近日，我院迟登凯副教授联合国内外研究团队，在城市绿地暴露与儿童健康领域取得重要进展。研究提供了城市树冠破碎化与5岁以下儿童死亡风险之间的大规模跨国纵向流行病学证据，并进一步发展了量化树冠空间格局优化潜在健康收益的反事实评估方法。相关成果以“Urban tree canopy fragmentation and child mortality in low- and middle-income countries”为题发表于《美国国家科学院院刊》（PNAS）。迟登凯副教授为论文第一作者和通讯作者。研究获得天津大学刘丛强院士的指导。
从“树冠覆盖率”到“树冠覆盖是否破碎”
快速城市化不仅造成城市树冠面积减少，也会将原本连续的树冠切割为面积更小、彼此孤立的斑块，形成树冠破碎化。相比连续、聚集的树冠，破碎化的树冠可能削弱降温、空气污染缓解等生态系统服务，并可能通过改变生物栖息地以及增加人类与疾病媒介的空间接触来影响健康。儿童处于快速生长发育阶段，对极端高温、空气污染和传染病等风险更为敏感，因此树冠破碎化对儿童健康的潜在影响尤其值得关注。然而，既有儿童绿地健康研究主要关注植被指数、绿地覆盖率或树木密度等“总量”指标，对于“相同数量的绿地如何分布”关注不足，尤其缺乏绿地破碎化与儿童死亡风险之间的纵向流行病学证据。
率先建立树冠破碎化与儿童死亡风险的大规模跨国纵向关联
研究团队整合全球高分辨率土地覆盖数据与儿童健康调查数据（Demographic Health Surveys），对57个低收入和中等收入国家420244名5岁以下儿童开展纵向研究。研究量化了住宅区2 km范围内的树冠覆盖率（PLAND），并采用景观聚集度指数（Aggregation Index，AI）表征树冠空间破碎化程度，AI值越小，表明树冠越破碎。
图1. 不同城市住宅区树冠覆盖率（PLAND）及树冠聚集度（AI）。缓冲区半径为2 km。
准确识别树冠破碎化的健康关联面临一个关键难题：树冠总量与空间格局高度相关。通常树冠覆盖率越高，树冠也越容易形成聚集分布。因此，如果不能将二者分离，就难以判断观察到的健康关联究竟来自“树更多”，还是来自“树更加连续”。针对这一问题，研究团队构建了独立于树冠覆盖率的空间聚集指标（AIres），实现了树冠“总量”与“空间格局”的分离，从而能够比较相同树冠覆盖水平下不同破碎化程度与儿童死亡风险之间的关系。
研究结果显示，树冠覆盖率与儿童死亡风险呈非线性关系，在低至中等覆盖水平下，增加树冠与死亡风险下降相关。更重要的是，在分离树冠总量影响后，破碎化程度更低、空间上更加聚集和连续的树冠仍与更低的儿童死亡风险独立相关。在相同树冠覆盖水平下，树冠空间邻接程度每提高1个百分点，与死亡风险降低约0.17%相关（hazard ratio: 0.9983, 95% CI: 0.9972 to 0.9995）。
图2. 树冠覆盖率（PLAND）和树冠聚集度残差（AIres）与儿童死亡风险的关联。
提出量化格局优化潜在健康收益的新方法
在建立纵向关联的基础上，研究进一步回答了一个更具规划意义的问题：优化树冠空间格局究竟能够带来多大的潜在健康收益？回答该问题是推动绿地格局研究从健康关联走向规划实践的关键一步。
然而，由于绿地总量与空间格局高度耦合，传统方法难以独立评估格局优化的健康收益。对此，研究进一步发展了“树冠总量扩张-空间格局优化”双杠杆反事实健康评估框架：首先量化增加树冠覆盖的潜在健康收益；随后，基于前述总量-格局分离方法，充分考虑树冠覆盖率与空间聚集度之间的经验关系，在给定树冠覆盖水平下构建可行的格局优化情景，进一步量化降低树冠破碎化所对应的额外潜在健康收益，从而将“增加多少树木”和“如何配置树木”作为两个可分别量化的维度纳入健康效益评估。
该框架进一步应用于98个低收入和中等收入国家的城市及城市周边区域，识别出西苏丹稀树草原、巴基斯坦东部旁遮普地区和孟加拉国恒河-布拉马普特拉河三角洲等为重点区域，这些地区通过增加树冠覆盖或降低树冠破碎化可实现的死亡负担降幅最高。研究为土地和绿化资源有限条件下，通过连接孤立树冠、提高街道树木连续性等方式降低树冠破碎化、优化城市绿化空间配置并提升潜在健康效益提供了新的量化方法和科学依据。
图3. 通过增加树冠覆盖率（PLAND）和优化树冠聚集度（AI）所产生的潜在死亡负担缓解效应空间分布；红色区域代表通过树冠优化可实现较高死亡负担降低潜力的区域。
该研究由天津大学、新加坡-苏黎世联邦理工学院中心、清华大学、瑞士洛桑联邦理工学院、新西兰生物经济科学研究院、澳大利亚联邦科学与工业研究组织、墨尔本大学、澳门大学和新加坡国立大学等多家科研机构合作完成。该研究是团队围绕城市绿地空间格局与人群健康开展的系列研究成果之一，进一步拓展了绿地格局健康效应的研究对象与评估方法。相关研究成果请参考以下链接。
论文信息及相关成果：
Chi, D., Richards, D., Manoli, G., Yang, J., Ji, J. S., Zhang, Y., Lin, B., Hahs, A., Liu, C., Zhu, Y., Qiu, Y., Wang, J., Burlando, P., Fatichi, S., & Tan, P. Y. (2026). Urban tree canopy fragmentation and child mortality in low- and middle-income countries. Proceedings of the National Academy of Sciences, 123(34), e2606669123. https://doi.org/10.1073/pnas.2606669123
Chi, D., Manoli, G., Lin, B., Aerts, R., Yang, J., Hahs, A., Richards, D., Meili, N., Zhu, Y., Qiu, Y., Wang, J., Burlando, P., Fatichi, S., & Tan, P. Y. (2025). Residential tree canopy configuration and mortality in 6 million Swiss adults: A longitudinal study. The Lancet Planetary Health, 9(3), e186–e195. https://doi.org/10.1016/S2542-5196(25)00022-1
Chi, D., Manoli, G., Yang, J., Richards, D., Hahs, A., Lin, B., McDonnell, M. J., Zhang, Y., Zhu, Y., Qiu, Y., Wang, J., Zheng, X., Burlando, P., Fatichi, S., & Tan, P. Y. (2026). Tree canopy configuration and Swiss adult mortality at the municipal level: A nationwide ecological study. Environment International, 209, 110188. https://doi.org/10.1016/j.envint.2026.110188
