近日，水保學院張志強教授團隊在地球科學領域頂級期刊Geophysical Research Letters在線發表了學術論文“Water Budgets Control the Resilience of Large-Scale Ecological Restoration”。
大規模生態恢復被視為基于自然方式應對環境變化和提升生態系統服務的重要手段。我國自1978年啟動的“三北防護林工程”是當前全球最大、持續時間最長的生態恢復項目。然而，隨著氣候變化的加劇和植被用水量的不斷增加，該工程的長期穩定性和可持續性受到國內外的廣泛關注。亟需在生態恢復中充分考慮水資源的約束，實現“以水定綠”，以保障生態工程的長期成效與可持續發展。
該研究以“三北”工程區植被為研究對象，整合地面觀測數據、遙感產品以及13個全球氣候模型預測結果，采用核歸一化植被指數（kNDVI）的滯后1階自相關系數（AC）量化植被韌性，系統解析了水分收支與植被韌性之間的關系。研究團隊通過利用季節趨勢分解、薩維茨基–戈雷濾波和貝葉斯模型平均等多種統計與空間分析方法，并結合渦度相關觀測數據對遙感產品進行交叉驗證，確保結果的可靠性與穩健性。
研究表明，盡管過去20年“三北”工程區整體呈現顯著的“變綠”趨勢，但約48%的植被（尤其是森林）韌性卻出現下降趨勢，這表明植被覆蓋度的增加和生物量的提升并不必然意味著生態修復工程的長期穩定。植被生產力在水資源承載力范圍內有助于增強韌性，一旦突破水分限制出現超載，韌性會顯著下降。研究發現，森林韌性在降水與蒸散達到平衡時表現最佳，而草地在這一平衡點反而最脆弱，凸顯了不同植被類型在水分利用策略和生態適應性上的差異。未來情景預測顯示，到2050年，約1.8%（30388 km2）的區域將面臨明顯退化風險，另有11.1%（188748 km2）的區域處于潛在風險之中，這些高風險區主要集中在沙漠與沙地邊緣，以及黃土高原人工林分布區。
據此，項目團隊就提升“三北”工程的成效與長期可持續性，提出四點建議。一是依據植被韌性與區域水資源承載力，科學優化植被空間分布、群落密度和覆蓋格局；二是將恢復目標由單純追求覆蓋率轉向提升生態系統質量與資源利用效率；三是將基于自然的解決方案確立為生態修復的核心原則；四是通過科學的經營管理措施，實現生態需水與區域供水的動態平衡。
本論文第一作者為水保學院許行副教授，通訊作者為張志強教授。該研究得到“十四五”重點研發計劃（2022YFF1302501）、國家自然科學基金（32301664）、中國科協青年人才托舉工程（YESS20230091）、中央高校基本科研業務費（JCYJ202507）以及國家林業和草原局揭榜掛帥項目（202401-07）的資助。
