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地理科学 >

2024 , Vol. 44 >Issue 9: 1619 - 1629

DOI: https://doi.org/10.13249/j.cnki.sgs.20230176

生态敏感网络构建及其修复格局研究

  • 陈谢扬 , 1 ,
  • 朱炳臣 1 ,
  • 李同昇 , 1, 2, * ,
  • 李炬霖 1, 3 ,
  • 朱小青 4 ,
  • 徐博 4
展开
  • 1.西北大学城市与环境学院，陕西 西安 710127 1. College of Urban and Environmental Sciences, Northwest University, Xi’an 710127, Shaanxi, China
  • 2.西北大学陕西省情研究院，陕西 西安 710127 2. Shaanxi Institute of Provincial Resource, Environment and Development, Northwest University, Xi’an 710127, Shaanxi, China
  • 3.西华师范大学地理科学学院，四川 南充 637009 3. School of Geographical Sciences, China West Normal University, Nanchong 637009, Sichuan, China
  • 4.陕西省国土空间勘测规划院，陕西 西安 710054 4. Shaanxi Provincial Land and Space Survey and Planning Institute, Xi’an 710054, Shaanxi, China
李同昇。E-mail:

陈谢扬（1994—），男，陕西西安人，博士研究生，主要从事区域发展与资源环境研究。E-mail:

收稿日期: 2023-01-05

  修回日期: 2023-08-14

  网络出版日期: 2024-08-21

版权

版权所有©《地理科学》编辑部 2024
陈谢扬, 朱炳臣, 李同昇, 等. 生态敏感网络构建及其修复格局研究—以陕西省为例[J]. 地理科学,2024,44(9):1619-1629 Chen Xieyang, Zhu Bingchen, Li Tongsheng et al. Ecologically sensitive networks: Construction of an ecological structural model of negative effects. Scientia Geographica Sinica,2024,44(9):1619-1629
收起

Ecologically sensitive networks: Construction of an ecological structural model of negative effects

  • Chen Xieyang , 1 ,
  • Zhu Bingchen 1 ,
  • Li Tongsheng , 1, 2, * ,
  • Li Julin 1, 3 ,
  • Zhu Xiaoqing 4 ,
  • Xu Bo 4
Expand

Received date: 2023-01-05

  Revised date: 2023-08-14

  Online published: 2024-08-21

Copyright

Copyright ©2024 Scientia Geographica Sinica. All rights reserved.
Fold

摘要

生态敏感网络是通过建立生态敏感离散、孤立区域在结构功能上的相互联系，模拟生态敏感区域间负面生态联系的一种生态结构模型。本文首先界定生态敏感网络相关概念，构建生态敏感网络研究框架，以陕西省为案例，采用物质量评估的方法评价其生态敏感性，在此基础上构建生态敏感网络，结果如下：① 陕西省生态敏感性空间分布差异显著，极敏感区和敏感区主要分布在长城北部风沙高原、陕北黄土高原、关中平原、陕南低山丘陵盆地和渭北高原丘陵沟壑区。② 共筛选出生态敏感源地34块、敏感节点50处、敏感廊道77条，生态敏感网络在陕西省北部分布较为密集，中部稀疏，南部基本不存在。③ 黄龙山–子午岭对阻滞生态敏感网络密集区域与稀疏区域间的联系起重要作用，秦岭山脉对阻滞生态敏感网络负面生态流向生态功能重要区域流动起关键作用。④ 生态修复格局表明可以通过增加生态修复斑块，在河流与交通修复廊道中预留相应的生态修复空间，以更好的阻滞敏感源间的生态流动。研究结果可为完善生态修复格局构建提供科学依据。

关键词： 生态结构模型; 生态敏感网络; 生态敏感性评价; 负面效应

本文引用格式

陈谢扬 , 朱炳臣 , 李同昇 , 李炬霖 , 朱小青 , 徐博 . 生态敏感网络构建及其修复格局研究[J]. 地理科学, 2024 , 44(9) : 1619 -1629 . DOI: 10.13249/j.cnki.sgs.20230176

