安第斯山脉高海拔盐沼湿地植被覆盖动态及其对环境因子的响应机制研究

《Wetlands》：Vegetation Cover Dynamics in Saline High-Altitude Wetlands of the Andes for Environmental Factors

本研究针对高海拔干旱区湿地植被边界动态监测难题，以智利阿塔卡马盐沼Tilopozo湿地系统为研究对象，通过1985-2019年Landsat卫星影像序列，结合降水、蒸散和水位数据，揭示了严格喜湿种（Schoenoplectus americanus、Baccharis juncea）主导的永久植被覆盖具有高度时空稳定性（Kappa系数0.79-0.93），而过渡喜湿种（Distichlis spicata、Tessaria absinthioides）构成的临时植被覆盖受降水和蒸散驱动（滞后2-4个月）。该研究为界定湿地稳定边界和动态边界提供了新方法，对超干旱区湿地保护管理具有重要实践意义。

　　

在南美洲安第斯山脉的极端干旱环境中，镶嵌着一系列依赖地下水补给的高海拔湿地，它们如同荒漠中的绿色宝石，维持着独特的生物多样性和生态功能。然而，这些湿地正面临着气候变化和人类活动的双重压力，其植被边界呈现高度动态变化，给精准监测和保护管理带来巨大挑战。传统观点认为湿地植被属于非地带性植被，不受区域气候条件影响，但近年研究发现其不同植被类型对环境因子存在差异化响应。在这一背景下，Jorge Soto团队以阿塔卡马盐湖南缘的Tilopozo湿地系统为天然实验室，开展了一项跨越34年的生态水文研究。

研究团队整合多源遥感数据与实地观测，通过分析六段关键时期（1985-2019年）的植被覆盖动态，首次系统揭示了永久植被和临时植被的分布规律及驱动机制。他们发现湿地核心区的永久植被覆盖（约60公顷）具有惊人的稳定性，无论降水波动或地下水开采影响如何，其空间分布始终保持高度一致。这种稳定性与严格喜湿物种的生态特性密切相关，这些物种依赖持续饱和的土壤条件，形成了湿地的"生态骨架"。

相比之下，临时植被覆盖则表现出明显的季节和年际波动，其变化与降水事件和蒸散作用呈现显著相关性。特别值得注意的是，蒸散作用通过促进毛细管水分上升，反而为临时植被提供了水分来源，这一发现颠覆了传统认知中蒸散单纯作为水分损失因子的角色。研究还发现地下水位的下降并未对临时植被产生持续影响，说明在超干旱区湿地中，气象因子而非水文因子更主导着植被的动态边界。

关键技术方法

研究采用Landsat系列卫星影像（TM/OLI传感器）计算归一化植被指数（NDVI），设定0.13-0.18阈值识别植被覆盖；通过频率分析确定永久植被覆盖（≥95%出现频率）；使用Kappa系数评估稳定性；采用Spearman相关分析环境因子（降水、蒸散、水位）与临时植被的滞后关系；结合实地植被调查验证遥感分类结果。

永久植被覆盖的时空稳定性

永久植被覆盖在1985-2019年间保持57.87公顷的稳定面积，Kappa系数介于0.79-0.93之间，分类精度达92.66%-97.53%。不同时期对比显示，即经历从极湿到极干的气候波动，永久植被的核心区域始终保持空间一致性，证明其作为湿地生态系统的稳定核心。

临时植被覆盖的环境驱动

临时植被覆盖面积波动范围达7.67-64.18公顷，峰值出现时间从2月（1989-1992）逐渐推迟至6月（2016-2019）。相关分析表明降水对临时植被的影响存在2个月滞后，而蒸散作用呈现4个月滞后效应。在过渡期（1997-2004）子系列中，临时植被对降水响应不显著，可能与这一时期极端气候事件频发有关。

植被组成分异特征

2016-2019年子系列显示，永久植被区79.39%由严格喜湿种组成（S. americanus和B. juncea草地），而临时植被区66.62%为过渡喜湿种（D. spicata草地和T. absinthioides灌丛）。两种植被类型的过渡带存在混合群落，反映了干湿交替的生态梯度。

这项研究创新性地提出了基于植被稳定性的湿地边界界定框架，将永久植被区视为湿地保护的"生态红线"，而临时植被区则反映了湿地的潜在扩张范围。该框架为超干旱区湿地的适应性管理提供了科学依据，特别是在气候变化背景下预测湿地演变趋势方面具有重要价值。研究结果强调，在制定湿地保护政策时，需区别对待不同植被类型的功能差异，建立动态监测体系而非固守静态边界。这一方法论对全球干旱区湿地研究具有示范意义，为破解"如何保护动态变化的生态系统"这一科学难题提供了安第斯山脉的解决方案。