黄土高原潜在自然植被(PNV)在生态修复策略中的关键作用及未来气候情景下的动态演变

本研究通过综合时序观测与未来气候情景(SSP1-1.9/SSP2-4.5/SSP5-8.5)，基于综合顺序分类系统(CSCS)揭示了黄土高原潜在自然植被(PNV)40年稳定格局（仅7.8%面积变化），提出PNV框架可有效指导15.92%区域的植被优化配置，并预测2061年森林面积将增长2%-13.77%，为半干旱生态系统修复提供科学依据。

　　

Highlight

作为全球土壤侵蚀的核心区，中国黄土高原过去40年实现了从生态退化到大规模植被恢复的转型。潜在自然植被(PNV)框架虽被广泛用于评估生态修复潜力，但其在界定恢复边界和指导植被类型方面的有效性仍存争议。

关键发现

• 基于综合顺序分类系统(CSCS)的分析显示，过去40年PNV空间格局高度稳定，仅7.8%区域发生类型转变

• 2001-2016年草原线(GL)向半荒漠PNV边界快速北移，2016-2021年趋于停滞

• 森林型像元(GPP >0.7)在森林PNV区占比升至69.01%，而草原型像元(GPP 0.3-0.7)减少，表明植被正向生态适宜类型收敛

• 空间错配分析识别出15.92%区域具备优化潜力

• 在三类全球气候模型(GCM)下，2061年森林面积预计增长2%-13.77%，但高排放情景(SSP5-8.5)在GFDL-ESM4模型中可能导致森林覆盖下降

人类活动的双重影响

尽管"退耕还林"工程推动54.22%-72.89%的植被恢复，但忽视PNV指导的造林工程导致干旱区土壤水分耗竭。研究强调需将树种选择与区域气候条件匹配，避免生态不可逆风险。

未来展望

PNV制图被证实是指导半干旱生态系统长期修复的有效框架，未来造林区将向西北扩展但仍限于"胡焕庸线"以南。该成果为碳中和目标下的生态精准修复提供新范式。

Conclusion

本研究首次系统揭示气候驱动下PNV格局的稳定性，提出基于CSCS的PNV优化路径，为黄土高原生态可持续发展提供决策支持。