生態安全格局構建：概念、框架與展望

易浪 ，孫穎，尹少華，魏曉

1.中南林業科技大學生命科學與技術學院，湖南 長沙 410004；2.湖南財政經濟學院/湖南省經濟地理研究所，湖南 長沙 410205；3.中南林業科技大學商學院，湖南 長沙 410004

21世紀以來，人口增長與經濟社會的快速發展導致生態環境面臨的壓力激增。人類對自然資源的無序開發與利用引發了諸多生態環境問題，如生態系統退化、生物多樣性銳減、水土流失、沙漠化、水氣土壤污染、厄爾尼諾與拉尼娜現象等，直接危及區域與國家生態安全且制約經濟社會的可持續發展。經過數十年的發展，生態安全格局（Ecological Security Pattern）已成為全球生態系統研究的熱點領域，為平衡生態經濟的可持續發展提供了有效的科學支撐。

生態安全格局是人類維持生態系統的健康性與完整性、有效保障人類在生產生活方面不受生態破壞與環境污染影響的重要手段（Dabelko et al.，1995；Liu et al.，2015），是人類維護綠色、健康與生態環境可持續發展的基本措施（傅伯杰，2010）。生態安全格局構建研究不僅能有效控制生態過程，更可實現區域自然資源與綠色基礎設施的合理配置，既是緩解經濟發展與生態保護之間矛盾沖突的主要方式（歐定華等，2015），更是體現末端生態治理邁向前端生態管理的必由之路（彭建等，2017）。習總書記在十九大報告中特別強調了優化國土空間布局的重要性，并將生態安全格局確定為三大戰略目標之一，極大地推動了相關研究進展。科學合理的構建生態保護格局對保障區域生態空間安全至關重要，是生態文明建設的重要內容與實現途徑，也是“人—自然—社會”和諧可持續發展的共贏之路。

生態安全格局是生態學、地理學、景觀學和規劃學等學科的熱點關注領域。研究主要集中在4個方面：概念內涵、構建技術、研究尺度和實踐應用。生態安全格局構建不僅應厘清“生態系統—自然環境—人類福祉”三者間的作用關系與影響過程，更應深入認知生態系統的構成要素、運作過程、演變機理以及影響機制的實踐模式（于貴瑞等，2021）。生態安全格局優化逐漸成為改善區域生態安全狀況的重要手段，如何構建準確和實用的生態安全格局是當前研究的重點（岳德鵬等，2017）。本文在分析國內外相關研究的基礎上，從“概念辨析、基礎框架、研究進展與展望”等方面入手，系統地梳理學界對生態安全格局研究的相關成果，提出生態安全格局優化的具體思路與未來的發展趨勢，以期為后續的格局優化與治理工作提供有益的理論支撐與指引。

1 生態安全格局概念辨析

生態安全格局的概念源于生態安全，是服務生態安全的重要手段，其研究領域涉及極廣，是多學科、多尺度、多層次的綜合性研究問題，從不同理論角度出發其概念解析存在差異性。例如，基于地理學角度的土地利用結構優化配置（張虹波等，2006），基于景觀生態學角度的景觀格局優化（韓文權等，2005），基于經濟學角度的產業結構優化（湯長安等，2018）等。

目前，學界針對生態格局的相關概念與構建研究展開了大量的探索。國外研究相對更聚焦于宏觀視野領域，研究集中于國家安全、可持續發展與全球化進程，并將人口、資源與環境等問題納入國家安全的治理范疇。通過梳理國外文獻可知，綠色基礎設施（Green Infrastructure）、生態網絡（Ecological Network）、生態系統服務（Ecosystem Services）、生態控制線（Ecological Control Line）、城市增長邊界（Urban Growth Boundary）等研究涉及生態安全格局的相關內容，有利于學界更全面、精準的理解生態安全格局的相關內涵。其中，綠色基礎設施強調自然生態要素應融入交通等灰色基礎設施之中，形成國家層面的自然生態保障系統（Benedict et al.，2002）。生態網絡強調國家生態環境應由節點、廊道、緩沖區與自然保護區等共同構成網絡狀結構，保護生態多樣性發展（Esbah et al.，2009）。生態系統服務強調人類直接或間接從生態系統中獲得的各種服務價值，包括生態紅線的建構（Elmqvist et al.，2013）。生態控制線強調在一定范圍內嚴禁建設開發用地，形成區域生態保護邊界（Kong et al.，2010）。城市增長邊界則強調應防止城市無序擴張，通過具體技術手段劃分城市與鄉村的邊界，保護自然生態領域不受城市開發建設的侵犯（Wu et al.，2010）。在此基礎上，國外多個組織構建了多個生態安全保護區，研究領域逐漸轉向為生態系統與社會經濟耦合的實踐研究，為全球可持續發展奠定了理論與實踐基礎（葉鑫等，2018）。

