西南地区植被韧性近二十年动态演变：水分有效性及太阳辐射驱动的由丧失到增益的转变

针对气候变化下西南地区植被稳定性机制不明的问题，研究人员基于“临界减速”理论（CSD），利用卫星遥感数据（kNDVI）量化了2000-2020年植被韧性时空格局，发现72.6%区域存在“绿化但韧性下降”现象，并揭示辐射压力降低与水分增加驱动了韧性由丧失（2000-2011）向增益（2012-2020）的转折。该研究为区域生态风险管理提供了科学依据。

　　

论文解读

在全球气候变化加剧的背景下，陆地植被的稳定性成为生态学研究焦点。西南中国作为重要碳汇区，近二十年却频发极端气候事件，如干旱与热浪，导致植被生长面临严峻挑战。尽管生态工程推动区域“绿化”，但植被能否长期维持功能稳定性仍是未解之谜。更矛盾的是，全球观测显示植被普遍呈现“绿化与韧性丧失并存”现象，这种背离如何解释？西南地区是否遵循同样规律？这些问题直接关系到中国碳中和目标的实现与生态安全屏障建设。

为解答上述问题，研究人员基于长时间序列卫星遥感数据（kernel Normalized Difference Vegetation Index, kNDVI），首次系统评估了2000-2020年西南地区植被韧性动态。研究采用“临界减速”（Critical Slowing Down, CSD）理论框架，以滞后1阶自相关系数（AR(1)）作为韧性指标，结合SHAP（Shapley Additive Explanations）模型解析驱动因子。

关键技术方法

1. 遥感数据：使用2000-2020年kNDVI时间序列（空间分辨率1 km），通过Theil-Sen趋势分析量化植被绿化趋势；
2. 韧性量化：基于CSD理论计算AR(1)，数值升高表征韧性丧失；
3. 断点检测：采用Pettitt检验识别韧性趋势转折年份；
4. 驱动因子解析：整合气候（降水、温度、辐射）、地形与植被类型数据，利用SHAP模型量化因子贡献度。

研究结果

1. 空间格局：绿化与韧性的空间背离

• 72.6%区域呈现“绿化但韧性下降”，尤以云南高原和四川盆地显著（图1a）；
• 低纬度地区（<25°N）韧性普遍较低，与高温强辐射环境相关；
• 温带阔叶混交林是唯一持续韧性丧失的生物群系。

2. 时间转折：2011年关键断点

• 韧性动态呈现“V”型转折：2000-2011年以年均0.012速率丧失，2012-2020年以0.008速率增益（图2b）；
• 转折后，水分有效性（降水+土壤湿度）贡献度提升37%，太阳辐射压力降低21%（图3c）。

3. 驱动机制：水分-辐射的协同作用

• 韧性增益区与降水增加（+15.2 mm/yr）、云量增多（辐射降低8.6 W/m²）显著相关；
• SHAP分析显示，水分对韧性增益的解释力（42.1%）远超温度（11.3%）和植被类型（9.8%）。

结论与意义
该研究首次揭示了中国西南植被韧性从丧失到增益的转折现象，挑战了“全球植被韧性持续衰退”的普适性认知。结果表明，区域水分条件改善（如降水增加、云量调控辐射）可有效抵消升温的负面效应，这一发现为干旱区生态恢复提供了新思路：未来生态工程需兼顾“增绿”与“稳功能”，尤其需关注水分调控的关键作用。论文发表于《Agricultural and Forest Meteorology》，为全球变化背景下区域尺度生态系统适应性管理提供了科学范式。