喀斯特區(qū)城市遺存山體野境自然野性評價
——以貴陽為例

楊興藝, 包 玉,2, 王志泰,2,*, 陳信同, 方周怡

1 貴州大學(xué) 林學(xué)院,貴陽 550025 2 貴州大學(xué) 風(fēng)景園林規(guī)劃設(shè)計研究中心,貴陽 550025

隨著全球城市化的進(jìn)程,人類與自然之間的聯(lián)系正在急劇減弱,這一現(xiàn)象被稱為“體驗(yàn)的滅絕”[1]。體驗(yàn)的滅絕不僅會減弱人們在生態(tài)保護(hù)方面積極的情感、態(tài)度和行為,也會給人類自身的健康和福祉帶來負(fù)面影響[2—3]。城市野境是城市人工環(huán)境中以自然而非人為主導(dǎo)的土地,這片土地上的生態(tài)過程能夠在人的干預(yù)之外進(jìn)行自然演替,它的主人是土地本身和其上自由棲息的生命[4]。由于城市聚集了絕大多數(shù)人口,因此城市區(qū)域中的野性自然,將成為重新連接人與自然的重要紐帶[5]。由于人們對城市野境的價值和重視程度不夠,使其遭到大量的破壞和人工化的利用,因此城市野境的保護(hù)和生態(tài)修復(fù)刻不容緩[3]。

關(guān)于城市野境評價與識別等相關(guān)領(lǐng)域的研究近年來引起了學(xué)者們的關(guān)注[4,6],但相關(guān)研究成果仍然較為缺乏。而與之相對應(yīng)的自然環(huán)境中的荒野質(zhì)量評價是當(dāng)前研究的熱點(diǎn),已有豐富的研究成果,并在荒野識別、荒野地命名及相關(guān)保護(hù)策略制定等方面起到了非常重要的理論支撐意義[7]。在過去30年中,在全球尺度上開展了荒野評價,揭示了世界剩余荒野的模式和趨勢[8]。Lesslie提出并發(fā)展了“荒野質(zhì)量連續(xù)譜”概念[9]。Carver等利用空間數(shù)據(jù)來映射指定荒野地區(qū)荒野品質(zhì)的變異性和分布格局,構(gòu)建了基于GIS的加權(quán)線性組合法[10]。在后來的研究中,不同的學(xué)者應(yīng)用這一方法對不同區(qū)域、不同類型的荒野質(zhì)量進(jìn)行了評價和繪圖,并就本方法中的指標(biāo)選擇和各層級指標(biāo)之間權(quán)重分配進(jìn)行優(yōu)化。有學(xué)者基于GIS的WLC法對瑞士山區(qū)景觀中的荒野質(zhì)量進(jìn)行了評價[11]。Müller等將這一方法應(yīng)用于丹麥荒野質(zhì)量評價,結(jié)果表明基于GIS的WLC法可以有意義地應(yīng)用于調(diào)查和評價高度人為活動景觀中的相對野生區(qū)域[1]。Cao等通過對比和集成布爾運(yùn)算(Bealoon)和WLC兩種方法,對中國大陸國土尺度荒野進(jìn)行了評價與繪圖,結(jié)果表明綜合布爾算法和WLC形成的集成地圖可以有效地識別荒野斑塊[3]。綜上所述,基于GIS的多路徑評價模型的經(jīng)典方法——線性加權(quán)組合評價法是自然背景中荒野評價最常用的方法[12]。

對評價結(jié)果進(jìn)行分級分類,以識別荒野、劃定荒野保護(hù)地是荒野質(zhì)量評價的科學(xué)意義所在?；囊案拍畹南鄬π允腔囊百|(zhì)量評價的前提,通過輸入全部范圍的數(shù)據(jù)來繪制荒野連續(xù)體[13],然后確定最野性和最不野性的地點(diǎn)以及介于兩者之間的所有點(diǎn),可以顯示荒野質(zhì)量的變化[8]。Lin等將中國西南三江并流區(qū)域的荒野連續(xù)體劃分10個層次,指出其中第1個層次作為荒野地區(qū)應(yīng)受到保護(hù)[14]。曹越等在中國大陸國土尺度荒野地識別與空間分布研究中,將荒野連續(xù)體分為高質(zhì)量荒野地、較高質(zhì)量荒野地、中質(zhì)量荒野地、低質(zhì)量荒野地和其他土地5大類[15]。Radford等通過分割荒野連續(xù)體,將位于前10%和前25%的地區(qū)確定為瑞士的兩種荒野地區(qū)[11]。

