高原鼠兔对黄河流域青海段碳源汇影响的时空格局与机制解析

本研究针对高原鼠兔（Ochotona curzoniae）对青藏高原生态系统碳源汇功能的影响争议，综合运用Maxent模型、CASA模型和PLS-SEM等方法，揭示了2001-2020年间鼠兔活动强度与净生态系统生产力（NEP）的时空关联。研究发现鼠兔通过调节表层土壤水分和植被覆盖度（FVC）间接影响碳汇，且与放牧强度、气候因子存在显著交互作用，为高原生态管理提供了科学依据。

　　

在全球气候变化背景下，碳循环研究已成为生态学领域的核心议题。作为"中华水塔"的黄河流域青海段，其高寒草甸生态系统既是重要的碳汇区域，又面临着高原鼠兔（Ochotona curzoniae）活动引发的生态争议。这种小型啮齿动物长期被视为草地退化的元凶，但其作为关键种（keystone species）的生态功能却存在巨大认知空白。尤其令人困惑的是，鼠兔掘洞行为既可能破坏植被导致碳流失，又能改善土壤结构促进碳固定，这种"生态工程师"的双面性亟待量化评估。

为破解这一科学难题，来自青海师范大学等机构的研究团队在《Ecological Indicators》发表了开创性研究。该工作首次整合物种分布模型与碳循环模型，通过多尺度分析揭示了鼠兔活动对净生态系统生产力（Net Ecosystem Production, NEP）的复杂影响机制。研究团队创新性地构建了"地理加权随机森林（GWRF）模型+SHAP分析"的技术框架，突破了传统线性模型的局限，为生态驱动因子解析提供了新范式。

研究采用四大关键技术方法：1）基于Maxent生态位模型模拟鼠兔潜在分布，结合野外验证的420个样点数据；2）应用改进的CASA模型估算植被净初级生产力（NPP），并通过MOD17A3HGF数据集验证；3）采用偏最小二乘结构方程模型（PLS-SEM）量化环境因子与鼠兔对NEP的贡献；4）创新性引入GWRF模型结合SHAP值分析，解析驱动因子的空间异质性。

4.1 鼠兔活动强度模拟与验证
通过Maxent模型模拟显示，2020年鼠兔高活动区集中于兴海县至河南县的草原带，模型AUC值达0.918。Jackknife检验揭示人类足迹（贡献率49.08%）和气候因子（地表温度LST 9.06%、降水7.78%）是主导鼠兔分布的关键变量。

4.2 鼠兔活动时空特征
2001-2020年趋势分析表明，鼠兔适宜区呈"西北退缩、东南扩张"格局，重心南移达64.9%。值得注意的是2011-2016年间出现短暂北移，可能与局部气候变化有关。

4.3 NEP估算结果
CASA模型显示研究区年均NPP为0-776.874 g·C/m²
·a，验证R²
达0.76。NEP空间呈现"东高西低"格局，2006年后持续高于多年均值（268.936 g·C/m²
·a），但2004-2005年因降水异常骤降32.288 g·C/m²
·a。

4.4 鼠兔与环境因子的作用机制
PLS-SEM路径分析显示，鼠兔对NEP的直接效应较弱（路径系数=0.07），但通过提升土壤水分（间接效应0.019）和FVC（0.0513）产生正向影响。气候因子总效应最强（>0.5），而放牧强度呈显著负效应。

4.5 空间异质性分析
GWRF模型（R²
=0.924）揭示：放牧强度在兴海-河南县主导NEP变异，而鼠兔在达日-贵南县作用突出。SHAP交互分析发现，当降水SHAP值>0.4时，鼠兔活动可缓解极端降雨对NEP的负面影响。

这项研究颠覆了传统认知，证明适度鼠兔活动可通过"土壤-植被"调控增强碳汇功能。其科学价值体现在三方面：首先，创建了"物种分布-碳循环"耦合分析框架，为生态工程评估提供新工具；其次，发现鼠兔-气候-放牧的三元互作机制，指出过度灭鼠可能破坏生态平衡；最后，提出的分区管理策略（重点防控区占35.08%）为青藏高原碳中和目标实现提供了精准施策依据。研究团队特别强调，未来需加强土壤有机质（SOC）等中介变量的监测，以更全面解析鼠兔的生态功能。这项成果不仅为高原鼠兔"正名"，更启示我们：在生态治理中，需要尊重自然界的精妙平衡。