摘要：本文環(huán)境科學(xué)論文選擇天津空港經(jīng)濟(jì)區(qū)作為研究對(duì)象，開(kāi)展了生態(tài)格局評(píng)價(jià)與生態(tài)效益估算兩個(gè)專(zhuān)題研究。通過(guò)研究，對(duì)天津空港經(jīng)濟(jì)區(qū)生態(tài)格局進(jìn)行了詳盡的系統(tǒng)評(píng)價(jià)，在此基礎(chǔ)上，對(duì)其生態(tài)效益進(jìn)行了估算，旨在為空港經(jīng)濟(jì)區(qū)綠化養(yǎng)護(hù)管理提供基礎(chǔ)研究，并為同類(lèi)型區(qū)域的綠化系統(tǒng)養(yǎng)護(hù)管理提供有益的建議。
　　關(guān)鍵詞：天津空港經(jīng)濟(jì)區(qū)，生態(tài)格局，生態(tài)效益
　　隨著天津?yàn)I海新區(qū)的開(kāi)發(fā)開(kāi)放被納入國(guó)家總體發(fā)展戰(zhàn)略，以及天津市整體規(guī)劃和長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的要求，天津空港經(jīng)濟(jì)區(qū)要建成生態(tài)宜居新城區(qū)，因而環(huán)境綠化的基礎(chǔ)地位和支撐保障作用就顯得尤為重要。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)鹽堿地區(qū)的城市綠化評(píng)價(jià)研究已經(jīng)成為熱點(diǎn)和趨勢(shì)，而生態(tài)格局評(píng)價(jià)和生態(tài)效益估算是綠化評(píng)價(jià)內(nèi)容之一。本文環(huán)境科學(xué)論文在對(duì)天津空港經(jīng)濟(jì)區(qū)生態(tài)格局評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，對(duì)其生態(tài)效益進(jìn)行了估算，旨在為空港經(jīng)濟(jì)區(qū)綠化養(yǎng)護(hù)管理提供基礎(chǔ)研究，并為同類(lèi)型區(qū)域的綠化系統(tǒng)養(yǎng)護(hù)管理提供有益的建議。
　　1空港經(jīng)濟(jì)區(qū)景觀生態(tài)格局評(píng)價(jià)
　　1.1景觀生態(tài)指標(biāo)選取
　　通過(guò)定量分析景觀格局的構(gòu)成，把對(duì)景觀的空間特征的研究分為兩個(gè)層面：第一個(gè)層面研究為景觀單元：景觀單元式是反映給定的各景觀類(lèi)型的數(shù)量、面積、形狀及出現(xiàn)頻率的統(tǒng)計(jì)類(lèi)空間特征：包括斑塊的面積比、數(shù)量比、分維度（形狀）與斑塊的頻率等。第二個(gè)層面研究景觀格局，反映各個(gè)景觀單元之間空間構(gòu)成關(guān)系的特征，研究?jī)?nèi)容包括斑塊多樣性、連通度與破碎度等方面指標(biāo)。根據(jù)不同的研究?jī)?nèi)容，選取相應(yīng)的指標(biāo)，對(duì)現(xiàn)狀景觀格局進(jìn)行分析評(píng)價(jià)。
　　1.1.1選取反映景觀單元層面的指標(biāo)分別為
　　（1）斑塊面積比：各類(lèi)景觀斑塊的面積之比，反映了各類(lèi)景觀斑塊在整個(gè)景觀格局中的面積比重。一般來(lái)說(shuō)，斑塊內(nèi)的物質(zhì)、能力與按快面積大小呈正相關(guān)，但這種相關(guān)性并非呈線(xiàn)型分布。
　　（2）斑塊個(gè)數(shù)比：各類(lèi)景觀斑塊的個(gè)數(shù)之比，反映了各類(lèi)景觀斑塊在整個(gè)景觀格局中的數(shù)量之比。d＝N/A
　　（3）斑塊內(nèi)緣比（S）：是各類(lèi)斑塊周長(zhǎng)與面積之比，S=P/A，它反映斑塊的邊界效應(yīng)，通常情況下，內(nèi)緣比越大，斑塊與外界交流的界面就越大，與外界物質(zhì)、能量溝通交流的程度就越高。
　　（4）最大斑塊指數(shù)：顯示最大斑塊對(duì)單一類(lèi)型或整個(gè)景觀影響程度。
　　LPI=Max(a)/A公式（1.1）
　　A是整個(gè)景觀中的面積的總面積。
　　（5）斑塊密度（破碎化指數(shù)）：每平方公里的斑塊數(shù)，PD=N/A，斑塊密度可表征景觀破碎化程度，密度小，表明景觀較為完整，無(wú)明顯的破碎化現(xiàn)象。斑塊密度d是用于描述景觀空隙度，在一定意義上解釋景觀破碎化程度。
