聚焦生态安全网络要素的结构机制研究是协调生态系统保护和经济发展, 保障生态安全机制的基础环节。城市化进程的持续发展加速了土地覆盖的动态转换^[1], 由此导致的生态空间退化直接影响了区域生态安全和可持续发展^[2—4], 维持自然生态系统的结构稳定和功能安全成为探索实现城市可持续发展的焦点问题^[5—6], 联接生态系统的完整性和稳定性的生态安全网络框架在这一过程中逐渐获得关注, 被视为保障和监管城市生态安全的直接桥梁^[7—9], 并直接服务于构建生态安全格局, 其在促进维护生态系统完整性和生物多样性、维持高质量生态系统服务、提升人类福祉和实现城市可持续发展等方面具有重要意义^[10—11]。

生态安全格局的概念在20世纪80年代由世界环境发展委员会(WECD, World Commission on Environment and Development)与国际应用系统分析研究所(IIASA, International Institute for Applied Systems Analysis)正式提出, 通过正视生态安全问题并建立生态安全监测系统, 生态保障机制逐渐从单纯的物种保护层面向生态、环境和人类活动等多维度保护层面转移^[12—16]。作为整合景观结构和质量的实用途径, 构建生态安全格局的结构框架已形成了“源地识别-阻力面构建-廊道提取-节点分析”的研究范式^[17—18], 并在交叉学科理论与新技术应用的引入影响下逐渐演化成多样化的构建体系^[19—21]。包括生态源地、廊道和节点等要素在内的生态安全网络构成及其空间配置是生态安全格局的战略基础^[20]。生态源地作为维持生态系统稳定的核心斑块, 被视为生态安全网络骨架的核心^[17—19], 一直以来源地空间筛选被视为生态网络体系的重点环节, 并逐渐形成了包括直接识别(斑块结构尺度)^[20—22]或功能评估(生态服务功能和敏感性等)^[23—25]等源地提取手段；生态廊道在生态安全网络体系中承担联系物质、能量和信息流的生态职能^[26], 同样存在多元的廊道提取机制, 其中以电路理论^[27—28]和最低成本路径(LCP)模型应用广泛^[29]；生态节点要素相对于上述基础性生态安全网络要素而言, 其发展机制相对不确定^[30—33]。随着生态安全研究工作的广泛开展, 丰富而多元的生态安全要素的筛选方式得以衍生, 以生态系统服务^[23—24], 植被质量及其生产力^[25], 土地斑块空间结构及其景观格局水平^[21—22]为代表的多学科参数被相继纳入到生态安全网络的构建体系之中。

日益综合化的生态安全网络现状在为生态系统研究工作提供更为丰富的技术选择的同时, 也不可避免地存在不完全统一的指标体系之间往往难以同步量化比较的难题。在具体构建过程中, 相关生态安全要素的选择依据及连接机制需结合区域生态本底情况特定考量^[34—36]。同时作为生态安全研究的热点关注, 具体的体系构建机制仍存在不尽完善的地方, 一方面, 生态安全网络是基于景观生态学理论空间要素的组织脉络^[22], 不同于传统城市空间规划的边界约束, 其摆脱了固有模式下对某一生态元素的孤立管控, 意在强调生态空间体系的整体优化^[33—34], 目前生态安全研究往往对于某一独立要素在指导城市空间建设的过程中的独立趋向性更多关注, 一定程度上忽视了对生态网络体系的综合指导^{[22, 26—27]}。与此同时, 大量研究对生态廊道与节点要素的分析仍停留在线级与点级拓扑单元的几何描述^[35—36], 对于更符合实际的生态流通服务面级单元的表述涉及甚少, 这在很大程度上不能满足高质量维持与保障生态系统多样性与生境完整性的空间可视化需求^[30]；另一方面, 生态安全格局是持续、动态的特征变量^[22], 作为反映区域地理、气候和社会经济等因素综合干预的空间基础信息^[14], 城市生态政策的拟定与实施往往需要建立在生态安全长期监测的基础上完成, 然而聚集其变化规律的综合性研究尚未取得应有的重视, 这对于后续景观要素及结构的现状评价在区域城市规划、生态保护红线划定以及城市绿色基础设施建设等长期可持续性建设工作中的生态贡献有所削弱^{[19, 37—39]}。

