建立和优化陕西省国土空间生态修复生态安全

摘要

土地空间是生态文明的基础。全面掌握区域自然资源，进而优化生态安全格局，对自然资源的综合开发和统筹管理至关重要。在本研究中，我们建立并优化了中国陕西省的生态安全格局。以生态系统服务（固碳和释氧、水源保护、栖息地维护和土壤保持）的高度重要性和生态环境对人类干扰的高度敏感性（生态敏感性指数）为特征的景观斑块被提取为生态源。根据土地利用类型、地形位置指数和土壤侵蚀强度等阻力因素建立了生态阻力面。使用最小累积阻力模型来识别生态走廊。我们的研究结果表明，这些具有高到极端生态重要性和敏感性的生态源总共覆盖了平方公里（占陕西省总土地面积的32.8%）。共确定了32个重要生态源中心生态节点，作为实施生态保护工程的主要区域。

此外，还确定了72条生态走廊，应努力保持其功能，使生态节点和源斑块相互连接和串联。生态走廊以蓝绿色线性走廊系统为基础，为野生动物创造了有利的栖息地，为生态迁徙创造了优越的空间。根据这些发现，我们建议在陕西省建立“两屏障、三带、多走廊”的生态安全格局，并根据其自然背景和资源禀赋加强绿色生态安全屏障。

1.简介

经济快速增长通常与频繁的生态灾害、生态系统功能下降以及资源和环境问题有关[1，2]。这些生态问题会深刻影响区域经济的可持续发展[3]。面对日益恶化的全球生态问题，研究人员达成共识：重要的是通过生态恢复恢复生态系统功能，从而加强人地关系的协调[4，5]。特别是在中国快速发展的地区，区域生态安全面临严峻挑战。建立生态安全模式对于保护区域生物多样性、保持完整的生态系统功能和实现城市地区的智慧发展至关重要[6]。因此，建立区域生态安全模式已成为中国可持续协调生态系统保护和经济发展的主要国家战略之一[7]。

土地空间是自然和人类共同实践的物质载体，人类被自然塑造的程度不亚于相反的转化；因此，以人与自然耦合系统为核心的地质系统理论已成为土地空间规划和更新的理论基础[8]。优化国土空间开发格局是生态文明建设的首要任务。实施国土空间生态修复，是优化国土空间发展格局的重要途径，也是生态文明建设的重要支撑。这项工作的核心是制定土地空间生态恢复计划，该计划应遵循生态学原则，探索改善系统结构和功能的有前景的战略，同时考虑促进人类和自然系统和谐可持续发展的规划方法[9]。生态系统服务研究为建立生态安全模式奠定了坚实的基础。生态系统服务的供需关系受到自然和人为因素的综合影响，如自然环境、城市化和人口结构[10]。因此，我们必须努力充分掌握当前区域自然资源的利用和禀赋，进而优化生态安全格局。

生态安全格局是由构成自然景观关键部分的点、线和面的空间格局形成的[11]。许多研究人员主要通过应用生态网络的视角来评估区域生态条件。从历史上看，生态网络的发展经历了一个迭代过程，从单一的生态环境转变为包括生态、经济、社会和人类在内的多层次、多目标网络。早期，欧洲的景观大道注重城市美学。然后，建造了欧洲的绿化带和美国的公园道路，以抑制城市扩张并保护生物多样性。后来，为了改善生态环境和保护文化资源，美国开发了绿道。如今，出现了多目标、多层次的绿色空间。总之，这些生态网络实践构成了一种相对成熟的规划运营模式。根据区域栖息地和生物多样性保护的目标，通过评估其可达性、连通性和适宜性来选择生态节点和走廊。通过这种方式，建立并优化了生态网络模式[12，13，14]。

对中国来说，其生态安全模式通常是在生态网络研究的基础上结合国情提出的，仍处于以生态走廊连接为重点的初级阶段。更具体地说，基于“斑块-走廊-矩阵”理论，“生态源识别-阻力面构建-潜在走廊模拟”已成为指导中国生态空间规划的核心思想[15]。根据景观斑块的自然功能属性，根据斑块大小和生物多样性丰富度确定生态源。在构建生态阻力面时，根据专家的经验和土地利用类型直接对其阻力因子赋值，并引入空间数据对阻力因子进行校正[16]。为了模拟潜在的生态走廊，最小累积阻力（MCR）模型已被广泛使用。该模型可以可靠地模拟景观格局和生物物种空间运动之间的相互作用关系，从而准确地指定潜在的生态走廊[17，18]。为了准确高效地建立区域生态网络，客观识别现存的生态源，利用空间数据校正生态阻力面，并通过考虑网络连通性和建设成本来确定生态走廊提取的阈值至关重要[12]。

本研究旨在建立陕西省的生态安全格局。明确考虑到威胁该地区生态安全的问题，我们对景观类型进行了划分，并通过评估每种景观的生态系统服务重要性和生态环境敏感性来确定其生态来源。然后，利用MCR模型对生态走廊进行了识别，并讨论了它们面临的冲突和不足。将生态源、廊道和节点等景观要素进行空间叠加，建立生态安全格局。在对这种生态安全模式进行优化后，提出了相应的生态规划建议。这一及时研究的结果可以有效地指导陕西省土地空间规划中的生态恢复模式，并可能对其他具有类似发展背景的地区的生态改善有所启发。

2.材料和方法

2.1研究区域

陕西省位于中国腹地（图1），位于东经°29′-°15′和北纬31°42′-39°35′之间。该地区横跨长江和黄河，横跨北亚热带和暖温带。陕西省由于其独特的地理位置和复杂的地貌气候特征，具有独特的物理地理格局，区域生态环境差异显著。陕西是以“两屏障三带”为特征的中国生态安全格局的主要组成部分，即青藏高原生态屏障、黄土高原-四川-云南生态屏障、东北林带、北部防沙带和南部丘陵山区。总体而言，陕西省区域生态环境脆弱，但南北差异显著。

被北山和秦岭隔开的三个自然区域是明显的：陕北的黄土高原、关中的渭河平原和陕南的秦巴山脉。黄土高原是重要的水土保持功能区，在黄河流域生态保护、确保高质量发展和生态安全方面发挥着关键的战略作用。秦岭，也被称为“中央水塔”，是中国南北之间的地理边界。秦岭作为中国的主要生态屏障，具有维护生物多样性和保护水源等重要功能。陕西省共有10个行政区和市，国土面积20.56万平方公里，常住人口万人（截至年底）。

EstablishingandOptimizingtheEcologicalSecurityPatterninShaanxiProvince(China)forEcologicalRestorationofLandSpace

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