　　1.1.2選取反映景觀布局層面的指標(biāo)分別為
　　（1）Shannon景觀多樣性指數(shù)：是指景觀元素或生態(tài)系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)、功能以及隨時(shí)間變化的多樣性，反映了景觀的復(fù)雜性,當(dāng)景觀類(lèi)型所占面積比例相等多的時(shí)候，多樣性指數(shù)最大，各類(lèi)景觀類(lèi)型比例差異增大時(shí)候，指數(shù)減小，若類(lèi)型單一，指數(shù)為0。
　　H＝－∑PilnPi公式（1.2）
　　Pi是斑塊類(lèi)型i在景觀中出現(xiàn)的概率，（通常以其出現(xiàn)的面積比例來(lái)估算）
　　（2）景觀優(yōu)勢(shì)度指數(shù)：表示一種或集中類(lèi)型斑塊在一個(gè)景觀中的優(yōu)勢(shì)化程度，優(yōu)勢(shì)度越小，表明各種景觀的地位相當(dāng)，優(yōu)勢(shì)度越大，表明其中一種或幾種景觀類(lèi)型占優(yōu)勢(shì)。
　　D=Hmax＋H＝lnN+∑PilnPi公式（1.3）
　　（3）景觀均勻度指數(shù)：描述景觀中各組分的分配均勻程度，其值越大，表明景觀各組分的分配越均勻。趨勢(shì)接近1時(shí)，說(shuō)明景觀中沒(méi)有明顯的優(yōu)勢(shì)類(lèi)型且各斑塊類(lèi)型在景觀中均勻分布。
　　E＝H/Hmax公式（1.4）
　　1.2空港經(jīng)濟(jì)區(qū)內(nèi)景觀格局評(píng)價(jià)結(jié)果與分析
　　對(duì)比2001年和2005年的衛(wèi)星照片，從景觀的總體特征來(lái)分析，空港經(jīng)濟(jì)區(qū)的景觀空間格局在建設(shè)活動(dòng)的干擾下，形成了集中連片、斑塊面積均勻、形狀簡(jiǎn)單規(guī)則、有較強(qiáng)規(guī)律性的景觀，改變了場(chǎng)地原有的農(nóng)田自然特征，與周邊土地利用形成鮮明對(duì)比，反映了人類(lèi)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展對(duì)城市景觀及城市景觀生態(tài)系統(tǒng)在空間分布上的決定作用。綠地與水體在斑塊個(gè)數(shù)與面積上均較少，但內(nèi)緣比相對(duì)較高，且有集中趨勢(shì)，與外界物質(zhì)能量交換較城市功能用地較多，對(duì)生態(tài)貢獻(xiàn)價(jià)值較大。
　　（1）從斑塊的數(shù)量和類(lèi)型分析，在空港經(jīng)濟(jì)區(qū)的建設(shè)過(guò)程中，自然類(lèi)型的農(nóng)田、魚(yú)塘等斑塊快速向由道路系統(tǒng)分割的人工斑塊轉(zhuǎn)變，區(qū)域內(nèi)斑塊數(shù)量大量增加，破碎化程度提高，而且這種分割帶有明顯的強(qiáng)制性和不可逆性。自然斑塊迅速向邊緣集中和退縮，在邊緣地區(qū)保留了自然斑塊特征，與周?chē)�環(huán)境有一定連通。總體上，自然斑塊數(shù)量和面積都很少，人工景觀斑塊占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。
　　（2）從景觀多樣性指數(shù)、優(yōu)勢(shì)度指數(shù)來(lái)看，景觀多樣性指數(shù)低，優(yōu)勢(shì)度大，人工景觀占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。這會(huì)對(duì)整體的生物多樣性造成重要影響。因此，空港經(jīng)濟(jì)區(qū)的建設(shè)是典型的城市化過(guò)程，道路系統(tǒng)成為區(qū)域規(guī)劃和景觀格局的引導(dǎo)性因素，景觀格局和景觀特征發(fā)生根本性變化，開(kāi)發(fā)建設(shè)過(guò)程中缺乏對(duì)自然過(guò)程的尊重。
