《Sustainability》：Loss of Green and Blue Space and Its Impact on Ecosystem Services in an Indian Metropolitan Area (Siliguri): A Spatio-Temporal Analysis
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城市化已成为生态转型的重要驱动力，导致城市绿色空间和蓝色空间（UGSs和UBSs）退化，进而造成生态系统服务（ESs）减少。评估UGS和UBS的时空动态对于制定可持续城市规（划）战略至关重要，尤其是在全球南方快速扩张的城市中。本研究以印度西里古里规划区（SPA
城市化已成为生态转型的重要驱动力，导致城市绿色空间和蓝色空间（UGSs和UBSs）退化，进而造成生态系统服务（ESs）减少。评估UGS和UBS的时空动态对于制定可持续城市规（划）战略至关重要，尤其是在全球南方快速扩张的城市中。本研究以印度西里古里规划区（SPA）为对象，考察了1991年至2021年间UGS和UBS的长期变化及其相关的生态系统服务价值（ESVs）。研究人员采用归一化差异植被指数（NDVI）和修正归一化差异水指数（MNDWI），利用多时相Landsat影像分别提取了UGS和UBS。同时，采用效益转移法（BTM）对ESV进行量化，并通过敏感性分析评估估值的可靠性；此外，还使用了调整后的价值系数。研究结果表明，受城市化影响，茶园（减少58.74%）和农业用地（增加46.09%）等景观发生了显著转变，建设用地面积从1991年的5798.61公顷增加到2021年的8500.23公顷（增加46.59%）。与此同时，UGS从1991年的12533.04公顷（占总面积的47.81%）减少至2021年的7486.29公顷（占总面积的28.55%），降幅达40.26%；UBS则从1991年的255.69公顷（占总面积的0.94%）减少至2021年的52.48公顷（占总面积的0.19%），降幅达79.47%。相应地，UGS和UBS的ESV分别从1183.05千万印度卢比（INR）降至706.67千万INR，从34.72千万INR降至7.12千万INR。敏感性系数均低于1，证实了估值结果具有弹性。该研究有助于理解城市规划者、私人产权所有者和建设者在促进绿蓝基础设施保护、湿地恢复和生态分区方面的重要作用。这种基于生态系统服务的规划对于快速城市化地区实现可持续发展、提升城市生态韧性至关重要。
**研究背景与科学问题**
生态系统是生物有机体与其周围物理环境之间复杂相互作用构成的整体，通过持续的能量与物质交换维持生态过程与人类福祉。生态系统服务（ESs）概念自20世纪70年代起受到科学界广泛关注，根据千年生态系统评估（MEA）的界定，ESs可分为供给服务（如食物和饲料）、调节服务（如温度调节和空气净化）、文化服务（如游憩和健康）以及支持服务（如土壤形成和生物多样性），对人类社会福祉、环境稳定和经济发展均具有重要意义。城市绿色空间（UGS）和蓝色空间（UBS）作为城市生态基础设施的核心组成，可提供碳固存、空气净化、温度调节、雨洪管理、生物多样性保护以及休憩与文化服务等多种ESs，对提升城市生态韧性和改善居民生活品质至关重要。
然而，在全球快速城市化背景下，植被覆盖、湿地、湖泊、河流等自然生态系统面临前所未有的退化，导致生态系统功能与服务供给大幅下降。特别是在印度等发展中国家，加速的城市增长与无序的土地利用转化加剧了对有限生态资源的压力，造成栖息地破碎化、生物多样性丧失及关键生态功能恶化。尽管已有研究关注达卡、德里、纽约、巴塞罗那和太原等快速城市化城市的ESs时空衰减，但针对全球南方中等规模快速扩张城市的研究仍存在明显知识空白。西里古里规划区（SPA）位于印度东部喜马拉雅山麓战略要地，近年来经历了大规模的城市扩张、人口增长与自然景观转化，但与该区域内UGS和UBS相关的生态系统服务价值的综合时空评估仍十分有限。
本研究旨在利用多时相遥感数据和生态系统价值评估方法，评估SPA中UGS和UBS所提供ESs价值的时空动态，并回答四个关键问题：一是1991—2021年间SPA土地利用/土地覆盖（LULC）是否发生变化；二是同期UGS和UBS是否发生转化；三是UGS和UBS转化导致的ESs变化如何；四是敏感性和弹性呈现何种规律。该研究对于指导全球南方快速城市化地区开展基于生态系统的可持续土地利用规划与自然解决方案具有重要意义，研究成果发表在《Sustainability》期刊。
**关键技术与方法**
研究人员利用美国地质调查局地球资源观测与科学中心（Earth Explorer）提供的1991年、2001年、2011年和2021年四期Landsat TM/OLI影像（均为三月预季风期）开展时空分析。在ArcGIS Desktop 10.1环境中完成辐射定标、大气校正和归一化等影像预处理后，采用监督最大似然分类法生成七类LULC图；利用归一化差异植被指数（NDVI>0.50）和修正归一化差异水指数（MNDWI>0.20且最小制图单元为0.5公顷）分别提取UGS和UBS；采用基于Costanza等提出的效益转移法，结合居民消费价格指数（CPI）调整价值系数，以估算ESV并进行敏感性分析（±50%系数调整）。2021年LULC分类采用140个独立参考点进行地面验证，UGS和UBS提取采用各100个独立参考点验证；历史影像则通过Google Earth Pro历史影像目视解译验证。
