基于水-陆耦合生态系统服务的生态安全格局构建研究——以长三角生态绿色一体化发展示范区为例

快速城市化和国土空间规划大背景下，评估区域生态系统服务、构建生态安全格局是实现城市精细化发展的有效手段。本研究立足生态系统服务供给效能，以长三角生态绿色一体化发展示范区为例，从陆域、水域两个层面进行量化计算，构建水-陆耦合生态系统服务综合评价体系，将高供给区域识别为生态源地，并基于MCR模型和电路理论分别提取廊道和节点，构建区域生态安全格局。研究结果表明：1）分别识别陆域和水域生境斑块面积34.31km²、272.50km²，为江南水乡空间存续和城市绿地空间选址提供了理论依据；2）水-陆耦合度评价得到源地41个，总面积206.79km²，占研究区总面积8.57%，呈现"西北多东南少"的格局；3）提取89条生态廊道和91个生态节点，生态廊道总长度586.35km，呈均匀网状分布，节点包括44个夹点及47个障碍点，主要位于吴江区。通过区域生态安全格局的构建与优先级评价，分级提出国土空间生态保护与修复建议，为我国其他快速城市化地区及都市圈周边区域的国土空间合理布局、土地利用的转化与管理提供参考。     

岷江流域生态安全格局评价与优化——基于最小累积阻力模型和重力模型

生态安全格局评价是维护生物多样性、改善环境质量的重要途径，对维持区域持续发展具有重要意义。以岷江流域为研究区，综合运用土地利用和归一化植被指数（NDVI）等数据，基于生态系统服务对岷江流域进行生态重要性分析，将生态极重要区识别为生态源地，采用最小累积阻力（MCR）模型中成本路径法提取潜在廊道，结合重力模型提取重要廊道和重要节点，从而实现对研究区生态安全格局的刻画，进而对岷江流域生态安全格局评价并提出优化建议。研究结果表明：（1）岷江流域安全等级总体较好，较高生态安全和高生态安全的面积占研究区面积的55.02%。（2）从空间上看，研究区内重要生态源地面积为818.32km²，破碎化严重，集中分布在岷江流域上游林地区；廊道共190条，总长度为19633.96km，其中重要廊道41条，呈半环状分布于上游和下游段；生态节点共117个，集中分布在上游段南部-西南部。（3）参考生态阻力和廊道节点空间分布特征，划分岷江流域"四区两带"生态安全格局并提出分区管控措施和相关建议。以期研究结果和调控路径可对完善岷江流域生态安全格局、保护生物多样性和增强水土保持有一定的借鉴意义。     

大都市区生态源地识别体系构建及国土空间生态修复关键区诊断

构建生态安全格局是保障城市生态安全的必要手段，科学识别生态源地是构建生态安全格局的基础。以高度城市化的大都市区--上海市为研究对象构建生态源地识别体系，探究不同土地利用数据源与指标权重对生态源地识别的影响。在此基础上，基于最小累积阻力模型(MCR)与电路理论构建生态阻力面，识别生态保护与修复优先区域，对已有研究仅关注保护/修复的情况进行补充。结果表明：(1)自然生态本底仍是识别生态源地的重要指标，加入人类需求指标可填补已有研究对高度城市化源地识别针对性和丰富性的不足。生态系统服务格局、生态环境安全格局与环境友好格局权重为5 ∶ 2 ∶ 1时，源地识别效果最佳。(2)上海市生态源地空间和数量分布极不均匀，破碎化是首要问题。上海市现有(2017年)生态源地202个，共920.96 km²，占总面积14.53%，其中微型源地(面积<3 km²)数量高达82.67%。城市化水平影响生态源地分布，外环是源地数量与总面积的分水岭，郊环是源地平均面积的重要界线。(3)上海市以"面(源地)-线(廊道)-点(优先点)"组成生态保护网络，其中生态廊道442条，生态保护优先点306个，重要点线分布集中于中心城区边界。上海市生态修复优先区域325.47 km²，其中障碍点309.78 km²，需优化的非生态斑块95个(15.69 km²)，大都市区的生态修复重点区域应聚焦于城市化扩散的阻力区域，且应多关注生态价值适中的草地与耕地。研究工作可为其他高度城市化区域，以及处于高速城市化发展进程城市的国土空间生态修复关键区识别提供借鉴与参考。     

