近年来，我国城市化水平稳步提升。国家统计局数据显示，2021年末，我国常住人口城镇化率为64.72%，比2020年末提高了0.83个百分点。2021年末，我国城镇常住人口达到91425万人，比2020年末增加1205万人；乡村常住人口49835万人，减少1157万人。
城市化，是一个国家或地区由以农业为主的传统乡村型社会向以工业和服务业等非农产业为主的现代城市型社会逐渐转变的历史过程。
城市化这一过程是否对生态环境造成影响、如何影响生态环境？中国科学院亚热带农业生态研究所（下称亚热带生态所）研究员王克林团队联合其他团队历时20余年研究发现，城市化有效助推了我国生态的持续改善。2月8日，这一研究成果发表在《自然-可持续发展》上，论文第一作者为丹麦哥本哈根大学地理系博士生张晓鑫，通讯作者为王克林团队成员岳跃民研究员和童晓伟博士（哥本哈根大学博士后）。
新视角看城市化与生态恢复关系
2019年初，NASA公布的一组最新卫星照片和监测数据显示，过去20年间地球正在“绿起来”，而中国和印度是地球变绿的主要引领者。根据NASA公布的数据，仅中国一个国家的植被增加量，便占到过去17年里全球植被总增加量的至少25%。
“荒漠化土地在持续减少，绿地的面积不断增加，所以过去20年来中国和印度引领了世界绿化。但中国的绿化具有更强的持续性，因为我们的绿化主要是靠植树造林和生态保护；而印度的绿化则主要体现在农田播种面积增加，森林增长面积仅为4.4%。”王克林说。
快速城市化、大规模农民外出务工及生态工程背景下，中国成为近年来全球“变绿”的热点区。中国持续“变绿”，植树造林是唯一贡献者吗？以往的研究或者印象都认为，城市化对自然生态系统的影响主要是负面的。面向国家“双碳”目标，亟需从社会-生态系统的整体性视角，辨析与权衡中国快速城市化、大规模城-乡人口迁移与流动对实现“碳中和”的影响与贡献。
社会-生态系统的动态演变是人地相互作用研究的核心内容，也是生态学和地理学研究的前沿科学问题。2020年，中国科学院院士傅伯杰提出，根据系统要素相互作用变化识别社会-生态系统稳态转换，同时关注其驱动因素和本地与溢出效应的研究框架，并以黄土高原社会-生态系统近千年的演变为案例，证明了该框架的适用性。
“过去生态学领域主要研究的是生物与环境的关系 ，一般不把人作为生态系统的主要部分，此次研究采用了全新的视角，把自然、社会经济作为一个复合生态系统，把人以及人类活动的影响放进这个生态系统，从社会-生态的整体性视角来研究社会经济的发展对生态恢复的驱动作用。”岳跃民介绍。
王克林研究员团队与丹麦哥本哈根大学、法国环境与气候科学实验室、美国俄克拉荷马大学等团队合作，将人地系统耦合研究前沿与中国“碳中和”目标重大需求相结合，利用中国近20年的多源长时间序列卫星遥感数据、近30年的人口普查统计数据以及基于移动大数据的手机站点记录数据，探究了中国城市化以及人口迁移的时空特征，量化了不同程度城市化及城-乡人口迁移与流动下的植被地上生物量碳变化。
“该研究认为，近些年中国森林碳汇增加是因为农村人口向城市化地区流动，人口减少导致了森林的增长，这种观点在一定程度上改变了我们对中国碳固定的社会政治驱动因素的理解。”该论文审稿人认为，该研究强调城市化可以促进碳中和，城市绿化可以补偿由于土地覆盖转换造成的地上碳损失，在当前中国“碳中和”计划下，这一主张是非常重要的，也是一个非常及时的讨论。
农民变市民后 农村“绿点”逐渐增多
城市化具体是如何影响生态环境的？上述研究团队发现，2000年至2020年间，中国城市化面积增加了约1倍，约60%地区的人口密度降低；2002年至2010年，中国快速城市化扩张导致了约2000万吨的初始植被地上碳损失，但在随后的2010年至2019年间，城市化区域的植被地上碳储量增加了3000万吨，抵消了城市化初期导致的碳损失。这与近些年来的城市绿化有关，不少城市通过造林、增加城市绿地、建设社区公园等方式增加了建成区的植被碳储量。