綜上所述,野性評價是深刻理解和客觀認(rèn)識城市野境的重要手段,是深入開展城市野境相關(guān)研究的前提,是從城市自然遺存生境中篩選城市野境并對其進(jìn)行排序和優(yōu)選的決策基礎(chǔ)。但是,當(dāng)前關(guān)于城市野境野性評價的相關(guān)研究未見報道。借鑒荒野評價的方法,根據(jù)城市野境的定義,結(jié)合喀斯特多山地區(qū)城市遺存山體的特點(diǎn),科學(xué)構(gòu)建喀斯特多山城市遺存山體野境自然野性評價指標(biāo)體系,量化城市遺存山體野境識別的篩選標(biāo)準(zhǔn)具有十分重要的意義。

以貴州高原為中心的中國南方巖溶地區(qū),是全球喀斯特發(fā)育最典型、最復(fù)雜、景觀類型最豐富的一個片區(qū),也是面積最大、最集中的生態(tài)脆弱區(qū)[16]。黔中地區(qū)以孤峰和峰林為主的特殊地貌形態(tài),使得該區(qū)域城市擴(kuò)展過程中大量規(guī)模不等的喀斯特山丘以島嶼或類島嶼狀的(半)自然殘余生境的形式遺留在異質(zhì)城市人工建成環(huán)境中[17—19]。這些保留了原有生境的城市遺存自然山體在完全人工化的城市環(huán)境中可以被認(rèn)為是城市遺存山體野境(URMWs)。然而,在城市化建設(shè)的過程中,多山城市因用地緊張,存在“向山要地”的思想,導(dǎo)致大量城市遺存山體遭到破壞,生態(tài)平衡被嚴(yán)重影響[19—20]。因此認(rèn)識城市遺存山體野境在連接人與自然關(guān)系、保護(hù)生物多樣性、維持生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)、促進(jìn)人類身心健康等方面重要和獨(dú)特的價值,保護(hù)城市遺存山體的野境地對多山城市生態(tài)環(huán)境建設(shè)和高質(zhì)量可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的意義。本研究以典型的喀斯特地區(qū)多山城市——貴陽市的城市遺存自然山體為研究對象,構(gòu)建多山城市的遺存山體野境自然野性的評價指標(biāo)體系,科學(xué)確定城市遺存山體野境自然野性的判斷閾值,為識別城市人工環(huán)境中城市遺存山體自然野境地提供科學(xué)依據(jù),為喀斯特地區(qū)多山城市制定城市野境保護(hù)策略以及城市生態(tài)修復(fù)等實(shí)踐提供理論參考。

1 研究區(qū)概況與研究對象

1.1 研究區(qū)概況

貴陽市地處貴州省中部,位于北緯26°11′至26°55′,東經(jīng)106°07′至107°17′之間,地貌屬于以山地、丘陵為主的喀斯特丘原盆地,海拔高度880—1659 m,總地勢西南高、東北低。氣候?qū)儆趤啛釒駶櫆睾托蜌夂?年平均氣溫為15.3℃,7、8月平均氣溫23.2℃,年平均降水量為1129.5 mm,年平均相對濕度為77%,被稱為“中國避暑之都”。至2020年底,建成區(qū)面積369 km2,常住人口598.70萬,建成區(qū)內(nèi)及周邊遺存有539座大小、相對高度不同的喀斯特自然山體,多以孤峰與峰叢的形式存在,形成了獨(dú)特的“城在山間,山在城中”的城山鑲嵌的景觀格局[21—22]。

1.2 研究對象

為使本研究具有代表性和可行性,基于高分辨率遙感影像(0.5 m空間分辨率)和實(shí)地踏查,在貴陽市中心城區(qū)建成區(qū)內(nèi),剔除受城市建設(shè)影響形態(tài)不完整、原有植被被破壞或明顯人為栽植的山體,在形態(tài)相對完整、原有植被保持較好的城市遺存山體中隨機(jī)選取18座面積大小不一、相對高度不一城市遺存山體做為研究對象(圖1),所選山體的基本信息見表1。

圖1 城市遺存山體野境樣本山體分布圖Fig.1 Distribution map of the sample urban remnant mountain wildernesses

2 研究方法

2.1 指標(biāo)選取和權(quán)重分配

通過查閱相關(guān)文獻(xiàn)[6—15],依據(jù)城市野境現(xiàn)有定義,參考荒野評價指標(biāo)體系研究結(jié)果,結(jié)合研究區(qū)城市遺存山體的基底特征,遵循科學(xué)性、代表性、可行性、綜合性和可持續(xù)性的原則,篩選與城市遺存山體野境自然野性相關(guān)的各類指標(biāo),采用德爾菲法對初步評價指標(biāo)體系進(jìn)行調(diào)整,結(jié)合實(shí)地調(diào)查驗(yàn)證指標(biāo)的適宜性,最終選擇從山體特征、動植物特征、環(huán)境特征三個方面構(gòu)建評價指標(biāo)體系(圖2)。

