基于生态安全格局进行国土空间生态修复关键区识别是新时期平衡环境保护与社会发展的重要手段.本研究以环太湖城市群为研究区,从结构和功能两方面综合确定生态源地,在构建阻力面的基础上利用最小累积阻力模型识别生态廊道并耦合景观生态风险评价来确定研究区每条生态廊道的适宜宽度,通过电路理论识别重点修复区,最终构建"六区四带"的生态安全格局并进行分区管控.结果表明:环太湖城市群的32处生态源地呈现"东多西少、山湖相连"的空间格局,70条生态廊道集中分布于西部和中部,绝大部分生态廊道的适宜宽度在1500-2000 m;国土空间生态修复区集中存在于太湖东部、长兴县和溧阳市内;根据研究区特点和修复区实际情况,本研究提出保护核心生态源地、优化并修复重要廊道、合理规划生态夹点和障碍点用地等具体保护修复措施.

国土空间生态修复关键区的识别是锚固城市生态安全底线的关键,矿业废弃地作为众多资源型城市生态修复的核心内容,分区建设具有重要现实意义.本研究基于生态功能与空间的重要性对邯郸市的矿业废弃地进行评级分区,以此为城市生态修复工作的有序开展提供一定的理论支撑.研究框架方面,提出在城市尺度下基于功能层面的生态保护重要性与空间层面的生态安全格局叠加,以得到更准确的生态修复关键区识别结果.研究过程中,选择契合地域特征的水源涵养、土壤保持、生物多样性维护和水土流失敏感性4项指标进行生态保护重要性评价,选择MSPA-Conefor-SPCA-MCR-电路理论进行生态安全格局构建.结果表明:邯郸市剩余的204处矿业废弃地中,有73处属于生态修复关键区,总面积为1500.9 hm2,主要集中于鼓山、凤凰山及符山区域.这些区域虽存在严重的生态环境问题,但同样赋存着巨大的潜力价值.在简单覆绿的基础上积极寻求场地转型、延长矿山生态修复治理的价值链和产业链或许将成为这些区域的更重要目标.

针对中心城区日益凸显的农业、生态、城镇三类空间冲突问题,借鉴田园城市理论,创新性地提出一种利用城郊高生态价值农田细化城市生态安全网络,构建"三生"空间协调有序的国土空间格局的方法.利用防城港市遥感影像、国土调查和社会经济数据,在城郊耕地综合评价的基础上,采用评价结果修正的当量因子法评估其农田生态价值.进一步利用InVEST、MSPA及MCR模型初步构建市域生态安全网络,再将高生态价值农田作为临时生态节点完成网络重构,并进行对比分析.以重构的新网络指导中心城区的规划分区优化,并对市域和中心城区两级生态网络要素的空间管控规则及联合管理机制进行了探索.结果表明:(1)防城港市区单位面积农田生态价值为35540元/hm2,高生态价值农田较均匀的环城分部.(2)重构后的网络新增34个临时节点和51条绿带,延长48.425 km,增加808.89 hm2生态源.(3)新网络能有效引导中心城区形成圈层发展结构,较原网络在连通性、有效性、稳定性上均有所提升.研究结果为注重协调发展的国土空间规划背景下区域空间格局优化提供了新的思路.

