编辑推荐：
针对绿洲城市扩张对脆弱生态系统的负面影响及现有方法未结合生态保护与扩张模式的问题，研究人员开展融合生态系统服务（ESs）保护与城市扩张模式的绿洲城市增长边界（UGBs）划定研究，构建场景矩阵与耦合模型，发现不同模式保护效果差异，为绿洲可持续发展提供新方法。
在干旱区，绿洲作为人类活动核心区域，正面临城市化带来的严峻挑战。快速扩张的城市面积不仅导致耕地锐减、水资源短缺，还引发栖息地质量下降等生态危机。传统的城市增长边界（UGBs）划定方法往往忽视绿洲独特的 “同心圆” 空间结构，难以有效应对跳跃式扩张对农田和自然栖息地的侵占。如何在促进城市发展的同时，最大限度减少对生态系统服务（ESs，包括食物生产、碳固存、栖息地质量等）的损害，成为干旱区可持续发展的关键科学问题。
为破解这一难题，北京师范大学、兰州交通大学等机构的研究人员以中国张掖市甘州区为研究对象，开展了融合生态系统服务保护与城市扩张模式的绿洲 UGBs 划定研究。研究成果发表在国际期刊《Landscape Ecology》，为全球绿洲城市的规划与管理提供了重要参考。
研究采用了三项关键技术方法：首先，构建包含 8 种生态服务保护场景（覆盖食物生产、碳固存、栖息地质量的保护与非保护组合）和 11 种城市扩张模式（以扩张模式指数 T 表示，T=0 为完全边缘扩张，T=1 为完全跳跃式扩张）的 88 种复合场景矩阵；其次，耦合 InVEST 生态服务评估模型与基于斑块的 LUSD-urban 城市扩张模型，模拟不同场景下的城市扩张过程；最后，运用形态学膨胀与侵蚀算法（3×3 滤波）划定 UGBs，并通过历史数据（1997-2022 年土地利用数据、社会经济数据）校准模型，Kappa 系数达 0.81，验证了模型的可靠性。
历史扩张特征与生态影响
1997-2022 年，甘州区城市面积从 10.2 km2 增至 59.5 km2，其中 75.2% 为边缘扩张，主要侵占耕地（57.1%）和河流（12.3%）；24.8% 为跳跃式扩张，更多占用湿地（31.8%）和裸地（19.9%）。边缘扩张导致食物生产减少 29 千吨（61.5%）、碳固存下降 140 亿 gC（77.5%），而跳跃式扩张对栖息地质量影响更显著（平均下降 0.34）。
多场景模拟与 UGBs 效果评估
在 88 种场景中，仅保护食物生产且 T=1 的场景下 UGBs 面积最大（123.6 km2），而综合保护多生态服务且 T=0.4-0.6 的场景表现最优：栖息地质量、碳固存、食物生产分别仅下降 3.2%、1.4%、0.9%。研究发现，跳跃式扩张（T=1）对食物生产保护最佳，而平衡边缘与跳跃模式（T=0.4）更利于碳固存和栖息地质量保护。无生态保护场景下，耕地侵占比例超 60%，生态服务损失显著高于保护场景。
结论与讨论
研究首次将生态系统服务保护与城市扩张模式整合到 UGBs 划定中，提出的耦合模型能有效量化不同扩张模式对 ESs 的差异化影响。结果表明，绿洲城市的最优扩张模式需兼顾边缘与跳跃式增长，避免单一模式导致的生态失衡。此外，研究发现甘州区人均建设用地达 203 m2，远超国家标准（150 m2），提示需优化土地利用效率。该方法为喀什、吐鲁番等 “一带一路” 沿线绿洲城市提供了可复制的规划框架，助力干旱区实现城市发展与生态安全的双赢。
这项研究不仅填补了传统 UGBs 方法在绿洲生态保护中的空白，还为全球干旱区城市规划提供了 “中国方案”。通过动态场景模拟与生态效应评估的结合，研究团队为解决人地矛盾突出的绿洲可持续发展问题开辟了新路径，其方法论和结论对生态脆弱区的国土空间规划具有重要指导意义。