采用綜合權(quán)重法[23]確定正式指標(biāo)權(quán)重(Zj,j=1,2,3,…,n),綜合權(quán)重法計算公式如下:

Zj=βWj+(1-β)Wj′

式中:Wj(j=1,2,3,…,n) 為層次分析法所得正式指標(biāo)體系權(quán)重;Wj′(j=1,2,3,…,n) 為熵值法所得評價指標(biāo)體系權(quán)重;β為綜合權(quán)重法偏好系數(shù),且0≤β≤1,綜合相關(guān)專家意見后確定β值為0.6。德爾菲法指標(biāo)篩選、層次分析法權(quán)重確定和綜合權(quán)重法專家偏好系數(shù)值確定中,專家?guī)煊?0名在相關(guān)領(lǐng)域工作的專家組成。

表1 樣本山體基本信息

圖2 城市遺存山體野境自然野性評價流程圖Fig.2 Flow chart of natural wildness evaluation of urban remnant mountain wilderness

2.2 指數(shù)數(shù)據(jù)獲取與處理

2.2.1城市遺存山體特征指標(biāo)數(shù)據(jù)獲取

山體特征(MC)是對山體地形的一種度量。選擇垂直投影面積(PA)、表面積(SA)、地表粗糙度(LSR)、相對高度(RH)、地表曲率(SC)、平均坡度(AG)作為山體地形特征(MTC)指標(biāo)。自然滑坡面積占比(PNLA)和人工開挖面積占比(PEEA)作為山體完整度(MI)指標(biāo)。山體特征指標(biāo)量化方法及含義見表2。

表2 城市遺存山體特征指標(biāo)與含義

本研究采用2020年P(guān)leiades衛(wèi)星影像圖(0.5 m空間分辨率,含30 m DEM高程圖),參照《土地利用現(xiàn)狀分類標(biāo)準(zhǔn)(GB/T 21010—2017)》《城市用地分類與規(guī)劃建設(shè)用地標(biāo)準(zhǔn)(GB 50137—2011)》等相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)和《貴陽市城市總體規(guī)劃(2009—2020年)》等資料,將土地利用類型分為居民用地、公共用地、商服用地、工業(yè)用地、交通用地、物流倉儲用地、共用設(shè)施用地、綠地、水域、農(nóng)林用地、其他非建設(shè)用地、城市遺存山體(參考研究區(qū)1∶10000地形圖)[24—25]12類,在ArcGIS 10.2平臺對衛(wèi)星影像進(jìn)行人工目視解譯,建立土地利用空間數(shù)據(jù)庫。以DEM圖像為數(shù)據(jù)源提取高程、坡度、表面積等數(shù)據(jù),建立地形因子數(shù)據(jù)庫。

2.2.2動植物特征指標(biāo)數(shù)據(jù)獲取

植被特征(VC)指標(biāo)選擇植被覆蓋度(FVC)、植被凈初生產(chǎn)力(NPP)、物種豐富度(SR)、物種多樣性(SD)、優(yōu)勢種(DS)、原有植物(OP)。其中物種多樣性選用Shannon-Wiener多樣性指數(shù)、Simpson指數(shù)和Pielou均勻度指數(shù)進(jìn)行描述。指標(biāo)具體計算方法和含義見表3。

表3 植被特征和環(huán)境特征指標(biāo)與含義

采用分辨率30 m的Landsat 8 OIL數(shù)據(jù)(2020年5月14日和6月28日兩期影像),利用ENVI 5.3平臺對數(shù)據(jù)進(jìn)行輻射糾正、大氣校正、影像裁剪裁剪等預(yù)處理,2020年的氣象數(shù)據(jù)(降水?dāng)?shù)據(jù)、溫度數(shù)據(jù)、輻射數(shù)據(jù))來源于中國氣象局,作為計算NDVI值和NPP的數(shù)據(jù)源。

運(yùn)用群落樣地調(diào)查法,調(diào)查所選樣山的植被特征(VC)、山體聲環(huán)境(MSE)、山體生境(MH)、動物偶遇機(jī)會(AC)等指標(biāo)；分別在每個樣山的山頂、山腰和山腳設(shè)置三條取樣帶,每條取樣帶上在東、南、西、北4個方向設(shè)置植被群落調(diào)查取樣點(diǎn),每點(diǎn)設(shè)置30 m×30 m的調(diào)查樣地,樣地內(nèi)分別設(shè)10 m×10 m喬木樣方5個,每個喬木樣方按5點(diǎn)法設(shè)置3 m×3 m灌木樣方5個、1 m×1 m草本樣方5個(圖3)。其中AC是通過調(diào)研記錄在每座樣山上遇到的鳥類(B)、兩爬類(TCC)、哺乳類(M)、昆蟲類(I)動物的數(shù)量。

