黄土高原生态系统健康时空演变格局及水文循环驱动分析

摘要

【目的】探究黄土高原不同生态系统健康时空演变格局及其对水文循环要素的非线性响应机制，为区域生态恢复与水资源管理提供参考。【方法】以黄土高原农田、森林和草地生态系统为对象，基于“活力-组织力-弹性-生态系统压力”（VORS）框架评估其健康状态，结合传统与空间马尔科夫模型揭示动态演变规律，并利用XGBoost-SHAP模型解析水文循环要素对生态系统健康的具体影响。【结果】（1）生态系统健康整体提升。其中，森林生态系统高等级区增幅最大，占比增加35.52%，由中部向东部扩展；草地生态系统低等级区显著缩减，占比降低25.60%，向西部收缩。（2）生态系统健康的邻域效应显著，低等级区具有负向溢出效应，抑制邻域健康等级向上转移；高等级区具有正向溢出效应，促进邻域健康等级提升。（3）农田和草地生态系统对水文要素变化敏感，降水为核心主导因子，对农田和草地两类生态系统健康的贡献率分别为38.80%和45.80%。森林生态系统则更依赖水文要素的整体耦合作用，其交互效应总和约为单因子主效应的1.18～1.43倍。【结论】本研究揭示了黄土高原不同生态系统健康水文驱动机制的显著差异，以及植被恢复背景下生态系统与水文复杂的非线性关系，对区域分区治理和可持续发展具有重要意义。

关键词

生态系统健康 / 水文循环 / 动态演变 / 协同效应 / 黄土高原

基金资助

黄河水科学研究联合基金项目（U2243202）; 国家自然科学基金项目（32271967）