中亚草原生态系统植被生产力对降水变异的适应能力决定其抵抗力

针对中亚草原生态系统碳-水循环关联机制的争议，研究人员通过机器学习模型（2002-2019年）量化了地上净初级生产力（ANPP）和降水利用效率（PUE）的空间格局，揭示干旱区（降水<200 mm）PUE更高且ANPP对降水敏感性更低，为理解干旱/半干旱生态系统抵抗力提供了新视角。

　　

中亚草原作为全球最大的温带草原带之一，其生态系统对气候变化的响应牵动着整个北半球的碳-水循环。然而，这片占陆地面积20%的广袤土地，却长期面临研究数据匮乏的困境——有限的观测站点、争议性的理论假设（如ANPP与降水的非线性关系）、以及PUE调控机制的不明确，使得科学家们难以预测气候变化下这片生态屏障的命运。

浙江农林大学的研究团队在《Journal of Arid Environments》发表的研究，通过整合中亚五国及中国西北的野外调查数据，构建了分辨率达500米的机器学习模型（2002-2019年），首次系统揭示了ANPP与PUE的空间异质性规律。随机森林模型（RF）以NDVI_max（最大归一化植被指数）和LAI_max（最大叶面积指数）为关键变量，实现了ANPP估算的R²达0.88的高精度。

关键方法

1. 基于NDVI_max、LAI_max等遥感指标与气象数据的机器学习建模（RF、Cubist等）
2. 中亚五国+中国西北+蒙古西南的跨区域梯度分析
3. ANPP气候敏感性量化（单位降水变化的生物量响应）

研究结果

1. ANPP估算模型验证：RF模型在测试集表现最优（RMSE=58.18 g m^?2 yr^?1），显著优于传统回归方法。
2. 空间格局：ANPP呈现"北高南低、东高西低"趋势（均值92.76 g m^?2 yr^?1），PUE在干旱区达0.42 g m^?2 mm^?1，显著高于半干旱区。
3. 气候响应：ANPP与降水呈非线性关系，干旱区PUE每增加1单位可使生态系统抵抗力提升23%。

结论与意义
该研究突破性地发现：中亚草原并非越干旱越脆弱——当降水<200 mm时，植被通过提升PUE形成"节水型"适应策略，使ANPP对降水波动的敏感性降低40%。这种"逆境适应"机制解释了为何干旱草原在气候变化中表现出超预期的稳定性。研究为全球干旱区生态模型提供了关键参数，对制定"一带一路"沿线草原管理政策具有指导价值。