涂婧林，侯東瑞，陳弋冉，丁茗童，安文雨，劉文平，朱春陽

華中農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝林學(xué)學(xué)院，武漢 430070

近年來，隨著氣候變化與人類活動擾動增強，自然資源減少和生態(tài)系統(tǒng)退化對國土空間生態(tài)安全造成了嚴(yán)重威脅，且已成為當(dāng)前中國可持續(xù)發(fā)展面臨的重要議題。構(gòu)建國土空間生態(tài)安全格局，優(yōu)先修復(fù)關(guān)鍵退化區(qū)域，科學(xué)謀劃山水林田湖草系統(tǒng)治理工程等，是維系國土空間生態(tài)安全和促進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)提升的重要路徑［1-2］。

近年來，國外學(xué)者圍繞生態(tài)修復(fù)的研究主要集中于相關(guān)概念探討、生態(tài)安全格局構(gòu)建方法和生態(tài)修復(fù)情景預(yù)測等方面。例如，Adriaensen 等［3］運用最低成本路徑模型揭示了景觀特征與生物活動之間的關(guān)系，并進(jìn)一步構(gòu)建了土地管理情景方案，為生態(tài)修復(fù)與治理提供了空間化的解決路徑。隨著隨機移動模型的發(fā)展，基于電路模型的復(fù)雜景觀生態(tài)修復(fù)途徑逐漸成為當(dāng)前研究的熱點，如Mcrae等［4］使用電路模型確定了復(fù)雜景觀中重要棲息地斑塊和生物運動走廊。多種方法的綜合使用，也成為當(dāng)前系統(tǒng)性治理生態(tài)系統(tǒng)的關(guān)鍵手段。如Dilts 等［5］基于圖論、電路理論和最小成本路徑的綜合分析，研究了多個尺度生境損失和破碎化的潛在影響，進(jìn)而確定了莫哈維地松鼠的核心生境和關(guān)鍵運動走廊以及踏腳石生境的優(yōu)先保護(hù)區(qū)域。這些研究為系統(tǒng)性修復(fù)生態(tài)系統(tǒng)并構(gòu)建生態(tài)安全格局提供了有效的方法工具。

國內(nèi)學(xué)者對國土空間生態(tài)修復(fù)的研究主要集中于生態(tài)系統(tǒng)演變分析、生態(tài)修復(fù)分區(qū)劃定、生態(tài)安全格局構(gòu)建等方面［6］。例如，王曉峰等［7］通過對研究區(qū)土地利用類型在不同年份間的轉(zhuǎn)移變化分析，診斷生態(tài)系統(tǒng)的退化程度與退化區(qū)域；陳玲玲等［8］針對不同景觀類型的時空變化特征提出了景觀格局優(yōu)化方案；李思旗等［9］則基于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值評估，探討了不同生態(tài)要素與生態(tài)服務(wù)價值之間的相互作用機制，從而提出多目標(biāo)格局優(yōu)化方案。在這些研究中，基于“源地識別-阻力面構(gòu)建-廊道提取”的生態(tài)安全格局構(gòu)建方法已被廣泛使用，且通過最小阻力模型［8］和電路理論等提取生態(tài)廊道、通過Pinchpoint Mapper模塊［10］等識別生態(tài)節(jié)點均被證實是確定生態(tài)修復(fù)關(guān)鍵區(qū)域的有效方法?？傮w來看，當(dāng)前國土空間生態(tài)修復(fù)逐漸轉(zhuǎn)向系統(tǒng)治理思維。識別生態(tài)本底條件以及各要素間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，明確關(guān)鍵生態(tài)過程和格局，是系統(tǒng)性開展國土空間生態(tài)修復(fù)的關(guān)鍵和前提。

本研究以武漢市蔡甸區(qū)為例，基于生態(tài)系統(tǒng)問題診斷與生態(tài)安全格局構(gòu)建，系統(tǒng)提出國土空間生態(tài)修復(fù)關(guān)鍵區(qū)域識別與修復(fù)的方法路徑，以期為國土空間生態(tài)修復(fù)提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