另一方面，國內研究側重從技術層面研究生態安全格局。上世紀 90年代開始，中國學者拓展了大量生態安全與格局構建方面的研究工作。其中，俞孔堅等（1998）提出生態安全格局是由維護生態過程安全關鍵功能的點、局部和空間關系構成的空間格局，可應用于生物多樣性保護；肖篤寧等（2002）指出研究應注重生態風險評價和生態系統管理；馬克明等（2004）強調生態安全格局應在排除區域生態環境問題干擾的基礎上，有利保護和恢復生物多樣性、維持生態系統結構和過程的完整性。劉洋等（2010）認為生態安全格局是通過對各種自然和人文要素進行布局、設計、組合，得到多層次和多類別的空間配置方案，保證生態系統健康、穩定和持續的發展。基于不同的研究背景、關注點與擬解決的問題，學界對于生態安全格局的理解不盡相同，如土地利用生態安全格局（侯大偉等，2017）、城市生態安全格局（孫楓等，2021）、耕地生態安全格局（李丹等，2020）、景觀生態安全格局（王讓虎等，2014）、草原生態安全格局（馮琰瑋等，2021）、水生態安全格局（彭建等，2016）等。然而，不論基于哪一領域的研究，生態安全格局的研究目標均是促使經濟發展和環境保護達到高效的安全水平，并為兩者協調提供有效支撐（楊天榮等，2017）。

綜上可知，維護生態系統的穩定性和可持續性是生態安全格局構建的核心要義，其概念內涵可歸納為：在社會可持續發展的背景下，以關鍵生態問題為研究對象，通過審視景觀格局與生態過程的相互關系入手，探究生態系統中重要組成部分及空間分布，進一步合理配置與優化生態要素，從而達到改善與修復生態系統中因氣候變化和人類活動所造成的生態薄弱環節與受損生態功能的目的。其研究目標為針對錯綜復雜的區域生態環境問題，通過規劃設計區域性空間格局來保護和恢復生物多樣性，維持生態系統結構過程的完整性，從而有效控制和持續改善生態環境問題。因此，生態安全格局研究應通過多學科交融的規劃手段，基于對區域生態變化的趨勢和內在關系的理解，結合生態問題診斷、生態功能需求評估和景觀格局規劃，充分發揮人的主觀能動性促使生態系統向健康、穩定和可持續方向發展，全面保障生態系統的功能性與服務性。

2 生態安全格局相關理論基礎

目前學界對生態安全格局的理論基礎尚未達成統一共識，但景觀生態學、恢復生態學、干擾生態學、保護生態學、生態經濟學、生態倫理學等理論有力支撐了生態安全格局的構建（表1）。其中，景觀生態學是主要理論基礎與主流研究方向，為格局構建提供了綜合、整體、系統的理論支撐。景觀生態學強調土地開發與生態服務系統各組分間的有機結合與整體效應，研究集中于景觀格局構建（于強等，2017）、生態恢復與生態合理性建設（侯惠珺等，2016）、土地利用覆蓋變化（范澤孟等，2019）、景觀動態變化和驅動機制（雷金睿等，2020）以及城市景觀生物多樣性研究（曾敏姿等，2021）等方面。生態安全格局的構建應基于整體景觀格局、景觀系統中關鍵的局部節點，以及景觀各組分間相對的方位關系和空間聯系，并充分結合尺度分析進行構建（Teng et al.，2011）。此外，類似其他的理論還有“安全城市主義”（Hodson et al.，2009），“彈性基礎設施”（Sutton et al.，2015），“空間保護優先化”（Hossain et al.，2017）、城市增長邊界（Cho et al.，2008）和行星邊界（Steffen et al.，2015）等，均從不同角度為生態安全格局的構建提供了良好的研究基礎、技術方法以及具體的實現路徑。因此，相關理論的有效整合與銜接是生態安全格局構建（圖1）的重要研究基礎。多學科、多角度、多領域的理論概念交叉融合是未來生態安全格局研究發展的主要趨勢之一。

