近20年城市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)發(fā)展態(tài)勢(shì)分析

陳寒旭, 游巍斌, 2, *, 何東進(jìn), 2, 游蕾曉

近20年城市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)發(fā)展態(tài)勢(shì)分析

陳寒旭1, 游巍斌1, 2, *, 何東進(jìn)1, 2, 游蕾曉3

1. 福建農(nóng)林大學(xué)林學(xué)院, 福州 350002 2. 福建省南方森林資源與環(huán)境工程技術(shù)研究中心, 福州 350002 3. 福建農(nóng)林大學(xué)金山學(xué)院, 福州 350002

城市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)是維持和提高人類福祉、實(shí)現(xiàn)城市可持續(xù)發(fā)展的基本條件。采用文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)和科學(xué)知識(shí)圖譜, 基于Web of Science 核心合集和中國(guó)知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù), 梳理比較了2002—2019年城市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的國(guó)內(nèi)外研究主題及其演變路徑。結(jié)果表明: 在此期間, 國(guó)內(nèi)外城市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)研究呈上升趨勢(shì), 美國(guó)和中國(guó)兩國(guó)發(fā)文量占比最高, 各機(jī)構(gòu)間合作度較高、跨國(guó)交流較活躍。國(guó)際上城市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)研究中, 生物多樣性成為最大關(guān)鍵詞網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn), 城市中的環(huán)境影響、景觀視角下綠色空間、土地利用的保護(hù)與管理以及氣候變化對(duì)城市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)影響亦是熱點(diǎn)。國(guó)內(nèi)研究則更加關(guān)注生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的價(jià)值評(píng)估, 并在風(fēng)景園林和城市綠地的融合、城市化或城市群發(fā)展過(guò)程中的土地利用和生態(tài)安全格局方面形成中國(guó)特色。近20年來(lái), 國(guó)際上研究熱點(diǎn)演化表現(xiàn)為: 城市中的生態(tài)學(xué)—城市的管理—生物多樣性與調(diào)節(jié)服務(wù)—文化服務(wù)與人類福祉; 國(guó)內(nèi)方面則經(jīng)歷從城市森林—生態(tài)用地與生態(tài)城市—城市或城市群生態(tài)安全格局演變過(guò)程, 而氣候變化對(duì)城市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)影響方面的研究相對(duì)有限。城市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)研究存在問(wèn)題包括: 城市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與人類福祉作用機(jī)理認(rèn)知不足、評(píng)估結(jié)果的準(zhǔn)確性較低及其實(shí)際應(yīng)用受限、生態(tài)系統(tǒng)文化服務(wù)量化和不利服務(wù)的研究滯后; 基于多學(xué)科整合的理論框架和方法論亟待突破。最終在此基礎(chǔ)上提出未來(lái)深入探索的5大重點(diǎn)領(lǐng)域。

城市生態(tài)學(xué); 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù); 城市化; CiteSpace; 文獻(xiàn)計(jì)量

0 前言

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)(ecosystem services)是人類從生態(tài)系統(tǒng)獲得的惠益, 主要包括調(diào)節(jié)、產(chǎn)品提供、文化、支持4個(gè)服務(wù)功能[1]。1981年生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的概念正式提出; 1997年nature刊發(fā)論文《世界生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)和自然資本的價(jià)值》[1]和著《生態(tài)系統(tǒng)服務(wù): 人類社會(huì)對(duì)自然生態(tài)系統(tǒng)的依賴性》[2]的相繼問(wèn)世, 里程碑式地促進(jìn)了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)在世界范圍內(nèi)政策和理念應(yīng)用研究的爆炸式增長(zhǎng)[1]。1999 年, Bolund等[3]系統(tǒng)闡述了城市內(nèi)部生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的概念與分類, 為城市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)(urban ecosystem services, UES)研究奠定了基礎(chǔ)。隨后, 2001年世界環(huán)境日之際, 聯(lián)合國(guó)發(fā)起了由世界衛(wèi)生組織、環(huán)境規(guī)劃署等機(jī)構(gòu)共同開展的合作項(xiàng)目, 首次對(duì)全球生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行多層次多維度的綜合評(píng)估, 并于2005 年出版了《千年生態(tài)系統(tǒng)評(píng)估》報(bào)告[4]; 該報(bào)告明確提出了生態(tài)系統(tǒng)的狀況和變化及其與人類福祉的關(guān)系, 同時(shí)提出了相關(guān)評(píng)估框架, 為生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)研究的蓬勃發(fā)展起到了關(guān)鍵的推動(dòng)作用[5]。