面向上述生态安全网络要素发展过程中的重难点, 本文聚焦含括三峡库坝地的宜昌市生态安全空间展开思考。宜昌市位于长江流域生态敏感区, 特殊的生态定位赋予其保障长江生态安全的国家重任。同时随着三峡城市群战略的推进实施, 宜昌市作为兼备地理位置、经济实力, 城市影响力、文化包容性等优势元素的中心城市, 区域生态安全建设在直观对接长江经济带战略, 打造长江中上游重要战略支点以及加快推进长江生态文明建设等方面具有重要意义。据此, 本文在传统生态安全框架体系的基础上通过综合景观生态理论, 生态系统服务效益以及区域保护地决策多项指标依据, 系统分析2000—2020年宜昌市生态安全网络要素的时空动态特征, 研究过程中重点关注：(1)在引入电路理论提取生态廊道与节点要素背景下实现对生态安全网络框架的比较刻画；(2)探究生态安全网络要素时空动态变化的敏感性与可调控性；(3)探索核心生态安全网络要素时空异质性的影响机制。

1 材料与方法 1.1 研究区域

宜昌市地处湖北省西南, 东邻荆州市和荆门市, 南抵湖南省石门县, 西接恩施土家族苗族自治州, 北靠神农架林区和襄樊市, 跨东经110°15′—112°04′、北纬29°56′—31°34′, 内部地形复杂, 整体地势自西向东逐级下降, 境内有山地、丘陵和平原3类地形, 分别覆盖研究区域总面积的69%、21%和10%。根据中国生态环境区划, 宜昌市域涵盖了武陵山区生态保育区、三峡库区水土保持区、山地丘陵生态发展区、平原浅丘生态建设区和沿清江生态发展区5个分区(图 1), 气候上位于中亚热带与北亚热带的过渡地带, 属亚热带季风性湿润气候, 多年平均气温16.9℃, 平均降水量1215.6mm。宜昌市现辖5区、3市、5县和1个国家级高新区, 占地面积共21084km²。2020年第七次全国人口普查结果显示宜昌市总人口401.76万人, 人口密度约为190人/km², 在湖北省人口排名中居第六。截止2020年, 宜昌市国民经济总产值4261.42亿元, 在湖北省GDP排名中居第三。

1.2 数据来源与处理

依循“生态阻力面构建-生态源地, 廊道, 节点识别与提取-影响机制分析”的研究框架分别汇总3个环节的数据集应用信息。(1)生态阻力面数据源包括地形数据集(30m分辨率的NASA数字高程模型产品)(https://lpdaac.usgs.gov), 本文以此为基础利用ArcGis水文分析工具获取坡度、坡向与地形起伏度信息)；植被质量指数NDVI和植被净初级生产力NPP数据集(取自250m分辨率的全球MODIS MOD13Q1植被质量指数数据集和500m分辨率的MODIS MOD17A3净初级生产力数据集)(https://lpdaac.usgs.gov/products/mod13q1v006)(https://lpdaac.usgs.gov/products/mod17a3hv006/)；(2)生态安全网络要素数据源包括土地利用数据集(来自30m分辨率的国际基础地理信息中心生产的GlobeLand30全球地表覆盖数据集(http://mulu.tianditu.gov.cn), 该数据在宜昌市域包含耕地、林地、草地、灌木地、湿地、水体、人造地表、裸地共8个地表覆盖类型, 基于宜昌市空间抽样与混淆矩阵建立进行数据分类精度验证, 结果显示该产品分类精度达80%以上, 具备较好的数据质量)；自然保护区数据(中国自然保护区标本资源共享平台的地理信息库栏目)(http://www.papc.cn/html/folder/946895-1.htm)；(3)影响因素分析数据源包括气象数据集(2000—2020年全国气象站点的平均气温以及降雨量年度数据, 基于ANUSPLIN气候插值软件平台提取30m分辨率气候栅格)；土壤数据集(世界土壤数据库(Harmonized World Soil Database, HWSD)；道路、水系及居民点数据集(OpenStreetMap(OSM)网站下载)(https://www.openstreetmap.org)；人口和GDP数据集(来自研究区各行政单位统计年鉴以及中国科学院资源与环境科学数据中心提供的1000m空间分布栅格数据)。为保证数据可度量性, 上述栅格数据需统一转换为覆盖研究区域同一坐标系, 相同空间分辨率(30m)的空间栅格数据集。