圖1 生態安全格局構建流程Figure 1 Construction process of ecological security pattern

表1 生態安全格局相關理論基礎Table 1 Theoretical basis of Ecological security pattern

3 生態安全格局研究主要進展

生態安全格局及其相關理論研究經過多年發展，其研究歷程基本可歸納為“初期聚焦于相關理論內涵的定性探討，早期聚焦于生態過程的定量格局分析，中期聚焦于目標的靜態格局組分與斑塊配置，當前聚焦于動態格局模擬預測與格局綜合優化”等4個階段。第一階段起始于上世紀八九十年代，Merriam（1984）提出的“生態連接度”、Richard et al.（1986）探討的生態廊道與生態安全框架等。隨后，中國學者對生態安全格局研究逐漸增多，以馬克明、肖篤寧、俞孔堅等為典型代表，形成了研究初期的“相關理論內涵的定性探討”。第二階段為研究內容向生態過程的定量格局分析轉化。生態過程與景觀格局之間的相互影響是決定如何規劃出更具有針對性與穩定性格局的關鍵，是實現生態過程有效控制的重要環節。第三階段為針對格局構建的具體方法，研究之初聚焦于通過GIS與RS等具體信息與影像處理技術，以具體區域的生態問題為研究目標，構建相應的生態安全格局。例如，董張玉（2014）構建了三江平原濕地生態系統格局、蒙吉軍等（2011）構建了鄂爾多斯土地利用安全格局、吳健生等（2015）構建了重慶兩江生態安全格局等。由于靜態、單一的景觀組分和斑塊配置無法滿足復雜多變的生態系統與格局構建。第四階段研究更加關注生態過程的動態模擬、動態博弈，以及生態空間擴展與格局綜合優化等方面。例如，陳永林等（2018）構建的長株潭城市群生態安全格局、黃智洵等（2018）構建的閩三角城市群生態安全格局、張利等（2014）構建的曹妃甸新區生態格局安全、何玲等（2016）基于生態系統服務價值構建的黃驊市生態安全格局。可見，通過動態格局模擬預測建立具有區域特色的生態安全格局將是未來研究的主流與熱點領域。

當前，生態安全格局研究正處于不斷更新完善的過程之中，研究進展可從“研究方法、研究尺度、研究內容”等3方面進行具體歸納總結。整體而言，“診斷生態問題、明晰研究內容、界定研究尺度、確定研究方法”是構建生態安全格局的基本架構，更是當前主要研究進展的成果所在。

3.1 研究方法

目前，國內外學者對生態安全格局的設計原則、規劃方法、指標構建、格局優化等方面開展了大量的探索，從最初定性分析、靜態評估、單一尋優等逐步發展為定量評價、動態模擬、綜合研究。近年來，隨著 3S等新技術的深層開發與應用，生態安全格局構建的方法與手段更趨多樣化、簡便化與精確化。在研究方法上有學者將GIS軟件與圖論模型、CLUE-S模型、FLUS模型、Markov模型、模擬退火算法（SA）、多智能體模型等相結合，開辟了生態安全格局構建的新途徑。例如，Jahanishakib et al.（2021）運用圖論模型研究了伊朗加雷蘇流域景觀生態網絡內的水文連通性，利用電路模型評估徑流源生態安全格局的要素，采用模擬退火算法（SA）優化土地利用格局。林伊琳等（2021）將GIS技術和MCR-FLUS-Markov模型結合構建滇中城市群生態安全格局；馬世發等（2021）通過耦合馬爾科夫鏈與元胞自動機模型模擬城鎮化發展末期的土地利用景觀格局，利用“源地—廊道—網絡”理論構建國土空間生態格局。