　　（3）為了減輕對(duì)生態(tài)環(huán)境的干擾，應(yīng)對(duì)區(qū)域內(nèi)敏感、重要的生態(tài)斑塊和戰(zhàn)略點(diǎn)加強(qiáng)保護(hù)，增加與外界的連通，保持連續(xù)的生態(tài)過(guò)程。如果在建設(shè)過(guò)程中缺乏對(duì)自然過(guò)程的尊重，中斷了許多生態(tài)過(guò)程，導(dǎo)致城市景觀與自然景觀的銜接很差，將來(lái)會(huì)產(chǎn)生一系列的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題。因此，必須從建設(shè)初期開(kāi)始統(tǒng)一規(guī)劃區(qū)內(nèi)綠地系統(tǒng)和自然保留地，形成覆蓋全區(qū)域的兼有防護(hù)、連通、隔離、保證指標(biāo)功能的綠地系統(tǒng)，調(diào)整人工斑塊占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)的景觀格局，更多保留自然斑塊特征。這是空港經(jīng)濟(jì)區(qū)建設(shè)以來(lái)面臨的最大問(wèn)題，也是區(qū)域發(fā)展遇到的根本問(wèn)題。這些問(wèn)題會(huì)對(duì)空港經(jīng)濟(jì)區(qū)的持續(xù)發(fā)展形成巨大的負(fù)面影響。因此，有必要針對(duì)其目前的景觀生態(tài)格局進(jìn)行深入研究和分析，制定宏觀調(diào)整和優(yōu)化政策和措施。
　　2空港經(jīng)濟(jì)區(qū)綠化的生態(tài)效益估算
　　城市園林綠化生態(tài)效益的定量評(píng)價(jià)，既是客觀闡明綠化在改善城市生態(tài)環(huán)境中作用的具體指標(biāo)，又是用以檢驗(yàn)城市綠地質(zhì)量而改進(jìn)城市綠化的有效手段。由于國(guó)內(nèi)外目前有關(guān)園林綠化生態(tài)效益的研究報(bào)道，大量均為對(duì)個(gè)體綠地（如幾hm2林地或一片草地）的小氣候效益的零散研究。將城市綠地視為一個(gè)整體，全面系統(tǒng)地進(jìn)行大范圍的城市綠化生態(tài)效益的研究還很少。
　　空港經(jīng)濟(jì)區(qū)雖處于建設(shè)初期，但快速的綠化建設(shè)對(duì)區(qū)域生態(tài)補(bǔ)償、環(huán)境保護(hù)都產(chǎn)生了巨大的生態(tài)效益，借鑒同類(lèi)研究的經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)，與空港經(jīng)濟(jì)區(qū)的實(shí)際相結(jié)合，進(jìn)行綠地生態(tài)效益的初步估算，是綠化現(xiàn)狀評(píng)價(jià)的重要內(nèi)容，也是新嘗試。
　　2.1綠地生態(tài)效益估算
　　截止到2007年9月，空港經(jīng)濟(jì)區(qū)的養(yǎng)管綠地面積為121萬(wàn)m2，其中草坪面積達(dá)59.8萬(wàn)m2。落葉喬木為59134株，常綠喬木為3031株，灌木為61517株，草坪為598172m2。
　　表1單株喬木、灌木和1m2草坪吸收二氧化碳和釋放氧氣量
　　項(xiàng)目 株數(shù) 綠量
　　（m2） 吸收CO2
　　（kg/d） 釋放O2
　　（kg/d） 蒸騰水量
　　（kg/d） 蒸騰吸熱
　　（kg/d）
　　落葉喬木 1 165.7 2.91 1.99 287.98 706.64
　　常綠喬木 1 112.6 1.84 1.34 239.29 586.8
　　灌木類(lèi) 1 8.8 0.12 0.087 13.02 31.95
　　草坪（m2） 1 7.0 0.107 0.078 3.21 21.92
　　表2空港經(jīng)濟(jì)區(qū)綠地生態(tài)效益估算值
　　項(xiàng)目 株數(shù) 吸收CO2
　　（t/d） 釋放O2
　　（t/d） 蒸騰水量
　　（kg/d） 蒸騰吸熱
　　（kkj/d）
　　落葉喬木 59134 172 117.7 17029 41786449706
　　常綠喬木 3031 5.6 4.1 725 1778590
　　灌木類(lèi) 61517 7.4 5.4 800 1965468
　　草坪（m2） 598172 64 46.7 1920 13111930
　　通過(guò)以上計(jì)算可以得到空港經(jīng)濟(jì)區(qū)現(xiàn)狀的綠地生態(tài)效益：
　　每天吸收CO2為249噸，釋放氧氣為173.9噸，蒸騰水量為20474噸，蒸騰吸熱為4.2×105億j。需要說(shuō)明的是：估算結(jié)果中，由于空港經(jīng)濟(jì)區(qū)目前仍處于建設(shè)初期，許多植物屬于近期栽植，特別是落葉喬木的生長(zhǎng)除部分毛白楊、懸鈴木、饅頭柳接近正常樹(shù)冠以外，絕大多數(shù)落葉喬木樹(shù)冠及葉面積小于定量測(cè)定的標(biāo)準(zhǔn)值，綠地生態(tài)效益估算值會(huì)高于實(shí)際值。
