DOI: https://doi.org/10.1038/s43247-025-03047-w
تاريخ النشر: 2026-02-04
المؤلف: Yinshuai Li وآخرون
الموضوع الرئيسي: استخدام الأراضي وخدمات النظام البيئي
نظرة عامة
يتناول هذا القسم من ورقة البحث التحديات التي تطرحها التحضر السريع في الصين، وخاصة الصراع بين توسيع الأراضي والحفاظ على النظام البيئي. طور المؤلفون إطار عمل قائم على نظرية الربط الميتا لتحليل العلاقات بين التحضر ثلاثي الأبعاد (3D) وقيم خدمات النظام البيئي (ESVs) عبر 19 تجمعًا حضريًا رئيسيًا من 2005 إلى 2020. تشير النتائج إلى أنه بينما تحسن درجة التنسيق العام للربط، شهدت بعض المناطق، مثل تشنغدو-تشونغتشينغ وكيانزهونغ، تدهورًا، مما يبرز عدم التوازن المستمر في المناطق الغربية والداخلية. تؤكد الدراسة على الحاجة إلى تعزيز التعاون بين المناطق لتسهيل تبادل الموارد وتوافق السياسات من أجل التنمية الحضرية المستدامة.
تكشف التحليلات عن تباين زمني مكاني كبير في التحضر ثلاثي الأبعاد، حيث تفوق التوسع الأفقي على النمو العمودي. ارتفع متوسط مؤشر التحضر الأفقي (HUII) من 0.038 إلى 0.087، بينما ارتفع متوسط مؤشر التحضر ثلاثي الأبعاد (3D-UII) من 0.225 إلى 0.266، على الرغم من أن بعض المناطق شهدت انخفاضات. أظهرت قيم خدمات النظام البيئي مسارًا “على شكل حرف U”، حيث انخفضت في البداية قبل أن تتعافى قليلاً بحلول عام 2020، مع الحفاظ على مستويات أعلى من قيم خدمات النظام البيئي في التجمعات الحضرية الشرقية والجنوبية مقارنة بنظيراتها الغربية والشمالية. تختتم الدراسة بالقول إنه بينما تحسنت ديناميات التنسيق الداخلي بشكل عام، لا تزال العديد من التجمعات الحضرية على حافة عدم التنسيق، مما يبرز أهمية معالجة الفجوات الإقليمية في التحضر وإدارة خدمات النظام البيئي.
الطرق
في هذه الدراسة، بحث المؤلفون في علاقات التنسيق الربط والديناميات الزمنية المكانية بين التحضر ثلاثي الأبعاد (3D) وقيم خدمات النظام البيئي (ESVs) عبر 19 تجمعًا حضريًا في الصين، باستخدام إطار عمل للربط الميتا ونموذج درجة التنسيق الربط (CCD). تضمنت المنهجية عدة خطوات رئيسية: أولاً، تم تطوير مؤشر كثافة التحضر ثلاثي الأبعاد من خلال دمج التوسع الأفقي للأسطح غير النفاذة مع نمو ارتفاع المباني العمودية، مما يسمح بتquantification شامل لديناميات التحضر.
بعد ذلك، تم استخدام طرق التحليل الإحصائي الزمني والتحليل المكاني لتحليل التطور الزمني المكاني لـ 11 من قيم خدمات النظام البيئي جنبًا إلى جنب مع إجمالي قيم خدمات النظام البيئي. ثم استخدمت الدراسة نظرية الربط الميتا لإنشاء إطار عمل متعدد المقاييس لفحص العلاقات بين التحضر وقيم خدمات النظام البيئي، بينما تم استخدام نموذج درجة التنسيق الربط لت quantification تطور الديناميكية وحالات التنسيق الربط على مقاييس مكانية مختلفة – الربط الداخلي (داخل المدن الفردية)، والربط المحيطي (داخل التجمعات الحضرية)، والربط عن بعد (بين تجمعات حضرية مختلفة). أخيرًا، تم إجراء تحليلات مقارنة باستخدام نموذج التنمية النسبية ومعامل جيني داغوم لتقييم حالة التنمية النسبية للتحضر ثلاثي الأبعاد وقيم خدمات النظام البيئي، بالإضافة إلى الفجوات الإقليمية في علاقات التنسيق الربط الخاصة بهم.
