揭示黃土高原生態系統演變過程

社會-生態系統的動態演變是社會-生態系統研究的核心內容。穩態轉換是指系統的結構和功能發生巨大、突然和持續的變化，是理解社會-生態系統變化的重要視角。現有的穩態轉換研究主要基于社會或生態要素時間序列的突變點識別，對系統要素間相互作用關注較少，而對穩態轉換影響效應的研究主要集中在局地尺度，對其跨尺度的溢出效應研究有限。

針對這些問題，研究團隊提出根據系統要素相互作用變化識別社會-生態系統穩態轉換，同時關注其驅動因素和本地與溢出效應的研究框架，并以黃土高原社會-生態系統近千年的演變為案例證明了該框架的適用性。框架假設在一個演變階段（穩態）內，社會-生態系統要素之間的相互作用保持不變，而要素之間相互作用的變化則表示系統從一個階段演變到另一個階段。人類活動和氣候變化等驅動因素決定了社會-生態系統要素之間的相互作用，進而對本地和遠程的系統產生影響和效應。

通過整合統計調查數據、歷史時期重建數據和相關文獻資料，該研究分析了黃土高原近千年來人口、耕地面積和森林覆蓋率等要素的關系變化，將其社會-生態系統演變劃分為5個階段：“耕種快速擴張”（1100-1750年代）、“耕種持續擴張”（1750-1950年代）、“農田工程以增加糧食生產”（1950-1970年代）、“從糧食生產向生態保護轉型”（1980-1990年代）、“植被恢復以保護生態環境”（2000年代至今）。研究還建立了黃土高原社會-生態系統狀態與政策、氣候、社會經濟等驅動因素和本地糧食生產、黃河輸沙量、徑流量、三角洲面積、下游自然決堤次數等本地與溢出效應的經驗聯系。

研究發現，前三個階段對糧食生產的追求破壞了當地生態環境，加劇了土壤侵蝕，對黃河下游和三角洲產生影響，而退耕還林還草等生態恢復和水土保持措施的實施減少了黃土高原土壤侵蝕和黃河泥沙，但同時也帶來了徑流減少、黃河三角洲蝕退等新的問題。

中國科學院院士、中科院生態環境研究中心城市與區域生態國家重點實驗室傅伯杰表示，黃土高原案例分析表明，社會-生態系統管理需要從系統與綜合的角度，實現從追求單一目標到考慮要素相互作用，從關注局地到關注跨區域影響的轉型，這對社會-生態系統的長期管理和政策制定具有重要意義。