基于生态安全格局的国土空间生态修复关键区域识别——以贺州市为例

国土空间生态修复是落实生态文明建设战略的重要举措。科学识别国土空间生态修复关键区域，合理布局全域生态修复空间是当前国土空间规划面临的难点之一。以广西壮族自治区贺州市为例，从生态保护重要性、景观连通性、生态功能重要区域和自然保护区四个方面识别生态源地，运用电路理论提取生态廊道，构建生态安全格局。通过电流密度诊断生态廊道中的生态"夹点"和生态障碍点，判定生态廊道宽度，识别国土空间生态保护修复关键区域，制定生态修复的空间布局策略。研究结果表明：（1）市域生态源地面积3656.89 km²，呈"东西重，中部轻"的空间分布特征；生态廊道总长度639.50 km，以中部分布为主，关键生态廊道133.96 km。（2）市域生态"夹点"共16处，面积124.24 km²，主要分布在钟山县，亟待保护修复的生态"夹点"8处，面积45.02 km²，零散分布于市域；生态障碍点共32处，面积426.56 km²，主要分布在市域东部和南部，需优先保护修复的生态障碍点6处，面积166.05 km²，集中在平桂区。通过综合分析国土生态修复关键区域土地利用现状和空间分布特征，制定了分级分类的生态修复措施，以期进一步优化生态安全格局，为国土空间生态修复区域识别和国土空间生态修复规划编制提供参考。     

干旱内陆河流域生态安全格局的构建及优化——以石羊河流域为例

生态安全格局识别及构建是保障干旱区生态安全、实现可持续发展的基本空间途径。石羊河流域是典型的干旱内陆河流域，其生态环境极为脆弱、敏感。基于石羊河流域生态本底特征，选取并定量评估水资源、生物多样性、水土保持和沙漠化4种生态系统服务，识别生态源地；以建筑物指数和植被净初级生产力为阻力因子，应用加权叠加法构建基本阻力面，并运用最小累积阻力模型及水文分析法识别生态廊道和生态功能节点，进行生态安全格局构建及优化。结果表明：（1）2005-2015年，石羊河流域生态源地增加，生态环境质量趋于好转，特别是下游民勤绿洲区及上游祁连山区源地面积增加明显。2005、2010、2015年生态源地面积占流域总面积的比重分别为16.7%、14.7%、19.8%；（2）2005-2015年，生态廊道明显增加，流域整体生态安全格局网络趋向复杂完善。2005年和2010年提取的生态节点都为36个，2015年的生态节点为35个，生态廊道从2005年的23条增加到2015年47条，部分潜在廊道发展演化为廊道；（3）基于2005-2015年生态安全格局分析，构建了以"二带区、三绿洲、五廊道、多中心"为核心的"绿洲廊道功能区"的优化格局模式，以期为石羊河流域生态环境治理与恢复以及区域可持续发展规划提供借鉴与决策依据。     

基于景观生态风险评价的涪江流域景观格局优化

以流域为尺度进行景观生态风险评价以及景观格局优化，有利于为流域生态系统服务的提高和人类活动管控提供科学依据。以涪江流域为研究区域，从"自然-社会-景观格局"3个维度选取10个评价因子建立评价指标体系，采取空间主成分分析法（SPCA）对流域景观生态风险进行综合评价，再基于生态风险评价的结果和生态源地利用最小累积阻力模型（MCR）和网络分析等方法实现流域景观格局优化。研究结果表明：①涪江流域景观生态风险等级在空间分布上呈西北部高于东南部地区，主要是受自然和景观格局因子影响较大。②涪江流域所面临的生态风险问题较为严重，生态风险等级为中度及以上的区域面积总和为25596.51 km²，占研究区总面积比例的65.35%。③生态源地以林地和水域为主，面积为11194.28 km²，占流域总面积比例为25.58%。④构建生态廊道共41条，总长度为5229.04 km，其中原有廊道29条，新添廊道12条，提取生态节点53个；利用网络分析形成了以主廊道为"中轴"，构建的生态廊道为"辅助"，提取的生态节点为"枢纽"的较为完整的网络生态结构。对研究区景观格局优化前后的连通度进行对比，优化后的整体景观格局连通度得到较大幅度提升。     

基于供需视角的黄河流域甘肃段生态安全格局识别与优化

利用多源空间数据，计算生态系统服务的高值区，识别生态源地，在计算土地利用程度、地均GDP和人口密度确定生态系统高需求区的基础上，通过夜间灯光数据修正生态阻力面系数，利用最小累积阻力模型提取源地与高需求区之间的生态廊道，以此构建并优化区域生态安全格局。结果表明：(1)黄河流域甘肃段生态源地总面积4.59×10⁴ km²，占研究区总面积的32.1%，集中分布于甘南和陇东中部地区。(2)生态系统服务高需求区总面积2.18×10⁴ km²，占研究区总面积的15.2%，主要集中于陇中及陇东的城市建成区，生态系统服务供应和需求空间匹配度差。(3)生态廊道总长度2908.3 km，整体格局上形成了东西向与南北向两大主要廊道轴线。生态廊道的识别中重点考虑了生态需求空间，提出了基于"两带-三区"的流域生态安全格局优化建议。     

