论文标题：Vegetation Structure and Distribution Across Scales in a Large Metropolitan Area: Case Study of Austin MSA, Texas, USA

论文链接：https://www.mdpi.com/2673-7086/5/1/11

期刊名：Geographies

期刊主页：https://www.mdpi.com/journal/geographies

研究背景

城市化显著改变了全球范围内的土地覆盖，尤其是植被分布。城市绿地对于野生动物栖息地、空气质量、热缓解和人类福祉等生态系统服务至关重要。然而，现有研究多关注城市或区域尺度的绿地可达性，对邻里和地块尺度的植被分布缺乏深入分析。美国德克萨斯州奥斯汀大都会统计区（MSA）作为快速发展的城市区域，横跨两个生态区（爱德华兹高原和布莱克兰草原），为研究生物物理和社会经济因素如何共同塑造植被分布提供了理想案例。本研究利用高分辨率LiDAR数据，结合地块特征（如房屋价值、年龄、大小和距离市中心距离），探讨了植被结构的多尺度分布规律。

研究内容

本研究选取了奥斯汀大都会统计区（MSA）内10个人口超过2万的城市及其延伸的治外管辖区（ETJ）作为植被分布分析对象, 研究区域覆盖整个奥斯汀MSA约6000平方公里范围。研究区横跨两个生态区：西部的爱德华兹高原（EP）与东部的黑土草原（BP）。EP生态区地形变化显著，以石灰岩地质为主，发育出适应岩质土壤的灌草群落；而BP生态区则以肥沃农耕土壤著称，但城市化进程已使ETJ内大量农田被建设用地取代。

采用LiDAR数据（2015-2017年，分辨率1米），通过数字高程模型（DEM）与航拍影像融合，建立冠层高度模型（CHM）, 考虑到半干旱研究区域的植被特征, 将植被划分为草地（＜0.2米）、灌木（0.2-3米）和乔木（＞3米）三类。城市社区及住宅地块的植被类型与分布受多种因素影响，包括局地气候、土壤特性、区划法规、生态属性、社会经济条件及文化要素。

通过主成分分析（PCA）和回归模型，从地块、城市及大都会区三个尺度解析乔木、灌木和草地覆盖状况，并考量房屋价值、房龄、面积及距市中心距离等因素。

从冠层高度模型（CHM）生成的奥斯汀大都市统计区植被分布图中，可以看出植被覆盖呈现出明显的生态区域特征差异。以干燥气候、崎岖地形和浅层钙质土壤为特征的爱德华兹高原（EP）生态区表现出较高（但斑块化）的乔木与灌木覆盖率；而气候略湿润、地形平坦且拥有深厚肥沃土壤的黑土草原（BP）生态区则以草本植被为主，非植被覆盖面积更大，乔木主要零散分布于住宅地块和河岸带。

研究总结

植被结构（括类型、高度和面积）在时空尺度上呈现不均匀分布。与生态区差异相关的地理环境因素影响了地块、社区和城市尺度的空间格局。植被分布还取决于地块属性，如住宅面积、房龄、价值及与市中心的距离。在这片6000平方公里的都市区范围内，不同生态区和城市间的植被分布存在显著差异：爱德华兹高原（EP）生态区的乔木/灌木覆盖率明显高于以草本为主的黑土草原（BP）生态区。在10个城市中，地块属性（用地规模、房产价值、房龄及距市中心距离）与不同植被类型呈现差异化关联——总体而言，规模更大、房龄更久、价值更高的地块通常支持更多乔木生长，但这一趋势会随生态区及分析尺度变化。

尽管本研究系统分析了多尺度植被覆盖与地块特征，未来研究仍需纳入收入、产权类型和人口统计等社会经济变量，以解析植被分布的社会决定因素。这些要素对改善野生动物栖息地、提升人类福祉及解决环境公平问题至关重要。虽然本研究未评估植被立体结构，但引入植被体积测量可通过生物量、碳储量、栖息地功能等细节评估来深化对城市植被的认知。将树木体积分析与高度/面积相结合，可更全面把握植被结构与分布特征，从而制定科学的城市规划与保护策略。因此，未来研究应整合植被体积函数与社会经济因子，以深入理解城市生态系统及其对生态服务与整体福祉的贡献。

Geographies期刊介绍

主编：Prof. Dr. Luca Salvati, Department of Economics and Law, University of Macerata, Via Armaroli 43, I-62100 Macerata, Italy

期刊发表范围涉及整个地理学领域，包括但不限于气候学、地貌学、生物地理学、水文学、景观生态学、土壤地理学、地理信息学、经济地理、人口地理。自2021年创刊以来，被ESCI、Scopus、AGRIS等多个权威数据库收录。