Abstract

Ecologically sensitive network is a kind of ecological structure model that simulates negative ecological links between ecologically sensitive areas by establishing interconnections between ecologically sensitive discrete and isolated areas in terms of structure and function. This paper first defines the concepts related to ecological sensitivity network, constructs the research framework of ecological sensitivity network, takes Shaanxi Province as a case study, evaluates its ecological sensitivity using the method of physical quality assessment, and constructs the ecological sensitivity network on the basis of the results are as follows: 1) The spatial distribution of ecological sensitivity in Shaanxi Province varies significantly, and the extremely sensitive areas and sensitive areas are mainly distributed in the wind-sand plateau north of the Great Wall, the loess plateau in northern Shaanxi Province and the Guanzhong Plain, southern Shaanxi Low Hilly Basin and northern Weibei Plateau Hilly Gully Area. 2) A total of 34 ecologically sensitive patches, 50 sensitive nodes and 77 sensitive corridors have been screened out, and the ecologically sensitive network is densely distributed in the northern part of Shaanxi Province, sparsely distributed in the central part of the province, and basically non-existent in the southern part. 3) The Huanglong Mountains-Ziwu Ridge plays an important role in blocking the connection between dense and sparse ecologically sensitive network areas, and the Qinling Mountain Range plays a key role in blocking the flow of negative ecological flows from ecologically sensitive networks to ecologically functionally important areas. 4) The ecological restoration pattern suggests that ecological restoration space can be reserved in river and traffic restoration corridors by increasing ecological restoration patches to better block ecological flows between sensitive sources. The results of the study can provide a scientific basis for improving the construction of ecological restoration patterns.

Key words： ecological structural model; ecological sensitive network; ecological sensitivity assessment; negative effect

生态网络初始被用以研究生物间的相互关系，为解决景观破碎化和人为干扰等问题, 地理学与景观生态学研究者引入生态网络概念并进行拓展演绎，在不同空间尺度构建网络结构模型[1-4]。研究内容包括加强生态系统的空间结构、保护生态功能及过程（如重建物种栖息地）、耦合生态系统服务等[2]。研究目的在于提高生态系统的整体稳定性，以维护生物多样性和生态景观完整性[3]。基于上述目的，生态网络关注的重点是一些生态服务功能相对重要，生态环境相对优越的区域，例如森林、草原、水域等[4]。忽视了生态敏感区域间客观存在负反馈的生态联系，因此有必要开展对生态敏感区域生态网络探索性的研究。
随着人类活动加剧，生态敏感区域面临水土流失、土地沙化、盐碱化等土地退化问题[5]，对生态系统的平衡构成严重挑战，且一旦遭受破坏将不可逆转[6]。生态敏感区域具有生态风险程度高、系统稳定性差、生态承载力低、易受外界环境干扰、会对外界施加生态胁迫影响等特征，因此敏感区域间会形成较强的负面效应生态联系[7]，在沙漠、盐碱地、旱地等生态环境相对敏感、生态环境相对恶劣的区域间，生态流相较于森林、草原、水域等区域间联系更加紧密和频繁，包括基于风力传播的种子流、土壤流，基于水循环负面生态流等，这些要素的流动均对生态敏感区域间的联系作用明显[8-9]。
生态敏感源地间易受相互胁迫和干扰产生负面效应的联系，因此客观存在联系紧密的生态敏感廊道空间。这些敏感源与敏感廊道共同组成了敏感网络，通过生态修复手段优化敏感网络各要素，可以阻滞敏感源间负面生态联系。因而构建生态敏感网络不仅能为生态修复提供方向，也可通过对敏感网络各要素的优化改善区域整体的生态安全水平。
借鉴景观生态网络的构建方法，生态敏感网络可采用最小成本距离模型进行提取[10-11]。最小成本距离模型构建过程以“源地寻找–阻力面构建–廊道提取”为主[12]。生态网络通常选取林地等土地类型或者直接选取自然保护区[13]作为源地，也可通过形态学空间格局分析和评价生态系统服务能力识别生态源地[14]。生态敏感源的识别借鉴该方法，也可通过形态学空间格局分析和生态敏感性评价量化分析进行识别[15-17]。敏感源的识别对象是自然环境相对恶劣、生态相对敏感的区域，包括沙漠、盐碱地、旱地、开发用地等。通过选取不同类型阻力因子构建影响敏感源地间相互联系的阻力面[18]，阻力面类型包括高程、坡度等自然因素[19]；铁路距离、道路距离、煤矿区距离等社会经济因素[20]；林地、草地等土地利用类型因素[21]；以及生态功能综合因素[22]，这些因素在很大程度上影响生态敏感源地间的生态联系[23-25]。基于电路理论，将敏感源视为节点，阻力面视为点导面，采用最小累计阻力模型识别最小成本路径，作为敏感源间生态联系的最优廊道。重力模型可通过评价源地间的相互作用强度识别廊道的重要程度和划分廊道等级。
基于上述论述将生态敏感网络定义为：通过建立生态敏感离散、孤立区域在结构功能上的相互联系，模拟生态敏感区域间负面生态联系的一种生态结构模型。本文以陕西省为案例构建生态敏感网络，在省级尺度模拟生态敏感区域间的生态联系，通过对生态敏感网络各要素的优化，可以改善区域整体生态安全水平。本研究是对生态敏感区域间负面生态联系模拟探索性的研究，研究结果可为构建生态修复格局提供科学依据。