簡而言之，生態安全格局構建方法的選擇受研究者學科背景的影響極大。當前構建指標研究仍處于不斷探索與完善的階段，模型和方法層出不窮，構建方法已從簡單的層次分析和適宜性分析轉變為復雜的生態過程動態模擬，而“源地識別—阻力面構建—廊道提取”的研究框架是構建生態安全格局的典型范式。現有研究多采取最小累積阻力模型、電路模型、斑塊重力模型與蟻群算法等方法構建區域生態安全格局（楊凱等，2021）。其中，最小累積阻力模型（表2）綜合考慮了景觀單元之間的水平聯系，相比于傳統的概念和數學模型，該模型能較好地反映景觀格局變化與生態過程演變之間的相互作用與關系，具有良好的實踐性與擴展性，在格局構建和優化工作中應得到進一步廣泛應用。

表2 生態安全格局構建研究方法對比Table 2 Comparison of research methods on ecological security pattern construction

3.2 研究尺度

尺度的作用多體現于生態格局、生態過程、生態干擾的相互關系與影響性。選取合適的研究尺度是格局構建的關鍵，不同的尺度可能會造成格局構建與過程間相互作用規律性的差異，從而導致研究結論的偏差（呂一河等，2001）。從維度上看，尺度包括時間和空間兩個維度。首先，針對時間尺度的研究較為單一，多集中于某一年度的具體數據與問題，基于時間尺度構建生態安全格局具有一定的局限性。目前，針對時間動態變化的格局構建研究相對較少，更鮮有基于格局動態模擬的預測研究。比如，土地利用變化模擬研究在生態效應分析與生態保護政策制定等方面起著重要的支持性作用，應予以重視。

其次，針對空間尺度而言，大致可分為大、中、小3個層級。其中，小尺度的研究區域主要為縣級及以下的礦產開發區（李恒凱等，2020）、城市開發區等（彭建等，2018）；中尺度研究以城市化水平較高與生態脆弱的城市為主，是當前研究區域選擇的重點尺度；但現有中尺度研究普遍受行政邊界限制，主要集中在單個城市的生態安全格局上，無法反映復雜區域的生態過程。相對而言，目前大尺度范圍的研究不多，加之現有研究多聚焦于小尺度、單一現象、單一過程的分散研究，往往導致系統性缺失、研究成果片段化與分散化的局限產生，難以滿足大尺度區域生態環境治理與安全格局構建的現實需求（Dong et al.，2020）。生態安全格局需充分考慮生態要素的流動性、生態系統的完整性以及生態空間的聯動性，在大尺度范圍內確定生態區位才能保障格局構建的有效性。大尺度的生態安全格局構建是踐行生態文明理念的有效支撐，也是實現生態環境治理的技術基礎。近年來，隨著國家對城市群與區域一體化概念與政策的大力推廣，生態安全格局的大尺度研究正逐步興起，主要表現為特定城市群與流域范圍的相關研究。例如，長江經濟帶、京津冀經濟圈、粵港澳大灣區等。值得關注的是，城市群作為當前中國新的地理單元，它不僅打破了城市間的行政堡壘，更可預測跨區域人口與經濟活動的緊密程度，應為未來格局構建研究的熱點領域。

從研究的難易程度而言，小尺度研究區域的相關數據收集工作較容易，可針對區域環境問題提出具有建設性的解決方案。大尺度研究區域的相關數據則涉及多個區域與行政級別，多源數據構成導致數據收集工作相對復雜，且難以保證其精確度和準確性。但大尺度突破了行政邊界，促進了不同行政單位間的協同合作，在制定宏觀的區域性政策時，能有效確保不突破區域的生態安全底線。毋庸置疑的是，生態過程與生態問題的發生具有較強的作用性、流動性以及影響性。小尺度上的局部生態問題可能造成大尺度上的區域性損害，而大尺度上出現的生態問題又可能集中爆發于某一小尺度的區域上。因此，生態安全格局的尺度選擇應有效耦合不同尺度，借助遙感信息以及多部門、多學科的協作從整體上把握區域的生態安全動態，形成多層次、跨尺度、全方位的格局構建方案。