النتائج
تكشف نتائج الدراسة حول التطور الزمني المكاني للتحضر ثلاثي الأبعاد في التجمعات الحضرية في الصين عن اتجاهات كبيرة في كل من الأبعاد الأفقية والعمودية. من منظور أفقي، زاد متوسط مؤشر كثافة التحضر الأفقي (HUII) من 0.038 في 2005 إلى 0.087 في 2020، حيث أظهرت مدينة دونغقوان في دلتا نهر اللؤلؤ (PRD) أعلى قيمة لـ HUII تبلغ 0.545، بينما سجلت مدينة هينان التبتية ذاتية الحكم في منطقة لاسا أدنى قيمة عند 0.002. قادت دلتا نهر اللؤلؤ باستمرار في التوسع الأفقي، حيث تجاوزت دلتا نهر اليانغتسي (YRD) منطقة بكين-تيانجين-هيبي (BTH) بعد عام 2010، وتجاوزت مقاطعة سيتشوان (SP) أيضًا BTH بحلول عام 2020. على العكس، حافظت العديد من التجمعات الغربية على قيم HUII أقل من 0.05، مما يشير إلى تحضر أفقي أبطأ.
في البعد العمودي، كان النمو في ارتفاع المباني أكثر تواضعًا، كما يتضح في مؤشر كثافة التحضر العمودي (VUII). أظهر متوسط VUII ركودًا أو انخفاضًا في عدة مدن، حيث حققت مدينة شنتشن في دلتا نهر اللؤلؤ أعلى VUII بلغ 0.151، بينما كانت مدينة هويانغهي في منطقة TNS لديها أدنى قيمة عند 0.058. من الجدير بالذكر أن المدن التي كانت تقود سابقًا في التحضر العمودي، مثل تشاوتشو (CC) وكوانتشو (QZ)، شهدت انخفاضات إلى قيم VUII متوسطة تبلغ 0.096 و0.099، على التوالي، بحلول عام 2020. أظهرت دلتا نهر اللؤلؤ، وخاصة شنتشن وزهوي ودونغقوان وقوانغتشو، نموًا عموديًا مستمرًا، بينما أظهرت تجمعات أخرى تطويرًا عموديًا بطيئًا نسبيًا.
المناقشة
تسلط قسم المناقشة في ورقة البحث الضوء على النتائج المتعلقة بالتحضر ثلاثي الأبعاد وعلاقته بخدمات النظام البيئي (ES) عبر مختلف التجمعات الحضرية في الصين. استخدمت الدراسة مؤشر كثافة التحضر ثلاثي الأبعاد (3D-UII) لتقييم النمو الحضري، مما يكشف أن المدن في المناطق الساحلية الجنوبية الشرقية وحوض نهر اليانغتسي، وخاصة شنتشن ودونغقوان وشنغهاي، أظهرت تحضرًا ثلاثي الأبعاد كبيرًا. في المقابل، تأخرت المدن الشمالية والغربية، حيث زادت القيمة الإجمالية لـ 3D-UII من 0.225 إلى 0.266 بين 2005 و2020. من الجدير بالذكر أنه بينما قادت دلتا نهر اللؤلؤ (PRD) باستمرار في التحضر ثلاثي الأبعاد، شهدت مناطق أخرى مثل QZ وCC انخفاضات، مما يشير إلى تحول نحو النمو الأفقي المنخفض الارتفاع في المناطق الحساسة بيئيًا.
استكشفت الدراسة أيضًا ديناميات التنسيق الربط بين التحضر ثلاثي الأبعاد وES، كاشفة عن تحسن طفيف في التنسيق الداخلي للربط، مع زيادة القيم المتوسطة من 0.485 إلى 0.506. ومع ذلك، لا تزال العديد من التجمعات الحضرية على حافة عدم التنسيق. تشير النتائج إلى أن التحضر يمكن أن يؤدي في البداية إلى تدهور بيئي، ولكن مع زيادة الوعي البيئي والتدخلات السياسية، يمكن أن تظهر علاقة أكثر تنسيقًا. تؤكد الأبحاث على الحاجة إلى استراتيجيات تخطيط حضري متوازنة تعطي الأولوية للحماية البيئية، خاصة في المناطق التي تشهد توسعًا حضريًا سريعًا، لتخفيف التأثيرات البيئية المحتملة وتعزيز استدامة النمو الحضري.
DOI: https://doi.org/10.1038/s43247-025-03047-w
Publication Date: 2026-02-04
Author(s): Yinshuai Li et al.
Primary Topic: Land Use and Ecosystem Services
Overview
This section of the research paper addresses the challenges posed by rapid urbanization in China, particularly the conflict between land expansion and ecosystem preservation. The authors developed a framework based on meta-coupling theory to analyze the relationships between three-dimensional (3D) urbanization and ecosystem service values (ESVs) across 19 major urban agglomerations from 2005 to 2020. The findings indicate that while the overall coupling coordination degree has improved, certain regions, such as Chengdu-Chongqing and Qianzhong, have experienced degradation, highlighting persistent imbalances in western and inland areas. The study emphasizes the need for enhanced inter-regional cooperation to facilitate resource sharing and policy alignment for sustainable urban development.
