文章信息：Lei Zhang, Lin Yang, Constantin M. Zohner, Thomas W. Crowther, Manchun Li, Feixue Shen, Mao Guo, Jun Qin, Ling Yao, Chenghu Zhou. (2022). Direct and indirect impacts of urbanization on vegetation growth across the world’s cities. Science Advances: 8, eabo0095. http://doi.org/10.1126/sciadv.abo0095.

阅读人：薛鹏程, 2022级博士生

阅读时间：2023年4月11日

研究背景：

城市环境，被视为全球变化的“先兆”，可能对城市植物的生长有积极或消极的影响。

已有研究不足：

由于地面实验有限，在全球尺度下，植物对于城市化的响应和相关影响因素仍然知之甚少。

本文视角：

因此，本文使用了2001 to 2018的卫星观测数据，量化全球范围内672个城市中，城市化对植物生长的直接与间接影响。

研究结果：

在控制了城镇化对植生长的直接负面影响后，本文发现一种广泛的、积极的、间接的影响，这种影响随着时间不断增加。这些间接的影响取决于城市发展强度、人口密度、背景气候，在寒冷、干旱地区的城市有更明显的积极影响。本文进一步发现了，植被对城市化的响应会受到城市发展程度的调控。

研究意义：

本文结论对理解城市化对植物的影响、城市未来可持续发展有重要意义。

图 基于卫星观测，量化城市化对植被的直接和间接影响的概念框架

颜色从绿色到灰色的变化代表了从农村到城市地区的梯度，植被覆盖率减少，不透水的表面覆盖率增加。卫星衍生的VI的低分辨率块和不透光表面积（ISA）的高分辨率块被叠加，以表征UI（β）和VI之间的关系。蓝点和实心蓝线分别表示观察到的VI（Vobs）值及其回归线。Vv和Vnv分别是完全植被的农村表面和未植被的城市表面的VI值。蓝色虚线代表沿城市化梯度的VI变化，假设没有间接影响（Vzi；零影响线）。如果VI值分别高于或低于零影响线，则推断城市化的正面或负面间接影响。该图中反映的计算框架来自Zhao等人的工作。（11）

图 城市化对植被间接影响(ωi)的时空格局

(A和C)将世界主要城市ωi的幅度(A)和趋势(C)的空间分布叠加在气候带地图上。采用Mann-Kendall检验估计时间趋势和统计学显著性。绿色点和棕色点分别代表ωi随时间显著增加(P < 0.05)或显著下降的城市。无填充点无明显变化趋势。(B和D) ωi的幅度(B)和趋势(D)随纬度的变化。实线和阴影区域代表平均值和标准差。(E和F)不同气候背景(年平均气温和降水量)下ωi (E)和ωi趋势(F)的平均值。

图 在不同气候背景下，VI和城市强度（β）之间的关系

（A）全球和四个气候区之间正常化的EVI和β之间的关系。点是每个β bin中的平均VI值，区间为0.02（n = 50）。实线和虚线是三次回归线和零影响线。2001年至2009年和2010年至2018年的数据分别以蓝色和橙色表示。（B）城市化对植被（ωi）和β的间接影响之间的关系，全球和四个气候区。点是每个β bin中的平均ωi值。蓝色、橙色和灰色虚线分别是2001年至2009年ωi的平均值，2010年至2018年的ωi平均值和零线。两个时间段内城市直接影响（ωd）（C）和ωi（D）的平均值，全球和四个气候区。错误条代表SEM。

图 气候和人为因素对间接城市化对植被的影响（ωi）

（A到J）ωi（A到E）或ωi（F到J）的时间趋势与全球（A和F）、热带（B和G）、温带（C和H）、寒冷（D和I）和干旱（E和J）城市的六个解释变量之间的部分相关性。Tair，年平均气温；PRE，年平均降水量；∆T，城乡温差；UG，UG作为城市地区的平均EVI；UI，UI的平均值；POP，城市POP的平均值。所有带有上标t的变量都表示使用Mann-Kendall测试估计的这些变量的趋势。*P < 0.05和**P < 0.01。

图 城市化对植被的间接影响

（ωi）随着城市发展水平（发展中或发达城市）和UI（β）的不同范围而变化

在低（β从0到0.5）和高（β从0.5到1）β范围内的发达和发展中国家城市的ωi（A）和ωi趋势（B）。框图显示了四分位数范围（IQR）（框）、中位数（框中的水平线）和1.5×IQR（胡须）；为了清晰起见，省略了异常值。

原文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abo0095