圖3 樣方設(shè)置示意圖Fig.3 Sample setting diagram

2.2.3環(huán)境特征指標(biāo)數(shù)據(jù)獲取

環(huán)境特征(Environment Characteristic,EC)包括城市遺存山體區(qū)位關(guān)系(MLR)、山體生境(MH)和山體聲環(huán)境(MSE)三類。MLR量化包括空間位置(SP)和鄰接用地類型(Adjacent Land Type, ALT)。以市中心的標(biāo)志性建筑物作為中心點(diǎn),計算城市遺存山體到達(dá)該點(diǎn)的最短距離,得到山體的相對空間位置?；诮庾g的研究區(qū)土地利用類型圖,統(tǒng)計樣本山體周圍100 m范圍內(nèi)的鄰接用地類型?；趯＜乙庖娊o山體鄰近用地類型進(jìn)行賦值(1—6分),其中工業(yè)用地、交通用地和物流倉儲用地計1分,公共用地、商服用地、共用設(shè)施用地計2分,居民用地計3分,其他非建設(shè)用地計4分,水域、農(nóng)林用地計5分,綠地、城市遺存山體計6分,統(tǒng)計每一座山體鄰近用地類型的分?jǐn)?shù)。

MH量化指標(biāo)[27]包括巖石裸露率(RE)、土壤覆蓋度(SCE)、土壤平均厚度(AS)。RE計算方法見表3。SCE是基巖上的各種成因的土層占總測量面積的百分比。根據(jù)野外調(diào)研,在每個樣方隨機(jī)選取1 m2的土壤覆蓋處,用高分辨相機(jī)拍下照片,通過ArcGIS 10.2、ENVI 5.3等軟件分析出土壤覆蓋度。在每個樣方用鋼釬插入土壤,記錄土壤厚度,多次測量,最后得到該樣方的土壤平均厚度[27]。

MSE指標(biāo)包括環(huán)境聲壓級(ES)、響度(L)、音色參數(shù)(TP)。本研究從聲學(xué)的物理和心理兩方面選取指標(biāo)[33]。物理聲學(xué)參數(shù)主要為ES,心理聲學(xué)參數(shù)主要包括ES和TP,TP選取聲音尖銳度和粗糙度取平均值量化。環(huán)境聲壓級用SMART SENSOR AR844分貝檢測儀進(jìn)行測量,儀器在測量前經(jīng)過校準(zhǔn),誤差小于0.3 dBA,在樣方內(nèi)多次測量記錄下,去掉測量數(shù)據(jù)中的最高值和最低值后取平均值。錄音設(shè)備采用TASCAM DR-05錄音機(jī),在每個樣方錄制60 s,錄制時避免發(fā)出噪音。得到的錄制音頻均輸入LMS TestLab17軟件的Signature工具下進(jìn)行分析,計算得到音頻的響度、聲音尖銳度、聲音粗糙度。

2.3 城市遺存山體野境自然野性評價與閾值確定

線性加權(quán)組合評價法(WLC)是各種評價中最常用、最簡潔、最成熟的方法[34],也是自然背景中荒野評價最常用的方法。將各指標(biāo)權(quán)重確定為集合W,W=(w1,w2,…,wn)；對各山體指標(biāo)進(jìn)行歸一化[35]處理,并確定為集合X=(x1,x2,…,xn)；最后按照線性加權(quán)組合模型,得到城市山體野境自然野性綜合評價值S(圖2)。計算公式為:

式中,Wi為第i個指標(biāo)指數(shù)的權(quán)重,Xi為第i個指標(biāo)得分,n為指標(biāo)個數(shù)。

采用正態(tài)分布法和專家診斷法相結(jié)合的辦法確定遺存山體野境自然野性的閾值[36],其主要作用在于界定系統(tǒng)所處狀態(tài)的臨界點(diǎn),判斷研究對象是否需要進(jìn)行修復(fù)、改善等措施的重要依據(jù)。對各山體野境自然野性進(jìn)行分布檢驗(yàn),顯示數(shù)值呈正態(tài)分布,說明該方法可用,并結(jié)合專家評判確定最終閾值[36—39]。將城市喀斯特山體野境的野性按四級劃分,分為很野性、野性、一般、無野性,具體分級標(biāo)準(zhǔn)如表4所示。以上數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析均在Excel、SPSS 17.0軟件中實(shí)現(xiàn)。

表4 城市遺存山體野境自然野性分級標(biāo)準(zhǔn)

