💡这项突破是什么?
近日，草业与草原学院宋桂龙教授团队在中美生态学学会联合出版知名国际刊物Ecosystem Health and Sustainability发表题为《亚热带高速公路植被与微气候抗性与韧性遥感监测》（Resistance and Resilience of Vegetation and Microclimate along the Subtropical Expressway via Remote Sensing）研究论文。研究通过建立跨度近30年（1993~2021）长时间序列Landsat卫星遥感观测数据集并对道路周边下垫面环境开展反演计算，系统评估高速公路建设后植被恢复过程生态系统健康与局地气候环境动态变化过程，为重大基础设施工程开发与自然生态系统耦合协调可持续发展提供技术支撑。
该研究取得两项突破进展：其一，从数学表达上严格辨析并构造用于量化生态系统在受到严重干扰后所显现的抵抗力和恢复力指标，或称抗性（Resistance）和韧性（Resilience）。对波动的生态系统状态变量序列数据（如归一化植被指数、地表温度、蒸散发），构造生态恢复过程三角形，测定从平衡态到达受扰动偏离平衡态的谷底所测垂直距离、从谷底回弹持续所花费时间所测横向距离，取二者倒数分别作为衡量系统抗性和系统韧性的指标，对其加和求得受扰动之后观测时间段内系统整体的生态恢复能力。其二，通过数据挖掘和回归曲线拟合确定修复成效拐点，厘定道路生态修复林灌木与草本植物的最优配置比（面积量），即最优林草比（Optimized Ratio of Forest-shrub to Grass, FGRopt）。研究以贯通云南省东西的杭瑞高速公路为示范区，通过长期环境遥感监测数据解译和反演，量化区域植被演替结构变化与生态系统植被和微气候恢复力，针对不同路段求解最优林草比，确定亚热带地区公路生态修复最优林草比为1:5~1:2，结果显示公路建设扰动下亚热带公路周边植被生态恢复约为4年左右、区域微气候环境恢复需要2~7年。这两项技术突破与示范应用为因地制宜开展公路生态修复提供科学依据，生态系统多维稳定性与林草优化配比分析方法为丰富林草融合理论体系、支撑国家绿色交通廊道建设提供创新基础。
图 研究案例区域与生态系统抗性与韧性遥感评价量化指数
论文共同第一作者为草业与草原学院硕士谷嘉莉、博士生耿莞，论文通讯作者为宋桂龙教授和李周园副教授，主要合作作者包括交通运输部科学研究院陈济丁研究员、孔亚平研究员和陶双成研究员以及美国陶森大学Brian Fath教授。
本研究由“生态敏感地区陆路交通基础设施环境保护与修复重建技术研究示范”等国家重点研发计划（2021YFB2600104、2023YFF1304305）、国家自然基金（32101324）、国家外国专家引进计划（G2023109009L）以及北京大学教育部重点实验室开放基金等项目联合资助。
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