基于CVOR和电路理论的讨赖河流域生态安全评价及生态格局优化

生态安全格局优化是实现区域生态安全、维持区域可持续发展的重要途径。以生态系统服务与健康共同构建"贡献力-活力-组织力-恢复力"（CVOR）的生态安全评价体系，对2000和2015年讨赖河流域生态安全进行评估，识别生态源地，提取最小成本路径。基于电路理论连通度模型构建次优生态廊道，识别障碍点，基于生态源地、最小成本廊道、次优廊道、障碍点识别结果，构建并优化生态安全格局。结果表明：2000和2015年讨赖河流域低度安全等级区分别占流域总面积的63.68%、61.25%，高安全区和较高安全区仅占总面积的13.93%、15.80%。从空间分布来看，生态安全状况差异显著，呈现南高北低的分布格局。生态源地面积3165.41 km²，破碎度高，主要分布于流域南部山区及中部绿洲农业区。最小成本路径共1122条，共长3468.15 km，较大阻力廊道有242条。将流域生态格局优化分区划分为生态稳定区、生态发展区和重点保护区。提出流域生态安全格局的优化策略，为干旱区内陆河流域开发建设和生态保护提供参考。     

武汉城市圈生态网络时空演变及管控分析

武汉城市圈正历经城乡发展转型升级和空间格局调整，生态用地受到一定挤压和切割占用，生态系统功能和景观生态格局受到一定程度的扰动，为贯彻生态文明建设和绿色低碳环保发展的要求，构建以生态廊道、生态节点所组成的整体城市圈的生态网络空间体系。基于形态学空间格局方法和最小累积阻力模型构建4个时期（1990、2000、2010和2018年）的生态网络，利用景观连通性指数和重力模型对源地和廊道进行重要性评价，并提出武汉城市圈生态网络管控的建议。结果表明：（1）1990-2018年，武汉城市圈生态源地总体上表现为逐渐减少的趋势，从16个减少为10个；从空间上看，大型源地斑块并未发生变化，主要分布在研究区南部和北部，林地和水域是生态源地的主要组成景观，但细碎斑块大量减少对区域生态网络具有较大影响。（2）4个时期研究区的生态廊道分别为66条、120条、99条和45条，廊道数量呈现减少的趋势；重要廊道主要分布在研究区北部和东南部，对南北之间的物质和能量交换具有重要作用。（3）景观连通性南北高东西低，中部地区受人类活动干扰综合阻力大，东西部生态节点较少，物种迁移阻碍较大。（4）通过建设踏脚石、修复生态断裂点和廊道差异化保护策略以增强区域景观连通性，促进生物多样性保护，提升生态网络的稳定性。"两型社会"试验区设置后武汉城市圈生态网络水平呈现优化态势，但生态源地之间的相互作用关系还有待增强。研究结果为城市圈未来的国土空间规划和重要生态系统保护和修复工程提供科学参考。     

东部发达区生态安全格局构建——以苏南地区为例

随着城市化进程的加快,东部发达区面临水土流失、生态廊道阻断、栖息地破碎化等生态问题。识别重要生态用地,构建生态安全格局,对区域生态保护和可持续发展具有重要意义。选取苏南地区为研究区,分别基于生物多样性保护价值、水资源安全和土壤保持3项指标进行生态用地识别,结合GIS技术进行生态用地评价,以高等级生态用地作为源地;利用最小累积阻力模型,识别缓冲区和生态廊道,构建区域生态安全格局。取得以下研究结果:(1)生态安全格局由源地、廊道和缓冲区共同构成。研究区内高等级(非常重要)生态用地面积比例为22.97%;将面积大于10 km~2的高等级生态用地提取为源地,生态源地的面积比例为19.17%。(2)基于最小累积阻力模型,确定了生态缓冲区和生态廊道,其中生态缓冲区占研究区总面积的30.52%,潜在生态廊道的主要景观构成为耕地、林地和水域,分别占廊道总面积的31.82%、19.06%和17.27%。(3)通过叠加城市建设用地与生态源地、生态缓冲区图层,识别城市建设用地与生态用地的冲突区域,总面积为603.84 km~2,占源地与缓冲区面积总和的4.38%,空间上主要集中在长江沿线和太湖周边。     

