边疆生态系统服务与风险综合优化:基于过去与未来的多尺度探索

【字体: 时间:2025年05月22日 来源:Environmental Impact Assessment Review 9.8

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  针对全球生态危机及边疆生态安全研究不足问题,研究人员以中国滇桂陆地边疆(YGCB)为案例,耦合模型模拟生态服务与风险,构建优化框架。发现其时空异质性,安全稳定情景下 ESI↑6.22%、ERI↓37.88%,为边疆生态治理提供参考。

  在城市化加速与气候变化的双重冲击下,全球生态环境正经历系统性危机,生态失衡已突破地球边界阈值。边疆地区作为国家安全的前沿阵地,其生态安全却长期未得到足够关注,尤其是生态系统服务与风险的跨尺度交互机制及未来情景模拟研究匮乏。约 38% 的全球陆地边界穿越生物多样性热点区、跨界流域或气候敏感带,而碎片化治理与政策冲突更使边疆成为 “生态退化中心”。例如,76% 的跨境经济走廊、64% 的国际河流水电项目集中于此,叠加极端气候事件,加剧了生态服务与风险的空间异质性和时间非线性传导,亟需开展多维度生态安全优化研究。
为破解上述难题,国内研究团队以中国西南喀斯特石漠化集中分布的滇桂陆地边疆地区(YGCB)为研究对象,围绕 “边疆生态系统服务与风险的多尺度动态关联及优化策略” 展开深入探究。该研究成果发表于《Environmental Impact Assessment Review》,为全球边疆生态治理提供了重要的中国方案。

研究团队综合运用土地利用 / 覆盖变化(LUCC)分析、PLUS 模型模拟、生态系统服务指数(ESI)与生态风险指数(ERI)评估等技术方法。首先基于 1990-2020 年土地利用数据,分析历史变化趋势,并借助 PLUS 模型对 2030 年土地空间格局进行多情景模拟;其次构建 “服务提升 - 风险降低” 双目标框架,量化评估 ESI 与 ERI 的时空耦合关系;最后通过安全稳定情景优化,提出边疆生态安全分区治理策略。研究中涉及的关键技术包括地理信息系统(GIS)空间分析、景观生态学模型构建及多情景模拟算法,样本数据覆盖滇桂边疆地区的县域尺度土地利用与社会经济统计资料。

边疆土地利用 / 覆盖变化及模拟


1990-2020 年滇桂边疆呈现 “八山一草一分田” 的地理格局,林地与耕地面积相对稳定,草地略有减少,建设用地扩张显著。PLUS 模型模拟显示,若延续当前开发模式,2030 年建设用地将进一步侵占生态用地,加剧生态风险;而在安全稳定情景下,通过生态红线管控与土地集约利用,可有效遏制生态空间萎缩。

生态系统服务与风险的时空交互及尺度差异


研究期内 ESI 从 0.3775 微降至 0.3769,表明生态服务能力未显著提升,这与边疆地区经济发展优先于生态保护的现实相符。ERI 则攀升至 0.4063,喀斯特地形的高敏感性与跨境经济区的人类活动(如边境贸易、城镇化)形成耦合效应,导致生态风险呈现 “核心城镇高值集聚、山区边缘梯度递减” 的空间格局。县域与城市尺度分析显示,边境口岸与中心城镇因土地利用强度大,ESI-ERI 权衡关系显著,成为生态治理的关键节点。

多情景模拟下的生态安全优化


对比常规发展、生态保护与安全稳定三种情景,安全稳定情景通过整合生态补偿、退耕还林还草及跨境生态合作等措施,使 2030 年 ESI 较 2020 年提升 6.22%,ERI 降低 37.88%。该情景下,生态高风险区面积减少 23.5%,主要转化为低风险的林地与草地,表明系统性治理可有效改善边疆生态安全格局。

研究揭示,滇桂边疆生态服务与风险的时空异质性受地质条件、人类活动及政策协同度共同驱动。边境贸易港口与中心城镇作为地缘经济社会发展的核心区,需在产业升级中嵌入生态保护目标,通过建立 “山水林田湖草沙” 一体化治理体系,平衡保护与发展的矛盾。此外,研究首次提出构建 “全球边疆生态安全网络”,倡导突破政治边界限制,开展跨国界、跨尺度的生态服务 - 风险交互机制研究,为应对全球生态危机提供了新的治理范式。该成果不仅丰富了边疆地理学与生态安全的理论内涵,更为 “一带一路” 沿线国家的跨境生态合作提供了可复制的技术框架与政策参考,对推动全球环境治理体系革新具有重要现实意义。

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