更好地指导绿地规划与建设乃至城市功能分区。
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ACTA ECOLOGICA SINICA Vol. 31,No. 19 October,2011(Semimonthly)
CONTENTS
Ecology research and its effects on social development in China LI Wenhua (5421)……………………………………………………
The current mission of ecology鄄advancing under the situation of chaos and innovation JIANG Youxu (5429)…………………………
Resilience thinking: development of ecological concept PENG Shaolin (5433)…………………………………………………………
A review of research progress and future prospective of forest soil carbon stock and soil carbon process in China
LIU Shirong, WANG Hui, LUAN Junwei (5437)
……………………
……………………………………………………………………………………
Research on carbon budget and carbon cycle of terrestrial ecosystems in regional scale: a review
YU Guirui, FANG Huajun, FU Yuling, et al (5449)
……………………………………
………………………………………………………………………………
Advances in the studying of the relationship between landscape pattern and river water quality at the watershed scale
LIU Lijuan, LI Xiaoyu, HE Xingyuan (5460)
………………
………………………………………………………………………………………
Research on the protection of Davidia involucrata populations, a rare and endangered plant endemic to China
CHEN Yan, SU Zhixian (5466)
………………………
……………………………………………………………………………………………………
Progress on water resources input鄄output analysis XIAO Qiang, HU Dan, GUO Zhen,et al (5475)……………………………………
Research advances of contraception control of rodent pest in China LIU Hanwu, WANG Rongxin, ZHANG Fengqin, et al (5484)…
Response of vegetation to climate change and human activity based on NDVI in the Three鄄River Headwaters region
LI Huixia, LIU Guohua,FU Bojie (5495)
…………………
……………………………………………………………………………………………
Remediation of blowout pits by clonal plants in Mu Us Sandland YE Xuehua, DONG Ming (5505)…………………………………
Precipitation trends during 1961—2010 in the Loess Plateau region of China
WANG Qixiang, FAN Xiaohui, WANG Mengben (5512)
…………………………………………………………
…………………………………………………………………………
An evaluation method for forest resources sustainability CUI Guofa, XING Shaohua, JI Wenyuan, et al (5524)………………………
Effects of landscape patterns on soil and water loss in the hilly area of loess plateau in China: landscape鄄level and comparison
at multiscale WANG Jiping, YANG Lei, WEI Wei, et al (5531)…………………………………………………………………
The impacts of future climatic change on agricultures and eco鄄environment of Loess Plateau in next decade
E Youhao, SHI Qian,MA Yuping, et al (5542)
…………………………
……………………………………………………………………………………
Valuation of ecological capital in Shandong coastal waters: standing stock value of biological resources
DU Guoying, CHEN Shang, XIA Tao, et al (5553)
………………………………
………………………………………………………………………………
Valuation of ecological capital in Shandong coastal waters: provisioning service value
WANG Min, CHEN Shang, XIA Tao, et al (5561)
…………………………………………………
…………………………………………………………………………………
The dynamics of the structure and plant species diversity of evergreen broadleaved forests in Damingshan National Nature Reserve
after a severe ice storm damage in 2008, China ZHU Hongguang, LI Yanqun, WEN Yuanguang, et al (5571)…………………
Interactive effects of low phosphorus and drought stress on dry matter accumulation and phosphorus efficiency of soybean plants
QIAO Zhenjiang, CAI Kunzheng, LUO Shiming (5578)
……
……………………………………………………………………………
The eco鄄efficiency evaluation of the model city for environmental protection in China