The analysis reveals significant spatiotemporal differentiation in 3D urbanization, with horizontal expansion outpacing vertical growth. The average horizontal urbanization index (HUII) increased from 0.038 to 0.087, while the average 3D urbanization index (3D-UII) rose from 0.225 to 0.266, though some regions saw declines. ESVs exhibited a “U-shaped” trajectory, initially declining before recovering slightly by 2020, with eastern and southern urban agglomerations maintaining higher ESV levels compared to their western and northern counterparts. The study concludes that while intra-coupling coordination dynamics generally improved, many urban agglomerations remain on the brink of uncoordination, underscoring the importance of addressing regional disparities in urbanization and ecosystem service management.
Methods
In this study, the authors investigated the coupling coordination relationships and spatiotemporal dynamics between three-dimensional (3D) urbanization and ecosystem service values (ESVs) across 19 urban agglomerations in China, utilizing a meta-coupling framework and a coupling coordination degree (CCD) model. The methodology comprised several key steps: first, a 3D urbanization intensity index was developed by integrating horizontal impervious surface expansion with vertical building height growth, allowing for a comprehensive quantification of urbanization dynamics.
Subsequently, time-series statistical and spatial analysis methods were employed to analyze the spatiotemporal evolution of 11 ESVs alongside the total ESV. The study then applied meta-coupling theory to create a multi-scale framework for examining the relationships between urbanization and ESVs, while the CCD model was used to quantify the dynamic evolution and coupling coordination states at various spatial scales—intracoupling (within individual cities), peri-coupling (within urban agglomerations), and tele-coupling (between different urban agglomerations). Finally, comparative analyses were conducted using the relative development model and the Dagum Gini coefficient to assess the relative development status of 3D urbanization and ESVs, as well as regional disparities in their coupling coordination relationships.
Results
The results of the study on the spatiotemporal evolution of 3D urbanization in China’s urban agglomerations reveal significant trends in both horizontal and vertical dimensions. From a horizontal perspective, the average Horizontal Urbanization Intensity Index (HUII) increased from 0.038 in 2005 to 0.087 in 2020, with Dongguan City in the Pearl River Delta (PRD) exhibiting the highest HUII value of 0.545, while Hainan Tibetan Autonomous Prefecture City in the Lhasa region recorded the lowest at 0.002. The PRD consistently led in horizontal expansion, with the Yangtze River Delta (YRD) surpassing the Beijing-Tianjin-Hebei (BTH) region post-2010, and the Sichuan Province (SP) also exceeding BTH by 2020. Conversely, many western agglomerations maintained HUII values below 0.05, indicating slower horizontal urbanization.
In the vertical dimension, the growth in building height was more modest, as reflected in the Vertical Urbanization Intensity Index (VUII). The average VUII showed stagnation or decline in several cities, with Shenzhen City in the PRD achieving the highest VUII of 0.151, while Huyanghe City in the TNS region had the lowest at 0.058. Notably, cities that previously led in vertical urbanization, such as Chaozhou (CC) and Quanzhou (QZ), experienced declines to average VUII values of 0.096 and 0.099, respectively, by 2020. The PRD, particularly Shenzhen, Zhuhai, Dongguan, and Guangzhou, demonstrated continuous vertical growth, while other agglomerations exhibited relatively slow vertical development.
Discussion
The discussion section of the research paper highlights the findings related to 3D urbanization and its relationship with ecosystem services (ES) across various urban agglomerations in China. The study utilized a 3D Urbanization Intensity Index (3D-UII) to assess urban growth, revealing that cities in the southeastern coastal regions and the Yangtze River Basin, particularly Shenzhen, Dongguan, and Shanghai, exhibited significant 3D urbanization. In contrast, northern and western cities lagged, with the overall 3D-UII increasing from 0.225 to 0.266 between 2005 and 2020. Notably, while the Pearl River Delta (PRD) consistently led in 3D urbanization, other regions like the QZ and CC experienced declines, indicating a shift towards low-rise horizontal growth in ecologically sensitive areas.
The study also explored the coupling coordination dynamics between 3D urbanization and ES, revealing a slight improvement in intra-coupling coordination, with average values increasing from 0.485 to 0.506. However, many urban agglomerations remained at the edge of being uncoordinated. The findings suggest that urbanization can initially lead to ecological degradation, but with increased ecological awareness and policy interventions, a more coordinated relationship can emerge. The research emphasizes the need for balanced urban planning strategies that prioritize ecological safeguards, particularly in regions experiencing rapid urban expansion, to mitigate potential environmental impacts and enhance the sustainability of urban growth.