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。     

基于主导生态功能的抚河流域国土空间生态安全格局分析

从主导生态功能的角度分析探讨生态安全格局,是明晰流域内生态安全、保护生物多样性的重要途径。以抚河流域为研究对象,采用多源空间数据,根据研究区自然条件和生态状况,基于主导生态功能定量评估水源涵养、水土保持、生物多样性3个生态系统服务功能,结合粒度反推法和热点分析选取生态源地,综合自然条件和人类活动影响因素构建阻力面,运用电路理论构建生态廊道,识别生态修复关键区域,提出生态安全格局优化对策。研究结果表明：（1）抚河流域内有25块生态源地,主要为林草地,共5574.63km²,60条生态廊道,共1126.91km;（2）基于生态安全格局识别生态修复关键区域,包括生态夹点26处、总长度为182.99km,生态障碍点19处、总面积为167.09km²,生态断裂点146处,破碎生态空间3283.79km²;（3）结合生态安全格局和生态修复关键区域,构建"三轴六区"生态安全空间布局优化体系。研究对维护抚河流域的生态安全、实行国土空间生态系统修复具有指导意义。     

基于"源地-阻力-廊道"的三江源区生态安全格局构建

三江源区是青藏高原生态屏障的重要组成部分,科学构建生态安全格局对筑牢三江源区生态安全屏障、维护可持续发展具有重要意义。耦合层次分析法(AHP)与熵权法,基于生态系统服务、形态学空间格局分析(MSPA)、景观连通性等方法识别不同等级生态源地,利用土地利用类型并综合生态敏感性与地形位指数构建生态阻力面,基于Linkage Mapper工具识别不同类别生态廊道,构建三江源区生态安全格局。结果表明:(1)三江源区生态源地约52371.30km²,占研究区总面积13.70%,多为大尺度不规则斑块,呈现东多西少的空间分布格局;其中一级生态源地面积约为48290.06km²,占生态源地总面积的92.21%,集中分布在生态系统服务重要性较高的中部与东南部地区。(2)识别生态廊道共328条,廊道分布呈现中东部密集,西部稀疏的蜘蛛网状空间格局,整体呈东西向波状延伸态势。 (3) 识别生态夹点1796km²、生态障碍点2490km²,主要分布于研究区中南部的杂多县;提取生态断裂点61处,集中分布于治多县东南部。(4) 构建"三区三带多点"生态安全格局,以生态维育发展区、中部修复关键区、西部生态保护区为"三区",以绿水青山维护带、生物保护关键带、河源安全建设带为"三带",识别核心修复点为"多点",考虑不同小区域内的生态状况,因地制宜进行生态建设。研究结果可以为三江源区生态保护地优化提供科学建议。     

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。     

区域协同视角下黄河流域生态安全格局构建

近些年黄河治理卓有成效,但因黄河生态底子薄弱,还存在生物多样性降低、生态系统不稳定和退化等问题。以区域协同视角构建黄河流域生态安全格局,主要贡献在于融合生态、经济和社会层面的集成数据为基础,从自然环境(地)、人类活动(人)和地物阻隔(人地耦合)三方面构建流域综合阻力评价体系,提出一个在黄河全流域地区构建生态安全格局的新框架。具体内容包括:①基于形态学空间格局和景观连通性进行黄河流域生态源地识别;②从自然环境、人类活动和地物阻隔三方面构建流域综合阻力评价体系,并对黄河流域生态安全进行分级;③结合最小累积阻力模型进行黄河流域生态廊道提取及战略点识别。结果表明黄河流域生态源地斑块数量为75个,面积为23.13万km²,占流域总面积的29.09%;流域高度安全区域面积为17.83万km²、中度安全区域面积为27.83万km²、较低与低安全区域面积为33.84万km²,占流域总面积的比例分别为22.43%、35.00%和42.57%;流域具有94条生态廊道,平均长度为37503 m,主要用地类型为草地和森林;流域生态战略点共有12个,主要分布于黄河流域东部,阻力值相对较高,容易成为影响黄河流域连通性的"瓶颈"。最后探讨生态安全格局构建对黄河流域整体生态保护以及现有《黄河流域生态环境保护规划》的影响,并从利用水资源评估体系优化生态源地的识别、基于电路理论结合指示性物种的迁移优化生态廊道和战略点识别,提出未来黄河流域生态安全格局优化建议,以期为构建面向流域国土空间生态修复的黄河流域资源时空配置,提供评价与优化的策略和方法;同时也为协同推动黄河流域经济高质量发展和生态环境高水平保护,提供有效保证。     