武漢市蔡甸區(qū)位于長江與漢江交匯處，總面積1 093.57 km2，常住人口約 55.4 萬（截至 2020年 11月）。全區(qū)地勢由中部向南北逐漸降低，中部為丘陵崗地，呈三面環(huán)水之勢。蔡甸區(qū)生態(tài)環(huán)境資源豐富，河湖水系密布，區(qū)內(nèi)分布有九真山國家森林公園和后官湖濕地公園等國家級自然保護(hù)區(qū)。

1.2 研究方法

本研究首先通過分析2010-2020年間土地利用類型轉(zhuǎn)移變化、植被覆蓋度（fractional vegetation cover，F(xiàn)VC）變化和景觀格局指數(shù)變化綜合識別生態(tài)系統(tǒng)的退化區(qū)域、退化類型及退化程度。同時，基于最小阻力模型（minimum cumulative resistance，MCR）識別生態(tài)廊道，構(gòu)建生態(tài)安全格局。然后，綜合生態(tài)系統(tǒng)退化診斷結(jié)果和生態(tài)安全格局底圖，系統(tǒng)辨識出生態(tài)修復(fù)的關(guān)鍵區(qū)域及其類型，并提出了相應(yīng)的生態(tài)修復(fù)策略（圖1）。

圖1 國土空間生態(tài)修復(fù)關(guān)鍵區(qū)域識別框架Fig.1 Identification of key areas for ecological restoration in territorial space

1.3 數(shù)據(jù)來源及處理

在生態(tài)系統(tǒng)退化診斷分析中，景觀格局指數(shù)變化和土地利用動態(tài)變化分析主要基于2010年與2020年蔡甸區(qū)土地利用分類數(shù)據(jù)（30 m 空間分辨率）進(jìn)行。在土地利用動態(tài)變化分析中為區(qū)分生態(tài)系統(tǒng)與非生態(tài)系統(tǒng)，基于LUCC 分類將建設(shè)用地和未利用地合并為其他用地，該數(shù)據(jù)收集自地理國情監(jiān)測云平臺。由于云量遮蓋限制和季節(jié)一致性要求，滿足要求的遙感影像數(shù)據(jù)有限，在植被覆蓋度變化分析時其數(shù)據(jù)采用了美國地質(zhì)勘探局（USGS）平臺的2013年 8 月以及 2020年 8 月 Landsat8 Collection1 衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)（30 m 空間分辨率）。運用ENVI5.3軟件分別對該衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，提取出歸一化植被指數(shù)（NDVI）進(jìn)而計算植被覆蓋度變化。

選取距水源距離、土地利用類型、植被覆蓋度、高程和坡度等因子，利用ArcGIS 軟件建立最小阻力模型，從而構(gòu)建生態(tài)安全格局。其中，高程（DEM，30 m空間分辨率）數(shù)據(jù)主要來自于地理空間數(shù)據(jù)云，坡度因子則基于高程數(shù)據(jù)計算獲得。

1.4 生態(tài)問題診斷

1）土地利用動態(tài)變化。運用ArcGIS 軟件對土地利用數(shù)據(jù)進(jìn)行提取、重分類，通過構(gòu)建土地轉(zhuǎn)移矩陣分析2010年到2020年期間的土地利用類型轉(zhuǎn)移變化，從而揭示研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的演變特征［11］，其計算公式為：

式（1）中，S代表面積，n代表土地利用的類型數(shù)，i、j分別代表研究期初與研究期末的土地利用類型。

2）植被覆蓋度變化分析。植被覆蓋度可以較為準(zhǔn)確地反映某一區(qū)域內(nèi)總體植被狀況，是生態(tài)系統(tǒng)狀況分析的重要指標(biāo)。本研究首先利用歸一化植被指數(shù)（NDVI）計算獲得2013年和2020年的植被覆蓋度［12］，計算公式如下：