3 結(jié)果與分析

3.1 城市遺存山體野境自然野性評價指標(biāo)體系

表5為城市遺存山體野境自然野性評價指標(biāo)體系構(gòu)成與其權(quán)重分配結(jié)果。指標(biāo)體系由3個準(zhǔn)則層、7個指標(biāo)層和26個評價因子構(gòu)成。3個準(zhǔn)則層指標(biāo)的權(quán)重值從大到小依次為:動植物特征(0.4486),山體特征(0.3679),環(huán)境特征(0.1835)；7個指標(biāo)層的權(quán)重值從大到小依次為植被特征(0.3463),山體地形特征(0.2516),山體完整度(0.1163),動物偶遇機(jī)會(0.1023),山體生境(0.0997),山體區(qū)位關(guān)系(0.0611),山體聲環(huán)境(0.0227)。在26個評價因子中,FVC(0.1017),SR(0.0841),PNLA(0.071)的綜合權(quán)重值均大于0.07；SA(0.0603),RH(0.0601),NPP(0.0586),PA(0.0544),DS(0.0538)綜合權(quán)重值在0.05-0.07之間；TP(0.0057)權(quán)重值最低。

3.2 城市遺存山體野境自然野性評價

3.2.1城市遺存山體野境自然野性評價因子量化

對每座樣山的26個評價因子進(jìn)行量化,并對其進(jìn)行歸一化處理,最后得到各樣山的自然野性評價因子值(圖4)。分析得出,各樣山之間的PNLA(0.87±0.22)、PEEA(0.67±0.28)、P(0.66±0.25)評價因子的平均值較高,SA(0.18±0.26)、PA(0.22±0.26)、LSR(0.22±0.26)評價因子的平均值較低。所有樣山的26個評價因子的平均值為0.46±0.15。

3.2.2城市遺存山體野境的山體特征評價

圖5是城市遺存山體的山體特征指標(biāo)的量化評價結(jié)果。圖5 表明MW11(0.79)和MW10(0.70)的山體地形特征因子評價值最高,MW6(0.06)和MW16(0.13)兩座山體的最低,樣本山體山體地形特征指標(biāo)評價平均值為0.34±0.19。從各樣山山體完整度因子評價結(jié)果(圖5)可以看出,18座樣山的山體完整度指標(biāo)評價平均值為0.77±0.21,其中MW8(0.99)、MW5(0.99)和MW16(0.91)的評價值較高,MW2(0.04)和MW11(0.51)的評價值較低。圖5顯示MW10(0.80)和MW12(0.73)山體特征的評價值較高,MW2(0.21)、MW7(0.43)的最低,山體特征準(zhǔn)則層的平均值為0.56±0.13。

3.2.3城市遺存山體野境的動植物特征評價

從植被特征(VC)和動物偶遇機(jī)會(AC)兩個方面量化山體的動植物特征(APC)。各樣山植被特征的評價結(jié)果(圖6)表明,MW7(0.71)和MW18(0.61)兩座山體的評價值較高,MW8(0.25)和MW9(0.32)兩座山體的評價值較低,植被特征指標(biāo)的平均值為0.45±0.11。各樣山動物偶遇機(jī)會評價結(jié)果(圖6)顯示,MW5(0.58)和MW4(0.54)的評價值較高,MW8(0.29)和MW10(0.27)的評價值較低,動物偶遇機(jī)會評價指標(biāo)的平均值為0.43±0.07。由圖6可以看出,MW7(0.57)和MW5(0.57)的動植物特征評價指標(biāo)的評價值最高,MW9(0.36)和MW8(0.27)的評價值較低,動植物特征準(zhǔn)則層評價的平均值為0.44±0.07。

表5 評價指標(biāo)體系構(gòu)成與權(quán)重分配

3.2.4城市遺存山體野境的環(huán)境特征評價

城市遺存山體的環(huán)境特征(EC)指標(biāo)的評價值由山體區(qū)位關(guān)系(MLR)、山體生境(MH)和山體聲環(huán)境(MSE)3個指標(biāo)加權(quán)求和所得。圖7 表明,在山體區(qū)位關(guān)系指標(biāo)因子MW8(0.92)和MW11(0.76)兩座山體的評價值高于其它山體,MW15(0.10)和MW5(0.09)兩座山體的評價值低于其它山體,18座城市遺存山體的平均值為0.47±0.23。各樣山山體生境指標(biāo)評價值(圖7)可以看出,MW14(0.86)和MW1(0.81)的評價值較高,MW3(0.22)和MW12(0.04)的評價值較低,山體生境評價指標(biāo)的平均值為0.43±0.21。山體聲環(huán)境指標(biāo)評價值結(jié)果(圖7)顯示,MW4(0.67)和MW10(0.64)的評價值較高,MW17(0.37)和MW18(0.34)的評價值較低,平均值為0.53±0.09。各樣山環(huán)境特征準(zhǔn)則層評價的平均值(圖7)為0.48±0.12,其中MW11(0.71)和MW8(0.67)的評價值較高,MW12(0.29)和MW5(0.28)的評價值較低。