3.3 研究內容

生態安全格局經過數十年的發展，經歷了“初期、早期、中期、當前”等4個研究階段，在研究方法與研究尺度的不斷更新下，形成了基本的研究范式。梳理可知，現有格局構建研究的主要內容可歸納劃分為“研究基礎：源地識別”，“研究重點：阻力面構建與修正”，“研究實踐：生態功能區”等3方面。

3.3.1 研究基礎：源地識別

生態源地是決定區域生態系統服務供給和維持景觀生態過程的關鍵，是保障區域生態安全、提供必要生態系統服務的重要斑塊。目前，源地識別主要有兩種方法：一種是傳統方法，直接選擇自然保護區核心區域或其他重要生態用地作為生態源地。該識別方法簡單方便，易于操作。另一種則是基于生態敏感性或重要性綜合評價指標體系，進行具體的選擇與識別。相比而言，傳統方法僅從生態功能的重要性或功能退化的風險性等單一方面展開相關研究；在內涵上只考慮了生態系統對人類服務的影響，卻忽視了生態系統功能與過程對于自然環境變化與人類活動的響應，以及生態系統自身空間組織結構的演變。此外，傳統方法較少考慮生態需求對生態源地選取的影響，在識別生態源時僅考慮生態背景，致使源地選取的依據略為單薄。未來生態源地識別研究應兼顧生態背景和生態需求，或基于綜合評價指標體系識別源地（劉杰等，2012），或考慮生態系統服務和景觀連通性來進行分析識別。

對于生態源地的選擇方法則有統一的定論和標準。生態安全問題既要關注生態系統服務的重要性，也要關注生態系統的健康狀況，更應將“健康的生態系統為人類持續提供惠益性服務”明確為研究的最終目標。因此，將生態系統健康引入生態系統服務來確定生態源地，應為未來源地識別研究的發展方向（Xu et al.，2014）。可見，生態源地識別應基于研究區特色與現實情況來確立和篩選適當的評估指標，通過綜合評價選擇、確定生態重要性和生態系統健康良好的最小生態斑塊，以維持與保護生態系統功能的穩定。

3.3.2 研究重點：阻力面構建與修正

生態阻力面是構建生態廊道的基礎，可反映物種遷移的難度或生態過程的空間轉移。目前，有學者利用生態環境質量或是生態系統服務和生態敏感性等構建阻力面（蘇泳嫻等，2013）。從阻力面的設置來看，多數學者采用土地覆被類型直接賦值的方式，但該方法存在一定的局限性，它忽略了相似土地類型下不同位置景觀的內部阻力差異（黃木易等，2019）。因此，眾多學者采取不同的研究方法與手段來修正生態阻力面，最終形成多維度的綜合生態阻力面以確保研究的科學性和合理性。例如，有學者通過植被覆蓋度、地形起伏度等自然因子；有學者基于政策與社會經濟因素；有學者通過夜間燈光數據來反映人類活動強度與人為干擾對土地利用類型的影響，并通過該數據來修正基本生態阻力值（Zhang et al.，2017；蒙吉軍等，2016）。此外，還有學者運用不透水表面指數、地表濕潤指數、連通度指數等指標來修正阻力值，使修正后的生態阻力面更加科學合理（彭建等，2018；楊彥昆等，2020）。總而言之，在選取阻力因子時應充分考慮研究區的自然本底條件，分析阻力因子對阻力面的影響，并將修正后的土地利用分類賦值納入考量范疇，從而提高阻力面構建的準確性。因此，生態阻力面應基于多種可能對生態過程造成影響的人為干擾或自然因素進行綜合評估、構建與修正。

3.3.3 研究實踐：生態功能區

根據不同生態區域的現實狀況，明確所需解決問題并制定相關治理目標，進而形成具體的實踐模式，是構建生態安全格局的關鍵內容。國際上對于生態安全格局的研究更聚焦于生態區劃，特別是基于國家層面的大尺度生態功能區劃的整體規劃（劉國華，2016），并致力于大區域生態功能區劃的具體實踐。當前，中國涌現大量與生態安全格局相關的實踐成果，為其他區域生態安全格局的構建提供了借鑒。例如，長江上游生態功能區劃分（洪步庭等，2019）、國土空間生態保護修復關鍵區（方瑩等，2020）、自然資源空間精準分區（李思旗等，2021）等具體實踐模式。此類實踐模式多以生態主體功能區劃、生態網絡構建、城市增長邊界劃定（徐文彬等，2017）以及國土空間生態修復（倪慶琳等，2020）等形式展現，為生態系統服務的整合提供了具體實踐方案，并對區域治理與生態保護提供了實踐支撐。

