优化城市公园格局以提升生态系统多功能性：基于多城市比较的证据

《Sustainable Cities and Society》：Optimizing urban park patterns to enhance ecosystem multifunctionality: Evidence from multi-city comparisons

　　

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  评估了31个中国城市的城市公园多功能性。
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  雨水截留是多功能性的主要贡献因素。
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  生态系统功能之间的权衡随城市化程度加深而减弱。
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  公园周长和面积存在因城市化水平而异的优化阈值。

引言

城市化加剧了城市面临的一系列环境挑战，包括空气污染、城市热岛效应、暴雨洪水和生物多样性丧失，这些问题威胁着城市的可持续发展和人类福祉（Wu等，2025年；Miao等，2026a）。此外，对高质量生活环境的日益增长的需求凸显了城市生态系统提供的休闲和文化服务的重要性（Korkou等，2023年）。城市绿地是城市生态系统的重要组成部分，能够提供多种生态功能，包括碳固存与氧气释放、空气净化、径流缓解和生物多样性保护（Tang等，2024年；Li等，2025年；Huang等，2026a）。这些绿地的年碳固存能力达到36.78吨，平均降温0.96°C，每年去除高达527.52吨的PM_2.5，使其成为缓解城市生态和环境问题的重要绿色基础设施（Guo等，2025年）。这也表明，量化城市树木的生态功能对于缓解环境退化至关重要（Miao等，2026b）。

然而，城市绿地所提供的多种生态功能之间存在权衡关系。先前的研究表明，长春城市公园的降温、碳固存和休闲功能之间存在显著的权衡关系，且这些关系表现出明显的空间异质性（Guo等，2025年）。居住区的高密度城市公园已被证明会减弱空气污染物与热应力之间的相关性，主要表现为显著的降温和增湿效应，而非空气净化功能（Lai等，2024年）。聚焦于单一生态功能的研究限制了对多功能协同内在机制的理解，凸显了对城市绿地多种生态功能进行综合评估和整合量化的迫切需要（Miao等，2025年）。

在此背景下，生态系统多功能性作为理解和提升城市系统综合生态与社会绩效的关键框架应运而生（Niu等，2024年）。生态系统多功能性是指生态系统同时提供多种生态系统功能和服务的能力，或生态系统内多种生态系统功能的并发表现（Byrnes等，2014年）。它强调多种生态过程及其相关生态系统服务的综合表现，这对于全面理解生态系统结构和功能至关重要（Richter等，2024年）。

近期关于城市绿地生态系统多功能性的研究日益聚焦于多种生态功能的时空特征和驱动机制。先前的研究表明，林分结构异质性和林分密度显著增强了城市公园的多功能性，其中结构异质性的影响最强（Yan等，2024a）。关于物种组成的研究进一步表明，单纯增加物种多样性并不一定能够提高功能性，而混种种植和优化植被配置则与多功能性呈正相关（Yan等，2025年）。基于性状的研究表明，植物功能性状可解释高达66.45%的多功能性变异，其中叶片碳含量在36.5–36.8 mg g^-1时效果最优（Wang等，2025a）。此外，城市公园的多功能性普遍显著高于郊区公园，在高多功能性阈值下空气湿度的影响最强（Wang等，2025b）。

目前的研究主要关注区域或城市尺度的城市绿地，而作为城市居民最容易接触和管理的绿地之一的城市公园的生态系统多功能性则受到的关注相对有限（Yan等，2024b）。尽管Yan等（2024b）探索了城市公园生态系统多功能性并揭示了生态系统服务供给的显著季节性变化，但关于城市公园多功能性的研究仍然有限。在快速城市化的城市中，城市人口规模梯度显著改变了植被结构、景观格局、微气候条件和人类干扰强度，可能导致不同城市人口规模下城市公园生态系统功能性存在显著差异（Wang等，2023年）。然而，公园生态系统多功能性对城市人口规模梯度的响应仍然知之甚少。此外，现有研究主要强调植被结构和植物功能性状（Wang等，2025a），而城市公园景观格局对多功能性的综合影响仍未得到充分探索。大多数研究依赖于静态评估，对生态系统功能之间非线性阈值响应的考虑有限。此外，城市公园中多种生态系统服务的协同与权衡关系仍不清楚。

因此，本研究量化了不同城市人口规模下城市公园的生态系统功能性，考察了多种生态系统功能之间的协同与权衡关系及其对功能性的贡献，并进一步探索了城市公园景观格局对生态系统功能性的调控效应和非线性阈值响应。研究结果可为城市公园规划以及不同城市人口规模下生态系统功能性的协调提升提供科学依据。

摘要片段

研究区域

研究区域涵盖中国31个省会城市的建成区（图1）。根据人口规模，这些城市被分为三类：八个超大型城市（人口超过1000万，包括北京、上海、广州、成都、杭州、武汉、天津和重庆）、九个特大型城市（人口500万至1000万，包括哈尔滨、合肥、济南、昆明、南京、沈阳、西安、长沙和郑州）以及十四个大型城市（人口

不同城市人口规模下公园的生态系统功能性

超大型城市在所有功能水平上均表现出最高水平，包括降温效应（0.84 ± 1.31°C）、碳固存（0.32 ± 0.07 g/m²）、空气污染物缓解（2.09 ± 2.00 μg/m²）、休闲服务（7.07 ± 25.41 m²/人）和雨水截留（76.41 ± 9.38 mm）。这些功能水平随城市规模减小而逐渐降低。生态系统多功能性也呈现出相似的模式。超大型城市的生态系统多功能性最高（1.94 ±

不同城市人口规模下生态系统功能性的比较

生态系统多功能性在超大型城市中最高，并随着城市规模减小而逐渐降低（图3）。已有研究表明，城市公园的多功能性在城市区域高于郊区，凸显了城市人口规模增加在适当管理条件下对促进生态系统服务供给的积极作用（Wang等，2025b）。类似地，Yan等（2024b）报告称，高城市化地区的城市公园表现出更强的整体

结论

本研究基于降温、碳固存、空气污染物缓解、休闲和雨水截留五种生态系统功能，量化了不同城市人口规模下城市公园的生态系统功能性。生态系统功能性沿城市人口规模梯度递减，超大型城市最高（1.94 ± 0.30），其次是特大型城市（1.70 ± 0.22）和大型城市（1.55 ± 0.31）。雨水截留是主要的贡献因素

生成式人工智能使用声明

在撰写本研究的过程中，作者使用ChatGPT改进了稿件的语法。在使用该工具后，作者对内容进行了审阅和编辑，并对出版物的内容承担全部责任。

数据可用性

由于数据提供方的限制，本研究期间生成和/或分析的数据集不公开提供，但可通过合理请求向通讯作者获取。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。

未引用参考文献

中华人民共和国住房和城乡建设部，2017年；Neitsch等，2011年；Wang等，2021年；Wu等，2014年；Zhao等，2026年；Das等，2024年

CRediT作者贡献声明

黄丽华：初稿撰写、可视化、方法论、调查研究、形式化分析。王承聪：软件、方法论、数据管理、概念构思。李博洋：稿件审阅与编辑。苏阳：稿件审阅与编辑。何宏州：稿件审阅与编辑。苗春平：稿件审阅与编辑、指导、项目管理、经费获取。

利益冲突声明

作者声明不存在已知的可能影响本文所报告工作的竞争性经济利益或个人关系。

致谢

作者感谢国家自然科学基金委员会（项目编号32130068）提供的经费支持。

黄丽华|王承聪|李博洋|苏阳|何宏州|苗春平