黄土高原植被恢复对景观生态风险的时空异质性影响及其与城市化的交互作用

本研究针对黄土高原生态脆弱区景观生态风险(LER)评估不足的问题，通过多源数据(LC/FVC/NTL)和空间分析方法(GWR/LISA)，揭示了植被恢复(VR)对LER的缓解效应存在17.66%-27.03%的显著影响区域，发现2010年后汾渭平原等区域出现负面效应扩张。成果为生态工程可持续实施提供了空间优化依据，发表于《Geography and Sustainability》。

　　

（论文解读）

在全球气候变化和人类活动加剧的背景下，生态脆弱区的景观生态风险(LER)评估成为可持续发展研究的焦点。黄土高原作为世界上水土流失最严重的区域之一，其植被恢复(VR)工程已实施二十余年，但传统研究多聚焦小尺度生态效应，缺乏对景观尺度风险格局的系统认知。更关键的是，快速城市化进程与生态保护之间形成了复杂的空间博弈，这种"绿色"与"灰色"基础设施的协同机制亟待破解。

陕西师范大学的研究团队创新性地构建了2000-2020年黄土高原陕西片区(LPSX)的多维评估体系。通过整合土地利用(LC)、植被覆盖度(FVC)和夜间灯光(NTL)等空间数据，采用景观格局分析、双变量空间自相关和地理加权回归(GWR)等方法，在4.5km×4.5km网格尺度上解析了VR与LER的时空耦合关系。研究特别关注了不同地貌单元（如沙地、丘陵沟壑区）的响应差异，并引入植被恢复力指标量化生态系统的自适应能力。

【关键技术方法】
研究团队建立了1km分辨率空间数据库，核心方法包括：(1)基于景观扰动指数(LDI)和脆弱度指数(LFI)构建LER评估模型；(2)采用移动窗口法计算斑块密度(PD)、最大斑块指数(LPI)等景观格局指标；(3)运用双变量Moran's I指数分析LERI与FVC的空间关联；(4)通过GWR模型量化环境因子(高程/坡度/降水)调控下的VR效应；(5)结合DMSP/VIIRS夜间灯光数据表征城市化进程。

【研究结果】
3.1 植被恢复动态
2000-2020年FVC均值从0.62升至0.85，高覆盖区面积增加35.45%。森林LPI指数从5.65增长至12.02，但斑块连通性不足。值得注意的是，南部城市群边缘出现植被退化风险带。

3.2 景观生态风险演变
LERI均值从2.95降至2.79，低风险区占比达33.13%。2005-2010年风险缓解最显著(15.94%区域降级)，但2015-2020年减缓至7.98%，反映VR效应存在阶段性衰减。

3.3 空间关联特征
全局Moran's I指数稳定在-0.3左右，揭示VR与LER缓解呈空间正相关。LISA分析显示：低LER-高FVC(L-H)型集中在秦岭等生态区(占27%)，而高LER-低FVC(H-L)型在沙地减少13.4%。

3.4 驱动机制解析
GWR模型(R²=0.82)显示：2010年VR正效应区(VPZ)达峰值21.91%，主要分布在榆林沙地；负效应区(VNZ)在汾渭平原持续扩张。城市化影响范围(47.83%)远超VR，但后者具有更持久的风险调控作用。

【结论与意义】
研究首次在景观尺度证实了VR对LER的"双刃剑"效应：在沙地和丘陵沟壑区呈现显著风险缓解，但在汾渭平原等区域因植被耗水加剧了生态压力。这种空间分异与地貌类型、植被恢复力密切关联——城市群核心区(如西安)通过绿地系统建设维持了较高恢复力，而快速扩张的城乡过渡带则成为风险敏感区。成果为"黄河战略"实施提供了三项关键启示：(1)沙地区域需维持现有VR强度；(2)平原区应控制高耗水植被扩张；(3)建立基于景观异质性的"生态-城市"协同规划框架。该研究开创性地将GWR模型应用于大尺度生态风险评估，为全球类似区域的可持续发展提供了方法论范例。