據(jù)預(yù)測(cè), 至2050年, 世界城市人口將占據(jù)總?cè)丝诘?6.4%, 而中國(guó)的城市人口將達(dá)到75.8%[6]。城市生態(tài)系統(tǒng)是人類集中居住各種人工基礎(chǔ)設(shè)施大面積占據(jù)土地表面的區(qū)域[7], 城市化對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到重要作用, 也是社會(huì)發(fā)展的必然趨勢(shì)。然而, 由于城市及邊緣地區(qū)綠地空間的減少和衰退, 城市發(fā)展對(duì)人類福祉造成威脅[8]。在城市化進(jìn)程中, 僅關(guān)注經(jīng)濟(jì)發(fā)展而缺乏生態(tài)環(huán)境保護(hù)理論、技術(shù)和政策支撐, 將極大限制城市地區(qū)可持續(xù)發(fā)展和人們福祉的提升[9]。城市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)作為人類從城市生態(tài)系統(tǒng)中獲取的利益, 是測(cè)量城市化綜合功能和生態(tài)效應(yīng)的關(guān)鍵綜合性指標(biāo)[3]。城市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與城市化的關(guān)系可以為城市景觀規(guī)劃和決策提供新的見解。開展對(duì)城市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)研究成果的階段性總結(jié)與梳理, 探究其研究熱點(diǎn)與演進(jìn)階段, 有利于系統(tǒng)認(rèn)識(shí)城市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)研究發(fā)展脈絡(luò), 為中國(guó)城市發(fā)展研究范式和理論體系形成提供啟示。因此, 本文結(jié)合文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)和科學(xué)知識(shí)圖譜, 分析近20年國(guó)內(nèi)外城市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)研究現(xiàn)狀和發(fā)展脈絡(luò), 歸納城市群生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的研究熱點(diǎn), 闡明城市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)研究的未來(lái)發(fā)展態(tài)勢(shì)。

1 研究方法

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

為全面了解城市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)研究進(jìn)展, 分別選擇國(guó)際上Web of Science核心合集數(shù)據(jù)庫(kù)(簡(jiǎn)稱WOS)和中國(guó)知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)(簡(jiǎn)稱CNKI)中的文獻(xiàn)進(jìn)行檢索, 以聯(lián)合國(guó)發(fā)起千年生態(tài)系統(tǒng)評(píng)估后的首年(2002年)為研究起點(diǎn), 文獻(xiàn)檢索時(shí)間: 2002年1月1日至2019年12月31日。通過(guò)設(shè)定WOS數(shù)據(jù)庫(kù)的檢索式主題詞=(“ecosystem service*” AND (“city” OR “urban”))和數(shù)據(jù)下載方式(全記錄包含所引用的參考文獻(xiàn)以及摘要), 刪除重復(fù)和不相關(guān)數(shù)據(jù)后, 篩選4100篇文獻(xiàn)進(jìn)行分析。通過(guò)設(shè)定CNKI檢索式(主題=('生態(tài)服務(wù)'+'生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)')*'城市'), 刪除重復(fù)和不相關(guān)數(shù)據(jù)后, 確定818篇中文文獻(xiàn)進(jìn)行分析。

1.2 分析方法

CiteSpaceⅤ是一款基于JAVA平臺(tái)的可視化分析工具, 可以展現(xiàn)某一科學(xué)領(lǐng)域中的關(guān)鍵文獻(xiàn)、熱點(diǎn)研究和前沿方向[10]。應(yīng)用CiteSpaceⅤ軟件, 分別設(shè)置“key word”、“author”等網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn), 并設(shè)置合理閾值, 獲得相關(guān)指標(biāo)和知識(shí)圖譜進(jìn)而了解生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)研究進(jìn)展。

2 結(jié)果與分析

2.1 文獻(xiàn)發(fā)表概況

近20年國(guó)內(nèi)外學(xué)者們對(duì)于城市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的研究關(guān)注度越來(lái)越高。英文文獻(xiàn)發(fā)表量約是中文文獻(xiàn)的近5倍(圖1和圖2)。國(guó)際上城市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的研究發(fā)展迅速, 上升趨勢(shì)明顯(圖1); 2008年前該領(lǐng)域較少受到關(guān)注(全年累計(jì)文獻(xiàn)數(shù)量低于100篇); 從2009年起文獻(xiàn)數(shù)量有較明顯的增長(zhǎng), 2012年開始迅速增加, 至2019年達(dá)到峰值(當(dāng)年共發(fā)表相關(guān)論文927篇, 占2002—2019年間全部發(fā)文量的22.6%)。如圖2所示, 發(fā)文量最高的國(guó)家為美國(guó), 共1031篇(占比25.2%), 其次為中國(guó)為728篇(17.8%), 其他國(guó)家發(fā)文均相對(duì)較低(均低于10%)。與國(guó)際研究態(tài)勢(shì)相比, 中國(guó)研究文獻(xiàn)年度間波動(dòng)起伏較大, 總體呈波動(dòng)式上升趨勢(shì)(圖1); 2011年達(dá)到一個(gè)高點(diǎn)后有所回落, 在2019年達(dá)到峰值(94篇)。此外, 從文獻(xiàn)學(xué)科類別來(lái)看, 城市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)文獻(xiàn)主要集中在環(huán)境科學(xué)(1547篇)、環(huán)境研究(1120篇)和生態(tài)學(xué)(943篇)等領(lǐng)域, 其次為城市學(xué)(586篇)、科學(xué)技術(shù)(445篇)和生物多樣性保護(hù)(361篇)等學(xué)科。