生态脆弱区生态安全格局构建研究

构建生态脆弱区生态安全格局对维护区域生态安全至关重要。传统的生态安全格局构建多以静态生态指示因子为基础指标,对重要物种的迁徙过程考虑较少,容易忽略生态服务和物种丰富度较低、但对物种迁徙具有重要意义的区域,造成栖息地功能性丧失。因此,以日喀则市为例,基于生境适宜性评价进行生态源地识别,从地形、土地利用等方面构建生态阻力评价指标体系,应用最小累积阻力模型（MCR）识别生态廊道,并将生态廊道与阻力脊线的交点作为生态节点,进而结合生态服务空间特征构建生态安全格局。结果表明：（1）生态源地以草地、未利用地、水域和林地为主,面积8.3万km²,主要集中在日喀则南部沟谷地区、中部雅江河谷地区和北部高山地区;（2）生态廊道累积长达5135 km,主要沿河流或者山体呈网状分布;（3）生态节点主要分布在南部边境地区,用地类型以未利用地为主,是未来需要加强保护的关键区域;（4）建议构建"两屏-一流域"的生态安全格局,保障全市生态安全。该区域总面积5.17万km²,约占市域总面积的29%,能够支持12种物种栖息及迁徙,并分别保护了全域72.0%的水源涵养极重要区、69.9%的土壤保持极重要区、57.5%的防风固沙极重要区和99.6%的碳固定极重要区。生态廊道和生态系统服务相结合构建区域生态安全格局可为脆弱区生态系统和物种保护提供决策工具。     

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。     

面向居民生态福祉的国土空间生态网络构建——以临沂市为例

构建面向居民福祉的生态安全体系,统筹考虑生态安全格局中的生态系统要素连通关系和生态系统服务供需关系,是强化国土空间生态修复规划成果,提升居民生态福祉的重要途径。研究基于"源-汇"理论,构建景观生态安全维育网络与生态系统服务亲近网络。结果显示：（1）45%的生态系统服务保护目标是实现高生态系统服务供给和低机会成本的合理阈值,基于此识别的生态供给源地面积为1230.89km²,中心城区及部分主要街道的生态系统服务供需关系呈现高需求-低供给现象;（2）共识别景观生态安全维育廊道75条,其中重要廊道1054km,次重要廊道1154km,一般廊道1366km;（3）生态系统服务亲近廊道分为10个组团,网络化程度低,西北部主要由森林构成,中东部主要由沿河湿地提供服务;（4）构建临沂市"三区两带五廊多组团"的国土空间生态安全格局,在保障景观生态安全的同时有效协调区域生态系统服务供求关系,促进生态-社会协同可持续发展。     