1 案例区概况与研究方法

1.1 案例区概况

陕西省位于中国内陆，总面积约为205 600 km2，气候类型丰富，南北跨越3个气候区，同时受秦岭山脉的分隔影响，形成了复杂多样的生态系统，包括森林、草原、湿地、农田、城市和水域等多种生态系统类型[26]。根据生态功能的不同，可以将陕西省划分为7个主要的生态功能区：大巴山山地区、陕南低山丘陵盆地区、秦岭山地区、关中平原区、渭北高原丘陵沟壑区、陕北黄土高原区、长城北部风沙高原区（图1）。
图1 陕西省生态功能区

Fig.1 Shaanxi Province ecological functional area

1.2 数据来源与处理

本文的数据处理工具为ArcGIS 10.5，计算精度采用1 km×1 km的栅格数据。主要数据包括土地利用数据、高程数据、生态类数据、基础设施数据等。数据来源及说明见表1。
表1 数据来源及说明

Table 1 Data sources and description

数据类型 数据说明 数据来源 时间
分辨率		 空间
分辨率
降水量 陕西省逐年年降水量空间插值数据集（1990—2020年） 国家气象科学数据中心
https://data.cma.cn/ [2023-01-20]		 日 1 km×1 km
气温 陕西省逐年年均气温空间插值数据集（1990—2020年） 日 1 km×1 km
风速 陕西省大风日数数据（1990—2020年） 日 无
DEM 陕西省DEM数据 地理国情监测云平台
http://www.dsac.cn/ [2023-01-20]		 无 1 km×1 km
行政界线 陕西省行政区划数据 无 1 km×1 km
交通路网 陕西省交通现状及路网数据数据 无 1 km×1 km
生态系统类型 2019年陕西省地理国情监测数据地表覆盖分类图层 年 1 km×1 km
土地利用 陕西省土地利用数据（2020年） 年 1 km×1 km
地形坡度 陕西省DEM数据生成 无 1 km×1 km
植被覆盖 陕西省2019年MODIS NDVI数据 地理科学数据网
http://www.csdn.store/portal.html [2023-01-20]		 月 1 km×1 km
基础设施 陕西省基础设施数据 陕西省统计年鉴
http://tjj.shaanxi.gov.cn/tjsj/ndsj/tjnj/ [2023-01-20]		 年 无
土壤质地 陕西省第二次土壤普查数据集（1979—1990年） 地球系统科学数据共享平台
http://soil.geodata.cn/ [2023-01-20]		 年 1 km×1 km

1.3 研究方法

生态敏感网络研究主要包括4部分：① 数据获取，主要包括基础地理类、土地资源类、生态类、水资源类和气象类数据；② 生态敏感性评价，包括土地沙漠化敏感性和水土流失敏感性评价；③ 生态敏感网络的构建，包括敏感源地、廊道和节点的识别等；④ 生态敏感网络的应用，即识别生态修复格局。

1.3.1 生态敏感性评价

生态敏感性是生态系统受干扰时发生问题的难易程度和可能大小，主要包括水土流失、土地盐碱化、土地沙漠化和土地次生潜育化等不同的类型。根据查阅的文献和报告[26-28]，陕西省生态敏感性主要包括水土流失和土地沙漠化，为此本文从水土流失和土地沙漠化2方面进行综合评价，按照自然断点法将评价结果划分为极敏感、敏感和一般3个等级。
1）水土流失敏感性性指数。本研究借鉴通用土壤侵蚀方程（USLE），根据研究区域自身的特点，将降雨侵蚀力、坡度坡长、土壤侵蚀性、植被覆盖度4个因子作为水土流失脆弱性评价的指标，构建水土流失脆弱性评价指标体系，以反映区域状况[29-32]。
2）土地沙漠化敏感性指数。借鉴MEDALUS方法量化研究区域土地沙漠化敏感性，评价指标针对研究区实际情况进行了修改，评价指标主要分为干燥度指数、起沙风天数、土壤质地和植被覆盖度，以反映区域土地沙漠化敏感性程度[33-34]。
3）生态敏感性综合评价。为突出土地退化极敏感性对区域综合敏感性的影响，在空间上进行叠加水土流失和土地沙漠化敏感性评价结果，根据“短板效应”原理，取2项评价结果中最高等级，作为生态敏感性综合评价结果，公式如下：
$ \mathit{S} _{ \mathit{j} } \mathrm{=Max(} \mathit{SS} _{ \mathit{j} } , \mathit{D} _{ \mathit{j} } \mathrm{)} $
式中，Sj为第j类空间单元生态敏感性等级；SS j为j空间单元水土流失敏感性等级；D j为j空间单元土地沙漠化敏感性等级。

