人类活动削弱地形对阿穆尔河流域植被动态响应气候变化的调控作用

本研究针对阿穆尔河流域（ARB）植被动态响应气候变化的机制，探讨了地形因素的调控作用及人类活动的影响。通过分析2000-2023年植被覆盖度（FVC）时空变化，结合结构方程模型（SEM），发现地形通过直接和间接途径调节气候对植被的影响，而人类活动显著削弱了这一调控效应。成果为跨境流域生态恢复策略制定提供了科学依据。

　　

在全球气候变化背景下，植被动态响应机制研究成为生态学热点，但地形因素如何调控这一过程仍存在认知空白。阿穆尔河流域（ARB）作为横跨中、俄、蒙三国的敏感生态区，其植被覆盖度（FVC）变化对区域水文和碳循环具有重要影响。尽管已有研究关注气候与人类活动对植被的影响，但地形对气候-植被关系的调控作用及其受人类干扰的机制尚不明确。

中国科学院东北地理与农业生态研究所的研究团队通过分析2000-2023年MODIS-NDVI数据，结合DEM和气候数据集，揭示了ARB植被动态的时空规律。研究发现FVC呈现"东高西低"格局，24年间以0.006/10a的速率微弱增长，但空间异质性显著：中国区显著上升（0.009/10a），俄罗斯区轻微下降（-0.002/10a），蒙古区则呈现非显著增长（0.033/10a）。通过重心迁移模型发现FVC重心总体向南移动，空间自相关分析显示"高-高"聚类在中国区增强而在俄罗斯区减弱。

研究创新性地采用结构方程模型（SEM）量化地形调控机制，发现：1）气候因子直接促进FVC提升（温度β=0.07，降水β=0.20）；2）地形通过双重途径调控——坡度直接抑制FVC（β=-0.20）而海拔促进（β=0.19），同时坡度通过降低温度但增强降水间接影响植被，海拔则相反；3）人类活动（以土地利用变化为表征）使地形调控效应减弱60%-90%，如坡度直接效应从-0.20降至-0.01。多组SEM验证了这种削弱作用的统计学显著性（△χ²(11)=140.26, p<0.01）。

技术方法上，研究整合遥感反演（MODIS13Q1）、空间统计（Theil-Sen趋势分析、Moran's I指数）和机理建模（SEM）三大技术体系。采用像元二分模型计算FVC，通过NASA DEM提取地形因子，CRU-TS气候数据经WorldClim校正，所有数据统一至250m分辨率进行空间叠加分析。

研究结果部分显示：

1. 空间分布特征：极高FVC（>0.75）占85.54%，主要分布在俄罗斯锡霍特山脉和中国大小兴安岭；低FVC集中于蒙古草原和中国松嫩平原。
2. 时空变异特征：2003年FVC达最低值（0.78），2005年恢复峰值（0.82）。改善区占37.56%（主要在中国雅布洛诺夫山脉），退化区占42.27%（俄罗斯东北部针叶林）。
3. 地形调控机制：在无土地利用变化区域，地形通过改变局地气候（温度调节效应：坡度β=-0.12，海拔β=0.15）间接影响FVC，这种效应在人类活动干扰区消失。

结论与讨论强调：

1. 气候变暖与降水增加直接促进ARB植被生长，但效应受地形强烈调制——海拔每升高1000m可使气候增温对FVC的促进作用增强19%。
2. 人类活动通过改变地表属性（如农业开垦使大兴安岭草地FVC下降）和水文过程，瓦解了地形原有的气候缓冲功能，这种干扰在跨境流域需协同治理。
3. 研究创新点在于首次量化人类活动对地形调控的削弱强度，为"山水林田湖草"系统治理提供新视角，尤其对ARB这类地形复杂的跨境生态区具有重要管理启示。

该成果发表于《Ecological Frontiers》，为理解人地耦合系统中植被响应机制提供了范式转变——传统气候-植被模型需纳入地形调控的三维视角，同时警示跨境生态保护需协调人类活动强度与地形本底功能。未来研究可结合多源遥感与生态系统模型，进一步解析不同土地利用转型对地形调控的差异化影响。