理解生态恢复力（ER）如何响应土地退化（LD）对于实现土地退化零增长（LDN）至关重要，特别是在干旱区，此类区域的生态系统对水文气候压力高度敏感且易发生非线性转变。然而，目前关于恢复力阈值的实证识别及其对管理的启示仍然有限。研究人员以天山北坡经济带（一个典型的干旱社会-生态系统）为案例，开发了一个综合框架，利用限制立方样条（RCS）回归关联ER动态、LDN指标及非线性阈值检测。结果显示出显著的时空异质性。陆地恢复力（ERt）保持较低水平但在2000年至2020年间显示出适度恢复，而水生恢复力（ERa）则稳步增加。总体而言，该地区接近LDN，净恢复面积从1.82 × 105km2扩大到 3.79 × 105km2。尽管取得进展，山区-绿洲过渡带仍存在大量土壤有机碳损失。非线性分析识别了ER与LD之间动态的、多阶段的阈值响应。在2000-2010年期间，ER-LD关系显示出多个拐点（-2.13%、56.25%和88.06%），表明敏感性与缓冲期的交替。在2010-2020年期间，关系转变为更清晰的反向U形模式，阈值位于2.51%和91.96%，表明系统敏感性增加且恢复力下降的起始时间提前。这些结果突出了阈值漂移的存在。基于这些阈值，研究人员划分了两个管理区——热点区（Hotspots，1.98 × 105km2），即严重退化与恢复力下降重合的区域；以及亮点区（Brightspots，0.69 × 105km2），即尽管存在环境压力但恢复力有所改善的区域。通过揭示ER与LD之间演化的、阈值依赖的关系，本研究为早期干预、基于阈值的管理以及面向恢复力的土地治理提供了一个可转移的框架。研究结果为支持干旱区实施LDN和可持续发展目标（SDG）15.3下的可持续土地管理提供了实用见解。
研究背景与问题提出
土地退化（Land Degradation, LD）被《联合国防治荒漠化公约》（UNCCD）定义为生物和经济生产力或生态复杂性的减少或丧失，是全球严峻的环境挑战之一，威胁着生态系统功能、粮食安全及人类福祉。为应对此问题，UNCCD提出了土地退化零增长（Land Degradation Neutrality, LDN）概念，并纳入可持续发展目标（SDG）15.3，旨在实现退化与恢复过程间的动态平衡，以维持或增强土地资源。在此背景下，生态恢复力（Ecological Resilience, ER）——即生态系统在维持基本功能的同时吸收干扰的能力——被认为是实现LDN的关键。土地退化改变生态系统结构与功能，而恢复力决定了系统在持续压力下维持稳定性的能力。然而，目前关于LD与ER耦合机制的实证证据有限，且现有的LDN评估框架多基于状态（如土地覆被变化），难以捕捉生态系统响应的非线性动态与累积效应，即使聚合层面的退化与恢复看似平衡，生态系统仍可能跨越临界阈值。干旱区生态系统因其水资源短缺、土壤条件差、生物多样性低等特点，具有“高敏感性-低缓冲”特征，是研究LD-ER非线性关系及阈值机制的理想区域。天山北坡经济带（NSEBTM）作为典型干旱社会-生态系统，快速的城市扩张和农业发展加剧了土地退化，但针对该区域LD-ER关系及阈值效应的综合研究仍较为缺乏。
研究内容与结论概述
研究人员以NSEBTM为研究区，构建了一个整合ER动态、LDN指标及非线性阈值检测的分析框架，利用多源数据及限制立方样条（Restricted Cubic Spline, RCS）回归模型，系统探讨了2000年至2020年间ER与LD的时空格局、非线性关系及阈值效应，并基于此划定了生态管理分区。研究结果表明，区域虽在聚合层面接近LDN，但存在显著的时空异质性和潜在的阈值跨越风险；ER对LD的响应具有多阶段、动态变化的阈值特征；基于识别出的阈值可划分出亟需干预的热点区（Hotspots）和具有恢复潜力的亮点区（Brightspots）。该研究将LDN研究从“状态平衡”范式推向“基于过程”的管理框架，为干旱区早期干预、阈值导向管理及恢复力导向的土地治理提供了可转移的框架与实践见解。该论文发表于《Journal of Environmental Management》。
