近日，武汉大学城市设计学院罗巧灵教授团队在人文地理学领域顶级期刊Land Use Policy上发表了题为“Dynamic impacts of urban expansion on vegetation growth in urban environments: A sustainable land management framework“的最新研究成果。该研究以中国19个城市群为例，系统评估了城市环境中城市扩张对植被生长的直接影响与间接影响的动态变化及其阈值效应，并提出了依托积极间接影响调控为主的土地管理框架与分区治理策略。
研究背景
植被是全球生物圈的主要组成部分。它控制着大气与陆地之间碳、水、动量和能量的交换。同时，它还提供丰富的食物、纤维、燃料和重要的生态系统服务。目前，地球表面正经历着前所未有的城市化进程。这种扩张对植被生长产生了诸多复杂的影响，例如景观破碎化、生物多样性丧失和碳平衡失调。毋庸置疑，这些变化预示着未来全球城市环境的转变。城市扩张和植被生长是两个高度关联且可能相互矛盾的全球可持续发展挑战。然而，预计未来几十年城市扩张仍将持续。阐明城市扩张与植被生长之间的关系已引起科学家和政策制定者的广泛关注。
图文导读
研究团队构建了分离城市扩张对植被生长直接影响与间接影响动态演变的综合分析框架（图1），精确量化了城市扩张对植被生长间接影响的阈值效应，并评估了全国尺度和气候分区尺度间接影响阈值效应的驱动机制。
图1 城市扩张对植被生长动态影响的评估框架
研究发现，2000-2021年间，每个城市群都同时存在正间接影响（wi>0）和负间接影响（wi<0）。58%的城市群间接影响的变化呈现V形模式（先下降后上升）。这些间接影响从低UEI到中等UEI逐渐下降，但从中等UEI到高UEI又转为上升。其余42%的城市区域间接影响的变化则呈现跳跃式模式（从低UEI到高UEI持续上升）。在所有城市区域，随着城市化指数（UEI）沿城乡梯度增加，所有间接影响均有所增加。然而，除长江三角洲（YRD）和滇中城市群（CYN）外，大多数城市群的间接影响变化总体上随时间推移而减小（图2）。
图2 2000至2021年中国19个城市群中城市扩张对植被生长间接影响的动态变化
研究表明，城市扩张对植被生长的间接影响存在临界阈值（即转折点）。超过该转折点后，正面间接影响将取代负面间接影响。结果显示，间接影响存在双重阈值，包括 UEI 阈值和 VI 阈值（图3）。这些阈值在中国城市地区（UA）2000 年至 2021 年期间呈现 S 形变化模式（先下降后上升，再下降）。在大多数城市地区，间接影响的双重阈值在 2000-2005 年期间逐渐下降，在 2005-2015 年期间由下降转为上升，但在 2015-2021 年期间又由上升转为下降。
图3 2000至2021年中国19个城市群中城市扩张对植被生长间接影响的阈值效应
最后，本文提出了一种可持续土地管理框架，旨在从动态角度促进有限城市空间内的土地恢复。该框架整合了城市扩张对植被生长的直接和间接影响及其相应的双S阈值，以实现可持续土地开发（图4）。具体而言，在资源有限的城市环境中推进可持续土地管理必须考虑多维度策略。在城市尺度上控制不透水地表被植被覆盖的面积，在气候尺度上，城市设计和规划中存在着巨大的机遇，可以增强积极的间接影响，从而促进可持续土地管理。
图4 基于城市扩张对植被生长动态影响的可持续土地管理框架
小结：
该研究从动态视角系统揭示了城市环境中城市扩张对植被生长的直接影响和间接影响，强调间接影响的阈值效应是分区调控城市扩张对植被生长积极影响的关键枢纽作用，为在不断变化的全球环境中进行长期可持续土地管理提供了宝贵的见解和政策启示。
武汉大学城市设计学院罗巧灵教授为论文通讯作者，武汉大学城市设计学院柳明星博士生为论文第一作者。该研究得到了国家自然科学基金和中央高校基本科研业务费专项资金等项目的支持。
原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0264837725000754
