前言

国土空间生态修复是为维护国土空间生态系统的健康稳定和可持续发展，按照山水林田湖草是一个生命共同体的原理，采取自然修复和社会修复的方法，使受损生态系统得到恢复、重建和改进，使生态系统向良性循环发展，以实现国土空间格局优化^[1]。党中央、国务院高度重视生态保护和修复工作，从党的十八大把生态文明建设提到中国特色社会主义建设“五位一体”的战略高度，到十三届全国人大一次会议将生态文明纳入宪法，至党的二十大指明建设人与自然和谐共生的现代化的发展方向和战略路径，生态文明建设逐步被提高到空前的历史高度和战略地位^[2]。同时，自然资源机构改革和“两个统一”职责的确立，将国土空间生态保护修复纳入自然资源部新职责，为统筹推进山水林田湖草沙一体化保护和修复提供了有力的组织保障 ^[3]。如何从生态系统系统性、整体性、综合型和地域性出发，落实山水林田湖草生命共同体理念，为水源涵养、生物多样性保护等提供更加合理持续安全的空间结构，是当前国土空间生态修复工作面临的重大挑战。

生态安全格局源于景观生态学理论，主要研究景观结构、景观功能和景观动态及其相互作用的动态过程^[1] ，对维护生态系统整体平衡和国土空间安全格局优化具有重要的意义。当前研究主要集中于如何构建生态安全格局及其优化，逐步形成“生态源地—阻力面—生态廊道”的研究范式^[4-5]。以此为基础，本研究在构建方法上基于土地利用现状，综合考虑资源环境本底，叠加生态脆弱性、生态重要性评价、生态保护红线等识别生态源地，因地制宜选取与茶陵相关性高阻力因子构建阻力面划定生态安全分区，从而构建生态安全格局^[5]。本研究可用于指导国土空间生态修复安全格局构建及优化，具有重要的现实意义和可实施性。

1研究区概况与数据来源

1.1研究区概况

茶陵县位于长株潭城市群南部、罗霄山脉西麓，两省（湖南、江西）四市（株州市、郴州市、吉安市、萍乡市）交界之地，是湘赣开放合作试验区以及攸县-茶陵-莲花次区域合作圈的重要组成部分。县域地处茶永盆地北端，属中低山丘陵区，境内主要山脉有罗霄山脉、武功山脉，西北部和东南部地貌类型以山地为主；中部及西南部相对平坦，以平原和丘陵为主。境内水资源丰富，河网密布，水系发达，主河流是洣水，属于湘江一级支流，其主要支流有洮水、茶水、沤江、文江等。全域辖4个街道、10个镇、2个乡，国土总面积2496.24平方公里，以林地为主占国土总面积的65.58%，是省级重点生态功能区。常住人口49.18万，城镇化率52.03%（湖南省59.71%），国内生产总值（GDP）224.3亿元，在株洲9个区县中排名第七。

1.2数据来源及预处理

本文采用茶陵县2020年土地利用变更调查阶段性数据成果，参照第三次全国国土调查工作分类，将土地利用现状地类名称归并为非建设用地（林地、耕地、园林、草地、水域）、建设用地（交通设施用地、城镇村建设用地）和其他土地共8类，利用Arcgis10.2建立研究区土地利用数据库；生态保护红线、自然保护地数据来源于茶陵县生态保护红线划定阶段性成果，生态保护重要性和生态敏感性数据来源于《茶陵县资源环境承载能力与国土空间开发适宜性评价》阶段性成果，河流水库源于地理国情，用于叠加评价赛选生态源地；高程数据来源于地理空间数据云，空间分辨率为30M，用于评价阻力面构建。

2研究方法

2.1源地识别

生态源地是指具有较高生境质量，生态系统相对稳定、对区域生态安全有重要意义生境斑块，是构建生态安全格局的基础^[4]，需具有较明显生态重要性、较高生态因子脆弱性和较好重要生态服务价值。本文基于MSPA模型进行度量、识别与分割图像处理方法识别生态源地，该研究以茶陵县2020年变更调查过程数据库为基础，将地类图斑归并优化处理后，选取水域、林地、园地作为前景数据，剩余地类作为背景，采用GUIdoS2.6进行MSPA分析，得到互不交叉重叠的7类景观，即核心区、背景、支线、边缘区、孔隙、孤岛、连接桥和环线。综合考虑图斑面积和连通性两方面，选取核心区中面积大于5k㎡的作为茶陵县生态源地；同时，基于生态环境本底，叠加生态服务重要性分析和生态敏感性分析两个因子，结合自然保护地、生态红线、水源保护地、主要河流，识别生态保护的“源”。

