《Scientific Reports》：Resistance of vegetation sensitivity to climate and human activities under short-term drought in subtropical humid region: a case study of Guangdong, China
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为评估短期干旱对亚热带湿润区生态系统韧性的影响，研究人员以广东省为对象，利用SPEI-3识别干旱事件，运用LMG与XGBoost量化了气温、降水及夜间灯光（NTL）对NDVI的贡献度，并结合LMM模型进行分析。研究发现，干旱显著改变了植被对气候因子的敏感性模式，尤其削弱了北回归线以南地区的植被温度敏感性，而北回归线以北地区则保持稳定，这为理解全球变化下区域生态响应差异提供了科学依据。
在全球气候变化加剧的背景下，干旱事件的频率和强度不断增加，对陆地生态系统构成了严峻挑战。尤其是在降水充沛的亚热带湿润地区，人们通常认为这里水分充足，生态系统理应具备较强的抵抗干旱的能力。然而，事实是否真的如此？当短期干旱来袭时，这片葱郁土地上的植被是会“泰然处之”，还是会变得异常“敏感”甚至“脆弱”？这并非一个无关紧要的学术问题，它直接关系到我们如何预测未来气候情景下生态系统的演变趋势，以及如何制定有效的生态保护和适应策略。为了解开这个谜团，一项聚焦于中国广东省的研究应运而生。这项研究没有停留在观测植被“是否”变化，而是深入探究了植被在干旱胁迫下“如何”变化——具体来说，是探究其对于两个关键驱动因素（气候与人类活动）的敏感性发生了怎样的改变，这被视作评估生态系统“韧性”或“抵抗力”的核心指标。相关研究成果发表在《Scientific Reports》上，为我们理解湿润区生态系统的脆弱性提供了新的视角。
为了回答上述问题，研究人员首先需要精准地捕捉干旱事件。他们采用了标准化的气候干湿指数（SPEI），并特别选用了时间尺度为3个月的指数（SPEI-3），用以识别持续时间短于6个月的短期干旱。研究对象设定为中国南部的亚热带湿润区——广东省。接下来，研究的核心在于量化不同因素对植被生长状况的影响。植被生长状况由归一化植被指数（NDVI）来表征。研究人员重点考察了三个驱动因子：气温、降水和作为人类活动强度代理指标的夜间灯光数据（NTL）。为了剥离出每个因子的独立贡献，他们运用了两种先进的统计与机器学习方法：一种是基于方差分解的Lindeman-Merenda-Gold方法（LMG），另一种则是强大的机器学习模型——极端梯度提升（XGBoost）。同时，为了控制时间因素（如月份和年份）带来的随机变异，研究采用了以月份和年份为随机效应的线性混合模型（LMM）进行分析。他们将广东省的植被分为三类主要土地覆盖类型：常绿林、草地和城镇区域，分别探讨了它们在正常情况和短期干旱情况下，对气候及人类活动响应的差异。
研究结果揭示了短期干旱如何深刻地重塑了植被与环境的互动关系。首先，从空间格局上看，一条清晰的界线浮现出来——北回归线。研究发现，短期干旱显著降低了北回归线以南地区植被对温度的敏感性。这意味着，在干旱期间，这些区域的植被生长受温度波动的影响变小了。与此形成鲜明对比的是，北回归线以北地区的植被，其与温度的关系在干旱胁迫下依然保持着惊人的稳定性。这种南北差异暗示着，即使在同一个气候区内，不同的地理单元可能蕴含着截然不同的生态响应机制和抵抗能力。
其次，当聚焦于不同植被类型时，干旱的影响也呈现出有趣的梯度。在气温贡献度方面，干旱导致所有植被类型对温度的依赖程度下降，但下降幅度各不相同。其中，常绿林受到的影响最为剧烈，其对温度变化的贡献率下降了10%至13%；城镇区域植被下降了6%至15%；草地则下降了7%至12%。而在降水贡献度方面，趋势则相反。干旱条件下，植被对降水的依赖性增强了。具体表现为，常绿林对降水的贡献率增加了7%至10%，草地的降水贡献率也增加了2%至7%。这些数据清晰地表明，干旱迫使植被的“关注点”从温度更多地转向了水分供应，尤其是对于森林生态系统而言，这种“策略转换”更为明显和关键。
进一步的相关性分析强化了上述发现。研究指出，干旱削弱了位于北回归线以南的西部地区原本存在的正温度-NDVI相关性。也就是说，在这些地方，植被生长原本与温度升高呈正相关，但干旱破坏了这种有利关系。相反，在北回归线以北地区，正温度-NDVI相关性在干旱期间依然得以维持。这再次印证了北回归线作为一条生态响应分界线的意义。一个更值得注意的发现是，尽管干旱改变了敏感性的程度，但植被对气候的整体响应方向（正响应）在干旱下基本保持了稳定。然而，在更精细的市级尺度上，超过半数的城市其温度-NDVI关系发生了方向性的逆转，从正相关转变为负相关。这说明，虽然大区域的整体模式稳定，但局地的响应可能已经发生了质变，潜在的风险正在积聚。
综上所述，这项研究得出了几项关键结论。第一，短期干旱对亚热带湿润区植被的气候敏感性构成了显著干扰，并且这种干扰具有明确的空间异质性，以北回归线为界，南北植被表现出了不同的“抗压”策略：南部敏感性降低，北部保持稳定。第二，在不同生态系统类型中，常绿林对干旱导致的温度贡献下降最为敏感，同时在干旱时也最依赖于降水补充，凸显了森林生态系统在气候变化下的特殊脆弱性与适应性。第三，干旱能够改变区域性的气候-植被关系格局，特别是在市级尺度上，可能导致大量地区从温度促进生长转变为温度抑制生长。这些结论强调，即使是短期的干旱压力，也足以在湿润地区引发深刻且可能不可逆的生态过程改变。研究不仅深化了我们对生态系统韧性机制的理解，更重要的是，它提醒我们，在评估和预测气候变化生态影响时，必须考虑极端气候事件的频率与强度，同时要高度重视响应模式的空间差异和生态系统类型特异性。该研究为广东省乃至全球类似湿润区域的生态系统适应性管理、干旱风险评估及生态保护红线划定提供了至关重要的科学依据和决策支持。