1.3 生态阻力面构建

生态阻力面是建立生态安全网络体系的前提。在既有研究基础上, 高程、坡度、地形起伏度和植被指数以及土地覆盖类型被视为生态阻力的核心干扰因素^[40]。参考了生态安全研究的阻力值判断经验^[40—41], 本文通过对区域生境质量水平进行分级, 并按照不同层级依序赋值, 即生境质量水平越高的区域对物种迁移的阻碍越小, 对应阻力值即越小^[38](表 1)。最后通过加权求和构建综合阻力面, 各要素权重系数通过熵权法获得^[42]。

1.4 生态安全网络要素的识别与提取 1.4.1 生态源地识别

生态源地是代表城市生态系统完整性、连续性以及生物多样性最高水平的核心斑块^[13], 本文基于“景观形态空间格局分析(MSPA, Morphological spatial pattern analysis) —生境质量分析—景观连通性分析—自然保护地提取”模式进行源地识别(图 2)。首先, 基于MSPA分析筛选土地利用核心区斑块作为源地初级筛选区^[41]；其次, 提取宜昌市生境质量水平热点区斑块^[42—45], 景观连通性较佳(即连通性指数>1)的土地斑块^[46]和自然保护地斑块^[47](包括自然保护区、国家公园、森林公园、湿地公园和地质公园)三类空间斑块相互叠加的空间覆盖范围作为生态源地二级筛选区；在此基础上, 将MSPA分析得到的生态源地初级筛选区与生态源地二级筛选区进行空间交叠并提取其重叠空间作为生态源地三级筛选区；最后, 考虑到生态源地在发挥生态效益和阻隔外界干扰等生态过程中的规模性需求^[48], 筛选出符合生态效益发挥需求的源地空间, 即剔除掉规模小于1000hm²斑块^[48], 最终筛选斑块为生态源地空间。

(1) 形态学空间格局分析MSPA

形态空间格局分析MSPA是在数学形态学原理基础上对栅格图像进行空间度量、识别与分割的一种图像处理方法^{[27, 41]}, 具体成果包括核心区、支线、边缘区、孔隙、孤岛、连接桥和环线区7类空间信息。核心区是指前景像元中面积较大、与周边区域具有明确界限的生境斑块, 具有连续物种栖息地和安全生存保障等生态功能, 在生态网络中多处于生态系统物种流动与交换的来源空间^[41]。据此, 本文基于30m分辨率水平用地数据支撑(其中林地、草地、灌木地、湿地和水体要素为前景象元, 人造地表, 耕地和裸地要素为背景象元), 利用Guidos软件提取宜昌市核心区斑块类型并以此作为生态源地的初始备选数据。

