作为陆地生物圈中最大的碳库，森林生态系统在调节全球碳平衡、缓解温室效应和维护生物多样性方面发挥着不可替代的作用，特别是在全球气候变化加剧的背景下 (Dinerstein et al., 2019; Feng et al., 2024)。然而，近年来，受频繁的全球贸易和气候变暖驱动，森林害虫和疾病等生物干扰的频率和破坏强度呈显著上升趋势 (Guegan et al., 2023; Weed et al., 2013)。这些干扰已成为限制森林碳汇功能稳定性和威胁国家生态安全的关键因素 (Dye et al., 2024)。特别是松材线虫病 (PWD)，作为一种毁灭性的森林流行病，由于其复杂的致病机制、快速传播和极高的死亡率，被称为松树的“癌症” (Futai, 2013)。自 1982 年传入中国以来，PWD 突破了传统的地理和气候障碍，从局部暴发迅速演变为横跨亚热带的生态灾难，对中国丰富的松木资源构成巨大威胁 (Mota et al., 2009; Zhao, 2008)。尽管中国政府投入了大量资源建立详细的疫情监测系统，但在全球变化生态学和灾害管理中仍有一个关键的科学问题未得到解决：如何从长期、高精度的时空角度科学量化这一重大生物灾害造成的森林碳储量损失，并深入揭示其潜在的景观生态驱动机制。
准确评估森林害虫和疾病造成的碳损失是理解陆地生态系统碳循环过程的关键环节 (Hicke et al., 2012; Zhou et al., 2024)。然而，当前的研究框架在数据可用性和方法论方面面临严峻挑战。首先，存在历史基线数据缺失和尺度不匹配的问题。估算森林害虫造成的碳储量损失需要精确了解干扰前的树木生物量 (Clark et al., 2010)。然而，现有的森林资源清查通常是大尺度和周期性的，缺乏特定历史时刻特定疫情地点的微观个体树木生物量数据。特别是对于跨越几十年的回顾性研究，由于缺乏高分辨率的历史林分结构数据，研究人员往往不得不采用粗略的区域平均生物量因子 (Tian et al., 2023)。这种“均质化”忽视了森林生态系统内部巨大的空间异质性，容易导致对总碳损失的低估或误判。其次，宏观统计与微观生态过程之间存在显著的“尺度差距”。在中国，PWD 灾害统计（例如死亡松树数量）通常聚合在县级（宏观），而疾病的发生、传播和树木死亡是发生在林分甚至单木尺度的微观事件 (Hao et al., 2022)。如何精确地将宏观县级统计“降尺度”到特定的森林斑块，从而实现死亡率统计与当地林分质量之间的准确时空匹配，是目前阻碍灾害碳评估精度提高的核心技术瓶颈。
景观生态理论认为，森林边缘区域具有独特的微气候和较高的外部干扰频率，往往成为生物入侵和害虫暴发的敏感区域 (Farina, 2006; Kremsater and Bunnell, 1999)。边缘效应在维持森林生态系统健康方面发挥着关键作用。尽管以前的研究在 PWD 传播机制、损害严重程度和空间传播模拟方面取得了丰硕成果，但现有的焦点仍然主要在于栖息地适宜性分布或风险分级 (Hirata et al., 2017; Ouyang et al., 2022; Wang et al., 2023)。然而，疾病发生与森林景观模式演化之间的时空关联仍未得到充分探索。具体而言，对于 PWD 这种典型的依赖媒介的流行病，其宏观时空分布是否符合经典的边缘效应假说，以及连续疾病暴发与森林景观结构变化之间存在什么关系，目前尚不清楚 (Linit, 1988)。因此，迫切需要建立一种能够同时解决生物灾害和景观结构响应的综合分析视角。这对于填补目前对疾病与森林景观动态关联理解的空白具有重要意义，对于提高森林生态系统服务功能评估的准确性具有重要的理论价值 (Lu and Jiang, 2023)。
为了弥合历史数据稀缺背景下宏观统计与微观生态过程之间的关键差距，本研究以中国为焦点，构建了一个系统的评估框架。首先，我们将国家级 PWD 疫情监测数据 (1998–2022) 与多源遥感产品整合。通过创新的“林分到单木”尺度转换策略和自下而上的多尺度空间聚合系统，我们重建了一个高精度的历史碳损失数据集。在此基础上，我们进一步结合时间趋势检验、空间热点分析和森林边缘动态模型，回答以下核心问题：(1) 过去 25 年来 PWD 造成的森林碳损失的大小和时空演化特征是什么？(2) 连续 PWD 暴发与森林景观结构变化（特别是边缘分布）之间存在什么时空关联？通过解决这些问题，本研究旨在提供一份详细的国家生物灾害碳损失清单。