1.3.2 生态敏感网络空间识别方法

1）生态敏感源识别。生态敏感源是产生负面生态效应的地区，生态系统稳定性差、承载能力低，抵御外界干扰能力弱的斑块。本文基于生态敏感性评价结果，将生态敏感区域作为生态敏感源备选区，选取斑块面积较大、破碎度较低的区域视为生态敏感源地。根据生态敏感斑块面积从大到小依次选取，直到选取的斑块面积占斑块总面积的80%以上。
2）生态敏感阻力面构建。生态敏感阻力面表征基质阻碍敏感源间生态负面效应联系的程度大小。海拔、地形对生态流动阻滞作用明显；用地类型中，生态系统服务功能重要的区域生态系统较为稳定，对负面生态流动起阻碍作用；距离公路、铁路和建设用地近的区域生态系统不稳定，受到敏感源的负面生态效应的影响较为明显；流域周边主要存在水土流失等生态敏感性问题。为此，本研究基于ArcGIS，从高程、坡度、地表覆盖类型、距公路、铁路、水体和建设用地距离7个方面构建综合阻力面（表2）。参考已有研究[35]和层次分析法，确定各阻力因子阻力值、阻力值分级和权重，构建各因子阻力面，采用多要素叠加的方法构建生态敏感网络综合阻力面。
表2 阻力因子阻力值分级与权重

Table 2 Resistance factor resistance value grading and weighting

阻力因子 阻力值 权重
1 3 5 7 9
高程/m <734 [734,1083] （1083,1387] （1387,1826] >1826 0.58
坡度/（°） <6 [6,14] （14,22] （22,32] >32 0.16
地表覆盖类型 建设用地 未利用地 耕地 草地 林地和水域 0.29
距公路距离/m <500 [500,1500] （1500,3500] （3500,5000] >5000 0.11
距铁路距离/m <500 [500,2000] （2000,3500] （3500,5000] >5000 0.11
距水体距离/m <500 [500,2000] （2000,3500] （3500,5000] >5000 0.13
距建设用地距离/m <500 [500,1500] （1500,3500] （3500,5000] >5000 0.15
3）生态敏感廊道识别。生态敏感廊道是生态敏感源间负面生态流动的最优通廊，也是敏感源间负面生态联系可能性最大的廊道。借助ArcGIS的Cost Connectivity工具，将相邻生态敏感源间阻力低值区确定为生态敏感廊道。重力模型可定量评价源地（斑块）间相互作用强度，以划分生态敏感网络中敏感廊道的重要性等级。斑块间相互作用越大，表征斑块间负面生态流的阻力越小，则生态敏感廊道重要性越高。本研究将G ij≥50的廊道视为重要敏感廊道；50＞G ij≥10的廊道视为一般敏感廊道，计算公式参考文献[36]。
4）生态敏感节点识别。生态敏感节点是生态敏感源负面生态流交汇的区域，也是敏感源间相互影响产生负面效应联系的关键区域，这些区域对控制生态敏感网络中的负面生态流动联系具有重要意义。本研究将重要敏感廊道的交点视为重要敏感节点，重要敏感廊道与一般敏感廊道的交点视为一般敏感节点。

2 结果分析

2.1 陕西省生态敏感性评价结果

2.1.1 水土流失敏感性评价结果

陕西省水土流失极敏感区面积为10 352.98 km2，占全省土地总面积的5.17%，主要分布于黄土高原地区的西部、中部和东部，面积最大，呈连片分布。极敏感区在渭北高原丘陵沟壑区和陕南低山丘陵盆地区也有零星分布（图2a）。水土流失敏感区域面积为45 690.93 km2，占全省土地总面积的22.08%，分布于极敏感区的周围，在陕北黄土高原区的北部和南部，面积最大，呈连片分布。在渭北高原丘陵沟壑区的中部、南部和东部呈带状分布。敏感区在关中平原区和陕南低山丘陵盆地区也有零星分布。综合来看，以上区域主要位于半干旱或半湿润气候区。降雨匮乏，植被类型以草地为主，植被净初级生产力值较低，地形以山地或高原为主，海拔较高。
图2 陕西省生态敏感性评价空间分布

Fig.2 Spatial distribution of soil erosion and land desertification sensitivity assessment

