Environmental Research | 城市化对植被净初级生产力的影响评价——以中原城市群核心发展区为例

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文献信息

题目：

Impact assessment of urbanization on vegetation net primary productivity: A case study of the core development area in central plains urban agglomeration, China

来源：

Environmental Research

时间：

2023

DOI：

https://doi.org/10.1016/j.envres.2023.115995

主要内容

快速城市化进程对植被生长有积极或消极的影响。净初级生产力(NPP)是反映植被生长状况的有效指标。

以中原城市群核心发展区为研究区，采用基于气象和多源遥感数据的卡耐基-阿姆斯-斯坦福方法(CASA)模型和统计分析方法，估算了近40年NPP及其变化趋势。同时，结合城镇化影响框架，进一步分析了城镇化对NPP的直接和间接影响。

结果表明: 1983 - 2019年，在高速城市化进程中，城市面积增加了2688 km2;由于城市化进程强烈，NPP(直接影响)持续下降，且随城市扩张速度的加快而加剧，直接影响均值为130.84 g C⋅m-2⋅a-1。同时，城市化对NPP(间接影响)也有正向影响。在城市化过程中，间接影响呈增加趋势，平均值为10.91 g C⋅m-2⋅a-1。间接影响主要与气候因子中的温度有关。间接影响具有季节异质性，城市地区高温环境对植被生长的促进作用在秋冬季比夏季更有效。在不同城市中，高速发展城市由于生态建设较好，间接影响值高于中等发展城市和低发展城市。该研究对于认识城市化对中原城市群植被生长的影响，支持城市绿化规划，建设可持续韧性城市群具有重要意义。

研究背景

城市化是现代人类社会的发展特征之一，随着城市化在全球范围内的加速，可能对植被产生巨大影响。土地利用和土地覆盖变化(LUCC)改变了景观和生态系统结构，造成的生态效应可能已经扩散到周边地区。快速的城市发展使大面积的植被覆盖变成了不透水表面，深刻地改变了城市地区的大气和气候条件。城市化带来的热岛效应改变了城市植被生长环境。在城市化的另一方面，人工灌溉和修剪也会影响植被的固碳能力。通过对城市地区碳预算的分析，许多研究表明，城市化主导的影响正在加速陆地生态系统的转变。过去几十年地球经历的城市化进程可能影响了影响植物生产模式的全球气候。因此，有必要进一步分析城市化对植被生长条件和陆地生态系统碳循环的影响。

地球上的生物过程极大地影响着全球各个尺度的碳循环。净初级生产力(NPP)是碳循环的主要组成部分之一，代表了区域生态系统的固碳能力，用单位时间内单位面积的累积有机质来表示。NPP是陆地碳汇的主要调节因子和生态过程的关键调节因子。大量的城市侵占和广泛的土地覆盖变化导致中国陆地生态系统发生了巨大变化，城市化对NPP的影响分析处于前沿研究。分析这些影响需要具有足够时间和空间分辨率的核电厂数据和土地使用数据集。随着卫星遥感技术的进步，基于遥感和数学模型的NPP估算是获取长时间序列、高精度NPP数据的便捷途径。许多关于NPP的研究表明，多源遥感数据集融合是获得连续遥感数据序列的常用方法。该方法结合各传感器的优势，最终生成满足研究需要的数据集。

研究结果

研究区主要土地利用类型的年际变化:(a)包括耕地、林地、草地、农村土地和城市土地;(b)包括林地、草地、农村土地和城市土地

不同时期研究区NPP趋势的显著性检验:(a)整个研究期(1983-2019);(b)城市化之前(1983-1990年);(c)城市化后(1991-2019年)

城市化对NPP直接和间接影响的年际变化。注:TA为城市区域

(a)表明城市化对净生产力间接影响的年内变化;(b)表示气候因子(温度和降水)的年内分布

城市化对不同城市NPP直接和间接影响的年际变化

转自：“生态遥感前沿”微信公众号

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