圖1 2002—2019年WOS和CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)刊文量

Figure 1 The number of published papers on UES in CNKI and WOS database form 2002 to 2019

圖2 WOS數(shù)據(jù)庫(kù)中城市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)文獻(xiàn)主要來(lái)源國(guó)

Figure 2 The number of published papers on UES in main countries in WOS database

2002—2019年WOS和CNKI中城市生態(tài)系統(tǒng)相關(guān)研究高發(fā)文量期刊統(tǒng)計(jì)見表1。在WOS中發(fā)文量最高的是由瑞士主辦的刊物Sustainability, 發(fā)文量為238篇; 其次是Urban Forestry & Urban Greening(215篇)和Landscape and Urban Planning(213篇)。Sustainability是一本刊載人類環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、文化、和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展等相關(guān)研究的國(guó)際期刊。在CNKI中, 《生態(tài)學(xué)報(bào)》是城市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)文獻(xiàn)刊載量最高的國(guó)內(nèi)期刊(102篇), 明顯高于前10位的其他期刊(這些發(fā)文量接近, 15—20篇左右)?！渡鷳B(tài)學(xué)報(bào)》作為國(guó)內(nèi)生態(tài)學(xué)研究最大的學(xué)術(shù)交流平臺(tái), 它主要報(bào)道生態(tài)學(xué)及各分支學(xué)科的重要基礎(chǔ)理論和應(yīng)用研究的原始創(chuàng)新性科研成果。

2.2 研究熱點(diǎn)分析

2.2.1 關(guān)鍵詞

關(guān)鍵詞高度凝練論文研究主題與核心內(nèi)容, 分析關(guān)鍵詞出現(xiàn)頻次的高低分布可直觀表明相關(guān)研究點(diǎn)被關(guān)注程度。CiteSpace使用中心度指標(biāo)測(cè)度節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中重要性進(jìn)而來(lái)發(fā)現(xiàn)和衡量文獻(xiàn)的重要性, 并用紫色圈對(duì)該類文獻(xiàn)進(jìn)行重點(diǎn)標(biāo)注[10]?；赪OS中提取每個(gè)時(shí)區(qū)中被引頻次最高的30個(gè)關(guān)鍵詞, 生成關(guān)鍵詞圖譜(圖3)。從圖3可以看出, 涉及城市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)研究文獻(xiàn)中, “生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)”是網(wǎng)絡(luò)中最大節(jié)點(diǎn), 出現(xiàn)頻次達(dá)646次; 其次為“生物多樣性”(biodiversity)、“管理” (manage-ment) 、“城市”(city)、“城市化” (urbanization)、“影響”(impact)、“保護(hù)”(conversation)、“土地利用”(land use)、“景觀”(landscape)、“氣候變化”(climate change)等亦出現(xiàn)200次以上。中心度較高的關(guān)鍵詞有“生物多樣性”(biodiversity)、“城市”(city)、“保護(hù)”(conservation)、“管理” (management)。提取CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)每個(gè)時(shí)區(qū)中被引頻次最高的20個(gè)關(guān)鍵詞, 生成關(guān)鍵詞圖譜(圖4)。從圖4可以看出, “生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)”是網(wǎng)絡(luò)中最大節(jié)點(diǎn)(出現(xiàn)頻次27次); 其次為“風(fēng)景園林”、“城市化”、“土地利用”、“生態(tài)安全格局”、“生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能”, 出現(xiàn)頻次均在10次以上。其中中心度較高的關(guān)鍵詞有“城市綠地”、“生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能”、“風(fēng)景園林”、“綠色基礎(chǔ)設(shè)施”。

表1 城市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)研究期刊發(fā)文量

圖3 WOS數(shù)據(jù)庫(kù)城市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)研究關(guān)鍵詞圖譜

Figure 3 Key words coexistence networks of UES in WOS database

圖4 CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)中城市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)研究關(guān)鍵詞圖譜