**研究结果**
*3.1 SPA的LULC变化*
基于监督最大似然分类的LULC制图结果显示，1991年至2021年SPA土地利用格局发生明显转变，茶园从7441.74公顷大幅缩减至3070.35公顷（减少58.74%），农业用地由6924.78公顷增至10116.50公顷（增加46.09%），建设用地从5798.61公顷显著扩张至8500.23公顷（增加46.59%）。水体面积由628.29公顷降至113.74公顷，沙地沉积从769.95公顷减至175.95公顷，植被覆盖从3071.46公顷微降至2900.14公顷，休耕地自2556.36公顷降至2314.28公顷。总体精度（OA）均高于90%，Kappa系数介于0.88—0.92，表明分类结果可靠。
*3.2 SPA的UGS和UBS变化*
基于NDVI和MNDWI的时空提取结果表明，UGS面积由1991年的12533.04公顷（占SPA总面积46.09%）持续下降至2001年的10616.58公顷（39.04%）、2011年的8729.82公顷（32.11%）和2021年的7486.29公顷（27.53%）。UBS面积则从1991年的255.69公顷（0.94%）降至2001年的208.35公顷（0.77%）、2011年的112.54公顷（0.41%）和2021年的52.48公顷（0.19%）。30年间UGS累计减少40.26%，UBS累计减少79.47%，表明城市生态基础设施持续退化。
*3.3 SPA中UGS和UBS的ES变化*
采用效益转移法与调整后价值系数的估算显示，UGS提供的生态系统服务价值（ESV）从1991年的1183.05千万卢比（INR）降至2001年的1002.14千万INR、2011年的824.04千万INR和2021年的706.67千万INR；UBS的ESV则由34.72千万INR分别降至2001年的28.29千万INR、2011年的15.28千万INR和2021年的7.12千万INR。以上结果说明绿地和水体的持续丧失显著削弱了区域生态系统服务供给能力。
*3.4 ESV敏感性分析*
通过±50%调整价值系数计算的敏感性系数显示，所有CS值均低于1，表明ESV估算对系数变化呈非弹性响应，估值结果较为稳健。UGS的CS值先由1991年的0.41升至2011年的0.61，再于2021年降至0.37；UBS的CS值则呈波动趋势，1991年为0.32，2001年升至0.46，2011年降至0.21，2021年反弹至0.56。整体上，1991至2011年间ESV对UGS变化的敏感性普遍高于UBS，而2021年UBS的CS值超过UGS，说明随着城市蓝色空间日益稀缺，其单位面积生态重要性显著上升。
**讨论总结与结论翻译**
讨论部分指出，建设用地的大幅增长与人口迁移和经济机会密切相关，西里古里作为连接东北印度与尼泊尔、不丹和孟加拉国的重要门户，其商业、交通和服务业的发展不断将自然和半自然景观转化为城市建设用地。茶园面积的急剧缩减主要源于茶园向住宅和商业区转变，如Chandmoni茶园的关闭以及Uttorayon Township、City Centre等区域的城市化开发。UGS和UBS的持续丧失则与茶园和植被的转化、湿地回填、池塘填埋、侵占、排水格局改变和泥沙沉积等因素有关。ESV的下降直接反映了生态系统完整性和规模受损后碳储存、空气净化、气候调节、生物多样性维护、水源涵养和洪水调蓄等功能的退化。敏感性分析解释表明，UGS的CS值先升后降可能与其高质量绿地的丧失和破碎化有关，而UBS在2021年CS值升至0.56，说明剩余水体在洪水调节、水源保持和局地气候调节中的边际生态作用持续增强。政策层面，研究建议西里古里-贾尔派古里发展管理局（SJDA）制定绿蓝网络规划，严格生态分区以保护剩余自然区域，建立水体清单并推动湿地修复，实施社区参与的池塘恢复计划，并通过道路绿化、社区公园和绿色廊道等方式提高城市绿地覆盖，同时在环境影响评价中纳入ES损失核算并推动多方协作的生态治理。
研究结论表明，SPA在1991—2021年间LULC格局发生显著变化，城市化和人为压力导致自然景观大量转化为城市用地。建设用地从5798.61公顷增至8500.23公顷，而水体面积下降最为严重，减少幅度接近87%，显示城市蓝色基础设施承受极大压力。UGS从12533.04公顷（占总面积46.09%）降至7486.29公顷（27.53%），UBS从255.69公顷降至52.48公顷。由此，UGS的ESV从1183.05千万INR降至706.67千万INR，UBS的ESV从34.72千万INR降至7.12千万INR。这表明城市生态系统提供水源调节、生物多样性保护、气候调节、碳固存和休憩效益等关键服务的能力正在下降。敏感性系数均在1以下，说明估值结果对ES系数变化相对非弹性，且UGS在ESV估算中的重要性总体上大于UBS。该研究强调将生态系统服务评估纳入城市规划和政策框架的迫切性；为提升生态韧性并保障西里古里大都市区及全球南方其他快速城市化城市的可持续发展，必须加强对现有绿蓝空间的保护与恢复、保存剩余水体、控制无序扩张，并采用基于自然的解决方案。地方政府、政策制定者以及产权所有者均须发挥关键作用，使西里古里的城市增长不以损害自然绿色与蓝色空间为代价。
