《Scientific Reports》：Identifying ecological restoration zones based on ecological security patterns in a resource transitioning district
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本研究针对资源型城市转型过程中面临的景观破碎化、环境退化等生态问题，提出“评估-格局-分区”一体化框架。以徐州铜山区为例，通过InVEST模型评估2005-2022年生态系统服务，基于“源-阻力-廊道”范式构建生态安全格局(ESP)，并开发分区指数划定生态修复区。结果显示：铜山区生态源地为126.6 km2，生态廊道592.31 km，识别出57个生态夹点、21个生态障碍点和222个生态断裂点；最终将研究区划分为生态修复区(5.28%)、预警区(30.01%)、缓冲区(53.91%)和保护区(10.8%)，为资源型城市空间规划提供科学依据。
长期高强度的矿产资源开采使资源型城市面临严峻的生态挑战。土地塌陷、水土流失、生物多样性丧失等问题日益突出，如何通过系统性生态修复实现绿色转型成为关键课题。传统研究多聚焦单一因子修复或孤立构建生态安全格局，缺乏将空间格局分析与修复分区相结合的综合框架。针对这一瓶颈，马芸等人以典型资源转型城市徐州铜山区为案例，在《Scientific Reports》发表研究，创新性地提出了一套可操作的生态修复空间规划方法。
研究人员采用多学科交叉方法，主要运用了以下关键技术：基于InVEST(Integrated Valuation of Ecosystem Services and Tradeoffs)模型的生态系统服务量化技术，包括产水量、生境质量、碳固存释氧、土壤保持和碳储存五项服务评估；基于Sen斜率估计的时空变化趋势分析；结合自然与人为阻力因子的生态阻力面构建技术（包含土地利用、DEM、坡度、距采煤塌陷区距离、道路、居民点距离和夜间灯光7个因子）；基于电路理论(circuit theory)的生态安全格局构建技术，通过Linkage Mapper工具识别生态廊道、夹点(pinch points)和障碍点(barrier points)；以及融合生态系统服务现状、阻力强度和变化趋势的三维分区指数构建方法。
生态系统服务时空特征
研究显示2005-2022年间铜山区生态系统服务呈现显著空间异质性，高值区集中在东北部森林和园地。时间上，产水量和土壤保持呈“下降-上升-下降”波动趋势，碳固存释氧总体上升，而生境质量和碳储存呈下降态势。2010年出现明显拐点，平均综合生态系统服务指数(CESI)显著下降，这与县级市转区的行政体制改革引发的建设用地扩张直接相关。Sen斜率分析进一步揭示西北和东南部呈改善趋势，而中部和北部退化明显。
生态安全格局构建
研究区生态源地面积126.60 km2（占总面积6.36%），主要由水体、林地和耕地构成(91.87%)。识别出的147条生态廊道总长592.31 km，形成网络状格局。其中重要等级廊道127.26 km，主要分布在低阻力区。生态关键节点分析显示，57个生态夹点(3.56 km2)和21个生态障碍点(11.81 km2)集中分布在汉王镇、铜山街道等城镇建成区，222个生态断裂点则密集出现在廊道与路网交汇处。
生态修复分区结果
基于分区指数将研究区划分为四类功能区：生态保护区(200.64 km2)主要分布在南部的张集镇、伊庄镇等生态本底良好区域，31.08%范围与生态保护红线重叠；生态缓冲区(1001.44 km2)占比最大，遍布几乎所有子区域；生态预警区(557.58 km2)集中在刘泉镇、茅村镇等中部地区；生态修复区(98.06 km2)则分布在受采矿塌陷影响严重的北部和中部区域。特别值得注意的是，塌陷影响区内生态保护区仅占7.17%，而缓冲区和预警区合计占比86.8%，表明现有修复措施虽取得成效，但仍有较大提升空间。
研究通过权重敏感性分析验证了分区结果的稳健性，三种替代权重方案与基线方案的Kappa系数均大于0.99。空间一致性分析发现生态保护区与生态保护红线的Kappa系数仅为0.11，这反映了两者不同的划定逻辑：红线侧重现有生态功能的刚性保护，而分区指数还考虑了生态过程流动性和人为干扰因素，165.32 km2的保护区位于红线外，可作为动态恢复的“生态储备空间”。
该研究的创新在于将生态安全格局从识别工具发展为可操作的分区框架，建立了生态系统服务评估与空间管控的系统链接。针对不同分区提出的差异化策略——修复区重点进行地貌重塑和植被重建，预警区严格限制新建矿产项目，缓冲区实施封山育林和生态廊道建设，保护区强化核心区管控——为资源型城市转型提供了精准的空间治理范式。未来研究可进一步整合社会经济成本分析，并拓展到不同气候带的资源型城市进行验证，以增强框架的普适性和实施可行性。
