典型干旱区生态安全格局优化：多指标耦合评估与可持续管理路径

推荐：针对西北干旱区生态脆弱性加剧问题，研究人员集成生态风险指数(ERI)、生态系统健康(EH)和综合生态系统服务指数(CESI)，构建"压力-状态-响应"评估体系，结合形态学空间分析(MSPA)和最小累积阻力模型(MCR)，提出"三轴三区多核"生态安全格局优化方案，为区域生态恢复与可持续发展提供科学依据。

　　

在全球气候变暖与快速城市化的双重压力下，中国西北干旱区生态系统面临严峻挑战。这片占全球陆地面积40%的干旱带，每年因荒漠化造成的经济损失高达500亿美元，同时伴随着栖息地丧失、粮食安全危机和城市热岛效应加剧等连锁反应。传统生态安全评估方法往往聚焦单一指标，难以全面反映这个"山水林田湖草沙"复合系统的真实状态，而现有生态安全格局构建方案又常受制于主观参数设置和时空动态考量不足的局限。

针对这些科学难题，来自中国的研究团队在《Ecological Indicators》发表了一项开创性研究。该团队创新性地将景观生态风险指数(ERI)、生态系统健康(EH)和综合生态系统服务指数(CESI)进行多维度耦合，建立了覆盖1990-2020年的长时序评估体系。通过整合形态学空间分析(MSPA)、熵权法、最小累积阻力模型(MCR)和重力模型(GM)等空间分析技术，结合偏最小二乘结构方程模型(PLS-SEM)和时空地理加权回归(GTWR)等统计方法，系统解析了西北地区生态安全演变规律及其驱动机制。

关键技术方法包括：基于30m分辨率土地利用数据和1km气象栅格数据，采用压力-状态-响应(PSR)框架构建评估体系；运用Guido Toolbox进行MSPA分析识别生态源地；通过熵权法客观量化海拔、坡度等10个阻力因子权重；采用Linkage Mapper工具提取149-158条生态廊道；结合PLS-SEM和GTWR模型解析气候与人类活动的交互影响。

研究结果揭示：

1. 生态安全评估显示：ERI呈现"北高南低"而EH/CESI呈现"南高北低"的空间分异，塔里木盆地、吐鲁番-哈密盆地和柴达木盆地构成生态脆弱核心区。1990-2020年间，11,566.3km²区域生态安全等级提升，但仍有95,412.65km²区域出现退化。

2. 生态安全格局构建：识别出20个总面积达280,258.05km²的生态源地，呈现"南北密集中部疏"的分布特征。阻力面均值从0.735降至0.535，关键生态廊道长度增长至18,843.312km，形成以伊犁-天山和祁连山为轴线的网络结构。

3. 格局优化方案：提出"三轴三区多核"发展框架，其中生态安全保护区占2,594,241.232km²，以森林草地为主；生态脆弱修复区集中在中部荒漠带，生态功能建设区则分布在西部过渡带。

4. 驱动机制分析：PLS-SEM显示人类活动路径系数从0.127增至0.474，超越气候因素成为主导驱动力。GTWR模型揭示土地利用强度是核心驱动因子，但在新疆呈现显著正相关，与青海负相关形成空间异质性。

讨论部分强调，这项研究突破了传统单一年份评估的局限，首次实现了西北干旱区生态安全的多尺度、长时序动态评价。提出的网格化优化方案较传统功能区划更精准反映边界过渡特征，其中"生态脆弱修复区-功能建设区-安全保护区"的三级分区体系，为类似干旱区提供了可复制的治理范式。研究还修正了"土地利用强度必然损害生态安全"的认知，证明在开发强度较低区域，适度提升土地利用效率反而能增强生态系统服务能力。

该成果的实践价值体现在三方面：首先，"三轴"廊道设计强化了东西向生态连通性，有助于缓解物种迁移阻隔；其次，基于熵权法的阻力面量化方法，解决了传统专家打分法的主观性问题；最后，揭示的人类活动与气候因子的交互效应，为制定差异化管理政策提供了理论依据。未来研究可结合电路理论优化廊道宽度设计，并纳入SSPs-RCPs情景模拟，进一步提升格局优化的前瞻性。这项研究不仅为落实联合国可持续发展目标(SDG15)提供了技术支撑，也为全球干旱区生态治理贡献了中国方案。