然而，現有生態功能區劃分的研究范式為“區域現狀解析—生態敏感性—指標篩選—區劃構建”，過分關注空間異質性而忽略了生態保護的優先性。另外，由于中國現行的生態功能區劃分部門與環境保護部門間協調不夠，導致生態優先在功能區劃方面難以全面落實，對于具體的生態退化恢復措施則實踐不足。未來研究應更注重將生態安全格局融入生態功能區劃研究之中，完成“主體功能區劃—生態功能區劃—生態安全格局”三者合一的多層級綜合治理體系構建，真正解決現實的區域生態問題。

3.4 相關研究進展評述

綜上所述，從研究方法、研究尺度、研究內容等3方面對生態安全格局現有研究進行梳理，可得以下結論：

（1）“源地識別—阻力面構建—廊道提取”的基本研究框架有待發展。現有研究集中于重點功能區識別與體系建設，缺乏生態過程機理的支撐，難以形成統一的識別方法與規劃標準。基于中國現實國情與生態需求，研究應以生物多樣性保護和生態功能維持及恢復為核心，集合“多尺度觀測、多方法印證、多過程融合、跨尺度模擬”的整合生態學理論和方法，基于“格局—服務—管理”的思路將“源地—阻力面—廊道”的研究范式逐漸轉為“源地—阻力面—廊道—節點—網絡空間”的綜合研究框架，從而系統構建多層次、復合型的生態空間結構體系。

（2）生態源地識別缺乏統一的科學標準，對生態系統服務供需關系的考慮未能兼顧。現有研究多以目標為導向確定源地，造成選取源地時無法有效覆蓋生態系統中完整生態過程。然而，對于生態過程機理認知的缺乏，難以形成統一的源地識別方法與規劃標準。現有研究多從“重要性—敏感性—連通性”來識別源地，缺乏對歷史土地利用變化的綜合考慮。學界也沒有形成統一標準來解決生態源地最小面積閾值以及源地面積與研究區總面積的相對比例等問題。有學者嘗試運用熱點分析、MSPA、景觀格局指數等方法確定生態源地，但仍無法避免人為因素干擾，且大多數生態源地的識別過程是靜態、單一的。此外，現有研究大多從生態系統服務供給對生態源地進行識別，并未充分考慮人類對生態服務系統的需求，未將生態系統服務供需關系納入源地識別考量范疇。生態系統的供需關系是決定人類福祉增益、提升生態系統服務水平的關鍵要素。未來源地識別研究應加強對生態供給和社會需求耦合分析的關注度。

（3）生態廊道提取方法有待進一步優化。現有研究缺少統一流程化的自動與批量處理過程來提取生態廊道。廊道識別研究多集中于線性元素空間位置的確定，而針對生態廊道寬度設定方面的研究需進一步加強。此外，現有研究多使用 MCR模型構建生態廊道，該方法雖能有效劃定廊道方向且快速指明生態廊道位置，但忽視了生物的隨機游走性，不能提供任何有關生態廊道范圍的具體信息，如物種的隨機遷移、廊道寬度、夾點等。因此，下一步研究應在識別生態廊道的基礎上，重點關注如何確定廊道的寬度以及生態節點、生態戰略點、生態修復點的空間位置、功能與邊緣效應等問題。電路理論應為未來研究的較好選擇方向，該方法能很好的表達生態源地和生態廊道之間的關系區曲線特征，應為未來生態廊道構建的重要關注點。