(2) 生境质量评估

生态系统服务功能逐步得到重视并被广泛纳入生态源地识别范畴中, 生境质量作为反映生态系统健康程度的重要生态服务^[38], 极大程度代表了区域内部生物多样性的综合质量, 是区域生态源地的核心提取依据之一^[43]。以往对生境质量的考量多通过等级划分择优提取^[44], 考虑到生境质量等级结构的主导趋势、分级方法的主观性以及生境质量的极端聚集效应, 本文试图从生境质量空间分异特征着手进行筛选。首先利用InVEST模型进行生境质量评估^[43—45], 其次在符合空间自相关性的基础上, 通过Arcgis软件Getis OrdGi*热点分析工具析提取90%显著性水平以上的生境质量高值区(热点区)作为提取生态源地的基础数据之一。生境质量的具体计算公式为：

(1)

(2)

式中, Q_xj表示土地利用类型j中的栅格x的生境质量；H_j表示土地利用类型J的生境适合性；D_xj^Z表示土地利用类型j中的栅格x所受胁迫水平；K为半饱和常数；Z表示归一化常量, 一般默认取2.5；R为胁迫因子数量；r为胁迫因子(参考广泛研究，本文提取耕地与人造地表土地类型并将其设为干扰胁迫因子)；y为胁迫因子r的栅格数；Y_r为胁迫因子所占栅格数；w_r为胁迫因子权重, 取值范围为0—1；i_rxy为胁迫因子r对生境的每个栅格产生的影响(指数或线性)；β_x为生境抗干扰水平；S_jr为不同生境对每种胁迫因子的相对敏感性^[43]。

(3) 景观连通性评估

景观连通性代表了景观应对生态流动的适宜性, 是提升生态系统稳定性以及维持生物多样性的关键因素^[49—50]。斑块重要性指数(dPC)是景观连通性的直接指标, 广泛适用于斑块重要性识别。在广泛研究的参考基础上提取斑块重要性指数大于1的空间作为生态源地备选区^[50]。具体计算公式如下：

(3)

(4)

式中, PC为可能连通性指数；m为景观节点总数；a_i和a_j分别为节点i和j的属性；A_L为最大景观属性；P_ij^*为斑块i和j之间所有路径的最大乘积概率。

1.4.2 生态廊道、夹点, 障碍点识别

生态廊道与节点要素在源地与阻力面基础上引入电路理论进行提取, 通过计算相邻电路节点(即生态源地)之间的累积电流获取廊道信息(包括廊道数量、里程和覆盖面积)^[27], 在廊道提取基础上, 将累积电流高值区段和恢复区段分别定义为生态夹点和生态障碍点, 分别代表生态廊道能量流动的开发建设重点和恢复建设重点, 节点要素信息(包括数量和覆盖面积)可通过Arcgis平台下Linkage Mapper工具中Circuitscapee插件的Pinchpoint Mapper模块和Barrier Mapper模块进行提取^{[46, 49]}。

1.5 地理探测器

地理探测器模型是一种基于空间异质性理论的分析模型, 可以定量检测和识别空间属性及其解释因素间的相互作用, 由风险探测器、因素探测器、生态探测器和交互式探测器组成^[51]。本研究基于因子检测和交互探测模块探索生态源地影响机制, 因子探测模块计算如下：

(5)

式中, h...L表示为影响因素类型分层；N_h和N分别为层h和全区的样本单元数；σ_h²和σ²分别为层h和全区的离散方差；q为探测因子的探测力值, q∈[0, 1], q值越大, 表示自变量x对属性y的解释力越强, 反之则越弱。

交互探测模块用于评估不同因子共同作用时因变量影响作用的解释力, 可以划分为双因素增强q(X1∩X2)＞Maxq(X1)、非线性减弱q(X1∩X2)＜Min(q(X1), q(X2))、非线性增强q(X1∩X2)＞q(X1)+q(X2)、单因子非线性减弱Min(q(X1), q(X2))＜q(X1∩X2)＜Max(q(X1), q(X2))和独立q(X1∩X2)=q(X1)+q(X2)^[51]。