相反，人类活动集聚的区域不断向外扩张，影响生态系统不断发生改变，导致生态服务系统功能退化，威胁生态系统安全性。提取2020年变更调查过程数据中连片度大于10公顷的城镇建设用地作为城镇源地^[6]。

2.2最小阻力面构建

阻力面是两种源地向外扩张变化过程中受到的限制障碍。在源地识别的基础上，综合考虑茶陵县实际情况及资料的可获取性，选取土地利用类型、高程、坡度、距水域距离、距城镇距离5个对生态和城镇扩张影响相对比较大阻力因子，并确定各因子的类别、分级、阻力值和权重值。生态扩张阻力因子和城镇扩张阻力因子及权重参考已有文献，相关指标选取如表1所示。

表1源地扩张阻力因子及权重选取表

将各阻力因子数据转化为栅格数据后，对各阻力因子采用欧式距离缓冲，依据阻力等级进行阻力赋值，形成各阻力因子分级，分别对生态、城镇建设扩张阻力进行叠加分析，利用最小累积阻力模型构建生态与建设扩张阻力面，计算公式参考已有文献如下^[7]：

Ma=f_min×R_ab

式中：M为第a个栅格最小累积阻力值；Db为第b个阻力因子权重；Rab为第a个栅格，第b个阻力因子的阻力分值；n表示阻力因总个数。

2.3生态扩张阻力和城镇扩张阻力冲突识别

基于源地和阻力因子，利用ArcGIS10.2空间分析模块（Spatial Analyst）中的成本距离工具，运用最小累积阻力模型（Minimal Cumulative Resistance，MCR），分别计算出生态扩张和城镇扩张最小累积阻力面。并运用ArcGIS中的栅格计算器工具将二者进行差值计算，建立二者扩张过程的最小累计阻力差值。最小累计阻力差值计算的具体公式计算公式参考已有文献如下^[7]：

MCR_差值＝ MCR_生态− MCR_城镇

式中：MCR_生态表示生态用地向外扩张受到最小累计阻力值，MCR_城镇表示城镇用地向外扩张受到最小累计阻力值，MCR_差值表示二者差值。当MCR_差值＞0时，表示生态向外扩张受到阻力更大，相比更适合城镇发展；当MCR_差值＜0时，表示城镇向外扩张受到阻力更大，相比更适合生态保护；当MCR_差值＝0时，表示适宜生态保护和城镇发展之外的其他用途地类。

3结果分析

3.1生态源地识别

研究选取核心区中面积大于5平方千米的斑块作为茶陵县生态源地，面积为1083.40平方千米，占茶陵县国土总面积的43.40%。从县域分布上看，生态源地主要集中在西北部和东南部山地丘陵地区，这些区域以林地为主，人类活动干扰相对较少。在生态源地基础上将生态服务重要性分析和生态敏感性两个因子叠加分析，结合自然保护地、生态红线、水源保护地、主要河流等因子，选择性删除生态源地评价结果中分散细小斑块，增加生态服务质量较高或敏感的斑块。最终识别生态源地面积为577.61平方千米，占县域总面积23.14%。县域生态源地呈现“四周多，中间少”的空间分布特征，主要集中分布在湖南茶陵东阳湖国家湿地公园、湖南茶陵云阳山省级自然保护区、湖南云阳国家森林公园及国家生态公益林分布集中的东南部和东北部山地区域。

3.2阻力面的构建

根据表1选取的阻力因子、阻力分值和权重，生成各阻力因子分级图，运用ArcGIS中的栅格计算器叠加各因子分级图计算，生成茶陵县域生态扩张阻力面和城镇建设扩张阻力面。土地利用类型与坡度、高程对生态扩张影响较大，县域北部与东南部山地丘陵区域生态扩张阻力较小。距城镇距离与坡度对建设扩张影响较大，县域中南部与西部建设扩张阻力较小，该地区地势平坦，为城镇集中区。

3.3阻力面冲突识别

将生态扩张最小累计阻力面和城镇扩张的最小累计阻力面进行差值计算后，最小累积阻力差值相对较高的区域主要分布在茶陵县的东北部、中部及西南部，主要为现状中心城区和集镇建成区；而最小累积阻力差值相对较低的区域主要分布在茶陵县的东南部和东北部山地区，为茶陵县主要的生态源地所在地。结果表明生态服务价值越高，生态扩张受到阻力越低，反之则越高。