生态系统服务供给能力和权衡/协同关系已被广泛用于生态保护和生态安全分区研究中.但现有分区研究多侧重于生态系统服务供给能力或权衡/协同关系的某一方面,且在分区过程中较少考虑生态系统服务对驱动因素的非线性响应.基于此,以西南地区为例,在对区域土壤保持、产水、净初级生产力(NPP)及粮食供应四类服务供给量和权衡/协同关系进行估算的基础上,构建生态系统服务供给指数、关系指数和综合指数.在对三类指数时空变化特征进行剖析的同时,重点探讨主要驱动因素与生态系统服务综合指数间的约束关系,识别临界阈值,进而明确区域生态安全分区及优化方案.结果显示:(1)2000-2020年,区域生态系统服务供给指数呈上升趋势,体现了生态修复的积极作用;同时,在追求生态系统服务供给能力最大化输出的过程中,造成了区域生态系统服务权衡关系的增强.因此,有必要将生态系统服务供给和权衡/协同关系同时纳入生态安全分区中.(2)空间上,三类指数的低值区高度重合,均位于川西高原;但高值区的分布存在一定差异,供给指数的高值区位于研究区西南角,而关系指数和综合指数的高值区位于研究区东部.(3)自然-社会条件、植被环境条件和社会-经济条件是影响区域生态系统服务综合指数变化的主要因素,三者与综合指数间呈倒"U"型约束关系,即存在明显的阈值效应.且随时间推移,自然-社会条件和植被环境条件对生态系统服务综合指数的约束效应略有收紧.(4)研究区以相对修复区为主,其次是重点修复区和相对安全区,生态安全区面积最小.未来可以对不同分区上的限制因素进行调整以实现区域生态系统服务供给最大和关系最优.

宜居性是自然生态环境和人文社会环境的有机统一体,厘清高寒生态功能区宜居性及其阻滞因子,是精准提升生态安全屏障内宜居水平并促进其人与自然和谐共生的重要前提.基于城乡宜居性评价基本范式、顾及高寒生态功能区人居系统的独特性,从自然与人文耦合视域构建由自然环境、居住环境、设施环境、社会环境 4 个维度、8 个一级指标及 24 个二级指标组成的高寒生态功能区宜居性指标体系,以青海省 45 个县域单元为例定量评价其宜居性及阻滞因子,并探讨宜居性与生态重要性、社会经济发展状态的交互关系.结果显示:(1)青海省总体宜居水平偏低,并呈现由河湟谷地生态区、柴达木盆地生态区、环青海湖生态区、三江源生态区依次递减的地域分异;(2)宜居水平和生态重要性的空间耦合不协调,三江源生态区等生态重要区的宜居水平低,宜居水平与人口规模、经济发展均成正比;(3)青海省宜居性主要受到居住环境和社会环境的阻滞,生态地理分区层面,在自然因子的主要制约下,三江源生态区、环青海湖生态区、柴达木盆地生态区分别受设施、居住、社会环境的强约束;(4)针对不同生态地理分区宜居性特征提出未来人口引导及宜居性优化模式,即按宜居性及社会经济生态引力明确人口集聚型、疏散型和稳定型 3 种空间集疏类型,通过人口城镇化、就业移民、教育移民等跨区域移民及就近生态移民增强宜居性与人口分布的空间适配性,以三江源生态区等弱势区域以及饮水设施、道路设施、物流配送、网络通讯等基础设施阻滞因子为重点,提升高寒生态功能区人居系统的设施配置与供给能力.

自然资源生态安全是国家安全的重要组成部分,自然资源生态安全区划对保障区域可持续发展提供了重要途径.基于自然资源数据、生态环境数据和相关区划资料,从生态敏感性与生态服务重要性角度构建了自然资源生态安全评价指标体系,进而揭示了中国自然资源生态安全的空间格局;通过建立区划的原则和指标,按照一级区主要反映自然资源空间分布格局,二级区主要揭示自然资源生态安全水平的差异,采用SOFM网络制订了中国自然资源生态安全区划方案.结果显示:(1)中国自然资源生态安全水平整体偏低,以中警与重警状态区域为主,安全和较安全状态的区域仅占24.22％,其中低安全等级区多分布于400mm等降水量线以西的干旱、半干旱区,高安全等级区则集中分布于水热资源与生物资源较为丰富的东南部地区;(2)中国自然资源生态安全区划方案包括8个一级区与27个二级区,总结归纳各大区自然资源的特征和威胁生态安全的问题,并针对二级区自然资源生态安全状况提出了对策建议.研究结果可为分区、分类推进全国自然资源可持续利用和国土空间优化提供理论支持与决策依据.

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.