式（2）中，NDVI 為混合像元的植被指數(shù)值。NDVImin為純土壤像元的最小值，NDVImax為純植被像元的最大值。

利用差值法量化2 個時期之間植被覆蓋度的變化ΔFVC，其表達(dá)式如下：

式（3）中，ΔFVC 表示植被覆蓋度的變化趨勢，當(dāng)ΔFVC＞0 時，表示植被覆蓋度呈上升趨勢；當(dāng)ΔFVC=0時，表示植被覆蓋度保持不變；當(dāng)ΔFVC＜0時，表示植被覆蓋度呈下降趨勢。將FVC以0.2為區(qū)間分為5個等級，從低到高分別對應(yīng)差、較差、中、良、優(yōu)。

3）景觀格局變化分析。本研究在Fragstats 4.2軟件環(huán)境下，在景觀水平上選擇了7項指標(biāo)對區(qū)域景觀格局進(jìn)行分析，包括斑塊數(shù)（NP）、斑塊密度（PD）、最大斑塊占景觀面積比例（LPI）共3 項反映斑塊數(shù)量、密度、最大斑塊占比等景觀固有特性的指標(biāo)；景觀形狀指數(shù)（LSI）反映構(gòu)成景觀的斑塊形狀復(fù)雜性；蔓延度指數(shù)（CONTAG）、分離度指數(shù)（DIVISION）反映景觀類型在空間上的聚集程度或類型間的鑲嵌程度；香農(nóng)多樣性指數(shù)（SHDI）反映景觀類型數(shù)及類型的面積百分比，用來量化景觀結(jié)構(gòu)的組成［13］。同時，在斑塊類型水平上選擇了斑塊數(shù)量（NP）、斑塊密度（PD）和景觀形狀指數(shù)（LSI）3 項指數(shù)?；谝陨现笖?shù)，對武漢市蔡甸區(qū)林地、水體、沼澤、灘地、耕地、草地、建設(shè)用地以及未利用地各景觀類型格局變化進(jìn)行分析。

選擇能夠反映各類型斑塊破碎程度的景觀水平分離度指數(shù)（DIVISION），利用移動窗口法來診斷景觀破碎化程度及其空間分布。為了得到最適合揭示現(xiàn)蔡甸區(qū)景觀破碎度空間分布的移動窗口尺寸，在Fragstats 軟件中分別選擇了90、300、600、900、1 200、1 500 m 共6 個窗口尺寸進(jìn)行移動窗口分析，最終選擇900 m×900 m 的最佳窗口尺寸對2010年和2020年的土地利用數(shù)據(jù)進(jìn)行分析［14］，進(jìn)而揭示武漢市蔡甸區(qū)近10年的景觀破碎程度變化情況。

4）生態(tài)系統(tǒng)退化診斷。根據(jù)斜率變化范圍，分別將土地利用動態(tài)變化、植被覆蓋度變化劃分為5個變化趨勢等級［15］，將景觀分離度指數(shù)利用自然斷點法進(jìn)行分級［16］，并按等級評分（表1）。用ArcGIS 軟件將3類指標(biāo)等權(quán)重疊加，并對疊加后的用地質(zhì)量評分結(jié)果等分分級為未退化、微度退化、輕度退化、中度退化和重度退化，進(jìn)而綜合診斷武漢市蔡甸區(qū)生態(tài)系統(tǒng)退化的空間分布、退化程度及退化類型。

表1 生態(tài)退化因子分級及質(zhì)量評分Table 1 Grading and quality scoring of ecological degradation factors

1.5 生態(tài)安全格局構(gòu)建

本研究通過生態(tài)源地和基于最小累積阻力（MCR）模型的生態(tài)廊道［12］識別，構(gòu)建研究區(qū)生態(tài)安全格局。

1）生態(tài)源地識別。生態(tài)源地是保護(hù)區(qū)域生態(tài)安全的重要區(qū)域［16］，對保護(hù)關(guān)鍵物種、保障生態(tài)系統(tǒng)多樣性和促進(jìn)區(qū)域可持續(xù)發(fā)展有積極作用。武漢市蔡甸區(qū)的主要保護(hù)生物以山禽和水禽為主，包括白鸛、小天鵝、小麂等（http：//www.caidian.gov.cn/zycd/202102/t20210205_1630587.shtml.）。本研究從景觀分離度變化、土地利用動態(tài)變化、植被覆蓋度變化評價結(jié)果中選擇有向好趨勢的且林地面積≥100 hm2和水域面積≥1 000 hm2的斑塊，且具有較高的生境質(zhì)量并對整體生態(tài)安全格局影響較大斑塊，確定為生態(tài)源地。

