粮食安全约束下伊犁河谷耕地空间弹性保护格局构建与优化路径研究

针对生态脆弱区耕地系统动态抗干扰能力评估不足的问题，Zhou Chunshan团队基于"定位-量化-分区"框架，耦合PSR模型、RCS分析和PLUS模拟，揭示了伊犁河谷2000-2020年空间韧性先升后降的演变规律（低韧性区占39.22%），预测2030年人口达362万时将出现19,774 ha耕地缺口，创新性划分五类弹性保护分区并提出差异化管理策略，为粮食安全与生态可持续协同提供了科学范式。

　　

在全球气候变化与地缘冲突加剧的背景下，粮食安全已成为关乎国计民生的核心议题。作为世界人口第一大国，中国面临着耕地资源空间错配、生态系统脆弱性加剧等多重挑战。尤其值得注意的是，伊犁河谷（IRV）作为新疆重要粮仓和欧亚生态廊道关键节点，其特殊的人地关系使得耕地保护与生态安全的平衡成为"刀刃上跳舞"的难题。传统静态评估方法难以应对这种动态复杂的系统变化，而韧性理论（Resilience）为破解这一困局提供了新视角——它强调系统在扰动中维持核心功能的能力，这对耕地这种典型人工生态系统的可持续管理尤为重要。

针对现有研究对粮食安全约束下土地利用空间韧性（SRLU）动态特征认知不足的缺陷，来自中国的研究团队在《Land Use Policy》发表了一项开创性研究。该团队创新性地构建了"定位-量化-分区"三位一体分析框架，通过整合压力-状态-响应（PSR）模型、限制性立方样条（RCS）分析和PLUS土地利用模拟等关键技术，首次系统评估了IRV地区2000-2020年耕地系统韧性时空演变规律，并预测了2030年不同生育率情景下的耕地需求缺口。研究特别关注了生态脆弱区耕地保护的弹性空间划定问题，为区域土地优化配置提供了科学决策依据。

关键技术方法包括：基于PSR模型构建包含23项指标的评价体系量化空间韧性；运用RCS分析揭示韧性阈值效应；采用PLUS模型模拟2030年土地利用变化；结合人口预测模型（考虑高/中/低生育率情景）计算刚性耕地需求；通过风险矩阵法（RMA）划分五级保护分区。数据来源涵盖2000-2020年土地利用遥感数据、统计年鉴和实地调查数据。

研究结果呈现三大核心发现：

1. 土地利用系统脆弱性评价：采用自然断点法将IRV脆弱性划分为轻度（0-1.92）、中度（1.92-2.60）和重度（2.60-3.83）三级。2000-2020年间区域平均脆弱指数从2.09升至2.14，中度脆弱区持续占主导（46.46%），但县域差异显著。空间上呈现"南北山地韧性高、山前平原韧性低"的分布格局，低韧性区占比达39.22%。

2. 人口与耕地需求预测：高生育率情景下，2030年IRV人口将达362万，引发19,774 ha的耕地缺口。通过PLUS模型模拟发现，耕地流失主要发生在生态敏感区与城镇扩张前沿地带，这种空间冲突加剧了系统脆弱性。

3. 弹性保护分区划定：创新性地将耕地划分为五类管理区：优先保护区（占18.7%，主要分布在河谷核心产粮区）、弹性平衡区（23.4%）、轮作休耕区（31.2%）、战略储备区（15.8%）和整治修复区（10.9%）。每类分区对应差异化管理策略，如优先保护区实施永久基本农田严格管控，而轮作休耕区则推行"藏粮于地"的弹性利用模式。

结论与讨论部分强调，该研究突破了传统静态评估的局限，首次将韧性理论动态特性融入耕地保护实践。提出的分区框架不仅解决了粮食安全刚性需求与生态保护弹性空间的矛盾，更创新性地引入"时间维度"概念——通过轮作休耕等时序调控手段，使有限耕地资源在不同时空尺度上实现效能最大化。值得注意的是，研究发现的"韧性阈值效应"（通过RCS分析识别）为制定差异化管理政策提供了量化依据，例如当脆弱指数超过2.60时系统恢复力急剧下降，这提示重点监管区域应设定更严格的干预阈值。

这项研究对全球生态脆弱区可持续土地管理具有范式意义：方法论上，开发的PSR-PLUS耦合模型为动态评估人地系统韧性提供了可复用的技术路径；实践层面，五级分区体系可直接指导国土空间规划编制。正如作者Zhou Chunshan团队指出，未来研究应进一步关注气候变化情景下的韧性演变机制，以及多主体协同治理对分区政策实施效果的影响。这些发现为实现SDGs目标2（零饥饿）和15（陆地生物）的协同推进提供了中国西部地区的解决方案。