生态安全网络是维持城市生态系统结构完整性与功能多样性的重要框架,连接其中的生态要素对协调城市建设与生态系统可持续发展具有导向性意义.以三峡大坝所在地宜昌市为研究对象,基于"源地识别-阻力面构建-廊道提取-节点分析"的网络范式,对2000-2020年不同生态安全网络要素的时空动态特征及其影响因素进行分析.研究结果显示:(1)基于核心区筛选、生境质量热点提取、景观连通性判断以及自然保护地检验等步骤综合识别的宜昌市生态源地在三个时期分别为43.41、49.03万hm2和47.76万hm2,集中分布在三峡库区水土保持区;生态廊道数量、里程及覆盖面积逐渐减少,其中廊道数量与里程集中在平原浅丘生态建设区,而廊道覆盖面积聚集在三峡库区水土保持区,生态夹点数量与面积先增后减,均集中在三峡库区水土保持区,生态障碍点集中在三峡库区水土保持区和平原浅丘生态建设区;(2)生态阻力结构自西向东逐渐增加,不同时期阻力值分别为38.90、42.19和40.66,平原浅丘生态建设区内生态阻力强度显著高于其他分区;(3)以降水量为代表的气候要素对生态源地空间分布驱动效果最为显著,土壤类型影响最为薄弱,不同影响因子之间以降水与其它因素的交互作用更加强烈.围绕宜昌市生态安全网络要素的时空异质性及其影响机制所展开的系统性论述一定程度上解释了地区生态安全现状的发展趋向与潜在挑战,为以三峡屏障构筑工程为代表的生态安全建设与管理工作提供了科学支撑.

自然保护区是禁止开发区域、生态保护红线、自然保护地等生态功能重要地区的核心组成部分,在保护生物多样性、保障国家生态安全中居于重要地位.在生态文明体系加快构建、人类活动不利影响逐渐得到遏制的背景下,气候变化及其影响将成为自然保护区建设和管理面临的主要挑战.鉴于此,分析和总结了气候变化对野生生物的影响,剖析了气候变化对野生生物类自然保护区的风险,以期为协同推进自然保护区管理与应对气候变化工作、建立完善国土空间规划体系和自然保护地体系的自然保护区管理制度等提供科学依据.结果表明,气候变化对野生动植物物种分布、生物物候、种间关系的影响更加凸显,加剧了物种灭绝风险;气候变化影响特别是气候变化引起的物种适应性迁移,将对以相对固定的空间布局、保护边界、功能分区为主要特征的自然保护区建设和管理模式提出新的挑战,使得野生生物类自然保护区保护对象、保护功能等面临风险,形成自然保护区气候变化风险;而且当前自然保护区优化调整仍然滞后于气候变化影响,将进一步加剧自然保护区气候变化风险.

农田土壤重金属的日益累积已对农作物安全、生态环境和人类健康造成严重威胁,高效、精确地识别农田土壤重金属风险区对农田的环境保护、污染预警和风险管控等有重要意义.以广州市增城区为研究对象,共采集204个农田土壤样点,测定了铜(Cu)、锌(Zn)、铅(Pb)、镉(Cd)、铬(Cr)、砷(As)和汞(Hg)7种重金属含量.针对实际采样数据中存在异常值与偏态分布,以及传统克里格法存在的平滑效应等问题,将序贯指示模拟引入农田土壤重金属的风险识别中,与常用识别方法进行比较,并根据Hakanson风险指数评价进行风险区划.结果表明:(1)对比普通克里格法,在精度相似情况下,序贯指示模拟法较为精细地模拟了重金属的空间分布,平滑效应低,预测的细节表现好;对比指示克里格法,其在划分风险区域时的不确定评估中准确度较高,其误判率仅为4.9％ ～ 17.1％,表明其能更好地适用于模拟农田土壤重金属的空间分布和风险识别;(2)增城区的农田土壤重金属均未超标,但在南部的极少数区域存在潜在中等风险,主要成因是包括企业生产、人类活动和河流沉积物等.本研究以序贯指示模拟为基础,有效克服了传统克里格法存在的异常值信息丢失和平滑效应问题,结合Hakanson风险指数法,为非均匀采样的土壤重金属空间风险的识别提供一种新的尝试.