城市扩张对植被碳汇能力的双重影响：基于多尺度全球分析的生态效应与调控机制

针对城市扩张如何影响植被碳汇功能（NEP）这一科学难题，研究团队基于2904个城市的全球遥感数据，首次跨边界量化了城市扩张对净生态系统生产力（NEP）的多尺度影响。发现发达城市NEP持续增长而发展中国家停滞，揭示城市规模与生态效应呈负相关（大都市影响半径达80 km），并识别出GDP、人口密度（POP）等关键驱动因子，为全球可持续城市规划提供理论支撑。

　　

随着全球城市化进程加速，城市扩张对陆地生态系统的结构性改变已成为不可逆的生态挑战。尤其值得关注的是，作为陆地碳汇关键载体的城市植被，其碳 sequestration（碳固定）能力——通过净生态系统生产力（Net Ecosystem Productivity, NEP）表征——正面临前所未有的复杂影响。传统研究受限于行政边界划分，往往低估了城市扩张的生态辐射效应；而发达国家与发展中国家城市化模式的差异，更使得全球尺度下的NEP动态规律难以捉摸。这些认知空白严重制约了跨区域生态协同治理政策的制定。

为破解这一难题，一项发表于《Ecological Indicators》的研究通过整合多源全球遥感数据集，首次对2904个城市展开跨边界、多尺度的系统性分析。研究团队创新性地将城市区域细分为建成区、老旧城区、新开发区和郊区，并引入70余项环境指标，揭示了城市扩张对NEP的双重作用机制。

关键技术方法包括：1）基于MODIS和Landsat的500米分辨率NEP反演；2）运用夜间灯光数据（DMSP/OLS）界定城市影响半径；3）采用空间计量模型解析POP（人口密度）、HF（人类活动强度）、UI（城市化指数）等驱动因子的贡献度；4）按城市规模（超大/特大/大中小型）和国家发展水平分组比较。

研究结果呈现四大发现：

1. 异质性NEP响应：老旧城区与郊区呈现缓慢上升趋势（年均+0.23 g C m^-2
   ），而新建城区NEP无显著变化，表明城市内部生态功能存在明显空间分异。
2. 发展水平的分化效应：发达国家所有城市区域NEP均显著提升（p<0.01），发展中国家则无此趋势，暗示经济水平可能通过绿色基础设施投入调节碳汇能力。
3. 跨边界辐射范围：超大/特大城市影响半径达70-80 km，是中小城市（30-40 km）的两倍，证实"城市生态阴影区"的存在。
4. 规模依赖的驱动机制：负向影响主导因素在超大城市为POP-HF-UI组合（解释度62%），中小城市转为UI-POP-HF（54%）；正向影响则在大城市由GDP-UI-POP驱动（49%），小城市依赖POP-GDP-EVI（增强型植被指数）。

结论部分量化了全球影响：城市扩张导致320,350 km²
区域NEP显著下降，但86,710 km²
区域因生态建设实现碳汇提升（抵消27.1%损失）。特别值得注意的是，城市规模与生态效益呈显著负相关（R²
=0.83），这一发现挑战了"大城市集约化更环保"的传统认知。

讨论环节强调了三重科学价值：1）首次建立城市规模-影响半径-驱动因子的定量关系框架；2）揭示发展中国家需通过EVI提升破解"生态-发展"悖论；3）为《巴黎协定》城市减排目标提供空间规划依据。该研究不仅推动了城市生态学理论发展，其构建的多尺度评估模型更可直接服务于全球城市群生态安全格局优化。