Figure 4 Key words coexistence networks of UES in CNKI database

2.2.2 突現(xiàn)詞

突變性關(guān)鍵詞(突現(xiàn)詞)表示待考察的關(guān)鍵詞在短時(shí)間內(nèi)躍遷的現(xiàn)象, 強(qiáng)調(diào)突變性[11]?；赪OS核心合集和CNKI兩大數(shù)據(jù)庫(kù)關(guān)鍵詞突變性結(jié)果見圖5和圖6, 根據(jù)各突現(xiàn)詞的變化規(guī)律, 將關(guān)鍵詞的研究熱點(diǎn)動(dòng)態(tài)變化劃分為2002—2008年、2009—2014年和2015—2019年3個(gè)階段, 各階段研究特點(diǎn)比較詳見表2。

表2 基于關(guān)鍵詞突現(xiàn)詞分析的不同時(shí)段主要研究熱點(diǎn)

圖5 WOS數(shù)據(jù)庫(kù)中城市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)研究突變性關(guān)鍵詞

Figure 5 Keywords burst detection of UES papers in WOS database

圖6 CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)中城市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)研究突變性關(guān)鍵詞

Figure 6 Keywords burst detection of UES papers in CNKI database

2.3 單位合作網(wǎng)絡(luò)

采用CiteSpace 提取2002—2019 年發(fā)文量前列研究機(jī)構(gòu)(Node Type設(shè)置為“Institution”, Top 50, 選擇Pathfinder算法)繪制城市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)研究機(jī)構(gòu)合作網(wǎng)絡(luò)。圖7顯示W(wǎng)OS中發(fā)文量前29個(gè)研究機(jī)構(gòu), 中國(guó)科學(xué)院出現(xiàn)次數(shù)最多(217次), 其次是中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(94次); 美國(guó)森林管理局和北京師范大學(xué), 均為82次; 其他機(jī)構(gòu)還包括德國(guó)柏林洪堡大學(xué)、亞利桑那州立大學(xué)等。從合作網(wǎng)絡(luò)來(lái)看, 美國(guó)環(huán)保局作為一個(gè)中心點(diǎn), 它與中國(guó)科學(xué)院、亞利桑那大學(xué)、北卡羅來(lái)納大學(xué)等機(jī)構(gòu)之間存在較強(qiáng)的合作關(guān)系。德國(guó)柏林洪堡大學(xué)則為另一中心點(diǎn), 與新學(xué)院大學(xué)、開普敦大學(xué)、瑞典皇家科學(xué)院、羅德斯大學(xué)等機(jī)構(gòu)之間存在較強(qiáng)的合作關(guān)系。此外, 威斯康星大學(xué)與德國(guó)拜羅伊特大學(xué)、新學(xué)院大學(xué)、加利福尼亞大學(xué)洛杉磯分校等機(jī)構(gòu)之間存在較強(qiáng)的合作關(guān)系。北京師范大學(xué)與北京大學(xué)、香港大學(xué)、中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)、北京林業(yè)大學(xué)也存在較強(qiáng)合作關(guān)系。圖8顯示CNKI中發(fā)文量前19位的研究機(jī)構(gòu); 可以看出, 中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心與中國(guó)科學(xué)院其他研究所、北京師范大學(xué)資源學(xué)院、中國(guó)地質(zhì)大學(xué)土地科學(xué)技術(shù)學(xué)院等單位有較為密切的合作關(guān)系。

2.4 引文分析

2.4.1 作者和期刊共被引分析

鑒于CiteSpace不支持CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)的共被引分析, 下文僅針對(duì)WOS英文文獻(xiàn)進(jìn)行引文分析。在CiteSpace中Node Type設(shè)置為“Cited Author”, Top 50, 選擇Pathfinder 算法, 得出城市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)領(lǐng)域研究作者的共被引分析結(jié)果圖9。結(jié)果顯示: 有15位作者被引頻次超過(guò)200次, Costanza R (美國(guó)生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)家, 主要研究領(lǐng)域側(cè)重生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)、可持續(xù)科學(xué)和城市與區(qū)域規(guī)劃)是被引頻次最高的作者超過(guò)600次, 其次為Bolund P(瑞典斯德哥爾摩大學(xué)生態(tài)自然資源管理系環(huán)節(jié)戰(zhàn)略研究組成員, 主要從事生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)相關(guān)研究等), Nowak DJ(美國(guó)資深科學(xué)家, i-Tree組長(zhǎng), 紐約州立大學(xué)環(huán)境科學(xué)學(xué)院, 主要研究城市綠地以及城市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能等)被引頻次分別為448次和373次。

圖7 WOS數(shù)據(jù)庫(kù)中城市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)研究機(jī)構(gòu)合作網(wǎng)絡(luò)

Figure 7 Research institution cooperation network for UES papers in WOS database

圖8 CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)中城市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)研究機(jī)構(gòu)合作網(wǎng)絡(luò)

Figure 8 Research institution cooperation network for UES papers in CNKI database