（4）地理空間聯動性和生態系統功能的相互性考慮欠缺。空間聯動性是生態安全格局構建的必要考量因素之一。生態空間與生態系統應不受行政邊界所制約，充分考慮要素的流動性與空間的聯動性，才能形成完整的生態系統。然而，現有格局構建研究多集中于孤立城市或單一區域，往往忽略城市間、區域間地理空間的聯動性與生態要素間的影響關系，對生態系統功能的相互作用機理更是考慮欠缺。未來研究應充分考慮城市群與區域間的空間聯動性，明確不同城市與地區間的生態功能區劃與相互服務關系。根據不同地理空間的社會經濟發展狀況與生態資源稟賦，構建功能完善的區域生態網絡，實現整體區域生態系統功能的優化與增強抗災能力，應為下一步研究的重點領域。

（5）自然生態系統與社會經濟系統間耦合關系（圖2）研究較為薄弱。現有研究多以生態安全格局自身空間特征為研究重點，欠缺考慮其與社會經濟發展的內在關聯性與互益性研究。生態安全格局研究應結合區域發展戰略、國土空間規劃、政策調控措施等實際問題，合理構建多種情景預案以調整不同情景下區域生態安全格局的規劃目標。結合實際采用 CLUE-S模型法、MCR模型、電路模型、多目標優化模型、GIS空間分析相結合等方法，優化配置不同區域情景下的生態安全格局構建模式。目前，從生態環境安全、社會經濟發展等角度構建不同情景下區域生態安全格局的優化方案，并從中確定最優規劃方案的類似研究有待進一步深化發展。

圖2 生態安全格局的耦合關系Figure 2 The relationship of ecological security pattern

4 生態安全格局研究展望

總體來看，生態安全格局及其相關理論研究經過多年發展，涌現出大量的研究成果，研究體系正逐步完善。目前，隨著新技術與新方法的不斷更新，研究重點由關注數量結構的“生態優化發展”（森林覆蓋率、農林土地結構比等），逐步轉向集成新技術與新方法對生態過程監測的“空間格局優化”（生物遷移、水土流失等）。研究目的從生態物種保護逐漸轉變為生態經濟領域的可持續發展研究。通過整理現有研究成果并結合未來預測的研究熱點，生態安全格局構建的研究框架可從以下5個方面展開：

（1）多模型、多方法、多技術的集成研究。未來研究可基于跨學科綜合研究，運用新技術與新方法來實現多模型、多方法和多技術的有效集成（圖3）。如基于 NbMEA理念開展“多尺度觀測、多方法印證、多過程融合與跨尺度模擬”的整合理論研究，通過生態系統的長期聯網監測和實驗科學研究獲取不同區域、不同類型的生態系統演變過程數據，實現對研究區自然資源與生態環境的科學認識。在構建生態安全格局時可引入電路理論來模擬物種遷移的路徑與識別重要生態廊道與夾點。耦合系統動力模型、CA模型、綜合優化法、神經網絡、遺傳算法、微粒群算法、蟻群算法、貝葉斯網絡模型等方法是未來生態安全格局研究的重要方向。另外，有必要從諸多因素來考慮模型、方法、技術的集成研究，這包括區域空間特征與非空間特征等多個領域。生態安全格局涉及的因素多難度大，既有小尺度生態過程研究，又有區域內多系統的綜合性研究，既有生態學研究，也涉及社會經濟研究，如何選擇適用的模型、方法與技術，高效集成使多個模型，并將其有機融合以解決具體的區域生態問題，需要大量的實踐探索，才能更加客觀的分析與優化區域生態安全格局。

圖3 生態系統的內在機制與空間響應Figure 3 Internal mechanism and spatial response of ecosystem

（2）動態考量生態安全標準的量化研究。目前，學界對于生態安全標準的量化研究仍處反復探索階段。生態資源的空間差異性可能導致相關生態安全標準的量化工作難以統一。目前，現有研究成果多基于不同的標準、目標和安全程度，構建差異化的生態安全格局，但欠缺相關效價評估，特別是相關定量評價研究不足。由于區域差異性較大，生態安全格局構建具有極強的針對性與特定性，應基于生態系統服務需求為生態系統構建提供定量依據（劉焱序等，2020）。可見，基于“生態系統服務供給—需求核算”的基礎上評估生態安全狀態，深入理解景觀格局、過程與功能間相互作用機制，才能進一步確定自然生態過程的一系列閾值和安全層次。此外，同一區域的不同年份其安全標準量化也可能具有一定的差異性，相關量化研究需綜合考慮區位的現實情況與時代特征，提出具有可實施性的生態安全目標。值得注意的是，生態安全標準的研究工作應實時審視與及時修正。隨著社會經濟的發展，生態與經濟的矛盾也在不斷演化，生態安全的標準也需隨之調整。因此，基于時間與空間兩大維度動態考量生態過程與生態安全標準的量化研究、基于動態生態過程建模和定量化考慮生態安全格局優化的時空動態以及發展趨勢，為未來研究的熱點和難點。