YIN Ke, WANG Rusong, YAO Liang, et al (5588)
…………………………………………………
………………………………………………………………………………
Pollution footprint and its application in regional water pollution pressure assessment: a case study of Huzhou City in the
upstream of Taihu Lake Watershed JIAO Wenjun, MIN Qingwen, CHENG Shengkui, et al (5599)……………………………
Ecological effect of green space of Shanghai in different spatial scales in past 20 years
LING Huanran, WANG Wei, FAN Zhengqiu, et al (5607)
…………………………………………………
………………………………………………………………………
Assessing indicators of eco鄄mobility in the scale of urban communities DAI Xin, ZHOU Chuanbin, WANG Rusong, et al (5616)…
Spatial structure of urban ecological land and its dynamic development of ecosystem services: a case study in Changzhou City,
China LI Feng, YE Yaping, SONG Bowen, et al (5623)…………………………………………………………………………
The carbon emissions embodied in Chinese household consumption by the driving factors
YAO Liang, LIU Jingru, WANG Rusong (5632)
………………………………………………
……………………………………………………………………………………
The research on eco鄄efficiency and canbon reduction of recycling coal mining solid wastes: a case study of Huaibei City, China
ZHANG Haitao, WANG Rusong, HU Dan, et al (5638)
……
…………………………………………………………………………
Effects of urban shading on photosynthesis of Euonymus japonicas YU Yingying,HU Dan, GUO Erhui,et al (5646)…………………
Ecological view of traditional rural settlements: a case study in Yonghan of Guangdong Province
JIANG Xueting, YAN Lijiao, HOU Deqian (5654)
………………………………………
…………………………………………………………………………………
The altitudinal pattern of insect species richness in the Three Gorge Reservoir Region of the Yangtze River: effects of land cover,
climate and sampling effort LIU Ye, SHEN Zehao (5663)…………………………………………………………………………
Spatial鄄temporal patterns of fishing grounds and resource of Chilean jack mackerel (Trachurus murphyi) in the Southeast Pacific
Ocean HUA Chengjun, ZHANG Heng, FAN Wei (5676)…………………………………………………………………………
Impacts of Ambrosia artemisiifolia invasion on community structure of soil meso鄄 and micro鄄 fauna
XIE Junfang, QUAN Guoming, ZHANG Jiaen, et al (5682)
……………………………………
………………………………………………………………………
Appearance in spring and disappearance in autumn of Bemisia tabaci in China
CHEN Chunli, ZHI Junrui, GE Feng, et al (5691)
…………………………………………………………
………………………………………………………………………………
Water use strategies of Malus toringoides and its accompanying plant species Berberis aemulans
XU Qing,WANG Haiying,LIU Shirong (5702)
………………………………………
………………………………………………………………………………………
Analysis of vertical profiles of soil CO2 efflux in Chinese fir plantation
WANG Chao, HUANG Qunbin, YANG Zhijie, et al (5711)
…………………………………………………………………
………………………………………………………………………
Eco鄄toxicological effects of four herbicides on typical aquatic snail Pomacea canaliculata and Crown conchs
ZHAO Lan, LUO Shiming,LI Huashou,et al (5720)
…………………………
………………………………………………………………………………
Effects of short鄄term cold鄄air outbreak on soil respiration and its components of subtropical urban green spaces
LI Xibo,ZENG Wenjing,LI Jinquan,et al (5728)
………………………
…………………………………………………………………………………
Effects of landscape pattern on watershed soil erosion and sediment delivery in hilly and gully region of the Loess Plateau of China:
patch class鄄level WANG Jiping, YANG Lei, WEI Wei, et al (5739)……………………………………………………………
Partitioning and mapping the sources of variations in the ensemble forecasting of species distribution under climate change: a