通過(guò)對(duì)期刊共被引進(jìn)行分析(Node Type設(shè)置為“Cited journal”, Top 50, 選擇Pathfinder 算法, 共出現(xiàn)節(jié)點(diǎn)N=193, 連線E=414)的結(jié)果見圖10?？梢钥闯? 城市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)研究成果主要發(fā)表在環(huán)境科學(xué)與生態(tài)學(xué)領(lǐng)域的期刊上。期刊共被引頻次最高的是Landscape and Urban Planning(共被引達(dá)到2209次), 該期刊涉及環(huán)境科學(xué)與生態(tài)學(xué)類, 偏重方向?yàn)樽匀坏乩?。其次?Ecological Economics、Science、Journal of Environmental Management、Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America。此外。頂級(jí)刊物Science 與 Nature 分別被引1393次與1225次。

2.4.2 基于文獻(xiàn)共被引的研究發(fā)展脈絡(luò)分析

通過(guò)對(duì)WOS中文獻(xiàn)共被引分析(Node Type設(shè)置為“Cited journal”, Top 20, 選擇Pathfinder 算法, 共出現(xiàn)節(jié)點(diǎn)N=349, 連線E=801), 將共被引文獻(xiàn)的關(guān)鍵詞聚類梳理為6大聚類(圖11), 包括: #1城市綠地價(jià)值國(guó)際個(gè)案研究、#2城市景觀效應(yīng)與城市的生態(tài)學(xué)、#3城市花園/公園的生物多樣性維持與調(diào)節(jié)服務(wù)、#4整合生態(tài)服務(wù)至管理決策、#5全球城市變化的影響和系統(tǒng)響應(yīng), 以及#6城市化中生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)分類評(píng)價(jià)與不利服務(wù)(disservice)。

圖9 WOS數(shù)據(jù)庫(kù)的城市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)研究作者共被引圖譜

Figure 9 Co-citation references network of authors for UES papers in WOS database

圖10 WOS數(shù)據(jù)庫(kù)的城市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)研究期刊共被引圖譜

Figure 10 Co-citation references network of Journals for UES papers in WOS database

2000年伊始, 中國(guó)(廣州)、新西蘭、芬蘭、韓國(guó)等處于快速城市化進(jìn)程中典型城市的個(gè)案研究相繼出現(xiàn), 主要探究城市化過(guò)程下森林和綠地變化及其經(jīng)濟(jì)價(jià)值和重要作用(聚類#1)。伴隨著城市生態(tài)學(xué)的快速發(fā)展, 隨后10 a內(nèi), 城市景觀結(jié)構(gòu)與城市生態(tài)環(huán)境效應(yīng)關(guān)系(聚類#2)、城市花園和綠地公園生物多樣性維持及其調(diào)節(jié)服務(wù)(聚類#3)這兩大研究主題先后并行發(fā)展。2010年后城市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)研究更加關(guān)注與其他學(xué)科的融合, 并嵌入全球化問(wèn)題的相關(guān)研究, 同時(shí)也開始進(jìn)入了反思和理論創(chuàng)新的新階段。具體表現(xiàn)在: de Groot等[42]提出了整合生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)到景觀規(guī)劃與管理決策的思想; Burkhard等[43]系統(tǒng)闡述了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給與需求制圖在實(shí)際應(yīng)用中的重要作用(聚類#4)。隨著城市中的全球化問(wèn)題對(duì)人類的影響日漸嚴(yán)重, 較具代表性的研究論文(Seto等[44]在美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊PNAS發(fā)表的題為Global forecasts of urban expansion to 2030 and direct impacts on biodiversity and carbon pools 和Costanza等[45]發(fā)表的題為Changes in the global value of ecosystem services)受到普遍關(guān)注和引用(聚類#5)。隨著學(xué)者們對(duì)城市生態(tài)學(xué)研究范式再認(rèn)識(shí), 城市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的研究也逐漸開始反思并尋求理論創(chuàng)新的新階段(聚類#6)。Pickett等[46]系統(tǒng)梳理了城市生態(tài)學(xué)過(guò)去十年的發(fā)展, 并分析了城市和城市生態(tài)系統(tǒng)的概念, 提出了城市綜合癥 (Urban Syndromes) 的概念來(lái)描述城市中生態(tài)環(huán)境受到破壞的后果。Gomez-Baggethun等[35]提出了準(zhǔn)確認(rèn)識(shí)城市化下的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)分類評(píng)價(jià)和Escobedo等[23]對(duì)城市生態(tài)系統(tǒng)不利服務(wù)的研究。

