中国西南喀斯特流域沉积物连通性年际变化及其气候-植被耦合驱动机制

针对喀斯特生态脆弱区土壤侵蚀与沉积物输移机制不清的问题，研究人员通过PLS-SEM模型量化了2000-2019年六个典型流域沉积物连通性指数(IC)的动态变化，揭示气候因子解释53-90%径流变异而植被恢复对IC影响仅1-7%，为喀斯特区生态修复提供理论支撑。

　　

喀斯特地貌以其独特的地下河网和脆弱的表层土壤闻名，中国西南地区作为全球最大连片喀斯特区，长期面临石漠化与土壤侵蚀的生态威胁。这片土地上的土壤形成速率极低，地表裂隙发育，加之季风气候带来的强降雨，使得沉积物输移过程呈现复杂的地表-地下双通道特征。尽管已实施植被恢复等治理措施，但气候变暖与人类活动如何通过改变沉积物源-汇连通性(IC)影响水土流失，仍是悬而未决的科学难题。

针对这一挑战，中国科学院亚热带农业生态研究所等单位的研究人员选取珠江流域西江水系6个典型喀斯特小流域（碳酸盐岩占比39-64%），基于2000-2019年气候、植被、土地利用等多源数据，创新性采用偏最小二乘结构方程模型(PLS-SEM)，首次系统解析了气候-植被耦合作用对沉积物连通性年际变化的驱动机制。相关成果发表在环境地学顶级期刊《CATENA》上。

研究团队运用Mann-Kendall趋势检验分析IC时序特征，通过NDVI数据计算植被覆盖管理因子(C)，结合EPIC模型推导土壤可蚀性因子(K)，进而构建源-汇景观指数(SSLI)作为IC计算的核心参数。PLS-SEM模型则用于解耦气候、植被、IC与水文要素的复杂关系网络。

研究结果显示：

1. 气候与植被特征：流域年均降水量1129.5-1433.1 mm，坡度12.4-19.4°，径流变异系数(C_v)显示中度波动性，而沉积量变化更为剧烈。
2. IC时空格局：2000-2019年IC均值2.10-2.97，呈不显著下降趋势，反映植被恢复对连通性的微弱抑制效应。
3. 驱动机制解析：PLS-SEM表明气候因子主导径流变异（解释率53-90%），而气候与植被对IC变化的联合解释力仅1-7%。沉积量变异中21-67%由气候-植被-IC-径流协同作用解释，极端降雨通过增强径流能量直接提升IC。

结论与意义：
该研究首次定量揭示喀斯特区沉积物连通性对气候变化的敏感性高于植被恢复，IC作为"水文过程放大器"的角色被明确。发现植被冠层截留和根系固土虽能降低侵蚀，但对沉积物远程输移的阻断效果有限，这解释了为何石漠化治理需结合工程措施。方法论上，PLS-SEM的应用为多变量非线性系统分析提供了新范式，SSLI指数构建方法可推广至全球喀斯特区。成果对完善"双碳"目标下的生态修复策略具有重要指导价值，尤其为西南地区水土保持规划提供了量化依据。