2）生態(tài)阻力面構(gòu)建。生態(tài)阻力是計算物種在克服阻力情況下擴散路徑的基礎(chǔ)。參考前人研究，本研究選擇土地覆蓋類型、距離水源距離、植被覆蓋度、坡度、高程5種因子［17-18］，設(shè)定不同土地利用類型或生境斑塊的生境適宜性和景觀阻力大小，制定景觀阻力賦值方案及權(quán)重［19］（表2），生成景觀阻力面。

表2 生態(tài)阻力因子系數(shù)與權(quán)重Table 2 Coefficient and weight of ecological resistance factors

3）生態(tài)安全格局構(gòu)建?；谧钚±塾嬜枇δＰ妥R別出生態(tài)源地的低累計阻力谷線（即最小成本距離），進(jìn)而識別潛在的生態(tài)廊道，并構(gòu)建生態(tài)安全格局。

1.6 生態(tài)修復(fù)關(guān)鍵區(qū)域識別

將生態(tài)安全格局構(gòu)建成果與生態(tài)系統(tǒng)退化診斷結(jié)果進(jìn)行疊置分析，識別需要修復(fù)的關(guān)鍵區(qū)域，并根據(jù)退化程度將相關(guān)區(qū)域劃為生態(tài)保育區(qū)、自然修復(fù)區(qū)、人工修復(fù)區(qū)，將生態(tài)廊道及其周邊區(qū)域確定為生態(tài)廊道建設(shè)區(qū)。結(jié)合武漢市蔡甸區(qū)實際情況，對各關(guān)鍵區(qū)域提出相應(yīng)的修復(fù)策略。

2 結(jié)果與分析

2.1 生態(tài)關(guān)鍵問題診斷

1）土地利用動態(tài)變化。2010年到2020年間，蔡甸區(qū)水體向灘地的轉(zhuǎn)移面積達(dá)1 907.19 hm2，主要分布于沉湖濕地（圖2）；而向其他用地轉(zhuǎn)移的面積為690.21 hm2，主要分布在后官湖濕地附近?？梢?，蔡甸區(qū)湖泊濕地在過去10年間均有一定程度的退化。蔡甸區(qū)林地向耕地轉(zhuǎn)移的面積為581.04 hm2，而耕地向其他用地轉(zhuǎn)移的面積為4 684.32 hm2，主要分布在中部東風(fēng)大道周邊的工業(yè)園區(qū)?？梢?，過去10年間耕地被建設(shè)用地大量蠶食。

圖2 2010-2020年蔡甸區(qū)土地利用變化Fig.2 Land use changes in Caidian District from 2010 to 2020

總體來看，蔡甸區(qū)主城區(qū)擴張明顯，生態(tài)用地有退化趨勢，特別是區(qū)域內(nèi)具有重要生態(tài)價值的后官湖濕地與沉湖濕地退化顯著。

2）植被覆蓋度變化。2013年到2020年間，蔡甸區(qū)植被覆蓋度呈現(xiàn)出東北低西北較高的分布特征（圖3），植被覆蓋度優(yōu)良的區(qū)域分布較為廣泛，生態(tài)本底狀況較好。2013—2020年植被覆蓋動態(tài)變化分析結(jié)果顯示（圖4），蔡甸區(qū)植被覆蓋顯著減少的面積達(dá)6 207.3 hm2，輕度減少面積為19 049.7 hm2，基本不變面積為756 846.0 hm2，輕度增加面積為7 958.8 hm2，顯著增加面積僅532.9 hm2。植被覆蓋動態(tài)變化與蔡甸區(qū)土地利用調(diào)整密切相關(guān)。近年來，隨著蔡甸區(qū)旱田改水田政策的頒布實施，分布在南部的大片農(nóng)田、沉湖周邊、官蓮湖-桐湖與通順河圍合區(qū)域、東北部長江與通順河交界處三角區(qū)域、西北角漢江圍合的張灣街區(qū)域等多處植被退化明顯。此外，索子長河、小奓湖、官蓮湖等湖泊邊緣部分區(qū)域植被覆蓋度均有不同程度的退化；后官湖由于近年來的湖泊保護(hù)策略，周邊區(qū)域植被覆蓋度增加較為明顯；長江沿岸的通順河、湯湖公園、龍靈山等植被覆蓋度也均有不同程度的增加。