2.1.2 土地沙漠化敏感性评价结果

陕西省土地沙漠化极敏感区面积为85.81 km2，占全省土地面积的8.74%，主要分布于长城北部风沙高原区，呈零星分布（图2b）。敏感区域面积为5 508.22 km2，占全省土地面积的13.27%，分布于极敏感区的周围，在陕北黄土高原区的北部，呈连片分布，在关中平原地区零星分布。综合来看，这些区域主要位于半干旱气候区，干旱少雨，大风日天数较多，地形以高原为主，海拔较高，干燥度等级较高，土壤质地以砂质土壤为主，植被覆盖度极低。

2.1.3 生态敏感性综合评价结果

基于水土流失和土地沙漠化敏感性评价结果，采用空间叠置的方法取二者等级最高值作为生态敏感性评价结果。如图2c所示，陕西省生态敏感性空间分布差异显著，生态极敏感区面积为27 030.15 km2，占陕西省总面积的12.96%，主要分布在长城北部风沙高原区、陕北黄土高原区、渭北高原丘陵沟壑区和陕南低山丘陵盆地区。其中，陕北黄土高原区的生态极敏感区面积最大，占比最高，在东部和西部连片分布，在中部带状分布。长城北部风沙高原区、渭北高原丘陵沟壑区和陕南低山丘陵盆地区生态极敏感区面积较小，只有零星分布。生态敏感区面积49 982.55 km2，占陕西省总面积的23.97%，敏感区分布于极敏感区的边缘，除长城北部风沙高原区、陕北黄土高原区、渭北高原丘陵沟壑区和陕南低山丘陵盆地区外，在关中平原区、大巴山山地区和秦岭山地区也有少量分布。

2.2 生态敏感网络识别

2.2.1 生态敏感源地识别

基于陕西省生态敏感性综合评价结果，将生态极敏感区域和敏感区域中面积≥100 km2、破碎度较低的斑块识别为重要敏感源地和一般敏感源地。如图3所示，识别出重要敏感源地10块、一般敏感源地24块。重要敏感源地面积为10 589.85 km2，占研究区总面积的5.13%，主要分布在长城北部风沙高原区、陕北黄土高原区和渭北高原丘陵沟壑区。一般敏感源地总面积为13 413.94 km2，占研究区总面积7.36%，主要分布在长城北部风沙高原区、陕北黄土高原区、渭北高原丘陵沟壑区和关中平原区。总体上来看，生态敏感源地主要分布于陕西省北部和中部，自南向北生态敏感源地数量不断增加，等级也不断提升。
图3 陕西省生态敏感源地空间分布

Fig.3 Spatial distribution of sensitive source sites in Shaanxi Province

2.2.2 生态敏感阻力面构建

阻力面代表敏感源之间负面生态流景观迁移中受到阻碍程度的大小，本文选取高程、坡度、地表覆盖类型、距公路、铁路、水体和建筑用地距离7个因子构建综合阻力面（图4）。综合阻力高值区位于秦岭山地区、大巴山山地区和渭北高原丘陵沟壑区，这些区域具有海拔高、坡度大、植被覆盖度高、路网密度低、人类活动干扰小等特点。阻力低值区位于陕南低山丘陵盆地区、关中平原区和陕北黄土高原区，这些区域具有地形平坦、植被覆盖度低、建筑用地密集等特点。总体来看从地形、地表覆盖类型和人类活动等方面构建的综合阻力值，基本识别出了对敏感源之间负面生态流动的起阻碍作用的区域。
图4 陕西省生态敏感阻力面

Fig.4 Ecologically sensitive cyberspace in Shaanxi Province

2.2.3 生态敏感网络构建

在生态敏感源识别和综合阻力面构建的基础上，采用电路理论和最小累计阻力MCR模型，将阻力面视为电导面、敏感源视为节点，借助ArcGIS中的Cost Connectivity工具，寻找最低成本路径作为敏感源间负面生态流的最优廊道，以此构建敏感网络。如图5所示，共识别敏感廊道77条，重要敏感廊道19条，位于陕北黄土高原区与渭北高原丘陵沟壑区；一般敏感廊道58条，位于陕北黄土高原区、渭北高原丘陵沟壑区、长城北部风沙高原区和关中平原区。识别出重要敏感节点12个，位于陕北黄土高原区与渭北高原丘陵沟壑区；一般敏感节点38个，主要位于渭北高原丘陵沟壑区中部、在长城北部风沙高原区和关中平原区分布较少。总体上来看，生态敏感网络可以分为两部分，在陕北黄土高原区与渭北高原丘陵沟壑区密集分布，在关中平原区与长城北部风沙高原区稀疏分布，呈现北部密集南部稀疏的空间分布特点。
图5 陕西省生态敏感网络空间

