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论文信息
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亮点
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研究意义
（1）全球气候变化和高强度人类活动导致的干旱加剧已被广泛记录在案。干旱加剧可能导致生物多样性减少、生态系统功能受损和ES供应能力减弱；这些挑战阻碍了实现可持续发展目标的进展。
（2）在干旱加剧的背景下实现可持续的生态系统管理需要关注生态系统之间的权衡关系，确定ES权衡（EST）的驱动因素对于制定有效和可持续的ES管理战略至关重要。
（3）干旱如何影响EST和潜在驱动因素之间的关系在很大程度上仍然未知。在干旱加剧的背景下，这些知识对ES的可持续发展至关重要。
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研究区与数据
研究区黄土高原。水资源缺乏的黄土高原地区的大规模植被恢复加剧了生态系统与人类之间潜在的水资源需求冲突，给区域可持续发展带来了巨大压力。
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方法
为了量化2018年黄土高原生态系统的这三个方面——碳储量（CS）、栖息地质量（HQ）和水量（WY），研究应用了InVEST模型。
（1）研究分析了县级范围内EST对驱动因素的响应。使用最小-最大归一化将黄土高原县尺度的所有数据标准化为0–1的范围，以避免因维度差异造成的偏差。
（2）计算Pearson相关系数以检验ES对之间的关系，负相关表示权衡，相关系数的绝对值衡量权衡强度。
（3）采用移动窗口法分析干旱对EST的影响。对于每个窗口，计算平均干旱指数（aridity index，AI），以及每对ES的Pearson相关系数。随后使用R中的“mgcv”包构建了一个广义加性模型，以表征EST对干旱的非线性响应。
（1）EST是由人为因素和自然因素之间的复杂相互作用驱动的，该研究构建了EST与气候因素、地貌特征、人为因素和景观特征之间关系的概念模型；
（2）在0.5左右的干旱水平下，观察到EST和AI之间的关系发生了方向性变化。因此，使用R中的“plspm”软件包，分别为AI>0.5和<0.5的地区构建了模型，以验证这个研究假设。
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研究结果
（2）在县级范围内，CS、HQ和WY都随着干旱程度的增加而下降，尽管这种下降的斜率在ES之间有所不同。
（1）EST对干旱的反应均表现出相似的模式，先增加后减少，干旱指数值0.49–0.50代表EST和AI之间关系的过渡点（从增加到减少）。
（2）这一发现表明，亚湿润和半干旱地区之间的边界（即0.5左右的干旱水平）是EST调节的敏感区域。
（3）为了进一步验证上述结果，我们分析了不同干旱梯度下ES之间的关系。结果表明，WY与CS和HQ之间的权衡关系在中间AI（0.45<AI<0.55）区域显著大于在较低AI
在结构方程模型中，所选取的因素对EST的影响强度和方向在不同地理区域之间有所不同，分为AI＜0.5和AI＞0.5两个区域。
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讨论
0.5左右的干旱水平代表了一个过渡点，之后植被退化，关键的生态系统属性急剧下降。因此，在干旱度较低的地区，干旱化对CS和HQ的负面影响较弱，但显著降低了WY，从而加剧了WY与CS和HQ之间的权衡关系强度。在干旱度较高的地区，干旱度的增加可以通过同时减少WY、CS和HQ的供应来缓解它们的权衡。
（1）当干旱水平超过0.5时，植被退化会导致生态系统结构和功能的突然变化。这种转变可能是这里观察到的EST驱动关系中干旱驱动转变的主要原因。因此，正如假设的那样，AI＜0.5和AI＞0.5的地区对EST的驱动效应（人为因素和自然因素）的方向和强度显著不同。
（2）景观特征是支持生态系统功能的基础，也是ES维持的关键。因此，景观特征是EST的直接驱动因素。
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结论
（1）面对干旱加剧对人类福祉的潜在威胁，了解干旱如何从机制上影响EST对于制定有效的缓解策略至关重要。
（2）结果表明，EST及其驱动因素的动态性在很大程度上取决于气候环境。WY与CS和HQ之间的权衡对确定性做出非线性响应，在AI＜0.5的地区，EST的主要驱动因素是气候和人为因素。而景观特征在Al>0.5的地区占主导地位。研究的发现呼吁制定针对气候的ES保护策略，以减轻干旱化对ES的负面影响。
（3）在AI＜0.5的地区，控制气候和人为因素对景观特征的负面影响可以有效调节EST，而在AI＞0.5的地区，有必要避免由于地形特征的变化而引起的水资源冲突。此外，我们发现景观特征是EST的关键调节因子，气候和人为因素通过景观特征对EST的影响最大。
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