当前，全球城市扩张进程显著加速，深刻改变了陆地生态系统的结构与功能。“未来地球”计划明确提出提升城市可持续性的重要性，而城市扩张已不再是单一的土地覆盖变化过程，而是叠加了生物地球化学循环重构、景观格局破碎化、局地气候改变等多维复杂效应。城市地区因较早暴露于气候、大气和地球系统变化而被视为研究未来全球变化的“天然实验室”。在全球变化和人口增长加剧的背景下，提升陆地生态系统中植被的净生态系统生产力(NEP)，以增强碳汇能力、缓解气候变暖，已成为国际社会的共同目标。然而，受限于观测数据和模型模拟能力，过去二十年全球尺度上NEP的时空变化特征及其对城市扩张的响应机制仍不明确，特别是在不同城市发展阶段和规模背景下，其影响路径和差异性尚缺乏系统认识。针对这一科学问题，中国科学院沈阳应用生态研究所景观生态组以NEP表征植被固碳能力，探究了全球城市扩张对植被固碳能力的影响，取得了以下重要进展：

　　1.全球城市扩张与NEP的时空变化特征

　　研究团队基于2000–2020年全球高分辨率城市边界数据与NEP数据，系统评估了城市扩张与植被NEP的时空演变规律。结果表明：全球城市面积在此期间由51.50万 km²扩大至73.61万 km²，年均增长率达1.80%。亚洲扩张最为显著，占全球增量的53.84%，其中中国贡献率高达36.41%。同期全球植被NEP总体呈波动上升趋势，年均值为27.04 gC m⁻² yr⁻¹，年增长率约1.05 gC m⁻² yr⁻¹。欧洲NEP增长最快，其次为亚洲和北美洲，南美洲、非洲和大洋洲则相对缓慢。空间分布显示，亚马逊、刚果及东南亚热带雨林是全球最重要的碳汇区。

　　2.城市扩张对NEP空间异质性的影响

　　基于GAIA、GUB和NEP数据，团队对全球2904个城市进行了跨边界分析，揭示城市扩张对植被NEP空间差异的影响机制。研究发现：城市内部不同区域NEP年际变化差异显著。发达国家城市NEP整体上升，可能得益于生态修复与绿化政策;而发展中国家城市，尤其是新城区和郊区，NEP受扩张干扰较大。城市扩张对外围区域NEP的影响范围随城市规模增加而扩大，特大城市可达70–80 km，中小城市为30–40 km。全球范围内，城市扩张导致的负向影响区域约32.04万 km²，正向影响区域为8.67万 km²，且不同规模城市的主导影响因素存在显著差异。

　　3.城市扩张对NEP城乡梯度的影响机制

　　进一步研究聚焦于城市—乡村梯度下城市扩张对植被NEP的直接与间接效应，覆盖全球508个典型城市。结果显示：城市扩张对NEP的直接影响(wd)普遍为负值，均值为-32.6%;而间接影响(wi)整体表现为正向效应，均值为19.6%，可抵消约14.7%的直接损失。气候条件显著调控间接效应：由干旱寒冷到温暖湿润地区，wi及其增长趋势逐渐减弱。干旱区城市的wi最高(32.95%)，热带城市最低(9.65%)。在人为活动强度更高的地区(如UI、HF、UHI等指标高值区)，其对wi的解释力超过气候因子。整体上，发达国家城市的wi高于发展中国家，但在城市扩张强度大的区域，发展中国家的wi反而相对更高，说明其生态响应存在更大潜力。

　　团队一系列研究系统揭示了全球城市扩张对植被碳汇功能的影响路径与主导机制，填补了城市化过程对NEP动态影响认知的空白。相关成果对提升城市生态系统碳汇能力、优化城市扩张模式和实现碳中和目标具有重要科学价值和现实意义。上述研究结果分别以“Global urbanization indirectly ‘enhances’ the carbon sequestration capacity of urban vegetation”和“Dual impacts of urban expansion on the carbon sequestration capacity of urban vegetation: A multi-scale global study”为题发表在Geography and Sustainability和Ecological Indicators，景观生态组联合培养博士生康洁铭为第一作者，李春林研究员为通讯作者。研究得到国家自然科学基金面上项目(42471118，52078440)、中国科学院青年创新促进会(2021194)等项目的支持。

      文章链接：

      Geography and Sustainability：https://doi.org/10.1016/j.geosus.2025.100268

      Ecological Indicators：https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2025.113746

　　图1 城市扩张对植被固碳能力正负影响的空间模式

　　图2 植被固碳能力与城市化强度之间的关系