《Scientific Reports》:Ecosystem benefits of urban woody plants for sustainable green space planning: a case study from Wroclaw
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城市居民常未意识到城市绿地的真正价值。为评估不同灌木、树木比例及城市树冠覆盖(UCC)下木本植物的生态系统服务(ES),研究人员以弗罗茨瓦夫为例开展研究。结果显示绿地有固碳、净化空气等效益,研究结果有助于优化城市绿色基础设施空间规划。
在城市发展的进程中,城市如同人类与自然之间的关键纽带,对生态系统服务(Ecosystem Services,ES)的需求日益增长。然而,目前城市绿地的生态系统服务研究存在诸多问题。一方面,人们虽享受着城市绿地带来的好处,却常常忽视其真正价值。比如城市中常见的草地和城市森林,它们所提供的生态系统服务复杂且模糊,相关研究不够深入。另一方面,对于城市树木、绿地和蓝绿基础设施的生态系统服务,也缺乏全面的研究。而且,研究成果往往难以被非专业人士理解和应用,导致研究的有效性大打折扣。在这样的背景下,为了深入了解城市木本植物在提供生态系统服务方面的作用,来自弗罗茨瓦夫环境与生命科学大学(Wroclaw University of Environmental and Life Sciences)等机构的研究人员,以弗罗茨瓦夫市的河畔林荫大道为研究对象,开展了相关研究,其成果发表在《Scientific Reports》上。
研究人员运用了多种技术方法。首先,在研究区域选取了三个位于弗罗茨瓦夫市中东部靠近奥得河的地点作为研究对象,这些区域具有重要生态意义,同时也是休闲旅游之地,但在 2024 年 9 月存在洪水风险。其次,在 2024 年 9 - 10 月生长季对林荫大道的树木和灌木进行实地调查,测量树高、冠幅等多项指标,并利用无人机获取正射影像,结合 GPS 定位,提高植物定位的准确性。最后,运用 i-Tree Eco 工具 对收集的数据进行处理和分析,评估生态系统服务的各项指标。
研究结果
植物种类与生态系统生产力 :研究区域内共发现 54 种树木和灌木,其中灌木数量居多。通过对比树木和灌木的生态系统生产力,发现树木在生产生态系统服务方面优势明显,其效率比灌木高得多。同时,研究还发现大尺寸且生命力旺盛的植物对生态景观的功能影响最大。
生物量与生态系统服务的关系 :计算 “树木覆盖”“叶面积” 等指标发现,它们与单位面积植物数量并非紧密相关。例如,研究区域 A 中大型树木的存在,使其 “树木覆盖” 和 “树木干重生物量” 等指标显著高于区域 C。此外,研究还表明,即使是叶面积较小的植物,由于其种类数量较多,也对生态系统服务的产生有重要影响。
生态系统服务的具体价值评估
碳固存 :研究区域内的植物每年可吸收和固定 111.24 公吨碳,价值约 1784.6 万欧元。其中区域 A 的植物贡献最大,占比 72.4%。每年的总固碳量为 4.01 公吨,价值 636.15 欧元。
调节水流 :树木和灌木每年可减少 76 立方米的水流,在洪水威胁下,这一功能尤为重要。该服务的货币价值为每年 139.3 欧元。具有发达根系和较大树冠的成熟树木,在调节水流方面效率更高。
污染去除 :这是研究对象中货币化价值最高的生态系统服务。树木和灌木每年可吸收 60.95 公吨的有害化合物,价值 115.2 万欧元。区域 A 的木本植物在这方面作用最为显著,其中臭氧(O 3 ? )的吸收量最大。
种植新植物的效果模拟 :对区域 A 新种植的 62 株幼树进行模拟研究,结果显示,随着时间推移,这些幼树的叶生物量、碳吸收量以及吸收有害物质的能力都将逐渐增加。30 年后,其叶生物量将增长 4.6 倍,碳吸收量和吸收有害物质的能力也将大幅提升。
研究结论与讨论
通过对不同景观类型中树木和灌木的生态系统生产力进行比较分析,研究发现区域 A 中以成熟树木为主的景观在提供生态系统服务方面最为有效。同时,研究还指出,虽然老树提供的生态系统服务难以被新种植的幼树替代,但随着幼树的生长,其生态系统服务能力会逐渐增强。此外,研究首次对 2024 年洪水可能导致的城市木本植物生态系统服务经济损失进行了估算,强调了保护这些景观的重要性。在研究过程中,研究人员也发现 i-Tree Eco 工具在污染模型方面存在一定的局限性,这为后续研究指明了方向。研究成果通过创建交互式地图等方式进行传播,有助于提高公众对城市绿地生态系统价值的认识,为城市规划者和景观设计师提供了有价值的参考,对推动城市可持续发展具有重要意义。
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