圖4 每座樣山自然野性評價因子值Fig.4 Natural wildness evaluation factor values of each sample mountain

圖5 各樣山山體特征評價值Fig.5 Evaluation value of mountain features of each sample mountain

圖6 各樣山動植物特征評價值Fig.6 Evaluation value of animal and plant characteristics of each sample mountain

圖7 各樣山環(huán)境特征評價值Fig.7 Evaluation value of environmental characteristics of each sample mountain

3.3 城市遺存山體野境自然野性判斷閾值與分級3.3.1 城市遺存山體野境自然野性綜合評價值閾值

圖8可以看出,18座城市遺存山體野境自然野性綜合評價值的頻率基本符合正態(tài)分布,因此可以采用正態(tài)分布結(jié)合專家診斷的方法確定閾值。城市遺存山體自然野性綜合評價值的閾值下限是0.43,低于此值則判斷為無野性的山體野境。表6列出了各評價指標(biāo)的閾值,其中MI閾值是0.82、MSE閾值0.55、MLR閾值0.49、VC閾值0.46。說明MI、MSE、MLR、VC是構(gòu)成城市遺存山體野境自然野性綜合評價值得主體要素,而山體完整度的閾值高達(dá)0.82,說明其是決定城市遺存山體野境自然野性的關(guān)鍵因素。

圖8 城市遺存山體野境自然野性綜合評價值正態(tài)分布圖 Fig.8 Normal distribution map of natural wildness comprehensive evaluation value of urban remnant mountain wilderness

3.3.2城市遺存山體野境自然野性綜合評價與分級

表7是通過加權(quán)求和法測算得到的每座城市遺存體野境自然野性綜合評價結(jié)果。所選樣山自然野性綜合評價值的平均值為0.44±0.07。其中,MW18(0.61)的綜合評價值最高,高于平均值的0.17,MW11(0.34)的綜合評價值最低,低于平均值的0.1。

通過期望值與標(biāo)準(zhǔn)差確定的分級標(biāo)準(zhǔn)(表7),將城市遺存山體野境的自然野性劃分為:無野性、低野性、中野性、高野性4個等級。從低等級到高等級的山體占樣山數(shù)量比例分別是44.4%、27.8%、22.2%和5.6%。具有自然野性的山體數(shù)量和面積占所選樣山總數(shù)量和總面積的比例分別為:55.6%和75.6%(圖9),這些山體共同構(gòu)成了貴陽市具有自然野性的野境景觀。

高野性等級的城市遺存山體野境是位于貴陽市建成區(qū)西南的MW18樣山。此樣山的自然野性綜合評價值是0.61,面積為15.86 hm2,占樣山總面積的19.7%。該樣山周圍分布有自然山體、水域和綠地,因此山體受到破壞的可能性比較小。并且該山體面積比較大,山上原有植被和生物多樣性比較穩(wěn)定,不容易被破壞。具有高野性水平的城市遺存山體也擁有良好的自然野性景觀?？梢詫⒏咭靶缘某鞘羞z存山體作為城市建成環(huán)境中的高質(zhì)量野境保護(hù)地進(jìn)行嚴(yán)格保護(hù)。

中野性和低野性等級的城市遺存山體野境分別占所選樣山面積的34%和22%。中野性的樣山分別是位于貴陽市北部的MW13、MW14、MW15和位于貴陽西南的MW16。低野性的城市遺存山體野境分別是MW3、MW5、MW7、MW8、MW17,這些樣山周邊主要分布有交通用地、公共用地、農(nóng)林用地和其它非建設(shè)用地等。由于周邊的人口較多,土地的使用率較高,對城市遺存山體野境地具有一定的威脅,雖然這些區(qū)域的自然野性綜合評價值不高,但是仍然具有較高的保護(hù)價值。在可持續(xù)利用的程度下,盡可能的保護(hù)其原有的野性特征。

表6 城市遺存山體野境自然野性綜合評價值閾值

表7 城市遺存山體野境自然野性綜合評價值與分級標(biāo)準(zhǔn)

圖9 不同自然野性等級山體的數(shù)量和面積占比圖 Fig.9 Proportion of the number and area of mountains with different natural wildness grade