团队进一步研究发现，2002年至2019年，中国农村地区人口每年减少约1400万人，农村人口减少地区植被地上生物量碳每年增加约2.8亿吨，且植被恢复固碳随农村人口压力的减弱而增加，而同期城市化导致耕地减少4%，表明农村人口压力缓解促进了区域植被恢复固碳。
“由于中国城乡二元户籍制度的影响，传统人口普查统计数据可能会高估农村地区的实际人口压力程度。”岳跃民表示，团队进一步以中国“变绿”的热点区——西南喀斯特区为例，利用春节期间的手机定位大数据，实时量化了大规模城-乡人口流动的时空差异，发现随着农村外出流动人口比例的增加，植被地上生物量碳密度的增加趋势显著，这进一步验证了农村人口压力减少越明显的地区植被恢复固碳越显著。
“我们发现一个有趣的现象，那些离开农村进入城市的新市民中，生活的城市离家乡越远，就对其家乡生态恢复的贡献越大，因为他们回家的频次很低，一般是一年1-2次；那些离家乡较近的新市民对家乡生态恢复的贡献较低，因为他们回家的频率高，有些人可能还兼顾了家里的一些农活，使得农田的生态恢复驱动力没有完全释放出来。”岳跃民说。
研究表明，中国快速城市化与“碳中和”的目标并不相互排斥，大规模城-乡人口迁移与流动可以释放农村地区人类活动对自然生态系统的扰动压力，促进植被覆盖与生物量的增加，提升生态系统的固碳能力，有助于国家“碳中和”目标的实现。
“也就是说，中国的快速城市化促进了全国尤其是中西部地区的生态恢复和生物固碳的增加。我国中西部地区过去是脱贫攻坚的主战场，当地的农民长期依赖于土地生产，给土地生态系统造成了巨大的压力，石漠化、水土流失等情况非常严重，近20年中国城市化的快速发展，促进了农村人口向城市人口流动，农村人口进入城市后，减轻了对土地的依赖，缓解了土地的压力，促进了生态系统的恢复。”王克林说。
王克林表示，过去20年中国的城市化吸纳了大量的农村人口，使得农村的坡耕地退耕还林能够实现，生态得以逐渐恢复并以显著的成就引领世界绿化速度。研究表明，中国城市化驱动了农村人口的流动，农村人口减少地区每年形成的植被固碳约2.8亿吨，相当于中国陆地生态系统年固碳量的四分之一左右。
让城市化不断促进生态改善
论文审稿人认为，该研究强调城市化可以促进碳中性，城市绿化可以补偿由于土地覆盖转换造成的地上碳损失，在当前中国“碳中和”计划下，这一主张是非常重要的，也是一个非常及时的讨论。“该研究认为，近些年中国森林碳汇增加是因为农村人口向城市化地区流动，人口减少导致了森林的增长，这种观点在一定程度上改变了我们对中国碳固定的社会政治驱动因素的理解。”审稿人这样表示。
另外，此项研究也发现，近年来中国森林覆盖度的增加趋势减缓，森林生长饱和可能限制其长期固碳能力，特别是大规模人工林生态服务功能单一。对此岳跃民建议，未来生态保护与修复应重点关注生态固碳的稳定性与可持续性。
王克林则建议，在“碳中和”背景下，国家重大生态工程的实施需要强化社会-生态系统的整体性，应重点关注人地矛盾的区域分异，优化工程空间布局及适应性修复方案。
“国际上的经验表明，进入乡村振兴阶段和工业化后期，城市人口应该占到80%左右，农村人口占20%左右比较合理。”王克林表示，我国早期的城镇化是农民进入工厂的工业化阶段，现在的城市化是农民进入城市的市民阶段。中国的城市化特别是“大城市化”的推动作用不可忽视，要利用大中城市的发展驱动农村人口进一步向城市流动和转移。通过城市化的这一进程，既为城市发展带来活力，又为促进生态环境改善注入动力。
王克林表示，未来我国的城镇化进程还要进一步调整，要进一步鼓励大中城市的发展，尤其是中西部地区的城市，通过城市的高质量发展，让生态融入城市而不是让生态“点缀”城市，不断促进城市绿地面积增加，让城市的绿化和环境保护抵消大部分工业和人类活动排放的碳。
相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41893-021-00843-y