Fig.5 Ecologically sensitive cyberspace in Shaanxi Province

对陕西省生态敏感网络进行深入分析，生态敏感网络北部密集区域与南部稀疏区域间为黄龙山–子午岭地区，该区域海拔高、植被覆盖度大，生态系统服务功能重要，阻碍了陕北黄土高原区、渭北高原丘陵沟壑区和长城北部风沙高原区密集连片分布的生态敏感源向关中地区稀疏零星分布的生态敏感源扩散，因此黄龙山–子午岭地区对关中地区的生态保护具有关键意义。黄河、渭河、洛河等河流是连接北部密集区域与南部稀疏区域生态敏感源负面生态流动的重要通廊，因此加强流域治理，改善流域及其周边区域整体生态质量，提升河流生态系统稳定性，对降低生态敏感区域的生态风险具有重要作用。生态敏感网络在秦岭山地区、陕南低山丘陵盆地区和大巴山山地区基本不存在，主要原因在于秦岭山脉的阻碍作用，秦岭山脉横贯陕西省中部，海拔高、植被覆盖度大，生态系统服务功能重要，极大程度上阻滞了陕西省北部的负面生态向南部的流动。因此秦岭山脉对陕西省整体生态安全起关键作用。

2.3 生态修复格局识别

生态敏感区与生态敏感网络均属于亟需修复和保护的区域，为此在生态敏感网络构建基础上可以开展生态修复格局的识别。具体来看重要敏感源地和一般敏感源地即为重要的生态修复斑块和一般生态修复斑块，生态敏感廊道即为生态修复廊道，生态敏感节点即为生态修复节点，以此构建生态修复格局。图6a为生态修复斑块土地类型分布，土地类型以草地和耕地为主，分别占生态修复斑块总面积的55.63%和34.27%。从空间分布来看，草地的生态修复斑块集中分布在长城北部风沙高原区，耕地的生态修复斑块集中分布在渭北高原丘陵沟壑区和关中平原区。除此之外，林地和灌木地在陕北黄土高原区也有小面积分布；荒地和建设用地在长城北部风沙高原区、陕北黄土高原区、渭北高原丘陵沟壑区和关中平原区均有小面积分布。
图6 生态修复斑块土地类型与生态修复格局

Fig.6 Ecological restoration patch land types and ecological restoration patterns

图6b中，生态修复格局共识别37个生态修复节点，部分节点沿着渭河、黄河、洛河、无定河分布，表明流域是生态敏感网络修复的重点之一，这些关键节点的生态修复需围绕流域综合治理，改善流域及其周边区域整体环境，提升生态系统稳定性展开。部分节点沿交通网分布，因此交通网可以视为影响生态敏感网络的重要因素，是负面生态流动的重要通道，鉴于交通对人类生产生活的重要地位，对与交通网重合的生态敏感廊道的修复难度就会较大，且不易恢复，是生态敏感网络修复的薄弱环节。为解决沿河流和交通网分布的生态修复廊道易受人类外部活动干扰且不易恢复的问题。为此，可以在这些生态修复廊道中适当增加一些生态修复斑块，加强生态修复廊道对生态敏感网络的修复作用。将生态敏感性评价中未被识别为敏感源的敏感区与生态敏感廊道相交区域视为新增生态修复斑块。这些增加的生态修复斑块可以在重要流域修复廊道和交通网修复廊道中预留出相应的生态修复空间，可以一定程度上减少人类外部活动对生态修复廊道的干扰，提高生态修复节点的阻力值，更好的阻碍敏感源间负面生态流动。

3 结论与讨论

3.1 结论

本文界定了生态敏感网络的相关概念，构建生态敏感网络研究框架，采用物质量评估的方法评价陕西省生态敏感性，在此基础上构建生态敏感网络，结论如下：
1）陕西省生态极敏感区主要分布在长城北部风沙高原区、陕北黄土高原区、渭北高原丘陵沟壑区和陕南低山丘陵盆地区，敏感区分布于极敏感区的周围，在关中平原区、大巴山山地区和秦岭山地区也有小面积分布。
2）共识别出生态敏感源34块、生态敏感节点50处、生态敏感廊道77条，生态敏感网络在陕北黄土高原区与渭北高原丘陵沟壑区有大面积的分布，在关中平原区与长城北部风沙高原区分布面积较小。
3）总体来看，陕西省北部生态敏感网络分布较为密集，中部分布较为稀疏，南部基本不存在。黄龙山–子午岭地区阻碍了生态敏感网络密集区域与稀疏区域间的联系，秦岭山脉对阻碍陕西省生态敏感网络负面生态流向生态功能重要区域流动起关键作用。
4）陕西省生态修复格局中，草地和耕地是生态修复斑块的主要土地类型，大部分生态修复节点和廊道沿流域和交通网分布，可以通过增加生态修复斑块，在重要的修复廊道中预留出了相应的生态修复空间，以更好地阻滞敏感源间负面的生态流动。