生态廊道、夹点和障碍点基于生态源地识别的前提指导与强烈干预进行提取, 并与其共同构成生态安全格局主干脉络。生态源地是反映生态安全格局特征的核心要素^[52], 因而本文中对生态安全格局的影响机制分析围绕生态源地这一要素空间分布的影响因素展开。参考既往研究^{[40, 53]}以及宜昌自身生态现状, 基于地理探测模型就高程DEM、坡度SLOPE、地形起伏度TUD、植被质量指数NDVI、人口密度POP、国内生产总值GDP、温度TEM、降水量PREP以及居民点密度SETTLE共10项因子对2000—2020年生态源地空间分布解释力及其之间的相互作用展开测算^[51], 全面探索生态安全格局形成与演化的驱动机制。

2 研究结果 2.1 宜昌市生态源地提取过程动态分析 2.1.1 宜昌市景观核心区时空动态变化

2000—2020年宜昌市土地覆盖核心区斑块整体占比分别为60.80%、60.12%和59.93%, 各时期年际差异较小, 呈现出中西部山地带集中, 东部平原带碎片化的分布趋势(图 2)。不同时期各生态环境分区内部核心区斑块面积比重显示以三峡库区水土保持区最大, 占宜昌市全域面积70%以上, 武陵山区生态保育区、沿清江生态发展区和山地丘陵生态发展区次之, 平原浅丘生态建设区最小(表 2)。

2.1.2 宜昌市生境质量时空动态变化

2000—2020年宜昌市整体生境质量指数分别为0.761、0.770和0.765。生境质量的空间分布显示自西向东逐渐减小(表 3)。考虑到生境质量指数的聚集效应, 本文对其进行Getis OrdGi*热点分析, 不同时期生境质量全局莫兰指数分别为0.793、0.795和0.799, 且显著性较高(表 4)。热点分析结果显示冷点区与热点区面积趋于均衡, 前者多集中在平原浅丘生态建设区, 后者主要分布于除平原浅丘生态建设区之外的其他分区, 整体分布较为零散(图 2), 冷点区和热点区总体均呈减少的变化趋势(表 5)。

2.2 宜昌市综合阻力面时空动态变化

2000—2020年宜昌市全域阻力值分别为38.90、42.19和40.66, 阻力值空间分布自西向东逐渐增加, 不同分区生态阻力强度显示平原浅丘生态建设区显著高于其他分区(表 6)。为进一步刻画研究区阻力值的空间异质性, 本文基于自然断点法进行阻力分级, 其等级结构显示中低阻力区较高阻力区范围更大, 整体变化表现为低阻力区的先减后增以及高阻力区的先增后降。不同分区阻力等级构成显示武陵山区生态保育区、山地丘陵生态发展区和沿清江生态发展区以低阻力区和中阻力区占主导, 面积比重超90%, 平原浅丘生态建设区完全相反, 高阻力区占比最高(图 3)。

2.3 宜昌市生态源地-廊道-夹点-障碍点网络要素时空动态变化

2000—2020年宜昌市生态源地斑块面积分别为43.41、49.03万hm²和47.76万hm², 斑块数量分别为34、26和26, 主要集中分布于三峡库区水土保持区(图 4)。不同时期生态廊道数量分别为78、59和56, 廊道里程为552.27、486.32 km和473.75km, 基于linkage mapper模块下的生态流通道信息可以获取带有宽度信息的生态廊道覆盖面积, 不同时期生态廊道总面积分别为8.42、7.56万hm²和7.37万hm², 廊道面积与里程分布产生背离, 廊道数量和里程集中在平原浅丘生态建设区, 但廊道覆盖面积分布并未占据优势, 可见该区域廊道生境营建潜力较大；生态夹点基于生态廊道电流强度高值空间提取, 不同时期宜昌市生态夹点数量分别为120、155和109, 覆盖面积分别为1.62、2.03万hm²和1.71万hm², 均以三峡库区水土保持区空间分布最为集中；不同时期生态障碍点分别为125、115和71处, 覆盖面积分别为2.22、1.68万hm²和1.15万hm², 在三峡库区水土保持区呈现“数量多且面积小”, 在平原浅丘生态建设区生态障碍点呈现“数量少而面积大”(图 5)。

