近日，樊磊教授团队在国际地学领域TOP期刊Earth's Future（IF = 8.5）发表了题为“Spatial Heterogeneity and Nonlinear Influencing Mechanisms of Vegetation Carbon Sequestration Capacity in the Southwest China Karst Region”的最新研究成果。该研究系统评估了中国西南喀斯特地区植被固碳能力时空演变规律，深入揭示了不同生态恢复模式下其非线性影响机制与阈值效应，为喀斯特地区石漠化精准治理提供科学依据，有助于落实国家生态修复与碳减排协同发展战略目标。

中国西南喀斯特地区是全球最大面积的集中连片喀斯特地貌区，其植被碳汇功能在区域及全球碳循环中具有重要地位。然而，不同生态恢复策略下植被固碳能力的长期恢复效果、空间异质性特征及其非线性影响机制尚不明晰，成为制约该区域精准生态修复与石漠化科学治理的重要瓶颈。针对上述科学问题，研究团队创新性构建了“格局—过程—机制”多尺度分析框架，系统分析了喀斯特地区植被净初级生产力时空演变特征，并对涵盖气候、植被、水文、地形、土壤、人类活动等32个环境因子进行非线性影响机制及阈值效应的系统量化。

  结果表明，2001—2023年间，西南喀斯特地区植被NPP多年均值为725g C m⁻²yr⁻¹，呈南高北低空间梯度格局，以3.21g C m⁻²yr⁻¹的速率显著恢复，恢复面积高达79.3%，尤以四川、重庆和广西最为突出。工程治理区的植被固碳能力恢复速率、显著恢复区域面积占比、极稳定区域面积占比及未来可持续恢复面积占比分别是自然恢复区的1.38倍、1.23倍、1.22倍和1.18倍，表明工程治理措施在提升植被碳汇强度、增强生态系统稳定性和保障长期恢复持续性方面均具有明显优势（图1）。

图1 2001—2023年西南喀斯特地区植被碳汇能力的变化趋势（a、b）、变化趋势显著性（c、d）、稳定性（e、f）和未来持续性变化（g、h）的空间分布及面积占比。Karst：喀斯特地区；EGA：工程治理区；NRA：自然恢复区；Deg：退化；Res：恢复；SSR：可持续显著恢复；SIR：可持续非显著恢复；SSD：可持续显著退化；SID：可持续非显著退化。

  在非线性影响机制方面，研究揭示自然因素对植被固碳能力空间异质性的解释力远高于人为活动，其中实际蒸散发量（AET）和高程（ELE）尤为突出（图2）。32个环境因子之间双变量交互作用显著解释力强于单因子，且以非线性增强为主要特征。最具解释力的交互组合为喀斯特地区AET∩ELE（解释力77.7%）、工程治理区AET∩PRS（解释力61.8%）、自然恢复区AET∩ELE（解释力87.3%），表明因子间的协同效应远超单一因子的独立贡献。同时环境变量对NPP的影响在不同恢复模式下均表现出显著的阈值效应。

图2 喀斯特地区不同区域植被固碳能力空间异质性解释力（q值）统计。

该研究创新点在于首次将工程治理区域和自然恢复区域纳入统一对比框架，揭示不同恢复策略下植被固碳能力差异，突破了传统线性模型局限，系统量化了多因子协同作用与阈值效应对植被固碳能力的非线性影响，证实了西南喀斯特地区植被固碳能力恢复并非简单线性过程，而是受水文条件、地形地貌和土壤属性协同调控的非线性响应系统影响。

西南大学为该成果第一完成单位，学院博士后龚相文为论文第一作者，樊磊教授为通讯作者。研究得到了教育部高校青年教师科研创新能力支持项目（SRICSPYF-ZY2025147）、四川省科技计划项目（2026NSFSC1102）、重庆市杰出青年科学基金（CSTB2024NSCQ-JQX0010）、重庆市自然科学基金面上项目（CSTB2022NSCQ‐MSX0233）等项目支持。

论文链接：https://doi.org/10.1029/2025EF007737

文|龚相文 审核|李勇 樊磊 居媛悦