3.4生态安全分区划定

基于最小阻力差值计算结果对生态安全格局进行分区，从而系统构建茶陵县域山、水、田、城相互交融的生态安全格局基地。根据计算结果，将MCR_差值大于0的区域划定为低水平生态安全区，主要分布在县域中部地势平坦、水源充足、人类生产和生活活动频繁的区域，此区域生态向外扩张阻力相对更大，更适合作为城镇建设发展区；将MCR_差值小于0的区域划定为高水平生态安全区，主要分布在县域四周生态保护相对重要和生态环境敏感的山地丘陵地区，此区域城镇扩张阻力相对较大，更适合生态保护；其他区域确定为中水平生态安全区，是生态保护和城镇建设用地的过渡区域。

3.5生态保护总体格局构建

结合茶陵县自然资源现状，从统筹山水林田湖草系统治理的角度，形成“以水带绿、水绿交融”的生态布局，最终构建“两带四屏多廊道”的生态安全格局。其中，“两带”为洣水生态联系带和茶水生态联系带；“四屏”为以武功山山系构成的西北部生态屏障、以罗霄山山系构成的东部生态屏障，以万阳山山系构成的东南部生态屏障和以云阳山山系构成的西南部生态屏障；“多廊道”为以洮水、沤江、文江、潞水、贝江、尧水、马伏江等水系及其沿河岸绿色生态区组成的多条生态廊道。

4结论与讨论

本研究以茶陵县为例，基于MSPA模型识别生态源地，因地制宜结合茶陵资源环境本底叠加生态服务重要性分析和生态敏感性分析因子，统筹自然保护地、生态红线、水源保护地、主要河流，识别生态保护生态源地面积为577.61平方千米，占县域总面积23.14%，主要集中分布在湖南茶陵东阳湖国家湿地公园、湖南茶陵云阳山省级自然保护区、湖南云阳国家森林公园及国家生态公益林分布集中的东南部和东北部山地区域。在生态源地识别的基础上，选取与茶陵生态和城镇扩张过程相关性高的5个阻力因子，构建茶陵县域生态扩张阻力面和城镇建设扩张阻力面。结果显示，县域北部与东南部山地丘陵区域坡度适宜、林地资源丰富生态扩张阻力较小，县域中南部与西部地势平坦，建设扩张阻力较小。参考生态和城镇扩张的最小累计阻力面差值计算结果划定全县生态安全分区，将生态扩张阻力相对较大划定为低水平生态安全区，集中分在县域中部地势平坦区域，适合作为城镇建设用地区；城镇扩张阻力相对较大，划定为高水平生态安全区，主要集中在县域四周生态保护重要和生态环境敏感的自然保护地区域，此区域是最适宜的生态用地，其他区域确定为中水平生态安全区；最终构建“两带四屏多廊道”的生态安全格局。研究结果总体与茶陵自然地理格局和生态空间相匹配，具有较强的合理性。本研究也存在一定局限性：研究中选取的阻力因子及阻力赋值等的确定主要借鉴前人研究成果，其合理性和精确性有待深入研究和完善。

参考文献

[1]吴次芳,肖武,曹宇,方恺,国土空间生态修复,地质出版社,2019.12.

[2]杨站君.关于做好国土空间生态保护修复的若干思考[J].青海国土经略,2019(04):18-22.

[3]方莹,王静,黄隆杨等.基于生态安全格局的国土空间生态保护修复关键区域诊断与识别——以烟台市为例[J].自然资源学报,2020,35(01):190-203.

[4]曹秀凤,刘兆顺,李淑杰等.基于生态安全格局的国土空间生态修复关键区域识别——以吉林省松原市为例[J].中国环境科学,2022,42(06):2779-2787.

[5]付凤杰,刘珍环,刘海.基于生态安全格局的国土空间生态修复关键区域识别——以贺州市为例[J].生态学报,2021,41(09):3406-3414.

[6]洪丹,陈晓东.国土空间生态修复背景下区域生态安全格局构建及优化——以四川省龙门山地区为例[J].园林,2021,38(11):92-99.

[7]刘媛.基于MCR模型的志丹县土地利用生态安全格局构建[D].长安大学,2017.