农业扩张驱动的系统协同机制演变与生态脆弱性空间响应差异

图1 概念图

图2 研究流程

图3 系统协调性和生态脆弱性间的关联关系

全球气候变暖致使旱区水资源短缺问题愈发严峻，进一步加剧了农业生产与自然生态系统之间的资源竞争。对于生态脆弱的干旱地区来说，深入理解农田扩张引发的土地空间格局变化对生态系统协调发展的影响，是实现农业与环境可持续发展的关键所在。本研究以阿克苏河流域为典型案例区域，提出“耕地扩张通过破坏系统协调性，驱动生态环境变化”的假设，旨在揭示农业扩张影响生态脆弱性的具体路径。

研究首先依据“压力-状态-响应”（PSR）模型构建了生态脆弱性评价指标体系。接着，运用经多元变分模态分解优化后的自组织特征映射（MVMD-SOFM）模型开展空间区划，借助耦合协调度模型量化系统整体以及子系统间协调性的变化趋势。最后，采用中介效应分析和转移熵模型，探究系统协调性变化对生态脆弱性的直接与间接影响，以及气候所起到的调节作用。

研究将阿克苏河流域划分为山区、绿洲-荒漠过渡带、荒漠区、绿洲区四个生态特征显著的空间单元。对于作为水源涵养区的山区以及具备生态屏障功能的绿洲-荒漠过渡带而言，农业扩张会因消耗水资源而压缩林地和草原的生态用水，削弱其防风固沙功能，进而增加区域土壤流失和土地退化的风险；对于荒漠区来说，农田扩张会直接侵占植被生态空间，干扰生态系统的稳定性，导致区域退化；对于人类活动集中的绿洲区，生态脆弱性与系统协调性的关联性较弱，主要受人为干扰的影响。从气候调节作用看，尽管气候变暖会使冰川融水增多，能在短期内缓解旱区植被和农田的用水问题，但蒸散量的增加以及冰川消融的不可持续，会加剧绿洲农业扩张给自然生态系统带来的压力。总体而言，生态脆弱的干旱内陆河流域需将生态系统稳定性与系统韧性列为优先目标，避免采用单一、同质化的治理路径，同时，依据不同空间单元的功能定位，实施差异化的土地管理与资源分配策略，进而实现生产与生态的可持续发展。

相关研究成果以“Evolution of system coordination mechanism driven by agricultural expansion and spatial response difference of ecological vulnerability in Aksu River basin”为题，于2026年3月发表在国际学术期刊《Agriculture, Ecosystems and Environment》（中科院一区TOP，影响因子为6.4）。中国林科院生态所博士研究生戚曌是论文的第一作者，冯益明研究员为通讯作者。本研究获得新疆维吾尔自治区重点研发项目（2024B03025）资助。