PNAS | 蘭州大學趙長明/陳寧團隊揭示黃土高原森林存續(xù)“降水臨界點”

黃土高原的退耕還林工程持續(xù)了二十多年，投下了數(shù)千億元。植被確實變綠了，但一個老問題始終沒解決：樹到底種在哪里才算數(shù)？過去大家覺得，年降水量至少要有400到550毫米，森林才能活得下去。但這個閾值一直吵不清楚，因為很多人忽略了生態(tài)系統(tǒng)本身存在“多種穩(wěn)定狀態(tài)”這種現(xiàn)象——同一個地方，降水一樣，可能是草地，也可能是樹林。

2026年5月5日，蘭州大學趙長明、陳寧團隊在《美國國家科學院院刊》發(fā)表了一篇論文，題目是《黃土高原的替代性植被狀態(tài)及其對大規(guī)模造林成功的啟示》。他們做了一項大范圍的野外調(diào)查，跑了4875個樣點，總里程加起來8萬公里，還結合了衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)和計算機模型，專門去看樹冠蓋度怎么隨著年降水量變化。

他們發(fā)現(xiàn)，黃土高原的樹冠蓋度并不是連續(xù)變化的，而是明顯聚成了三個“團”：蓋度接近0%的、35%左右的、70%左右的。研究團隊把這三類分別叫做“無樹狀態(tài)”、“疏林狀態(tài)”和“森林狀態(tài)”。進一步分析之后，一個有趣的格局浮現(xiàn)出來：當年降水量低于350毫米時，基本只有無樹狀態(tài)；超過700毫米時，穩(wěn)定在森林狀態(tài)。但在350到500毫米這個區(qū)間里，三種狀態(tài)可以同時存在——同一個降水范圍，有的地方是草地，有的地方是稀樹，有的地方卻是密林。而500到700毫米之間，則是疏林和森林兩種狀態(tài)共存。

這個結果讓人意外的地方在于，森林維持的降水下限被拉低到了350毫米，比之前很多研究認為的閾值要低不少。模型分析提示，植被和降水之間存在一種正反饋：森林通過蒸騰作用把水汽送回大氣，有可能幫著增加局地降水，這樣一來，樹林就能在相對更干的環(huán)境里撐下去。不過這種反饋也是一把雙刃劍——太強的話，系統(tǒng)可能從森林直接垮成無樹狀態(tài)，連中間的疏林階段都跳過去，退化風險其實不小。

研究還算了這筆生態(tài)賬。如果目前的疏林地能轉(zhuǎn)變成森林，黃土高原的碳儲量理論上可以增加30%到53%。反過來，一塊疏林要是退化成無樹狀態(tài)，會損失大約25 TgC的碳。更值得留意的是，雙穩(wěn)態(tài)和三穩(wěn)態(tài)區(qū)域占了整個研究區(qū)近九成的面積，這意味著這一大片土地既有很高的恢復潛力，也處在比較容易發(fā)生狀態(tài)轉(zhuǎn)換的位置。研究團隊因此建議，未來造林的錢和力氣，應該優(yōu)先花在這些多穩(wěn)態(tài)區(qū)域，而不是在降水低于350毫米的無樹區(qū)硬種。畢竟，生態(tài)恢復不是樹越多越好，看懂系統(tǒng)自己的“脾氣”再動手，才可能事半功倍。

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