气候变化与城市化加剧背景下全球城市植被生产力的空间差异与动态趋势研究

本研究针对城市化与气候变化双重压力下城市植被生产力变化机制不清的问题，通过卫星遥感NIRv(近红外植被反射率)和30?m分辨率全球土地覆盖数据，系统分析了1782个城市植被覆盖与生产力的城乡差异及时空演变。研究发现城市植被生产力普遍高于乡村31.77%，且气候变化的背景驱动(0.71%/年)贡献大于城市化局部效应(0.47%/年)，为构建可持续城市提供了科学依据。

　　

在全球城市化进程加速与气候变化交织的背景下，城市植被作为"城市之肺"正面临前所未有的挑战。一方面，城市扩张导致植被覆盖面积持续缩减；另一方面，独特的城市环境如热岛效应、高CO₂浓度和人为管理措施，又可能改变植被的生长状态。这种"量减质变"的矛盾现象使得准确评估城市植被的生态功能变得尤为复杂。传统研究多聚焦单一城市或区域尺度，且依赖NDVI等反映植被结构的指标，难以揭示光合生产力这一核心生态功能的变化规律。

中国南京大学等机构的研究人员创新性地采用卫星衍生的近红外植被反射率(NIRv)这一新型光合作用代理指标，结合全球30米分辨率土地覆盖数据，对1782个城市开展了系统性研究。研究发现：城市植被表现出"少而精"的特征——尽管年均植被覆盖下降0.51个百分点，但生产力却以1.07%/年的速度增长；这种增长主要源于气候变化背景驱动(0.71%/年)而非城市化局部效应(0.47%/年)；高度城市化区域表现出50.52%的显著生产力增益，远超新城区13.70%的增幅。该成果发表于《Urban Forestry》期刊，为协调城市发展与生态建设提供了量化依据。

研究团队运用三大关键技术：基于MODIS的500米分辨率NIRv数据反演植被总初级生产力(GPP)；采用GLC_FCS30D土地覆盖数据量化植被覆盖变化；通过城乡梯度分析和趋势分解方法区分背景气候与城市化影响。

【植被覆盖与生产力的全球格局】
2018年数据显示，北美和南欧城市植被覆盖率超40%，而拉美、非洲等地不足20%。但植被生产力普遍呈现"城市高于乡村"的特征，平均增强31.77%，且与城市化强度呈正相关。

【时空动态变化特征】
2001-2020年间，全球城市植被覆盖以0.51%/年速度减少，但生产力逆势增长1.07%/年。老旧城区生产力增益达50.52%，显著高于新城区13.70%，表明长期城市环境驯化效应。

【驱动机制解析】
气候变化主导的背景贡献(0.71%/年)超过城市化局部效应(0.47%/年)。城市内部差异显示，生产力变化与城市化强度及其变化速率密切相关，并受城市气候和社会经济条件调控。

该研究首次在全球尺度揭示了城市植被"覆盖减而生产力增"的悖论现象，阐明气候变化的背景驱动占主导作用。创新性地提出城市植被"质量补偿效应"机制——尽管植被面积减少，但通过优化配置和管理提升单位面积生态效率。研究为《新城市议程》提出的"绿色城市"建设提供了重要科学支撑，建议城市规划应注重植被质量提升而不仅是数量增加，特别关注老旧城区的生态功能优化。未来研究需结合更高分辨率数据和过程模型，深入解析CO₂施肥效应、灌溉管理等微观机制。