3.2 讨论

生态网络与生态敏感网络相比，在定义、结构、功能和构建等方面存在一些相似之处，例如都是基于生态流的交换，但2种网络生态流的属性相反。生态敏感网络借鉴生态网络的构建方法，同样由源点和廊道相互连接组成, 利用图论方法, 结合最小耗费距离等方法，对敏感源地、廊道等进行量化分析与空间直观显示。不同领域的学者从生物多样性保护、自然保护区设计、城市景观优化与评价、景观规划与设计、森林管理、土地规划与评价、生态安全格局等方面开展了一系列的研究[37]。本研究基于生态敏感网络构建了生态修复格局，在生态修复格局中可以通过对生态敏感网络要素的优化阻碍敏感源间负面的生态流动。因此生态敏感网络研究既拓宽了景观生态学的研究维度，也丰富了生态网络的研究内涵。
研究结果表明秦岭等山脉对阻碍生态敏感网络中负面生态流向生态功能重要区域的流动起关键作用。交通网和水网是生态敏感网络中主要的敏感廊道，可以通过增加生态修复斑块，在修复廊道中预留出相应的生态修复空间，以更好的阻碍敏感源间负面的生态流动。本研究中，生态敏感网络的诸多基础理论还不够完善，理论体系尚不健全。同时生态敏感网络大量借鉴生态网络的研究方法，在应用建设方面缺乏系统性，只从生态修复格局的角度开展了应用研究，网络功能没有得到很好的发挥。因此，未来还应进一步完善生态敏感网络的基础理论，侧重多尺度对生态敏感网络开展研究，在人类活动与气候变化背景下分析生态敏感网络影响。还应侧重改善生态敏感网络的研究方法，创新生态敏感网络模型和空间模拟方法等，在生态敏感网络应用方面形成系统研究。

参考文献

原文顺序 | 文献年度倒序 | 文中引用次数倒序
1
李晓波, Kazanci Caner, 张婧, 等 生态网络分析研究进展及其在农业生态系统氮循环中的应用前景 中国生态农业学报(中英文) 2022 30 3 325 332

Li Xiaobo, Kazanci Caner, Zhang Jing et al Application of ecological network analysis in nitrogen cycling in agroecosystems: Progress and prospects Chinese Journal of Eco-Agriculture 2022 30 3 325 332

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郭玉佳, 刘世梁, 董玉红, 等 基于景观格局和生态系统服务的生态廊道修复成效评估指标体系 中国生态农业学报(中英文) 2023 10 1525 1538

Guo Yujia, Liu Shiliang, Dong Yuhong et al An indicator system for effectiveness evaluation of ecological corridor restoration based on landscape patterns and ecosystem services Chinese Journal of Eco-Agriculture 2023 10 1525 1538

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于强, 张启斌, 牛腾, 等 绿色生态空间网络研究进展 农业机械学报 2021 52 12 1 15

Yu Qiang, Zhang Qibin, Niu Teng et al Research progress and prospect of green ecological space network Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery 2021 52 12 1 15

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周均清, 徐利权, 何伯涛 基于弹性思维的生态敏感地区新城发展研究——以武汉市花山生态新城为例 城市规划学刊 2014 6 77 84

DOI

Zhou Junqing, Xu Liquan, He Botao The new town development in ecological sensitive area base thinking: The case of Huashan Ecological City in Wuhan Urban Planning Forum 2014 6 77 84

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彭震伟, 王云才, 高璟 生态敏感地区的村庄发展策略与规划研究 城市规划学刊 2013 3 7 14

Peng Zhenwei, Wang Yuncai, Gao Jing Village planning and development study in environmentally sensitive area Urban Planning Forum 2013 3 7 14

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武子豪, 张金懿, 帕茹克·吾斯曼江, 等 县域生态网络构建与优化研究——以河北省曲周县为例 中国农业大学学报 2022 27 7 221 234

Wu Zihao, Zhang Jinyi, Wusimanjiang Paruke et al Construction and optimization of county ecological network: A case study of Quzhou County in Hebei Province Journal of China Agricultural University 2022 27 7 221 234

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马才学, 杨蓉萱, 柯新利, 等 基于生态压力视角的长三角地区生态安全格局构建与优化 长江流域资源与环境 2022 31 1 135 147

Ma Caixue, Yang Rongxuan, Ke Xinli et al Construction and optimization of ecological security pattern in Yangtze River Delta based on the perspective of ecological pressure Resources and Environment in the Yangtze Basin 2022 31 1 135 147

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王海云, 匡耀求, 文薪荐, 等 粤港澳大湾区生态网络构建及廊道优化 中国环境科学 2022 42 5 2289 2298

