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图 喀斯特区和非喀斯特区地球关键带结构与植被生产力的影响要素差异性（图中箭头粗细表示影响程度，圆圈大小表示储水能力）
在国家自然科学基金项目（批准号：41571130044）的资助下，北京大学刘鸿雁教授研究团队与英国学者杰若恩·米尔斯曼（Jeroen Meersmans）、索菲·格林（Sophie M. Green）、蒂姆·奎因（Timothy A. Quine）及国内同行吴秀臣、宋照亮等合作，基于地球关键带思路，研究基岩化学特征对植被生产力的影响，发现由基岩化学特征导致的风化层储水能力下降使得喀斯特地区植被较易受到间歇性干旱的影响，植被生产力随之下降。成果以“基岩地球化学通过调节表土蓄水能力影响植被生长（Bedrock geochemistry influences vegetation growth by regulating the regolith water holding capacity）”为题，于2020年5月12日在线发表在《自然-通讯》（Nature Communications）杂志上。文章链接：https://www.nature.com/articles/s41467-020-16156-1。
地球关键带指岩石-土壤-水-空气-生物复杂的相互作用调节的自然栖息地，其结构的稳定性和服务功能的可持续性直接影响人类福祉。本世纪以来，美国和欧洲国家设立了一系列的地球关键带观测研究项目，开展了地球科学跨学科研究。国家自然科学基金委员会于2015年资助了首批五个地球关键带研究项目。该论文为项目“喀斯特关键带区域生态系统服务的形成机制及土地利用优化”的研究成果。
长期以来，自然地理学研究通常仅考虑气候和土壤条件对植被生产力的影响，没有将基岩地球化学特征与植被生产力联系起来。该研究基于地球关键带的思路，将自然地理学和地球化学研究有机结合，以贵州为研究区，将其划分为23个地球关键带单元，通过喀斯特地区和非喀斯特地区的对比（如图），首次量化了基岩地球化学特征对于植被生产力的影响。研究结果表明，基岩中钙（Ca）和硅（Si）的含量能够解释55%的植被生产力差异。在喀斯特地区，含Ca高的碳酸岩中酸不溶物质含量较低，土壤形成速度十分缓慢，同时高温多雨的亚热带气候导致地下裂隙发育，土壤漏失严重，有限的土壤难以充分保障植被生长所需要的持续水分供应。论文进一步将全球12个主要喀斯特分布区纳入验证，发现其中10个分布区的植被-气候关系与周边地区相比发生了改变，这说明基岩地球化学特征对喀斯特地区植被生产力的影响具有普遍性。
该研究表明，我国西南喀斯特分布区的生态修复需要考虑岩石地球化学特点及相应的风化层储水能力，其研究结果对于喀斯特地区的植被恢复具有现实的指导意义。