印度西高止山脉河流沉积物输运的人为与气候双重控制机制及其生态意义

本研究针对全球生物多样性热点西高止山脉河流系统，通过分析1970s-2018年水文数据，运用Mann-Kendall检验和双累积曲线法，首次系统量化了气候变化与人类活动（水坝建设/非法采砂）对沉积物通量的交互影响。发现南部河流沉积物负荷以2 kt yr-1速率锐减，揭示局地人为活动对陡峭山地河流的支配性作用，为兼顾水资源安全与生态保护的适应性管理提供科学依据。

　　

在全球气候变化与人类活动加剧的背景下，河流沉积物输运系统的改变正引发流域生态链式反应。作为联合国教科文组织世界遗产地的西高止山脉，其陡峭山地河流的沉积物动态长期缺乏系统研究。这一区域不仅是全球36个生物多样性热点之一，更面临着水坝密集建设（约300座）与猖獗非法采砂的双重压力——据记载，河道采砂活动在1970年代达到顶峰，直至近年才被政府明令禁止。然而，这些人类干预如何与气候因素协同影响沉积物通量？其生态后果又将如何？这些关键问题亟待解答。

查尔斯大学的研究团队通过分析印度中央水资源委员会（CWC）1970年代中期至2018年的水文监测数据，首次对18个典型流域展开系统研究。采用Mann-Kendall趋势检验、Pettitt突变点检测和双累积曲线等经典方法，揭示了西高止山脉河流沉积物输运的时空异质性。研究发现，Netravati河年沉积负荷高达1184 kt yr^-1，而Meenachil河仅30 kt yr^-1，呈现显著空间分异。更值得注意的是，Periyar、Bharathapuzha等南部河流呈现5.47-19.65 kt yr^-1的急剧下降趋势，这与北部河流受降雨主导的模式形成鲜明对比。

技术方法上，研究团队整合了CWC的悬浮沉积物监测数据（含周期性采样局限），结合降雨径流数据，采用非参数统计检验识别趋势，并通过双累积曲线分离气候与人类活动贡献。重点考察了沉积物通量与490 nm波段漫衰减系数（K_d）的关联性。

【研究结果】

1. 长期变化特征：Kuttyadi、Pamba等河流呈现强烈年际波动，而Netravati在Bantwal站显示出全区域最高沉积负荷（1184±647 kt yr^-1），变异系数达55%，反映流域敏感性。

2. 南北分异机制：北部河流沉积量与降雨量显著相关（R²>0.7），而南部河流如Chaliyar呈现7.68 kt yr^-1的稳定下降，与密集水坝建设（如Periyar流域23座大型坝）呈现时空耦合。

3. 人类活动指纹：通过Pettitt检验发现，南部河流在1990-2005年间普遍存在沉积通量突变点，与Padmalal等记载的采砂高峰期吻合。估算显示，单Netravati流域因采砂导致的河床下切达2.3 m。

【结论与意义】
研究证实了"人类活动主导南部河流沉积衰减"的核心假设，揭示出西高止山脉正面临"沉积物饥饿"危机。这一现象可能通过三种途径威胁生态安全：（1）三角洲退缩加剧海岸侵蚀；（2）改变河口生物地球化学循环（如K_d490值下降影响初级生产力）；（3）破坏水生生物栖息地连续性。尤为重要的是，研究发现小型流域因缓冲能力有限，对采砂等局地干扰更为敏感——如Kallada流域每平方公里沉积量下降速率是大河流域的3倍。

该研究创新性地构建了"气候-人类"双驱动分析框架，为发展中国家生物多样性热点区的流域管理提供范式。作者呼吁建立兼顾靶向监管（如采砂许可制度）与气候适应（如弹性坝体设计）的政策体系，这对实现联合国可持续发展目标（SDG6清洁水与SDG15陆地生态）具有重要实践价值。论文成果发表于《Anthropocene》，为全球山地河流系统研究填补了关键空白。