無野性的山體面積占樣山總面積比例的24.4%,分別是MW1、MW2、MW4、MW6、MW9、MW10、MW11和MW12。這些山體的自然野性綜合評價值都低于0.43,城市遺存山體周邊主要分布有居住用地、工業(yè)用地、交通用地、農(nóng)林用地。由于這些山體周邊為主主導(dǎo)的建設(shè)用地比較多,因此對城市遺存山體野境的生態(tài)環(huán)境干擾和脅迫強(qiáng)烈且持續(xù),尤其MW11由于位于工廠和居住用地的附近,受到較大程度的人為干擾,致使這座山體的自然野性綜合評價值最低,僅為0.34。

4 討論

4.1 喀斯特地區(qū)城市遺存山體野境自然野性評價指標(biāo)體系的適宜性及意義

本研究基于現(xiàn)有城市野境現(xiàn)有定義,參考荒野評價指標(biāo)體系的研究結(jié)果,采用德爾菲法構(gòu)建了城市遺存山體野境自然野性評價指標(biāo)體系。評價結(jié)果與實(shí)地調(diào)查的直觀感受相一致,且證實(shí)了樣本山體周邊的城市景觀與環(huán)境對山體野境的干擾與影響。說明所選指標(biāo)能夠較為客觀地評價城市遺存山體野境的自然野性。以往關(guān)于荒野評價研究中,指標(biāo)量化的方式多以地理信息技術(shù)等方式為主,大部分缺乏實(shí)地調(diào)查數(shù)據(jù)的支撐[40—41],一般只適合大尺度荒野野性評價。本研究中山體的植被特征、聲景特征、土壤覆蓋度、土壤厚度等指標(biāo),均采用實(shí)地調(diào)研的方式獲取數(shù)據(jù),這使得指標(biāo)量化的數(shù)據(jù)更加精確,也較好地反映了中小尺度上城市野境野性的相關(guān)特征。另外,在指標(biāo)的選擇中參考了其他多山地區(qū)有關(guān)的研究結(jié)果,選取了山體形態(tài)特征和聲環(huán)境特征指標(biāo),前者是城市遺存山體野境野性的特質(zhì)載體,決定著山體在城市人工環(huán)境中保持原有狀態(tài)的完整度,評價結(jié)果也證明該指標(biāo)的重要性(閾值為0.82)；城市遺存山體野境為城市鳥類提供了重要的棲息地,鳥類呼叫聲是城市人工環(huán)境中自然野性的最直觀和突出的特征,評價結(jié)果表明山體聲環(huán)境也是重要的野性構(gòu)成因素(閾值為0.55)。綜上所述,本研究所建立的評價指標(biāo)體系的指標(biāo)構(gòu)成與組成比較全面,權(quán)重分配基本合理,改變了過去對喀斯特地區(qū)山體自然特征研究中僅集中于植物、生境、地形方面而忽視山體自然聲景的研究現(xiàn)狀[40—43]。

通過實(shí)地調(diào)研驗(yàn)證,發(fā)現(xiàn)研究結(jié)果中野境等級高的城市遺存山體野境的自然野性景觀更好,生態(tài)環(huán)境良好。通過對比自然野性較高和自然野性較低的樣山發(fā)現(xiàn),自然野性較高的山體周圍的土地利用率較低,周圍人口密度較較低,一般分布于城市的郊區(qū),這可能就會減少人為干擾山體的機(jī)會。另外高野性山體面積偏大,山上的物種多樣性比較穩(wěn)定性,使得山體能更好的保持其原有的自然野性,由此可知形成高自然野性城市遺存山體野境是由山體自然屬性和社會屬性等多種因素決定的。因此基于該套指標(biāo)體系所得相關(guān)的研究結(jié)果基本可靠,能較好反映出喀斯特地區(qū)多山城市野境自然野性的特征。

中國喀斯特地貌主要分布于貴州、云南、湖南等8個省份[44]。我國是一個多山的國家,山地占全國陸地面積的2/3以上,山地,包括地理學(xué)劃分的山地、丘陵和崎嶇不平的高原,它們約占全國陸地面積的69%,其中山地約占33%,丘陵約占10%,高原約為26%。分布在上述山地區(qū)域的城市,會形成與平原地區(qū)不同的城市形態(tài)與生境[45]。因此,本研究所得城市遺存山體野境自然野性評價指標(biāo)體系與方法,可以應(yīng)用于喀斯特多山城市野境的評價,通過大量的實(shí)證研究不斷完善和修正后應(yīng)該具有較廣泛的推廣應(yīng)用價值。通過野性評價對城市遺存山體野境的保護(hù)、多山城市綠地系統(tǒng)規(guī)劃和城市國土空間規(guī)劃具有重要的指導(dǎo)意義。

