中国自然保护区陆地生态系统变化格局与驱动机制的多尺度解析

针对全球生态系统退化背景下保护区(PA)有效性评估的难题，中国科学院团队基于2011-2020年中国土地覆盖数据(CLCD)，采用随机森林模型多尺度解析465个国家自然保护区(NNR)内森林/草地/湿地/荒漠生态系统的时空演变规律，发现地形因子主导全国尺度变化而耕地变化驱动个体NNR变化，为《昆明-蒙特利尔全球生物多样性框架》30×30目标下的分区保护策略提供科学依据。

　　

随着全球生态系统面临日益严峻的威胁，保护区的生态功能评估成为实现《生物多样性公约》30×30目标的关键环节。尽管全球保护区网络已覆盖16.64%的陆地面积，但大尺度研究往往忽视个体保护区的异质性，导致管理策略缺乏针对性。中国作为最早建立自然保护区体系的国家之一，其国家自然保护区(NNR)在维持生态系统服务方面具有示范意义，然而长期以来缺乏连续时空尺度的系统评估。

为破解这一难题，中国科学院团队创新性地整合Google Earth Engine平台的中国土地覆盖数据集(CLCD)，构建了"全国-气候区-个体保护区"三级分析框架。研究团队采用随机森林回归模型和偏相关分析等方法，首次实现对中国465个NNR内森林、草地、湿地和荒漠四大生态系统十年(2011-2020)动态的精准刻画。

关键技术包括：1)基于CLCD的连续土地覆盖分类技术，实现年际精度达30米的空间分辨率；2)多尺度驱动因子分析框架，整合地形(海拔、坡度)、气候(降水、温度)和人类活动(耕地变化)等21个预测变量；3)随机森林模型的变量重要性排序方法，解析不同空间尺度下的主导驱动因子。

研究框架
建立全国尺度与保护区尺度的双层评估体系，通过趋势分析和机器学习模型揭示生态系统变化的时空分异规律。

中国NNR陆地生态系统面积变化
全国尺度分析显示，草地(R2=0.403)、湿地(R2=0.964)和荒漠(R2=0.624)面积显著增加(P<0.05)，森林保持稳定。个体NNR层面则呈现显著空间异质性：63.16%保护区的荒漠生态系统稳定，但40.80%、62.00%和38.71%的NNR分别出现森林、草地和湿地净减少。

讨论
研究发现地形因子(海拔、坡度)是全国尺度变化的主控因素，而耕地变化在个体NNR层面起主导作用。值得注意的是，湿润/半湿润东部地区生态系统变化主要受耕地扩张驱动，而干旱/半干旱西北部则更多受海拔和气候因子调控。这种空间分异现象揭示了单一管理政策的局限性，证实了"因地制宜"保护策略的科学性。

结论
该研究首次系统论证了中国NNR生态系统变化的尺度依赖性特征：1)全国尺度草地/湿地扩张与森林稳定的"表观平衡"下，掩盖着个体保护区的显著退化风险；2)气候分区视角揭示了"东耕西旱"的驱动机制分异规律；3)提出耕地管理应作为平衡生态保护与农业发展的关键调控靶点。这些发现不仅为优化中国保护区网络提供技术支撑，更为全球实现30×30目标下的精细化管控提供了可借鉴的分析范式。论文成果发表于《Land Use Policy》，其方法论创新体现在将大尺度格局分析与个体保护区诊断有机结合，突破了传统保护成效评估的尺度局限。