Wang Haiyun, Kuang Yaoqiu, Wen Xinjian et al Ecological network construction and corridor optimization in Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area China Environmental Science 2022 42 5 2289 2298

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朱军, 李益敏, 余艳红 基于GIS的高原湖泊流域生态安全格局构建及优化研究——以星云湖流域为例 长江流域资源与环境 2017 26 8 1237 1250

Zhu Jun, Li Yimin, Yu Yanhong Study of construction and optimization of ecological security pattern of lake basin in plateau based on GIS—A case of study of Xingyun Lake Basin Resources and Environment in the Yangtze Basin 2017 26 8 1237 1250

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王雪微, 于立, 王士君, 等 基于建设用地扩张的皖江地区生态用地格局演化与优化 西北农林科技大学学报(自然科学版) 2021 49 8 120 132+144

Wang Xuewei, Yu Li, Wang Shijun et al Evolution and optimization of ecological land pattern in the Wanjiang area based on expansion of construction land Journal of Northwest A&F University (Natural Science Edition) 2021 49 8 120 132+144

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孙枫, 章锦河, 王培家, 等 城市生态安全格局构建与评价研究: 以苏州市区为例 地理研究 2021 40 9 2476 2493

Sun Feng, Zhang Jinhe, Wang Peijia et al Research on the construction and evaluation of urban ecological security pattern: Taking Suzhou City as an example Geographical Research 2021 40 9 2476 2493

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Yi Lang, Sun Ying, Yin Shaohua et al Construction of ecological security pattern: Concept, framework and prospect Ecology and Environmental Sciences 2022 31 4 845 856

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刘泓君, 牛腾, 于强, 等 基于“重要性–敏感性–景观特征”的黄土高原生态屏障带生态空间网络构建 水土保持通报 2022 42 3 103 111

Liu Hongjun, Niu Teng, Yu Qiang et al Construction of ecological security pattern in ecological barrier zone of Loess Plateau based on “importance-sensitivity-landscape features” Bulletin of Soil and Water Conservation 2022 42 3 103 111

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鄢继尧, 赵媛 近三十年我国生态脆弱区研究热点与展望 南京师大学报(自然科学版) 2020 43 4 74 85

Yan Jiyao Zhao Yuan Research hotspot and prospect of ecologically vulnerable area in China in the past three decades Journal of Nanjing Normal University (Natural Science Edition) 2020 43 4 74 85

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王友胜, 杨志, 刘冰, 等 宁夏黄土丘陵沟壑区降雨侵蚀力特征分析 中国水土保持科学 2022 20 4 34 41

Wang Yousheng, Yang Zhi, Liu Bing et al Characteristics analysis of rainfall erosivity in the loess hilly and gully region of Ningxia Science of Soil and Water Conservation 2022 20 4 34 41

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Mi Qi, Zhan Tianyu, He Kaidi et al Soil and water conservation capacity of stone-dam terrace rocky mountain areas in Northern China supported by RUSLE Mountain Research 2019 37 6 828 838

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王丽霞, 张茗爽, 隋立春, 等 渭河流域生态功能区划 干旱区研究 2020 37 1 236 243

Wang Lixia, Zhang Mingshuang, Sui Lichun et al Ecological function regionalization in the Weihe River Basin Arid Zone Research 2020 37 1 236 243

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陈谢扬, 李同昇, 朱小青, 等 基于实际调查与观测解译对比验证的土地沙漠化敏感性评价——以陕西省为例 干旱区地理 2023 46 11 1813 1825

Chen Xieyang, Li Tongsheng, Zhu Xiaoqing et al Evaluation of land desertification sensitivity based on comparison and verification of actual investigation and observation interpretation: A case of Shaanxi Province Arid Land Geography 2023 46 11 1813 1825

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Li Ludi, Wu Bing, Li Xinlu et al. Sheet erosion study in soil erosion: A review. Advances in Earth Science, 2021, 36(7): 712-726.

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陈竹安, 况达, 危小建, 等 基于MSPA与MCR模型的余江县生态网络构建 长江流域资源与环境 2017 26 8 1199 1207

Chen Zhu’an, Kuang Da, Wei Xiaojian et al Developing ecological networks based on MSPA and MCR: A case study in Yujiang County Resources and Environment in the Yangtze Basin 2017 26 8 1199 1207

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刘世梁, 侯笑云, 尹艺洁, 等 景观生态网络研究进展 生态学报 2017 37 12 3947 3956

Liu Shiliang, Hou Xiaoyun, Yin Yijie et al Research progress on landscape ecological networks Acta Ecologica Sinica 2017 37 12 3947 3956

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