城市树木结构特征对生态系统服务社会经济公平性的关键作用研究

为解决城市绿色空间分布不均导致的生态系统服务(ES)获取不平等问题，研究人员通过扩展冷却能力指数(CCIT)和贝叶斯层次模型(BHM)，系统评估了西班牙马拉加市三个行政区的树木结构特征对降温、污染物清除等ES的调控作用。研究发现不同社会经济群体在ES获取方面存在显著差异，其中非洲裔居民社区ES供给明显不足，而高收入社区氧气产量更高。该研究为基于树木性状的公平性城市规划提供了量化依据。

　　

在全球城市化进程加速的背景下，城市热岛效应(UHI)和极端高温事件频发已成为威胁居民健康的重大环境问题。联合国可持续发展目标11(SDG-11)明确提出要建设安全、韧性和可持续的人类住区，而城市树木作为重要的自然解决方案(NbS)，其提供的生态系统服务(ES)如降温、空气净化等对实现这一目标至关重要。然而，现有研究表明这些ES的分布存在显著的社会经济不平等现象——富裕社区往往拥有更多树冠覆盖，这种现象被称为"奢侈假说"。更复杂的是，树木在提供ES的同时也可能产生生物源挥发性有机物(BVOCs)等生态系统负服务，这些化合物在阳光下会形成臭氧和二次有机气溶胶(SOA)，反而加剧空气污染。这种ES供给与潜在风险的矛盾格局，使得城市树木的规划管理面临巨大挑战。

来自西班牙的研究团队在《Trees, Forests and People》发表的研究中，创新性地将冷却能力指数(CCIT)与i-Tree Eco模型相结合，系统评估了马拉加市26,863棵公共管理树木的ES供给能力。研究采用贝叶斯层次模型(BHM)分析了三个行政区141个普查区的社会经济数据与树木性状的关系，同时利用机载激光雷达(LiDAR)和哨兵-2卫星数据构建了CCIT指数，量化树木通过遮荫、蒸腾和反照率对降温的贡献。

关键技术方法包括：(1)基于i-Tree Eco模型估算碳储存、污染物清除等12项ES指标；(2)整合LiDAR与卫星数据开发CCIT指数，包含遮荫(S)、蒸腾指数(ETI)和反照率(A)三个权重参数；(3)采用等距对数比(ILR)转换处理人口组成数据；(4)运用缓冲留组交叉验证(b-LGOCV)评估空间模型的预测性能。

3.1 城市森林结构
研究发现三个行政区的树木组成差异显著：D2区以苦橙(Citrus aurantium)为主(13%)，D3区蓝花楹(Jacaranda mimosifolia)占比最高(11%)。全区254个树种中，前5大物种就占总量的36.67%，显示物种集中度较高。

3.2 生态系统服务评估
D2区贡献了46.97%的碳储存(338.55吨)和44.64%的碳固存(142.12吨/年)，而D3区则是BVOCs排放热点，占异戊二烯总量的41.99%。值得注意的是，单位面积ES供给呈现非线性特征——每公顷增加1棵树可使氧气产量提升5.12%，但不同服务间的相关性较弱(如CCIT与污染物清除的相关系数仅0.44)。

3.3 冷却能力指数分析
CCIT值>0.3的高效降温树木仅占0.32%，主要分布在大型绿地。模型显示基尼指数每增加1点，CCIT值会显著提升7.32%，表明收入不平等反而与降温能力正相关，这颠覆了传统的环境正义认知。

3.4 模型结果
贝叶斯模型揭示了三类社会不平等：(1)非洲裔人口比例每增加10%，其社区的ES获取量下降5.11-7.98%；(2)高收入社区(收入增加5%)氧气产量显著高出1.49%；(3)65岁以上人口集中区ES供给更优。但BVOCs暴露未呈现社会分层，这可能与树种选择的同质化有关。

这项研究的重要价值在于突破了传统绿色空间评估的局限，首次从树木性状维度揭示了ES分配的社会经济机制。研究发现的环境公平性模式具有地域特异性——与美国研究不同，西班牙马拉加的高收入不平等区域反而拥有更好的降温设施，这种"逆正义"现象提示城市规划需要本土化策略。研究提出的CCIT-iTree整合框架为精准量化树木服务提供了新工具，而其发现的非洲裔社区ES获取不足问题，则为落实SDG-11的公平性原则提供了明确干预靶点。

值得关注的是，研究也暴露出当前城市树木管理的技术短板：68%的树木缺乏完整性状数据，导致ES估算依赖模型默认参数。这提示未来应建立包含树冠尺寸等完整指标的数字化树木档案，同时开发能整合环境应激因素的BVOCs预测模型。该成果为全球快速城市化地区的绿色基础设施建设提供了重要的科学依据，特别是对地中海气候城市的可持续规划具有直接指导价值。