2000年以来中国西部典型干旱市域自然栖息地质量的时空格局及其与人为和气候因子的关联

《Forests》：Spatiotemporal Patterns of Natural Habitat Quality and Their Associations with Anthropogenic and Climatic Factors in the Typical Arid Municipal Area of Western China Since 2000

　　

在过去的几十年中，由于传统归因方法依赖于线性因果关系或低维相互作用的局限性，中国西部干旱市域自然栖息地质量变化的主导因素仍未被定量验证。研究人员利用InVEST模型，生成了2000年至2020年中国西部银川市30米分辨率的栖息地质量指数（HQI），并在消除变量间共线性后，通过随机森林模型量化了人为和气候变量对HQI变化的相对重要性。结果表明，自2000年以来，相对高水平（HQI > 0.6）的栖息地质量在银川市的森林、灌木地、草地和湿地等自然栖息地中占主导地位，占自然栖息地总面积的76.95%。此外，这一相对高水平在过去二十年中保持稳定，所有自然栖息地类型中93.32%保持稳定，尽管改善面积占自然栖息地总面积的4.78%，略高于下降面积的1.90%。全市自然栖息地的平均HQI从2000年的0.65波动至2020年的0.66，主要由人为因素塑造，但无统计学显著单调趋势，其中人口密度、国内生产总值（GDP）和土地利用动态度分别解释了波动的31.79%–43.46%、18.95%–27.96%和10.66%–18.85%。气候因子对波动的贡献远小于人为因子，各变量的相对重要性范围为年降水量（9.37%–14.77%）、年均温（4.10%–9.61%）和年太阳辐射（3.28%–9.60%）。这些发现证实了人为活动的持续影响而非其时间加剧在维持2000年以来银川市稳定高等级栖息地质量中的主导作用，并为制定协调干旱中国西部城市建设与生态保护的栖息地质量改善策略提供了直接针对性的指导。

自然栖息地质量指生态系统为本地野生动植物生存和发育提供适宜环境条件和功能支持的能力，涵盖环境适宜性、资源供给和生态功能完整性，并关联多项联合国可持续发展目标。自2000年西部大开发战略实施以来，中国西部干旱区经历了气候暖湿化、大规模植树造林和城市扩张，自然栖息地质量发生显著变化。然而，传统归因方法（如地理加权回归、地理探测器）依赖线性因果或低维交互，无法充分处理多因子间的非线性、高维相互作用，导致干旱区自然栖息地质量变化的主导因素仍缺乏定量验证。银川市是中国西部典型干旱市域，是重要生态安全屏障，其耕地与建设用地扩张、裸地植被恢复等人为活动以及气候变暖，均对自然栖息地质量产生深刻影响，但其动态特征和主导因子一直不明确。为此，研究人员提出两个核心假设：（1）自2000年以来，银川市整体自然栖息地质量维持相对高水平并保持稳定，不同于多数快速城市化干旱市域的持续下降；（2）自然栖息地质量的时空动态主要受人为因子（人口密度、栖息地收缩与扩张）驱动，而非气候因子。基于此，研究旨在利用HQI和随机森林模型揭示典型干旱市域自然栖息地质量动态及主导因子。研究发表于《Forests》。

研究人员利用InVEST模型生成2000—2020年30米分辨率栖息地质量指数（HQI），通过HQI与NDVI正相关验证可靠性，并采用随机森林模型量化人口密度、GDP、土地利用动态度、年降水、年均温、年太阳辐射六个因子对HQI变化的相对重要性。结果显示，相对高等级（HQI > 0.6）自然栖息地占自然栖息地总面积的76.95%，稳定区域占93.32%，改善面积（4.78%）略大于下降面积（1.90%）；全市平均HQI由0.65波动至0.66，无显著单调趋势。人为因子贡献远高于气候因子，人口密度是最主要因素（贡献31.79%–43.36%），其次为GDP（18.95%–27.96%）和土地利用动态度（10.66%–18.85%）；气候因子中，年降水相对重要（9.37%–14.77%）。该研究证实，人为活动的持续影响而非时间维度的加剧是维持银川自然栖息地高质量稳定的主导因素，可为干旱区城市建设与生态保护协同决策提供直接依据。

关键技术与方法方面，研究人员获取了2000—2020年30米土地利用数据（来源：中国科学院资源环境科学数据中心）、30米年最大NDVI（国家生态科学数据中心）、1公里气候数据（国家冰川冻土