主要关键技术方法
研究人员以天山北坡经济带（NSEBTM）为研究区，利用2000年、2010年及2020年多源数据（包括遥感数据及辅助地理数据）开展研究。关键技术方法包括：分别计算陆地生态恢复力（ERt）与水生生态恢复力（ERa）以反映不同子系统的恢复力动态；评估土地退化（LD）及LDN相关指标以分析时空演化；应用限制立方样条（RCS）回归模型识别ER与LD之间的非线性关系及临界阈值；基于阈值结果进行空间管理分区（Hotspots与Brightspots）以支持适应性管理。
研究结果
研究区（Study area）
天山北坡经济带（NSEBTM）位于中国新疆准噶尔盆地南缘及天山北麓，地理坐标介于40°52′N至47°14′N、79°53′E至96°23′E之间，面积约3.96 × 105km2，占新疆领土近四分之一（23.8%）。地形呈明显的南北梯度，从南部山区向北延伸至绿洲、荒漠边缘。
ER的时空格局（Temporal and spatial patterns of ER）
2000年至2020年间，陆地生态恢复力（ERt）呈逐渐下降趋势，而水生生态恢复力（ERa）则持续增加，表明陆地与水相关系统具有分化轨迹。具体而言，ERt均值从2000年的0.337下降至2020年的0.323，最小值也从0.064降至0.029，表明恢复力整体减弱，尤其在最脆弱区域；相比之下，ERa均值同期从0.570上升至0.691。
阈值依赖的恢复力揭示了干旱区LDN评估中被忽视的动态（Threshold-dependent resilience highlights overlooked dynamics in dryland LDN assessments）
对ER与LDN的评估为干旱区生态可持续性与土地利用压力间的动态平衡提供了重要见解。结果显示，尽管2000年至2020年研究区在退化与恢复过程间实现了近乎中性的平衡，但这种聚合均衡掩盖了显著的时空异质性。部分子区域经历持续退化，部分归因于社会经济驱动的土地利用变化。阈值分析进一步表明，传统基于状态的LDN评估可能忽略系统接近或跨越生态阈值的风险。
结论（Conclusion）
研究提供了LDN框架下干旱区生态系统ER与LD关系的综合评估。通过整合多源数据及基于阈值的分析方法，结果揭示生态恢复力对土地退化表现出显著的非线性及阶段依赖响应。首先，识别出恢复力动态存在清晰的时空分异：2000年至2020年，ERt呈逐渐下降趋势，而ERa则持续增加。其次，非线性分析表明ER-LD关系具有多阶段阈值特征：2000-2010年存在多个拐点（-2.13%、56.25%、88.06%），2010-2020年呈反向U形，阈值位于2.51%和91.96%。此外，尽管区域接近LDN，但山区-绿洲过渡带仍存土壤有机碳损失。基于阈值划分的Hotspots（1.98 × 105km2）和Brightspots（0.69 × 105km2）可为优先级修复及适应性管理提供依据。
讨论总结
讨论部分强调，传统LDN评估多聚焦于土地覆被、生产力及土壤碳等状态指标，常忽视生态系统功能响应及稳定性机制（即恢复力）。本研究通过引入ER及阈值检测，揭示了即使在LDN“总量平衡”表象下，生态系统也可能因超越临界阈值而面临功能突变风险，尤其在干旱区。RCS模型的应用有效识别了常规线性方法未能捕捉的非线性响应及阈值。基于干旱区的实证分析表明，LD与ER间关系并非静态，而是随时间和空间演化的；管理分区（Hotspots/Brightspots）有助于将科学认知转化为空间化的干预策略。因此，将阈值依赖框架纳入LDN及土地管理实践，有助于从“状态管理”转向“过程与风险管理”，提升干旱区土地治理的适应性与有效性。
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