黄土高原植被生态系统的发展轨迹与驱动因素

黄土高原植被生态系统的发展轨迹与驱动因素 陆地生态系统对于气候变化和人类活动有着不同的响应。生态系统的非线性和突变尤其重要，因为它们表明生态系统结构和功能的重大变化，对生态系统服务的提供构成威胁。本文区分了中国黄土高原从2000年到2020年生态系统生产力的线性、曲线和突变。利用空间随机森林模型来分析这些变化模式背后的驱动因素。结果表明，84.1%的生态系统在植物生产力方面发生正向变化，少部分（2.5%）发生负向变化。生态系统生产力的正变化和负变化都普遍存在突变，负变化往往表现为突变（79.3%）。植物生产力的负变化，特别是负突变，主要与以夜间光照增加和城市化为特征的人类活动有关。土地向森林的转变与植物生产力的曲线轨迹有关，其特征是非线性的加速变化。更高的可用水量和更湿润的环境更可能促进植物生产力的积极变化。中等变暖趋势有助于植物生产力的正突变，而高变暖趋势与负突变和曲线变化增加有关。研究强调了考虑生态系统中各种变化行为对目标生态系统发展的重要性。 黄土高原是中国的生态脆弱区，历来遭受严重的水土流失和土地退化。中国政府实施了“退耕还林还草”工程，该项目旨在防止土壤侵蚀，减轻洪水，并通过植被恢复来储存碳。与此同时，黄土高原近20年来也经历了快速的城市化进程。城镇人口比例从2000年的34.9%上升到2020年的63.8%。因此，生态恢复、城市化和全球气候变化的共同作用将导致该地区生态系统动态的多样性。尽管这些变化的重要性，但以往的研究主要集中在黄土高原植被生态系统的线性变化上。非线性和突变得到的关注较少。在这里，应用Berdugo等人（2022）提出的轨迹诊断方法来区分生态系统kNDVI的线性、曲线和突变模式。量化了各变化模式的相对发生率，以确定黄土高原最普遍的kNDVI动态类型的空间分布。为了研究kNDVI轨迹与潜在的社会和环境因素之间的关系，采用了空间随机森林模型。本文旨在确定黄土高原植被生态系统的变化轨迹是否具有多样性，确定主要的变化轨迹类型，并探讨不同变化轨迹的驱动因素。