case study of Pinus tabulaeformis ZHANG Lei, LIU Shirong, SUN Pengsen, et al (5749)………………………………………
Relationship between masson pine tree鄄ring width and NDVI in North Subtropical Region
WANG Ruili, CHENG Ruimei, XIAO Wenfa, et al (5762)
……………………………………………
………………………………………………………………………
Effects of species composition on canopy rainfall storage capacity in an alpine meadow, China
YU Kailiang, CHEN Ning, YU Sisheng, et al (5771)
………………………………………
………………………………………………………………………………
Dynamics of soil water conservation during the degradation process of the Zoig俸 Alpine Wetland
XIONG Yuanqing, WU Pengfei, ZHANG Hongzhi, et al (5780)
………………………………………
…………………………………………………………………
Soil urease activity during different vegetation successions in karst peak鄄cluster depression area of northwest Guangxi, China
LIU Shujuan, ZHANG Wei, WANG Kelin, et al (5789)
………
…………………………………………………………………………
Analysis the effect of region impacting on the biomass of domestic Masson pine using mixed model
FU Liyong, ZENG Weisheng, TANG Shouzheng (5797)
……………………………………
……………………………………………………………………………
Influence of fire on a Pinus massoniana soil in a karst mountain area at the center of Guizhou Province, China
ZHANG Xi, ZHU Jun, CUI Yingchun, et al (5809)
………………………
………………………………………………………………………………
The growth and distrubution of Platycladus orientalis Seed鄄base seedling root in different culture periods
YANG Xitian, DONG Nalin, YAN Dongfeng, et al (5818)
………………………………
…………………………………………………………………………
Effects of complex pollution of CTAB and Cd2+ on the growth of Chinese sweetgum seedlings
ZHANG Qin, XUE Jianhui, LIU Chenggang (5824)
…………………………………………
………………………………………………………………………………
The influence of volatiles of three invasive plants on the roots of upland rice seedlings
ZHANG Fengjuan, XU Xingyou, GUO Aiying, et al (5832)
…………………………………………………
………………………………………………………………………
Age structure and regeneration strategy of the dominant species in a Castanopsis carlesii鄄Schima superba forest
SONG Kun,SUN Wen,DA Liangjun (5839)
………………………
…………………………………………………………………………………………
A study on application of hepatic microsomal CYP1A biomarkers from Sebastiscus marmoratus to monitoring oil pollution in Xiamen
waters ZHANG Yusheng, ZHENG Ronghui, CHEN Qingfu (5851)………………………………………………………………
The method of measuring energy flow渍and籽in ecological networks by input鄄output flow analysis
LI Zhongcai, XI Xudong, GAO Qin, et al (5860)
………………………………………
…………………………………………………………………………………
2009 年度生物学科总被引频次和影响因子前 10 名期刊绎
(源于 2010 年版 CSTPCD数据库)
排序
Order
期刊
Journal
总被引频次
Total citation
排序
Order
期刊
Journal
影响因子
Impact factor
1 生态学报 11764
2 应用生态学报 9430
3 植物生态学报 4384
4 西北植物学报 4177
5 生态学杂志 4048
6 植物生理学通讯 3362
7
JOURNAL OF INTEGRATIVE
PLANT BIOLOGY
3327
8 MOLECULAR PLANT 1788
9 水生生物学报 1773
10 遗传学报 1667
1 生态学报 1. 812
2 植物生态学报 1. 771
3 应用生态学报 1. 733
4 生物多样性 1. 553
5 生态学杂志 1. 396
6 西北植物学报 0. 986
7 兽类学报 0. 894
8 CELL RESEARCH 0. 873
9 植物学报 0. 841
10 植物研究 0. 809
摇 绎《生态学报》 2009 年在核心版的 1964 种科技期刊排序中总被引频次 11764 次,全国排名第 1; 影响因
子 1郾 812,全国排名第 14;第 1—9 届连续 9 年入围中国百种杰出学术期刊; 中国精品科技期刊
摇 摇 编辑部主任摇 孔红梅摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 执行编辑摇 刘天星摇 段摇 靖
生摇 态摇 学摇 报
(SHENGTAI摇 XUEBAO)
(半月刊摇 1981 年 3 月创刊)
第 31 卷摇 第 19 期摇 (2011 年 10 月)
ACTA ECOLOGICA SINICA
摇
(Semimonthly,Started in 1981)
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Vol郾 31摇 No郾 19摇 2011
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