4.2 喀斯特地區(qū)城市遺存山體野境自然野性提升策略

野境之所以重要,是因?yàn)橐熬潮旧砭途邆淞酥匾纳鷳B(tài)、社會和經(jīng)濟(jì)價值[3]。野境還具備自由、孤獨(dú)的美感,包含著哲學(xué)、美學(xué)的思想,是人類心目中的極其自然之地[5]。結(jié)合實(shí)際調(diào)研情況可知,由于城市快速擴(kuò)張的過程中,城市內(nèi)部山體被大量的開發(fā),或者進(jìn)行大規(guī)模的公園化利用,因此山體受到人為干擾的情況普遍多見,這些行為嚴(yán)重的破壞了城市遺存山體野境原有的喀斯特生境,致使山體生物多樣性的降低,生態(tài)功能嚴(yán)重退化[46]。因此,提升城市遺存山體野境自然野性應(yīng)大力發(fā)展生態(tài)經(jīng)濟(jì)、加強(qiáng)生態(tài)修復(fù)及相關(guān)保護(hù)制度建設(shè)[47—49]。

基于本研究結(jié)果,提出了以下保護(hù)對策:(1)對于自然野性等級高的山體野境,禁止開展與生態(tài)保護(hù)無關(guān)的開發(fā)建設(shè)活動；在高野性等級城市遺存山體周邊劃定生態(tài)保護(hù)紅線,周邊合理配置城市用地,設(shè)置生態(tài)防護(hù)綠地、城市園林綠地等與城市遺存山體野境生態(tài)功能互補(bǔ)的城市用地類型,以確保城市遺存山體野境自然野性的維持。城市園林綠地植物選擇應(yīng)以鄉(xiāng)土植物和本地植物為主,嚴(yán)禁種植具有入侵風(fēng)險的植物。(2)對于自然野性等級較高的山體野境,應(yīng)開展其生態(tài)過程研究,適當(dāng)進(jìn)行人為干預(yù),提高植被覆蓋率和物種多樣性水平,突出地被植物的抵抗能力和生長速度,不斷提升其自然野性水平。(3)對于自然野性等級較低的山體野境,以尊重自然、順應(yīng)自然和修復(fù)自然的原則開展生態(tài)修復(fù),促使其再野化,逐步恢復(fù)其的自然野性。(4)對低于自然野性綜合評價值閾值(0.43)的山體野境,建議根據(jù)山體區(qū)位關(guān)系周邊社區(qū)情況分兩類進(jìn)行處理,其一,對于區(qū)位關(guān)系較偏、周邊用地為公共管理和工業(yè)用地的城市遺存山體封山育林的措施,實(shí)施動態(tài)觀測,根據(jù)其演替動態(tài)特征,適當(dāng)輔以人為干預(yù),以自然恢復(fù)為主；其二,對于位于建成區(qū)內(nèi)部、周邊用地為居住用地和科教文衛(wèi)類公共設(shè)施用地的城市遺存山體,可以對其開展公園化利用,以滿足周邊市民的城市綠地空間需求,但發(fā)突出城市山體公園的特色。

5 結(jié)論

本研究構(gòu)建了喀斯特地區(qū)城市遺存山體野境自然野性評價指標(biāo)體系,評價了各樣本山體的自然野性綜合值,最終確定山體野境自然野性閾值并進(jìn)行分級。通過對18個樣本山體的評價,結(jié)合實(shí)地調(diào)查與直觀感受,證明由MC、APC、EC3個準(zhǔn)則層和7個指標(biāo)層及26個評價因子構(gòu)成的評價指標(biāo)體系對評價喀斯特地區(qū)城市遺存山體野境自然野性具有適宜性和可操作性。通過正態(tài)分布法和專家診斷法相結(jié)合將城市遺存山體野境自然野性劃分為高野性、中野性、低野性、無野性4個等級,識別城市遺存山體野境的綜合評價閾值為0.43,低于此值則判斷為無野性的城市遺存山體,本研究中具有自然野性的樣山面積占所選樣山總面積的75.6%。城市遺存山體野境自然野性的評價是深入開展城市遺存生境野性維持機(jī)理的基礎(chǔ)工作,也是實(shí)施城市遺存山體生態(tài)保護(hù)與修復(fù)的前提,本文首次構(gòu)建了城市遺存山體野境自然野性評價體系和方法,雖然在貴陽市建成區(qū)城市遺存山體評價中取得了較好的結(jié)果,但仍然需要大量的實(shí)證研究,尤其是不同地區(qū)的多山城市相關(guān)評價的驗(yàn)證,最終構(gòu)建更加科學(xué)穩(wěn)健的城市遺存野境自然野性的評價體系,將為城市生態(tài)環(huán)境保護(hù)與建設(shè)、城市人居環(huán)境質(zhì)量提升以及城市健康可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。