Spatiotemporal Dynamics of Vegetation NEP and Identification of Key Driving Factors in Typical Karst Regions

Chen Pai; Lan Anjun; Fan Zemeng; Zhu Wenyao; Lian Shishu; Xiao Kuisong

doi:10.13870/j.cnki.stbcxb.2026.04.038

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Spatiotemporal Dynamics of Vegetation NEP and Identification of Key Driving Factors in Typical Karst Regions

\"Special Issue on Rocky Desertification Control and Ecological Restoration\" | 更新时间：2026-09-10

- Spatiotemporal Dynamics of Vegetation NEP and Identification of Key Driving Factors in Typical Karst Regions
- Journal of Soil and Water Conservation Vol. 40, Issue 4, Pages: 9-22(2026)
- 作者机构：
  
  1.贵州师范大学地理与环境科学学院，贵阳 550025
  2.中国科学院地理科学与资源研究所；地理信息科学与;技术全国重点实验室，北京 100101
  3.中国科学院大学资源与环境学院，北京 100039
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.13870/j.cnki.stbcxb.2026.04.038
  CLC： P467;X171.1
- CSTR：32310.14.stbcxb.2026.04.038
- Received：03 February 2026，
  
  Revised：2026-03-26，
  
  Accepted：10 April 2026，
  
  Online First：21 May 2026，
  
  Published：28 August 2026
- 稿件说明：
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陈排，兰安军，范泽孟，等.典型喀斯特地区植被NEP时空动态及关键驱动因素识别［J］.水土保持学报，2026，40（4）：9-22.

Chen Pai， Lan Anjun， Fan Zemeng， et al. Spatiotemporal dynamics of vegetation NEP and identification of key driving factors in typical karst regions［J］. Journal of Soil and Water Conservation， 2026， 40（4）：9-22.
陈排，兰安军，范泽孟，等.典型喀斯特地区植被NEP时空动态及关键驱动因素识别［J］.水土保持学报，2026，40（4）：9-22. DOI： 10.13870/j.cnki.stbcxb.2026.04.038. CSTR： 32310.14.stbcxb.2026.04.038.

Chen Pai， Lan Anjun， Fan Zemeng， et al. Spatiotemporal dynamics of vegetation NEP and identification of key driving factors in typical karst regions［J］. Journal of Soil and Water Conservation， 2026， 40（4）：9-22. DOI： 10.13870/j.cnki.stbcxb.2026.04.038. CSTR： 32310.14.stbcxb.2026.04.038.

摘要

目的

探究典型喀斯特地区植被NEP时空动态及关键驱动因素识别，为科学理解喀斯特地区碳循环机制、制定差异化碳中和策略提供理论基础。

方法

基于改进的CASA模型与土壤微生物呼吸经验方程，引入Theil-Sen Median趋势分析、Mann-Kendall显著性检验、Hurst指数及最优参数地理探测器等方法，在对2000—2020年贵州植被净生态系统生产力（NEP）进行定量评估的基础上，系统阐述贵州植被NEP的时空变化趋势、特征及关键性驱动因素。

结果

1）研究期内贵州全域NEP显著上升，碳汇能力持续增强；空间上呈中南部、西南部向北部和东部递减的分布特征，且喀斯特区域植被NEP［278.20 g/（m²·a）（以C计）］显著低于非喀斯特区的植被NEP［326.83 g/（m²·a）（以C计）］，地质本底差异是碳汇潜力分异的核心原因。2）全域NEP变化以稳定（50.31%）和增长（46.98%）趋势为主，增长区域集中在西部及东北部，减少区域分布于中部和东部；Hurst指数平均值为0.48，

0.5的区域占比为61.59%。3）岩性（

=0.41）作为核心自然本底因子，直接决定区域土层发育、持水保肥等基础生境条件，日照时间（

=0.35）为关键气象因子，二者奠定区域碳汇的先天潜力；多因子交互作用强于单因子，其中日照时间与土地利用的交互作用解释力达50%，是调控碳汇时空格局的关键驱动因素。

结论

研究结果可为喀斯特脆弱生态区的生态保护修复、碳汇功能提升及可持续发展提供科学的数据支撑与决策参考。

Abstract

Objective

This study explores the spatiotemporal dynamics of vegetation net ecosystem productivity （NEP） and identifies its key driving factors in typical karst regions， providing a theoretical basis for the scientific understanding of carbon cycling mechanisms and the formulation of differentiated carbon neutrality strategies.

Methods

Vegetation NEP in Guizhou Province from 2000 to 2020 was quantitatively assessed based on an improved Carnegie-Ames-Stanford Approach （CASA） model and an empirical equation for soil microbial respiration. Theil-Sen Median trend analysis， Mann-Kendall significance test， Hurst index， and optimal parameters-based geographical detector were applied to systematically analyze the spatiotemporal variation trends， characteristics， and key driving factors of vegetation NEP in Guizhou.

Results

1） During the study period， NEP across Guizhou increased significantly， indicating a continuous enhancement of carbon sequestration capacity. Spatially， NEP decreased from the south-central and southwestern regions to the northern and eastern regions. Vegetation NEP in karst regions ［278.20 g/（m

·a）（based on C）］ was significantly lower than that in non-karst regions ［326.83 g/（m

·a）（based on C）］， suggesting that differences in geological background were the core reason for divergence in carbon sequestration potential. 2） Across the province， changes in NEP mainly remained stable （50.31%） or showed an increasing trend （46.98%）. Increasing trends were concentrated in the western and northeastern regions， while decreasing trends were distributed in the central and eastern regions. Mean Hurst index was 0.48， and areas with Hurst index below 0.5 accounted for 61.59%. 3） Lithology （

=0.41）， as the core natural background factor， directly determined basic habitat conditions such as soil development， water retention， and nutrient conservation， while sunshine duration （

=0.35） was the key meteorological factor. Together， they established the inherent carbon sequestration potential of the region. The interactive effects of multiple factors were stronger than those of single factors. Notably， the interaction between sunshine duration and land use had explanatory power of 50%， representing the key driving factor regulating spatiotemporal patterns of carbon sequestration.

Conclusion

These findings provide scientific data support and decision-making reference for ecological conservation and restoration， carbon sequestration function enhancement， and sustainable development in ecologically fragile karst regions.

关键词

Keywords

references

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