2.4 宜昌市生态源地时空分布影响因素分析

本文通过探索生态源地分布影响因素的规律以反映生态安全格局驱动机制, 通过筛选因子相关性验证剔除掉不符合显著性检验(显著性小于95%)的影响因子, 即人口密度。因子探测结果显示, 生态源地空间分布影响机制整体趋势一致, 降水量干预性最强, 足见气候要素对区域生态安全质量评估的强烈干预, 土壤类型对生态源地的作用强度最为薄弱, 不同时期考察因素以植被质量指数NDVI和国内生产总值GDP是影响强度差异较明显。影响因素交互探测结果表现为双因子增强和非线性增强两种形式, 以降水量因子与其他影响因素的交互作用表现最突出, 总体变化差异较小, 其中NDVI & SOIL的交互作用强度存在显著增强(图 6)。

3 讨论 3.1 生态安全网络要素动态分析是实施国土空间规划的必要环节

生态安全网络结构及其空间分异机制深受土地规划和生态政策的干预, 同样其自身波动也引导、辐射并带动区域生态建设工程乃至国土空间规划的优化管控^[39]。近年来, 加剧的人口压力、有限的空间资源、脆弱的生态系统以及大规模展开的城市建设活动制约生态系统可持续发展并直接威胁国土空间生态安全, 在研究中表现为显著的阻力效应(图 3), 而不同生态网络要素的结构差异是区域生态安全内核质量的真实反馈^[40]。与广泛的关注生态安全格局构建的文献不同, 聚焦于生态安全网络结构及其组成要素的研究内容立足于基础生态系统单元的时空异质性, 既关注生态系统的空间分布和相互联系的总体形态表征^{[20—22, 31]}, 又重视基于空间规划层面对生态系统稳定和健康的有效保障^[36]。与之对应, 生态安全格局构建体系则将讨论重点凝聚在基于现状提出的生态规划方案解读^{[32, 36]}, 在此过程中对生态安全结构要素的动态趋势考量往往未能得到全面的重视^[40], 本研究在这一层面上可以从“添加不同要素动态因子”的视角对后续生态安全格局构建体系进行优化。随着生态安全格局研究体系的逐步完善, 集成多模型、多方法和多技术应用的生态安全结构体系逐步取代了传统以数量结构为重点的生态资源指标调整^[53], 相关研究通过引入并应用元胞自动机(CA)模型、神经网络和系统动力学^[54—57]等城市空间模拟模型促进实现生态安全建设评估和优化。

3.2 源地质量提升建设承担着有序保障生态安全的重要角色

生态源地作为生态系统物种扩散和维持的源点^[58], 担负着生态网络安全的要素连接与辐射功能, 其质量提升工作是保障区域生态安全稳定的基础。大量研究通过生态源地功能评价^[22—23], 管理修复^[13], 开发强度^[46]等分析方式证实了生态源地质量提升对生态系统具有重要价值^[58]。宜昌市头顶“三峡库坝区生态屏障区”、“长江流域生态敏感区”和“国家重要珍稀濒危物种栖息地”等生态标签, 区域生态源地是构建三峡生态屏障的核心地带, 其生态功能质量提升工作往往面临更高标准的建设需求。本文研究过程发现不同时期生态源地空间的生境和植被质量等参数呈现出源地空间生态功能的微弱上涨趋势, 且在山地丘陵生态发展区最为突出。综合2020年宜昌市森林资源二类调查统计结果可以发现天然林占比近80%, 这一森林结构赋予生态源地空间在森林管护和抚育的巨大经营潜力, 一方面, 建立健全森林管护体系及完善管护模式是全面提升森林资源质量的重要措施；另一方面, 加强森林抚育也有助于促进森林群落结构完善, 林分质量精准提升以及生态系统功能稳定。

