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佀海翔等:《Global and Planetary Change》SIF-NDVI协同揭示亚洲植被敏感性的气候与人类驱动分异

发布时间:2026-04-07 16:46 点击数:

亚洲植被是全球陆地生态系统碳循环与气候调节的核心环节,在气候变暖与人类活动加剧的双重压力下,其结构与功能的响应特征及驱动机制尚未在大陆尺度得到系统解析。而单一植被指数难以同时刻画植被冠层结构与光合功能变化,也无法精准区分气候与人类活动的差异化影响,制约了区域生态保护与碳中和策略的制定。本研究整合卫星遥感反演的太阳诱导叶绿素荧光(SIF)与归一化植被指数(NDVI),结合机器学习归因与残差诊断方法,系统解析2001-2021年亚洲植被动态的气候与人类驱动机制,探究植被结构(NDVI)与功能(SIF)的耦合分异规律。

本研究结果表明,亚洲约60%的植被区呈现SIF与NDVI同步增加的耦合特征,而40%的区域表现出显著的结构-功能分异,该现象在高海拔与干旱生态系统中尤为突出。气候因子对植被的调控具有明显的功能与类型特异性:温度主导植被光合效率(SIF)变化,降水控制农田、草地的冠层绿度(NDVI),太阳辐射则调节混交林生产力。残差分析进一步发现,东亚、东南亚人工管理密集区呈现强烈的人类活动驱动型光合功能提升,而过度放牧、景观破碎化的干旱区则出现植被功能退化。基于气候驱动主因子与人类活动影响强度的组合特征,研究将亚洲划分为11个植被敏感性分区,精准捕捉了不同区域生态系统的韧性与脆弱性差异。

本研究揭示了气候因子的功能特异性调控与人类活动的空间异质性影响在塑造亚洲植被敏感性中的核心作用,强调了植被结构-功能分异对生态系统碳汇评估的重要意义。这一基于SIF-NDVI的结构-功能分析框架,为解析全球变化下植被的多维度响应提供了机理性基础,也为亚洲制定空间靶向的生态保护策略与碳中和行动方案提供了关键科学支撑。

研究成果以“Divergent climate and human controls on Asian Vegetation sensitivity revealed by SIF-NDVI synergy”为题,发表于《Global and Planetary Change》期刊。博士生佀海翔为论文第一作者,宗盛伟教授和王瑞燕副教授(山东农业大学)为共同通讯作者。本研究得到了国家自然科学基金等项目的资助。


图1 基于MCD12C1土地覆盖产品绘制的亚洲植被类型空间分布图


图2 植被功能和结构趋势的空间差异与一致性


图3 不同植被类型中气候驱动因素对太阳诱导叶绿素荧光 (SIF) 和归一化植被指数 (NDVI) 变化的相对重要性


图4 基于机器学习归因的气候影响对植被光合作用(太阳诱导叶绿素荧光,SIF)和绿度(归一化植被指数,NDVI)的空间异质性


图5 影响植被结构与功能脱钩的驱动因素归因