3 討論

近20 a城市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)研究領(lǐng)域快速發(fā)展, 但仍存在以下方面亟待改善: (1)城市生態(tài)系統(tǒng)的高空間異質(zhì)性和組織復(fù)雜性, 導(dǎo)致我們對(duì)這一高度復(fù)雜的“社會(huì)—生態(tài)”耦合系統(tǒng)中不同生態(tài)服務(wù)之間的關(guān)系和作用機(jī)制認(rèn)識(shí)還很有限。相關(guān)研究也多集中于城市“綠色”結(jié)構(gòu)組分的探討, 城市結(jié)構(gòu)中鑲嵌或毗鄰的“藍(lán)色”空間亦或“藍(lán)—綠”空間組合體受到關(guān)注較少; 對(duì)植物群落生態(tài)服務(wù)研究多, 對(duì)城市中的動(dòng)物昆蟲的生態(tài)服務(wù)關(guān)注較少。在“生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)—過(guò)程與功能—服務(wù)—福祉”的級(jí)聯(lián)框架下, 對(duì)城市各組分及其綜合系統(tǒng)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的形成及其與人類福祉之間的作用關(guān)系研究不足。(2)城市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的評(píng)估一直是核心議題, 該議題主要涉及評(píng)估框架模型和量化方法。例如, 在框架模型方面, Ernstson等[47]針對(duì)城市管控與生態(tài)過(guò)程的不匹配提

圖11 WOS數(shù)據(jù)庫(kù)的城市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)研究文獻(xiàn)共被引聚類圖譜

Figure 11 keyword clustering networks based on UES papers in WOS database

出了將生態(tài)尺度與社會(huì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)相結(jié)合的評(píng)估框架, 更好地匹配生態(tài)系統(tǒng)過(guò)程的空間尺度。Jansson[48]利用生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的框架與新興的生態(tài)城市理念相結(jié)合, 主要聚焦節(jié)能建筑、可持續(xù)后勤、提供給居民健康和功能性綠色城市環(huán)境。Valente[49]等利用千年生態(tài)系統(tǒng)評(píng)估計(jì)劃的概念模型, 分析了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的四個(gè)功能如何與人類福祉的組成要素相互聯(lián)系。在服務(wù)量化方法方面, 城市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評(píng)估方法發(fā)展較快且呈現(xiàn)多樣化態(tài)勢(shì)。例如, 價(jià)值評(píng)估法[50]、能值分析法[51]、指標(biāo)評(píng)價(jià)法[52]、意愿調(diào)查法[53], 利用3S技術(shù)和改進(jìn)算法量化景觀格局和土地利用變化及其對(duì)經(jīng)濟(jì)和生態(tài)服務(wù)價(jià)值的影響[54]。然而, 各評(píng)估模型(或評(píng)估工具)功能有限(特別是在城市應(yīng)用中的可推廣性差), 評(píng)估方法本身存在的局限性(如條件價(jià)值法的主觀影響), 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評(píng)估中的重復(fù)計(jì)算問(wèn)題[55], 評(píng)估精度難以保證, 加之過(guò)高的評(píng)估結(jié)果使其在政策層面缺乏可操作性。(3)城市生態(tài)系統(tǒng)不利服務(wù)相關(guān)研究尚缺乏。這不僅表現(xiàn)在對(duì)不利服務(wù)的類型及影響的認(rèn)識(shí)不足, 更重要的是對(duì)不利服務(wù)產(chǎn)生過(guò)程和它的風(fēng)險(xiǎn)防控的認(rèn)知十分匱乏。(4)生態(tài)系統(tǒng)文化服務(wù)為人類的精神、情感方面提供主觀認(rèn)知, 但它的無(wú)形性使其量化困難, 導(dǎo)致文化服務(wù)的研究滯后, 制約了文化服務(wù)與其他服務(wù)類型之間的權(quán)衡協(xié)同機(jī)理的深入探索。(5)作為社會(huì)—生態(tài)系統(tǒng)復(fù)合體的城市, 城市的可持續(xù)發(fā)展和城市人口福祉的提升迫切要求的多學(xué)科和跨領(lǐng)域的交叉協(xié)作還未充分形成; 學(xué)者、公眾和政府管理者之間, 甚至不同管理機(jī)構(gòu)之間對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的認(rèn)知未達(dá)成共識(shí), 這都制約了退化城市生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)研究和城市可持續(xù)性科學(xué)理論方法的跨越式發(fā)展。