基于地质灾害敏感性的生态安全格局关键区识别与修复——以济南市为例

区域生态安全格局构建对提升生态系统服务功能提供了重要路径,同时统筹各种生态要素进行生态保护与修复分区也是新时期做好生态修复的重要举措。以济南市为例,基于现状生态系统类型分布,聚焦生态本底和地质灾害敏感性的特征,基于形态学空间格局分析方法和自然保护区结合进行生态源地提取。采用夏季降水、植被覆盖度、坡度3个地质灾害敏感性因子修正基本生态阻力面。并采用最小成本路径方法（Least-Cost Path method,LCP）提取生态廊道,构建了市域的生态安全格局。采用电路理论进行生态关键区域（生态"夹点"和生态障碍点）的识别,进一步划分生态修复改善区,并对此提出针对性的生态保护修复策略和工程措施。研究表明：1）市域生态源地的个数为35个,面积为567.15 km²,主要类型为林地和草地。空间上主要分布南部山区。生态廊道818.42 km,平均廊道长度为12.99 km,廊道分布存在较为明显的空间分布差异性,整体呈现出"一屏、一带、三轴"的生态安全格局。2）识别的生态修复关键区包含生态"夹点"25处,历城区生态"夹点"分布最为密集。全市亟需修复的生态障碍点共34处,面积为6.90 km²,主要分布章丘区。生态改善区共识别2994.84 km²,近期亟需修复的面积为96.1 km²,主要分布在长清区、历城区、莱芜区。3）通过对比生态修复关键区和现状土地利用类型,因地适宜的制定了生态修复策略与工程措施布置指引方向。研究结果可为济南市国土空间生态修复规划提供一定的技术支撑,同时也可为其他地质灾害敏感性区域的生态修复规划提供指引。     

耦合生态系统服务供需的生态安全格局构建——以苏南地区为例

生态系统服务供需平衡是保障生态安全的基础,将生态系统服务供需作用流动机制融入生态安全格局构建对保障区域生态安全和提升人类生态福祉具有重要意义。基于景观生态学原理,提出耦合生态系统服务供需的生态安全格局构建逻辑方法,以苏南地区为研究区构建了景观生态安全格局和社会生态安全格局。研究结果表明:(1)耦合生态系统服务供需的生态安全格局应以维系区域生态安全和保障区域人类生态福祉为构建目标。其中,生态安全以生态系统服务与生态风险为核心关注对象,人类生态福祉的实现依赖于人类主动获取与生态系统服务流;(2)苏南地区生态系统服务供需间存在错配格局,在此基础上分别识别生态源地与需求源地4247.46km²、1882.16km²,生态廊道与供需廊道1614.02km、1915.82km,生态夹点29处、生态障碍点23处、生态供需节点20处;(3)形成"三区四带两组团"的社会-景观生态安全格局优化布局方案,并在此基础上提出针对性保护修复策略,推动经济-生态空间协同发展。研究可为丰富区域生态安全格局构建理论和方法、推动国土空间优化与管控提供参考借鉴。     

基于生态系统服务的生态安全格局构建与生态韧性评估——以长株潭城市群为例

构建生态安全格局对于保障区域生态安全、优化国土生态空间具有重要意义,科学评估生态韧性是城市高质量发展的重要议题之一。以长株潭城市群为研究对象,基于"源地识别-阻力面构建-廊道提取"的生态安全格局构建模式,定量评估固碳释氧、土壤保持和水源涵养三项生态系统服务功能以识别源地,结合自然和人为因素构建阻力面,使用Linkage Mapper工具基于最小成本路径理论识别生态廊道,提出了一套基于生态安全格局构建过程的生态韧性评估框架,并结合Fragstats和Conefor Sensinode软件对其进行综合评价。研究结果显示:(1)长株潭城市群共55块生态源地,面积为7747.75km²,占城市群总面积的27.58%,东部和南部源地较为集中,西部较分散,林地是生态源地的主要组成部分;生态廊道共113条,廊道总长度为1458.97km,平均长度为12.91km,主要分布于研究区西部和北部。(2)结合生态源地和生态廊道构建了长株潭城市群"一心一环"生态安全格局,可有效缓解长株潭城市群中部生态用地 "空心化"的格局。(3)研究区55块生态源地的韧性指数介于0.1265-0.4682之间,空间上呈现出东高西低,南高北低的特征;113条生态廊道的韧性指数介于0.0027-0.8002之间,韧性指数较高的廊道主要分布在研究区东部和南部,韧性指数较低的廊道分布在西部、中部和北部。西部和中部或将成为影响长株潭城市群生态安全的关键区域,在城市规划过程中应重点关注。研究结果对优化城市空间布局、维护区域生态安全和促进区域一体化发展具有重要意义,并为区域生态韧性的评估提供了新的思路。     

