中国西南喀斯特石漠化治理对生物多样性的影响：一项多学科综合研究
作者及发表信息
本研究的通讯作者为白晓永（中国科学院地球化学研究所环境地球化学国家重点实验室），合作作者包括龙明康、李姿霖等来自中国科学院大学、贵州大学、贵州师范大学等机构的学者。论文发表于《地理学报》（Acta Geographica Sinica）2024年第1期，标题为《中国西南喀斯特石漠化治理对生物多样性的影响》。
学术背景
研究领域与科学问题
西南喀斯特地区是全球三大喀斯特分布区之一，但脆弱的生态环境叠加人类活动导致石漠化（Rocky Desertification）问题突出。石漠化表现为地表植被退化、基岩裸露，直接威胁生物多样性。尽管中国政府实施了退耕还林、生态移民等治理工程，但石漠化治理对生物多样性的定量贡献尚不明确。
研究目标
本研究旨在：
1. 解析2000—2020年西南喀斯特地区石漠化与生物多样性的时空演变规律；
2. 量化石漠化治理、气候变化和人类活动对生物多样性的相对贡献；
3. 为生态修复政策提供科学依据。
研究方法与流程
1. 数据来源与预处理
- 石漠化数据：基于MODIS遥感数据（空间分辨率500 m），结合数字高程模型（DEM）提取坡度信息。
- 生物多样性数据：整合土地利用、气温、降水、净初级生产力（NPP）、生境质量指数等多源数据，构建500 m分辨率栅格数据集。
2. 石漠化解译模型
通过以下指标构建石漠化指数（KRD）：
- 岩石裸露率（FR）：利用归一化岩石指数（NDRI）计算；
- 植被覆盖度（FVC）：基于NDVI（归一化植被指数）的二分模型；
- 坡度：通过DEM提取。
采用层次分析法（AHP）确定各指标权重（岩石裸露率0.55，植被覆盖度0.28，坡度0.16）。
3. 生物多样性综合指数（BI）
结合5项指标：
- 生境质量指数（HQI，权重0.35）
- 净初级生产力（NPP，权重0.25）
- 增强型植被指数（EVI，权重0.15）
- 生境面积百分比（SP，权重0.10）
- 香农多样性指数（SHDI，权重0.15）
4. 贡献率分析
- 偏相关分析：量化石漠化与生物多样性的相关性；
- 残差分析：分离气候变化（气温、降水）和人类活动（石漠化治理、其他人类干扰）的贡献。
主要结果
1. 石漠化时空变化
- 2000—2020年，石漠化总面积减少10.25万 km²（年均减少0.49万 km²），以轻度和中度石漠化为主。
- 显著改善区域集中于贵州毕节、云南文山等地，但贵阳和昆明周边因城市扩张出现局部恶化。
2. 生物多样性动态
- 生物多样性综合指数均值0.40，呈南高北低分布，云南热带雨林区为高值区，四川高寒草甸为低值区。
- 83.71%的区域生物多样性提升，主要受益于生态工程；16.29%的区域因城市扩张或单一树种种植导致退化。
3. 驱动因素贡献率
- 石漠化治理：贡献率26.39%，在74.33%的区域表现为正向效应；
- 气候变化：贡献率52.78%，其中降水主导（占气候贡献的89.98%）；
- 其他人类活动：贡献率20.83%，负面影响集中于城市扩张区。
结论与意义
- 科学价值：首次量化了石漠化治理对生物多样性的贡献，揭示了气候变化与人类活动的协同作用机制。
- 应用价值：为西南喀斯特地区生态修复工程优化提供依据，建议加强降水波动敏感区的适应性管理。
- 政策启示：需平衡城市发展与生态保护，避免单一化造林对生物多样性的潜在威胁。
研究亮点
- 方法创新：融合多源遥感数据与残差分析，实现了大尺度生物多样性动态监测；
- 跨学科整合：结合地理学、生态学和气候学，解析了“地质-气候-人类”多维驱动机制；
- 实践指导性：明确了石漠化治理的生态效益，支撑了联合国《生物多样性公约》目标的本地化实践。
不足与展望
未来需纳入物种多样性实地数据，并对比不同生物多样性热点区的治理效果差异。