　　盡管這樣，從以上的估算也可以看出，目前空港經(jīng)濟(jì)區(qū)的綠地系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)揮了相當(dāng)重要的生態(tài)效益，而隨著時(shí)間的延續(xù)和綠地養(yǎng)護(hù)工作的穩(wěn)定開(kāi)展，園林植物生長(zhǎng)會(huì)越來(lái)越好，發(fā)揮的生態(tài)效益也會(huì)越來(lái)越大。
　　空港經(jīng)濟(jì)區(qū)目前有高爾夫球場(chǎng)和森林公園兩個(gè)大型的綠地斑塊，同時(shí)擁有沿環(huán)河西路的人工河道（自然度較高）生態(tài)廊道，這樣的斑塊和廊道對(duì)空港經(jīng)濟(jì)區(qū)的降溫增濕以及滯塵等有很好的效果。據(jù)研究，當(dāng)陽(yáng)光輻射到樹(shù)冠時(shí)，有20%-50%的熱量反射到天空，還有35%被樹(shù)冠吸收，在夏季喬、灌、草結(jié)構(gòu)的綠地氣溫比非綠地低3-5℃，濕度可以增加10-20%，良好的綠地系統(tǒng)對(duì)改善小氣候，提高環(huán)境舒適度具有重要作用。
　　2.2綠地生態(tài)效益評(píng)價(jià)與分析
　　（1）空港經(jīng)濟(jì)區(qū)的數(shù)百萬(wàn)cm2綠地最為整體在區(qū)域內(nèi)發(fā)揮生態(tài)功能，是對(duì)區(qū)域開(kāi)發(fā)過(guò)程中生態(tài)補(bǔ)償?shù)挠行Т胧�，雖然生態(tài)功能計(jì)算的標(biāo)準(zhǔn)值需要調(diào)整相關(guān)系數(shù)，但建設(shè)期內(nèi)綠地的滾動(dòng)增加，又使得納入效益估算的綠地面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于實(shí)際面積，因此，空港經(jīng)濟(jì)區(qū)內(nèi)綠地的生態(tài)效益只能是估算值，這是建設(shè)初期的典型特征。
　　（2）空港經(jīng)濟(jì)區(qū)內(nèi)綠地除穩(wěn)定發(fā)揮吸碳吐氧、降溫增濕等功能外，在吸滯灰塵方面具有特殊的意義。由于道路、廠房、地下管線(xiàn)等大量基礎(chǔ)設(shè)施施工，區(qū)內(nèi)的二次揚(yáng)塵經(jīng)過(guò)道路綠化、河道綠化、塊狀綠地的阻隔和吸滯而大大降低，同時(shí)區(qū)內(nèi)現(xiàn)有綠化對(duì)調(diào)節(jié)區(qū)域小氣候也起到了重要作用。
　　（3）空港經(jīng)濟(jì)區(qū)內(nèi)以道路綠化為主的綠地形式，也影響了總體生態(tài)功能的發(fā)揮。按照中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)李樹(shù)華教授等的研究結(jié)論[31]：當(dāng)城市綠地面積為1-2hm2時(shí)，其具有一定的增濕效應(yīng)，但降溫效果不明顯；當(dāng)綠地面積為3hm2時(shí)，其降溫增濕效果較明顯；當(dāng)綠地面積為5hm2時(shí)，其降溫增濕效果極其明顯；當(dāng)綠地面積大于5hm2時(shí)，其降溫增濕效果極其明顯且恒定。因此，3hm2可以認(rèn)為是城市園林綠地可以明顯發(fā)揮溫濕效益的最小面積。而空港經(jīng)濟(jì)區(qū)內(nèi)大量綠地是沿道路的線(xiàn)形布局，缺少塊狀綠地，使得降溫增濕效果大打折扣，這也是空港經(jīng)濟(jì)區(qū)綠地規(guī)劃中遇到的一個(gè)根本問(wèn)題。
　　（4）部分綠地生態(tài)效益明顯。如森林公園采用大量栽植喬木的做法，短期內(nèi)快速增加綠量，綠地內(nèi)降溫效果明顯；區(qū)域邊緣地區(qū)除保留自然河道外，還規(guī)劃了較寬的綠化緩沖帶，在綜合利用雨水、防止河道水污染、降溫增濕等方面有較好的效果；中心區(qū)域保留原來(lái)的高爾夫球場(chǎng)和大片水面，成為獨(dú)具特色的中心生態(tài)核。中心大道綠地率達(dá)到60%，能有效阻滯道路污染，并緩解道路的熱島效應(yīng)。
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