4 展望

城市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)隨著城市生態(tài)學(xué)研究范式從最初關(guān)注城市中土壤、植被、城市生物、生物地理化學(xué)循環(huán)等自然要素的“城市中的生態(tài)學(xué)(Ecology in the City)”, 到將城市作為“社會(huì)—經(jīng)濟(jì)—自然復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)(社會(huì)—生態(tài)系統(tǒng))”的“城市的生態(tài)學(xué)(Ecology of the City)”, 再至“服務(wù)于城市的生態(tài)學(xué)(Ecology for the City)”的演進(jìn)和融合過(guò)程, 不斷發(fā)展的同時(shí)也初步實(shí)現(xiàn)了與其它學(xué)科的整合。未來(lái)城市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)重點(diǎn)研究領(lǐng)域包括: (1)跨尺度研究城市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)維持和演化過(guò)程, 從不同等級(jí)尺度下深入剖析高度異質(zhì)性的城市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供需平衡及其與人類福祉的作用關(guān)系, 量化生態(tài)服務(wù)變化對(duì)人類福祉的影響并揭示其作用機(jī)理, 針對(duì)性地修復(fù)生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能中存在的問(wèn)題, 促進(jìn)城市社會(huì)—生態(tài)系統(tǒng)功能恢復(fù)力和生態(tài)服務(wù)功能的提升, 增強(qiáng)復(fù)雜系統(tǒng)應(yīng)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的抗性、彈性及其福祉提供能力(例如, 廈門市五緣灣片區(qū)生態(tài)修復(fù)和綜合開發(fā)模式被自然資源部列入全國(guó)首批11個(gè)《生態(tài)產(chǎn)品價(jià)值實(shí)現(xiàn)典型案例》)。(2)針對(duì)城市社會(huì)—生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評(píng)估工具的研發(fā), 將評(píng)估結(jié)果更好地應(yīng)用于綠色基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、城市總體規(guī)劃、城市治理能力提升和人性化管理決策等實(shí)際需求中, 在實(shí)踐中檢驗(yàn)評(píng)估工具的科學(xué)性和應(yīng)用性, 服務(wù)于城市或城市群生態(tài)系統(tǒng)管理與決策。(3)深入理解生態(tài)系統(tǒng)不利服務(wù)對(duì)人類福祉的影響、關(guān)系量化及其預(yù)防或緩解策略; 系統(tǒng)認(rèn)識(shí)各類型不利服務(wù)在各生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)“權(quán)衡—協(xié)同”關(guān)系中的作用, 實(shí)現(xiàn)生態(tài)服務(wù)效益最優(yōu), 盡量避免無(wú)效和有害服務(wù), 最終達(dá)到人類福祉的最大化。(4)城市生態(tài)系統(tǒng)文化服務(wù)內(nèi)容拓展和量化方法研究。例如, 在全球社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和自然環(huán)境迥異的不同城市中, “格局—過(guò)程—功能—服務(wù)作用關(guān)系”一般規(guī)律的發(fā)現(xiàn)。如何通過(guò)科學(xué)方法準(zhǔn)確直觀地表達(dá)城市中的關(guān)鍵文化服務(wù), 將該量化結(jié)果應(yīng)用于文化服務(wù)與供給、調(diào)節(jié)服務(wù)及生物多樣性之間的多尺度關(guān)聯(lián)研究。(5)當(dāng)前城市生態(tài)學(xué)發(fā)展方向與人文地理、城市地理、城市規(guī)劃等研究方向重疊較多, 學(xué)科之間的界限變得模糊, 未來(lái)應(yīng)創(chuàng)新發(fā)展多領(lǐng)域跨學(xué)科的城市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)研究范式、理論與方法技術(shù), 提升評(píng)估結(jié)果的科學(xué)性和實(shí)用性, 增強(qiáng)研究結(jié)果與城市規(guī)劃和城市治理決策的銜接。例如, 在大數(shù)據(jù)和人工智能時(shí)代, 探索如何通過(guò)人工智能算法更加細(xì)致地認(rèn)識(shí)城市生物物理特征, 通過(guò)城市大數(shù)據(jù)(如手機(jī)信令、網(wǎng)上消費(fèi)記錄、點(diǎn)評(píng)與簽到、位置圖片、微博微信和人口熱力圖等)及時(shí)、全面地獲得公眾對(duì)城市系統(tǒng)的感受反饋和福祉體驗(yàn), 實(shí)現(xiàn)從信息到知識(shí)、科學(xué)到?jīng)Q策的技術(shù)手段的新突破。

5 結(jié)語(yǔ)