成渝地区双城经济圈生态安全格局识别及改善对策

成渝地区双城经济圈位于我国长江上游第二阶梯,具有重要的生态屏障功能。基于“源地-廊道”法,选取生境维持、土壤保持、产水服务三大生态系统服务功能作为主要评价指标,识别该区域生态源地,在综合考虑土地利用类型和社会经济要素的情况下设置阻力面,利用最小累积阻力模型提取生态廊道,构建了区域生态安全格局,识别出现存主要问题。研究表明：(1)全区生态源地共507处,共计面积67191km²,主要分布在东西南三方的山地区域;(2)区域整体呈现“三翼-多轴”的生态安全格局,保证了区域生态安全;(3)区域生态安全格局存在生态源地空间分布不均、生态源地破碎、生态源地与人类活动冲突、生态廊道脆弱四大问题。通过进一步讨论问题背后的原因,提出了对应的改善对策,相关结果有望为成渝地区双城经济圈的国土空间布局建设规划提供参考。     

基于生态安全格局的粤港澳地区陆域空间生态保护修复重点区域识别

区域和景观尺度的生态保护修复应以保障生态安全、促进生态过程实现为目标。将生态安全格局构建、生态连通性修复方法引入国土空间生态修复识别领域,以粤港澳大湾区外延范围——粤港澳地区为研究区,基于生态系统服务重要性和敏感性评价、最小阻力模型、电路理论模型,识别了生态源地、生态廊道及障碍点、生态夹点、生态敏感区,提供了一种中尺度的国土空间生态保护修复重点区域识别研究案例。结果表示:(1)研究区生态源地总面积5.27万km~2,潜在生态廊道138条,共同构成了环绕粤港澳大湾区的环形生态屏障,但局部区域仍存在一定的保护空缺。(2)研究区生态障碍点、生态夹点面积分别为442.7、9.1 km~2,对其进行针对性修复可显著改善生态连通性。(3)研究区生态敏感区共4302.48 km~2,青云山、九连山、起微山等重要生态源地内存在部分生态退化区域,对其进行修复可防范生态风险、提升生态功能。未来应通过空间规划途径对重要源地和生态廊道加强保护监管,对生态节点、生态敏感区、生态退化区进行分区分类修复。研究结果可为未来粤港澳地区生态保护修复工作提供科学参考。     

基于空间连续小波变换和电路模型的宁夏沿黄河城市带生态安全格局构建

生态安全格局的构建有助于减缓生态系统退化和生物多样性丧失,对生物多样性保护具有重要意义。现有研究中生态源地识别的主观性较强且源地边界破碎,生态廊道对景观连通性的贡献程度也有待明确。因此,以宁夏沿黄河城市带为例,首先利用空间连续小波变换识别综合生态系统服务突变点,获取生态源地,进而基于电路模型评估功能连通性以提取生态廊道,最后量化生态廊道的连通贡献。结果显示,生态源地占研究区总面积的41.51%,其中草地占比83.27%。相比于直接提取综合生态系统服务高值区,基于空间连续小波变换识别的生态源地能较好的反映局地生态系统特征,并将景观形状指数和分形维数分别降低67.20%和8.06%,减少生态源地边缘长度从而受到外界干扰的可能性更小。生态廊道占研究区总面积的7.42%,是物种迁徙等生态过程的关键通道,有效地增强了区域景观连通性,将等效可能连通性指数和等效整体连通性指数分别提升41.76%和68.68%。生态安全格局主要位于研究区边界地段,整体呈两带分布,为宁夏沿黄河城市带阻挡周围的沙漠,保障中部的城市发展和粮食安全。然而,研究区范围内自然保护区仍存在较为严重的生态系统服务和功能连通的保护缺口。各区域的生态安全格局具备不同的生态功能,需要有针对性的差异化保护、修复与管理。