基于生态重要性和敏感性的西南山地生态安全格局构建——以云南省大理白族自治州为例

生态安全格局构建是快速城市扩张背景下缓解生态保护和土地开发矛盾、保证区域生态安全的有效途径。源地和阻力面是生态安全格局构建的重要基础,当前阻力面构建多关注生态要素而忽视与区域典型生态问题相对应的生态过程表征。以西南山地地区--云南省大理白族自治州为研究区,选取生物资源保护、水资源安全和营养物质保持等生态系统服务评估生态重要性从而识别源地,基于地质灾害、土壤侵蚀、石漠化等生态敏感性构建生态阻力面,并运用最小累积阻力模型识别组团廊道和景观廊道,从而构建山地生态安全格局。研究表明,大理州生态安全源地总面积14416.64 km~2,占全州土地总面积的50.93%;关键生态廊道分为组团廊道和景观廊道两类,分别长404.7 km和208.4 km,以"一轴三带"形式呈树状辐射分布。生态安全格局中的生态源地和廊道应成为低丘缓坡土地资源开发中的禁止开发区。生态重要性源地识别和生态敏感性阻力面分析方法可为生态安全格局构建提供新思路,研究结果对于大理州山地城镇建设的用地选择和空间扩张提供定量指引。     

基于生态安全格局的山水林田湖草生态保护与修复

山水林田湖草生命共同体理论认为：生态要素之间存在普遍联系。在生态安全格局构建中,也应着重维护生态过程的完整性与连通性。以宁波市下辖6个城区为研究区,基于山水林田湖草生命共同体理论构建生态安全格局,以景观连通性评价与栖息地质量评价为基础提取生态源地,确定生态保育区。选取地形、地类因子分别作不同距离的缓冲区分析,对由土地利用类型设定的基础阻力面进行修正,形成综合阻力面。通过最小累积阻力模型识别生态廊道,与生态保育区结合,构建宁波市点-线-面的生态安全格局。研究结果表明：生态源地面积47.24 km²,占研究区总面积的1.30%,生态源地分布较为分散,在东西方向上分布不均衡,生态保育区总面积1191.67 km²,占研究区总面积的32.83%。生态保育区与山地丘陵重合度较高,且植被覆盖度高,生态资源丰富,生态廊道总长度519.32 km。研究区生态廊道呈网状分布,有效的促进物质能量的流动。在阻力面设定中引入邻域分析方法,突出了不同生态要素之间的联系,体现了山水林田湖草生命共同体思想,为该地区生态保护修复提供参考。     

南方丘陵山区生态安全格局构建与优化修复——以瑞金市为例

构建科学合理的生态安全格局、落实生态保护修复与空间优化是促进区域生态系统健康运行和社会经济可持续发展的重要途径。以南方丘陵山区瑞金市为例，综合生态敏感性评价与最小阻力模型，解构瑞金市生态安全格局及其自然生态与社会经济特点，并提出生态保护修复与空间优化方案。结果显示：(1)瑞金市生态源地共有123.22km~2,占总国土面积5%,主要为重要山林地和水域，环绕中部盆地呈卫星状分布；(2)潜在廊道119条，生态节点72个，在周边山地呈闭合网络状，但中部盆地廊道单一、节点密集，网络连通性较低；(3)瑞金市是典型的高原型阻力面，中部盆地城镇发展区、沟域经济延伸带、西部工矿挖采点生态阻力高、源地辐射弱，应生态预警与重点修复。瑞金市生态保护修复与空间优化应宏观统筹、分区推进、精细落实，划分生态修复核心区、生态监测预警区、生态保护缓冲区和生态保护重点区，明确空间管控原则、分区推进生态保护，围绕“源地-廊道-节点”落实生态修复。     

