رشد شهری اثرات قابل توجهی بر بوم سازگان و عملکرد آن دارد که اندازه گیری کمی این اثرات مشکل است و اغلب در تصمیم گیری برای تخصیص کاربری زمین نادیده گرفته می شود. همچنین، تحلیلتناسبزمینبرایگسترششهرهافرآیندیاستکهبهارزیابی هایهمه جانبه نیازدارد.هدف اصلی این تحقیق بهینه سازی تغییرکاربری های موجود در منطقه با توجه به اهمیت نیتروژن خاک به عنوان یکی از مخازن ذخیره نیتروژن و معیاری از خدمات بوم سازگان است. از گذشته تاکنون، مدل های مختلفی توسط محققان توسعه یافته است تا بتوان پیچیدگی پویایی رشد شهر را شبیه سازی نمود. در این پژوهش از مدلsleuth برای مدل سازی رشد شهر استفاده شد. در این مدل به کمک لایه های شیب، کاربری اراضی، مناطق مستثنی از توسعه، مناطق شهری در چهار دوره زمانی و جاده ها حداقل در دو دوره زمانی، ضرایب رشد شهر با عناوین ضریب انتشار، ضریب زایش، ضریب پخش، ضریب مقاومت به شیب و ضریب گرایش به جاده برای منطقه مطالعاتی تعیین گردید. این ضرایب در سه مرحله کالیبراسیون و به کمک ترکیبی از زنجیره های مارکوف و شبکه های خودکار به دست آمدند. پس از تعیین ضرایب رشد شهری در منطقه مطالعاتی شامل شهرستان های علی آباد، رامیان و آزاد شهر از آن ها برای پیش بینی رشد شهر در آینده استفاده گردید.نقشه نیتروژن خاک با استفاده از داده های موجود و درون یابی نقاط با روش وزنی معکوس فاصله تهیه شد. با توجه به ضرایب تعیین شده برای منطقه، مرحله ی پیش-بینی مدل با توجه به نیتروژن خاک اجرا شد. نتایج نشان داد که میزان و جهت توسعه ی شهر و تغییر کاربری ها در سناریو ی تاریخی و سناریو ی حفظ نیتروژن خاک متفاوت است و در هر دو سناریو کاربری عمده تبدیل شده به شهر کاربری کشاورزی است. از ضرایب به دست آمده می توان برای مطالعاتآینده و پیش بینی رشد شهر با توجه معیارهای متفاوت در منطقه استفاده کرد. همچنین، نتایج به دست آمده می تواند درپیش بینیگسترششهر و کنترل آندر جهت حفظ اراضیمرغوبکشاورزی،جنگل و مرتع مفید باشد.