《Ecological Engineering》：Ecological security pattern construction based on ecosystem services revealed conservation gaps in the Yellow River Delta
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生态安全格局（Ecological Security Pattern, ESP）构建是维持生态系统稳定性和促进区域可持续发展的重要前提，但ESP构建过程往往缺乏对生态源地提取的综合优化且忽视生态节点的重要性。为解决这一研究空白，研究人员开发了一套基于生态系统服
生态安全格局（Ecological Security Pattern, ESP）构建是维持生态系统稳定性和促进区域可持续发展的重要前提，但ESP构建过程往往缺乏对生态源地提取的综合优化且忽视生态节点的重要性。为解决这一研究空白，研究人员开发了一套基于生态系统服务（Ecosystem Services, ESs）、非支配排序遗传算法II（Non-dominated Sorting Genetic Algorithm II, NSGA-II）和最小累积阻力（Minimum Cumulative Resistance, MCR）模型的ESP综合技术框架，并以黄河三角洲（Yellow River Delta, YRD）为案例进行应用，以优化区域生态保护策略。结果表明，YRD包含28个关键生态源地，占研究区面积的27.84%，这些源地主要分布于东部和北部地区，提供更高质量的ESs且表现出较好的内部连通性；12条生态廊道和6个生态节点保障了源地间的有效连通，指出了保障生态安全的关键位置；由生态源地、廊道和节点构成的ESP揭示YRD仍存在自然保护区边界划定不足及保护政策实施效果欠佳的问题；后续应结合科学、政策和市场工具以维持区域生态安全与稳定，并使生态保护与经济发展进程及目标相协调。本研究为推进YRD生态保护与提升生态福祉提供了数据与实践支撑，也为相关领域未来研究提供了方法论与技术参考。
研究背景方面，生态安全（Ecological Security）指生态系统能够满足人类需求而不受损害或威胁的状态，其空间表达为生态安全格局（ESP），是衡量生态系统健康与完整性的重要指标。ESP构建旨在识别和保护关键生态要素以形成有效维持生态稳定与提升生态福利的生态空间格局，本质是确定维持区域生态安全与实现可持续发展所需的优先或最小面积，由关键战略点、线、面及其形成的网络组成。随着研究方法完善，ESP构建技术体系逐渐成熟，形成“生态源地识别—阻力面构建—廊道提取”过程模型。然而，现有研究在生态源地识别上存在主观性强、缺乏景观连通性与斑块几何特征多维评价及多指标权衡客观判断的问题；生态廊道提取中阻力面构建忽略同一土地利用类型内人类活动影响的异质性；生态节点提取与分析研究相对较少，缺乏节点特征的野外验证。黄河三角洲（YRD）作为河流、陆地与海洋交互区，具有湿地主导的景观结构，在固碳（Carbon Sequestration, CS）、土壤保持（Soil Retention, SR）及生物多样性保护方面作用显著，但剧烈的社会经济发展导致环境污染、土地退化与天然湿地萎缩等生态问题，现有YRD的ESP研究多依赖传统形态空间格局分析方法，缺乏多维综合评估且对农用地、林地等非湿地生态系统考虑不足。因此，开展本研究以形成科学合理的ESP构建技术框架并获取YRD生态源地、廊道与节点空间分布特征，提出生态保护管理策略具有重要科学意义与实践价值。该研究发表于《Ecological Engineering》。
研究人员采用的主要关键技术方法包括：基于千年生态系统评估选取固碳（CS）、土壤保持（SR）与栖息地质量（Habitat Quality, HQ）三项关键ESs进行评估并聚合ESs重要性；初步基于ESs重要性识别生态源地，融合景观连通性、生态源地面积与景观形状指数构建多目标提取规则，采用非支配排序遗传算法II（NSGA-II）优化生态源地选择；结合土地利用类型、归一化植被指数（Normalized Difference Vegetation Index, NDVI）与夜间灯光强度构建综合生态阻力面；应用最小累积阻力（MCR）模型提取生态廊道与关键节点；最终构建YRD的ESP。数据对应2020年，来源于中科院资源环境科学与数据中心、NASA MODIS产品、中国气象数据服务中心、世界和谐土壤数据库、SRTM地形产品、地理空间数据云及国家青藏高原数据中心，空间分辨率重采样为150 m × 150 m并裁剪至YRD边界。
研究结果部分保留小标题并说明如下：