基于多尺度协同的长沙市生态网络构建与层级优化

城市化背景下人类与自然环境的矛盾呈现出多尺度、层级化特征，而传统生态网络的构建方式较少考虑不同尺度下生态要素的关系，无法从区域落实到中心城区，难以形成系统性的解决方案。研究在综合梳理各尺度生态网络构建方法的基础上，以长沙市为例，基于形态学空间格局分析（Morphological Spatial Pattern Analysis，MSPA）、景观连通性原理和生态斑块重要性评价识别生态源地，并通过多层级生态阻力面的确定，综合运用最小费用路径（Least-cost path method，LCP）、电路理论、层级传导理论、尺度嵌套等方法对市域、都市区、中心城区的生态网络进行了协同构建和层级优化，最后基于不同尺度生态网络的特点应用并落实到多层级的国土空间规划体系中。研究结果表明：（1）长沙市域生态网络和都市区生态网络具有较好的层级嵌套特征；共识别两尺度生态叠合源地14个、生态叠合廊道15条，主要通过中心城区内的湘江、浏阳河和捞刀河部分河段与外围生态绿圈相衔接，形成"外环内楔"的空间格局。（2）确定市域重要廊道、市域潜在廊道、生态叠合廊道、都市区重要廊道、都市区潜在廊道的核心保护面积共501.14 km²，并提取位于生态廊道核心保护区范围内的生态夹点和生态障碍点，以进一步落实生态保护修复策略。（3）得到具有重要生态连通功能的中心城区生态绿道长度441.2 km，生态修复单元56个，并结合生态阻力值划分为5级进行针对性修复。（4）基于不同尺度生态网络的衔接、嵌套，最终构建"市域总体生态安全格局-都市区城市生态空间发展格局-以城市绿道为基础的中心城区生态修复单元"，并与不同层级的国土空间规划体系相对应。研究结果将为以大城市为中心的跨尺度生态系统修复和生态安全格局构建提供科学参考。     

基于地类边界分析的江苏省生态安全格局构建

生态安全格局是实现区域生态安全的基本保障和重要途径,能够有效缓解生态保护与经济发展的矛盾。以江苏省为研究区,通过生态服务重要性、生态环境敏感性的保护等级确定两级生态源地。选择具有生态优势的耕地、林地、水体两两分别进行边界分析,用于修正根据单一地类形成的阻力面,并与由人口空间分布所构建的阻力面结合,形成研究区综合阻力面。基于最小阻力模型识别生态廊道,开展生态空间布局优化,构建省域生态安全格局。结果表明:研究区一级源地面积2089.28 km~2,占研究区总面积的2.00%,二级源地面积7944.92 km~2,占研究区总面积的9.60%;生态廊道总长2284.89 km,廊道相互连接,整体呈"井"字空间分布,廊道相接处又是生态源地分布聚集点,经过生态要素空间优化,从而构建"四带四区"的生态安全格局。利用地类边界分析构建阻力面,可为生态安全格局构建方法提供新思路,研究结果可为江苏省的区域生态保护提供科学依据。     

基于生态安全格局的上海国土空间生态修复关键区域识别与修复策略

新时期国土空间生态修复被赋予维护区域生态安全、提升区域生态系统质量和稳定性、提供优质生态产品的重任。从生态安全角度准确判定国土空间待修复关键区域,是其首要事项,也是科学开展生态修复的关键和难题。本研究基于主流生态安全格局构建理论和方法,以上海市为研究区域,集成运用形态学空间格局分析方法和InVEST模型识别生态源地,利用电路理论提取生态廊道、生态“夹点”和障碍点,综合判定待修复关键区域,并提出针对性修复策略。结果表明: 上海市生态源地主要分布在长江入海口、崇明岛、杭州湾沿岸及淀山湖区域,约占研究区面积的17.9%;源间关键廊道共计103条;待修复关键区域包括12处生态“夹点”和54处生态障碍点,主要分布在生态源地与生态廊道接壤处以及生态廊道与生态廊道的交点或拐点处;根据待修复关键区域典型问题及其土地利用状况,提出生态景观重塑、重要廊道贯通和生态岸线保护修复3类修复策略分区及其可能的工程措施建议。本研究结果可为上海市编制国土空间生态修复规划,以及全国其他地区构建相近尺度生态安全格局、开展系统性生态修复工作提供参考。     

基于生态系统服务重要性和生态敏感性的广东省生态安全格局构建

生态空间结构合理有序是区域赖以生存和发展的基础和保障,构建省域生态安全格局,优化生态空间结构,有利于提高生态环境的承载力并促进社会经济与生态环境的协同互惠关系,实现可持续发展。以广东省为例,通过重要性-敏感性的生态评估方法识别广东省重要的生态源地,使用最小阻力模型识别重要生态廊道,构建生态安全格局,并对生态空间结构的调整和管控提出策略。结果表明：（1）重要的生态源地面积为54636.77 km²,占广东省国土面积的25.04%;（2）研究所识别的生态源地与广东省生态红线和自然保护地的重合程度较高,在自然保护地和生态源地的基础上共选出87处重要生态源地;（3）广东省生态廊道的总长度为7400 km,廊道周边的主要以林地为主;（4）广东省的生态空间主要以环珠三角生态屏障和外围生态屏障为主,其中环珠三角生态屏障的面积、生态重要性略高于北部生态屏障。所构建的生态安全格局可以为广东省的生态安全保护和可持续发展提供参考,也可以为完整生态保护体系的构建提供政策导向。