3.3 电路理论模型引入在廊道提取工作中具有空间适宜性优势

生态廊道是生态安全格局的脉络基础, 其提取过程已逐渐演化为生态安全格局构建过程中一大热点。近年来, 生态廊道主要依附于累积阻力模型(MCR)的最小成本路径、累积耗费距离的山谷线、水系流域图论提取、动物迁徙追踪以及电流密度值提取等方式^[27—28], 其中电路理论模型的引入应用创新地解决了传统廊道与水系、山脊线等生态阻力线空间不匹配的矛盾冲突, 并相较传统线级路径能够有效描述生态廊道宽度信息, 廊道覆盖面积是综合地形、土地利用、走廊功能、保护目标以及生态过程和功能的综合指标, 对于区域生态安全调控具有重要价值。同时廊道提取过程中通过综合考虑区域规模的局限性、电流密度的稳定性和后续节点的精准性以及建设成本的现实需求等因素探索最佳阈值, 有效避免了目前广泛存在的临界阈值主观性等问题^[28]。因此本文权衡宜昌市环境要素现状需求, 通过电流表面类比景观, 有效电阻、电流流动和电压值类比生态系统物质交换与能量流动过程实现廊道路径及其范围可视化。

3.4 研究的局限性

生态安全网络特征本质上反映了生态系统要素的系统统筹与合理调控, 因而趋于完整精细的空间异质化信息一定程度上能够为生态安全结构的分析工作带来更加科学合理的发展机遇, 本研究基于Globeland30土地利用数据展开, 30m的中尺度分辨率可能存在尺度局限性。同时, 参考地形和植被等自然要素的空间异质化信息并不能完全覆盖城市生态系统流动机制, 以人类干扰为导向的社会活动数据的不完全覆盖一定程度制约了生态安全研究的全面性。随着后续数据收集工作的逐步完善, 可考虑采用阈值控制等方式^[46], 探索出最适宜体现人文干扰因素的指标, 以实现对生态安全格局构建模式的补充与优化。此外, 多功能有序稳定的植被生态系统在区域生态安全工作中具有重要贡献, 特别是以植被演替信息为代表的生态系统空间要素, 直接干预甚至决定了区域生态安全的发展水平, 将植被演替阶段等区域植被系统质量水平的指标纳入生态安全网络要素提取过程是后续研究的重点。

4 结论

本研究基于生境质量与电路理论等概念指导, 对2000—2020年宜昌市包括生态源地、生态廊道、生态夹点以及障碍点等生态网络要素的时空动态特征及其影响机制展开探索。(1)不同时期宜昌市生态阻力值分别为38.90、42.19和40.66, 空间分布呈自西向东增加。(2)生态源地基于MSPA分析、生境质量热点分析、景观连通性以及自然保护地筛选综合提取, 不同时期生态源地面积分别为43.41、49.03万hm²和47.76万hm², 以三峡库区水土保持区生态源地面积比重最高；生态廊道数量分别为78、59个和56个, 廊道里程分别为552.27、486.32 km和473.75km, 廊道面积分别为8.42、7.56万hm²和7.37万hm², 生态廊道数量及里程多聚集在平原浅丘生态建设区, 廊道面积以三峡库区水土保持区居多；生态夹点数量分别为120、155个和109个, 覆盖面积分别为1.62、2.03万hm²和1.71万hm², 均集中在三峡库区水土保持区；生态障碍点数量与面积集中在三峡库区水土保持区和平原浅丘生态建设区。(3)基于地理探测模型对生态源地影响因素进行模拟, 降雨量对生态源地的解释强度最高, 土壤类型最为薄弱, 各因子交互作用均为双因子增强和非线性增强形式, 以降水量与其他因子的交互影响最突出。聚焦生态安全网络要素的动态研究过程在表征区域生态现状的同时, 更有助于探索后续生态工作的空间潜力, 对同步推进生态保护管理与经济建设实施具有重要意义。