3.1. Spatial patterns of ESs and ecological sources（生态系统服务与生态源地的空间格局）：通过对2020年YRD土地利用类型面积统计与三项ESs空间异质性评价，研究发现CS高值区主要位于研究区中部，SR呈自内陆向海岸递减格局且高值位于西南部农田区，HQ高值分布于北部、东部沿海湿地及中西部林地草地。基于ESs重要性筛选出35个初选生态源地，总面积1069.58 km2，占43.90%；经NSGA-II多目标优化后确定为28个最终生态源地，总面积678.28 km2，占27.84%，优化后总面积减少36.58%，耕地比例显著下降，湿地与草地比例升至49.51%与35.12%，生态用地占比从60.89%增至92.91%，ESs重要性与景观连通性达优化前的67.30%与63.96%，景观形状指数降至51.17%，单位面积正向指标增强负向指标减弱。
3.2. Construction of an ESP（生态安全格局构建）：基于土地利用阻力系数结合NDVI与夜间灯光强度得到2020年YRD综合生态阻力面，空间异质性明显，高阻力区呈西南至东北延伸，最高位于城镇用地，低阻力区集中于东南与西北湿地草地。利用MCR模型在黄河两岸分别提取潜在生态廊道，共12条总长64.57 km，其中10条位于黄河北岸，最长18.22 km最短512.13 m，8条超1 km占总长95.47%。提取6个生态节点均位于黄河北岸较长廊道上，节点土地利用以湿地、耕地、草地为主，ESs重要性均不超0.35，阻力变化率各异，节点1至4主要为人工湿地，节点5为低草本植被周边耕地休耕地，节点6为耕地与破碎湿地镶嵌体。整合28个源地、12条廊道与6个节点构建2020年YRD的ESP，指出后续需加强廊道建设与节点管理以维持源地稳定性。
讨论部分总结如下：
4.1. Methodological advantages of ESP construction in the YRD（YRD中ESP构建的方法学优势）：研究基于YRD主要ESs定量评估初识生态源地并以景观连通性等指标优化，成功提取重要生态源地；CS、SR与HQ估算与已有YRD研究一致，验证ESs评估可靠性；优化后源地面积与形状指数降、连通性与ESs质提，与现有保护区重叠76.64%，证实算法科学结果与可靠，可提供更低投入保护更优先生态区依据；结合NDVI与夜间灯光的综合阻力面及MCR提取的廊道节点明确YRD的ESP内优先建设保护位；相较以往YRD生态网络研究，本研究的生态源地更完整连续，节点分析与验证增ESP构建结果可靠性，综合涵盖多土地利用增发现整合值与优化他处ESP技术指导。
4.2. Ecological source distribution and ESP in the YRD（YRD生态源地分布与ESP）：初选源地以耕地、湿地、草地为主，耕地因覆盖与管理抗蚀增有机提质成重要ESs提供者，湿地草地高覆成重要碳汇且在保护区内提供良好栖息地；NSGA-II优化后源地主要在东与北，西南耕地边界曲折维护高受人为扰排除，东与北湿地草地完好及中部林地连通好被识为高价值源地；ESP廊道节点空间排取决于源地与阻力面结合，YRD阻力面异质强，东与北生态土广人弱阻低识潜廊道，中西阻高人强连难提，系主要农经区难纳ESP有效成分。
4.3. Policy implications（政策启示）：ESP明晰关键源地分布、廊道路由与节点位；源地主在东与北关联保护区严管限策，需巩固强现策并转绿生态为经动识典型产品探值实径，区内未定源地需重评保护区界与效以充用储备角色；中部碎片源地沿黄河故道分布，未来可以故道为轴设缓冲融廊道建绿廊连北保护区与南黄河，提CS物种护与SR并能供休闲观光文服；东西侧廊道较长过人工湿地，需科理市策结解转生态土难，生态补偿为有效策但需预定标；节点管护可与廊道建同步行。
4.4. Limitations and future research directions（局限与未来方向）：框架有价值但存限：一是ESs提取仅供侧未需侧，未来增ESs类型并整需侧入框；二是单年数据限稳识，未来用多时据察ESP动态演与空稳；三是缺廊道宽或规模理据与数支，需进技探讨。
结论部分翻译如下：
本研究评估了YRD主要ESs，利用NSGA-II识别生态源地并利用MCR模型提取生态廊道与节点。基于“生态源地—阻力面—廊道—节点”框架构建YRD的ESP以支持区域生态保护。主要结论如下：
(1) YRD共识别28个生态源地，面积678.28 km2，占研究区27.84%，主要集中于东部与北部保护区，较研究区整体具更高生态服务重要性与单位面积景观优势。
(2) 研究识别提取12条生态廊道与6个生态节点，廊道总长64.57 km，这些廊道与节点改善了生态源地间连通性并确定了ESP构建的关键区域。
(3) 当前ESP空间分布表明YRD生态保护仍待优化，未来管理应加强动态监测并促进生态与经济协调发展。