（3）各方利益博弈的現實執行研究。區域生態環境治理是一個綜合性問題，需要整體性的治理框架。該框架應有效集成多目標功能，充分考量各利益相關者之間的溝通與博弈，在規劃過程中平衡不同使用者的需求，才能合理制定治理框架。目前，生態安全格局規劃理論研究較多，理論與實踐相結合的實例研究較少，理論成果的實踐推廣力度有待加強。生態安全格局的實施與執行面臨著眾多的現實難題，各方利益博弈的現實執行困境是解決治理難題的關鍵。提高公眾參與度、引導公眾關注從短期經濟效應轉變為長期生態效益、均衡不同利益相關者間的利益沖突等方面均應納入生態安全格局構建的考量范疇，進一步推進格局構建的人性化、操作性與執行力。因此，下一步工作應積極推進生態安全格局的實踐應用研究，逐步加強區域生態安全規劃的多方參與機制。未來格局構建應充分考量各方利益相關者的需求并進行定量評價，采取先進的管理手段更加人性化和便利化的構建區域生態安全格局，以改善規劃結果的現實性和可持續性，是未來的研究關鍵與重點之一。

（4）生態安全預測、預警與調控管理的強化研究。生態監測、生態評估、生態預警是生態安全格局調控的關鍵技術支撐，能有效提升區域生態安全決策與管理的正確性，包括通過各類技術手段預測生態系統格局的變化趨勢、驅動因素以及預警生態安全狀態。例如，將RBF神經網絡、GM（1, 1）模型等預測效果較好的數學模型與“3S”技術結合來監測生態安全，探究氣候因素與人類活動對格局構建的影響機制與趨勢預測。通過實證研究或長期定位監測技術來檢驗模型預測準確性，是生態安全動態評價研究重要方向。未來研究應基于3S技術的高效集成，結合多學科交叉融合的優勢，充分發揮模型模擬的預測與驗證功能，根據不同區域生態系統的空間差異特征選擇不同的模型匹配，進一步開展生態安全的診斷與預警信號分級構建的相關研究。

（5）服務國家戰略的生態安全格局構建研究。十九大報告對新時期生態文明建設作出了更高要求，全面闡述了加快生態文明體制改革、推進綠色科學發展、建設和諧美麗新中國的戰略部署。生態安全格局構建應在生態文明建設中得到有效落實，并將其確立為生態系統保護與修復的重要途徑與內容。當前，生態安全格局構建側重于重點生態功能區的識別與體系研究，在國土空間規劃中多關注數量結構上的優化配置，較少顧及生態安全領域的空間布局與功能優化。后續應進一步匹配國家戰略層面需求，根據區域現實情況、格局形成機理、變化趨勢、作用機制與技術方法，合理規劃設計生態工程并進行有益干預。從維持與恢復生態功能和保護物種多樣性角度出發，促使生態開發、生態修復、產業發展與資源環境承載力等多維契合，實現生態效益的最大化。未來研究遵循“生態安全格局—生態環境問題—保護修復任務措施”這一內生邏輯，從“三生空間”視角出發，有效耦合國土空間規劃和生態環境綜合治理體系，加強識別多功能廊道系統和生態安全關鍵區域、深化研究生態經濟系統平衡、合理指導生態保護政策的調整與實施，構建更加科學嚴謹的生態安全格局，從而全面完善國家生態治理體系，服務國家發展建設需要，做到規劃、管理、實施于一體的綜合治理，從不同空間尺度解決區域內生態安全格局構建及環境治理等問題，為構建和諧、健康、可持續發展生態文明建設提供理論參考。