近20 a國(guó)內(nèi)外學(xué)者們對(duì)于城市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)研究日益高漲。美國(guó)和中國(guó)兩國(guó)學(xué)者發(fā)文量占比高達(dá)43%。2002—2019年期間, 生物多樣性成為國(guó)際上研究論文最大關(guān)鍵詞網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn), 城市中的環(huán)境影響、綠色空間和土地利用的保護(hù)與管理(特別是景觀視角下的綜合和管理), 氣候變化對(duì)城市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)影響亦是熱點(diǎn)關(guān)鍵詞; 國(guó)內(nèi)研究更加關(guān)注生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的價(jià)值評(píng)價(jià), 在風(fēng)景園林和城市綠地領(lǐng)域中融合、城市化或城市群發(fā)展過(guò)程中的土地利用和生態(tài)安全格局方面。相較于其他自然生態(tài)系統(tǒng)而言, 以人類活動(dòng)為主導(dǎo)的城市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)研究在生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)領(lǐng)域發(fā)展相對(duì)較晚。中美兩大生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)研究國(guó)家各有側(cè)重, 美國(guó)的研究側(cè)重于理論與模型構(gòu)建, 在國(guó)際上處于領(lǐng)先的地位; 中國(guó)的基礎(chǔ)應(yīng)用研究成果豐富, 中國(guó)的相關(guān)研究多為引入型和跟蹤型研究、原創(chuàng)性相對(duì)不足, 理論基礎(chǔ)研究與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評(píng)估模型構(gòu)建方面有待進(jìn)一步提高。在推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)和打造美麗中國(guó)的政策背景下, 構(gòu)建生態(tài)安全格局是城市區(qū)域生態(tài)安全保障和人類福祉提升的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。城市生態(tài)學(xué)中復(fù)合城市(Megacity)和城市超級(jí)區(qū)域(Urban Megaregion)理論將是未來(lái)重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域之一。城市或城市群生態(tài)安全格局研究或?qū)⒊蔀橹袊?guó)城市生態(tài)服務(wù)研究的鮮明特色, 不斷向世界呈現(xiàn)更多的中國(guó)經(jīng)驗(yàn)和中國(guó)智慧, 為中國(guó)和全球的可持續(xù)發(fā)展服務(wù)。

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The development trend of urban ecosystem services in the recent 20 years

CHEN Hanxu1, YOU Weibin1,2, *, HE Dongjin1, 2, YOU Leixiao3

1. College of Forestry, Fujian Agricultural and Forestry University, Fuzhou 350002, China 2. Research Centre of Southern Forest Resources and Environment Engineering Technology of Fujian Province, Fuzhou 350002, China 3. Jinshan College, Fujian Agricultural and Forestry University, Fuzhou 350002, China

Urban ecosystem services are the basic requirements for maintaining and improving human well-being and achieving urban sustainable development. Adopting the CiteSpace econometric analysis visualization software, based on the WOS (Web of Science) Core Collection and CNKI (China National Knowledge Infrastructure) databases, this paper systematically illustrated and compared the theme and its development of urban ecosystem services at home and abroad from 2002 to 2019. The result shows that the researches at home and abroad on urban ecosystem services have been on the rise with America and China being the top 2 countries as for the publication of theses, and the institutions have cooperated with each other more and more closely with cross-state communication becoming quite active. For the international researches on urban ecosystem services, the biological diversity is the biggest node in the keyword network. Moreover, the related researches also focus on the environmental impact in cities, the green space from the perspective of landscape, the protection and management of land use and the impact of climate change on urban ecosystem services. For the domestic researches, more attentions are paid to the evaluation of ecosystem services. Moreover, the related researches feature in the integration of landscape architecture and urban green land, the land use in the development of urbanization or urban agglomeration, the pattern of ecological security. In the recent 20 years, the international research focuses have changed from the ecology in cities, urban management, ecological diversity and regulating services to cultural services and human well-being; the domestic research focuses have changed from urban forestry, ecological land use and ecocities to the development of the ecological security pattern of cities or urban agglomeration, but the researches on the impact of the climate change on urban ecosystem services are relatively limited. The problems of the current researches on urban ecosystem services are as follows: the inadequate knowledge of the interplay between urban ecosystem services and human well-being, the low accuracy of evaluation results and their limited application in reality, the inadequate researches on the quantization of cultural ecosystem services and disservices. More breakthrough could be made by the multidisciplinary theoretical framework and methodology, based on which the current study points out that five key fields might be further studied in future researches.

urban ecology; ecosystem services; urbanization; CiteSpace; bibliometric analysis

10.14108/j.cnki.1008-8873.2021.05.010

S157.2

A

1008-8873(2021)05-078-11

2020-09-19;

2020-11-01

福建農(nóng)林大科技創(chuàng)新專項(xiàng)基金項(xiàng)目(CXZX2018139; CXZX2017101); 國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41301203); 福建農(nóng)林大學(xué)A 類畢業(yè)生科研啟動(dòng)資金項(xiàng)目(132130012)

陳寒旭(1999—), 女, 安徽蕪湖人, 本科生, 主要從事景觀生態(tài)學(xué)研究, E-mail: 330337874@qq.com

通信作者:游巍斌, 男, 博士, 副教授, 主要從事城市生態(tài)學(xué)和景觀生態(tài)學(xué)研究, E-mail: wbyou@fafu.edu.cn

陳寒旭, 游巍斌, 何東進(jìn), 等. 近20年城市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)發(fā)展態(tài)勢(shì)分析[J]. 生態(tài)科學(xué), 2021, 40(5): 78–88.

CHEN Hanxu, YOU Weibin, HE Dongjin, et al. The development trend of urban ecosystem services in the recent 20 years[J]. Ecological Science, 2021, 40(5): 78–88.