研究背景

高山生态过渡带位于树线以上，生态环境独特，是全球对气候变化最为敏感的生态系统之一。近年来，全球变暖促使高山植被持续向更高海拔扩张，进而改变了原有的群落结构与生态功能。然而，剧烈的地形起伏与复杂的微气候条件，使得高山植被对气候变化的响应表现出高度的空间异质性与不确定性。 

地形在这一过程中扮演着关键角色。海拔、坡度与坡向等因子通过调节温度、积雪、土壤湿度与辐射环境，塑造出多样化的微生境，影响植被的分布格局与生长节律。这些地形驱动的差异不仅加剧了植被变化的空间不对称性，也为理解高山生态演替提供了重要线索。

尽管已有研究强调地形对山地生态系统的重要影响，但迄今为止，基于高分辨率遥感数据从全球尺度系统评估地形对高山植被变化影响的工作仍较为匮乏。因此，亟需在全球尺度上开展系统性研究，以高分辨率遥感手段揭示地形因子如何调控高山植被的时空变化机制。

研究创新点

1. 首次利用40年30米分辨率的Landsat影像，开展全球尺度的高山植被动态评估。

2. 超过99%的全球高山生态过渡带表现出植被绿度增加和覆盖面积扩大的同步趋势。

3. 在85.49%的区域中，植被绿度增加与面积扩张在海拔梯度上呈现不一致的变化模式。

4. 在大多数区域，阴坡的植被绿化趋势值及面积扩张幅度高于阳坡。

主要结果

一、1984-2023年全球高山生态过渡带普遍绿化

植被绿度显著增加：全球99.79%的区域植被绿度显著上升，年均变化率为0.0024±0.0012；

植被覆盖显著扩张：全球99.15%的区域植被覆盖率持续上升，年均变化率为0.0049 ± 0.0038；

图1. 1984–2023年全球高山生态过渡带植被绿度与植被覆盖率的显著变化趋势图。(A) 植被绿度的显著变化趋势；(B) 植被覆盖率的显著变化趋势。

二、海拔梯度上植被绿度与覆盖率趋势显著分化

植被绿度趋势随海拔上升而减弱：海拔每增加100米，植被绿度的趋势幅度显著下降0.0010±0.0012年-1，其中94.14%的区域绿度趋势值随海拔升高而降低；

植被覆盖率趋势随海拔上升而增加：海拔每增加100米，植被覆盖率趋势幅度显著增加0.0010 ± 0.0013 年-1，其中85.85%的区域覆盖率趋势值随海拔升高而增加；

综合分析表明，在85.49%的区域内，随着海拔升高，植被绿度趋势值下降而植被覆盖率趋势值增加，呈现明显的梯度分化趋势。

图2. 1984–2023年全球高山生态过渡带海拔与植被变化趋势之间显著斜率的空间分布。(A) 海拔与植被绿度趋势之间的显著斜率；(B) 海拔与植被覆盖率趋势之间的显著斜率。

三、 阴坡植被绿度与覆盖率变化趋势更强

绿度变化趋势：72.59%的区域在阴坡上具有更高的植被绿化速率；

覆盖率变化趋势：64.50%的区域在阴坡上具有更高的扩张速率。

图3. 不同坡向（阴坡与阳坡）下植被变化趋势的差异。(A) 植被绿度变化趋势的坡向差异；(B) 植被覆盖率变化趋势的坡向差异。

研究意义

本研究从全球尺度出发，结合海拔梯度与坡向两大关键地形因子，系统揭示了气候变暖背景下高山植被的时空动态变化，明确了地形对植被响应的双重调控机制。研究成果为未来基于地形梯度的生态预测、极端环境下的生态适应性研究，以及高山生态系统保护与全球气候治理，提供了坚实的科学支撑。

论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1569843225003747

编辑 | 邵天翼

文稿 | 邹林青

审核 | 田丰