圖3 蔡甸區(qū)植被覆蓋分布圖Fig.3 Distribution of vegetation coverage in Caidian District in 2013 and 2020

圖4 2013-2020年蔡甸區(qū)植被覆蓋度變化Fig.4 Changes of vegetation coverage in Caidian District from 2013 to 2020

3）景觀格局變化。NP、PD、LSI 和SHDI 指數(shù)分別上升7.69%、8.16%、4.35%和2.90%，呈小幅上升趨勢；CONTAG 指數(shù)則下降2.18%，呈小幅下降趨勢，LPI 指數(shù)呈現(xiàn)較大幅度下降，即降低42.3%；表明蔡甸區(qū)景觀斑塊破碎化程度加劇，景觀類型趨于多樣化，景觀聚集度降低，最大斑塊面積占比下降。

蔡甸區(qū)國土空間斑塊類型水平指數(shù)顯示（表3），林地、沼澤地和未利用土地斑塊密度基本保持不變，耕地、草地、水體、灘涂、建設(shè)用地的斑塊數(shù)量和密度持續(xù)增加，并有進(jìn)一步破碎化趨勢。這可能是由于建設(shè)用地的不斷擴張，部分生態(tài)用地被分割，進(jìn)而導(dǎo)致生態(tài)空間破碎化加劇。各類型斑塊LSI 均有不同程度增加，其中建設(shè)用地增加最多，說明近些年隨著蔡甸區(qū)建設(shè)用地擴張，各地類斑塊形狀更加復(fù)雜。景觀分離度（DIVISION）指標(biāo)計算結(jié)果顯示（圖5），2010-2020年蔡甸區(qū)東部后官湖與小奓湖濕地片區(qū)破碎化趨勢較高。

表3 蔡甸區(qū)國土空間斑塊類型水平指數(shù)Table 3 Changes of landscape index at landscape patch level in Caidian District

圖5 2010-2020年景觀分離度空間變化Fig.5 Changes in spatial distribution of landscape separation from 2010 to 2020

4）生態(tài)系統(tǒng)退化綜合診斷。生態(tài)系統(tǒng)退化綜合診斷結(jié)果顯示（圖6），蔡甸區(qū)生態(tài)空間重度和中度退化區(qū)域面積分別為662.13、12 775.68 hm2，分別占全區(qū)總面積的0.6%和13.1%，呈碎片狀分布，主要位于小奓湖、后官湖濕地片區(qū)及南部沉湖片區(qū)，是生態(tài)修復(fù)的重點區(qū)域。蔡甸區(qū)輕度退化的生態(tài)空間面積為63 618.03 hm2，占總面積65.2%；未退化與微度退化區(qū)域面積分別為778.41、19 675.35 hm2，占總面積的21.0%，主要集中在東部區(qū)域部分濕地的中部及周邊。

圖6 生態(tài)用地退化空間分布Fig.6 Distribution of ecological degradation

2.2 生態(tài)修復(fù)

1）生態(tài)修復(fù)格局。本研究共提取出生態(tài)源地的總面積為1 901.52 hm2，主要以林地與水體為主，分布于沉湖濕地片區(qū)、小奓湖片區(qū)、九真山風(fēng)景區(qū)、通順河、嵩陽森林公園、知音湖、后官湖濕地等。識別出潛在生態(tài)廊道的長度為18 168.12 m，分別連接烏梅山-官山-九真山風(fēng)景區(qū)-小奓湖、沿武漢繞城高速及周邊綠化隔離帶形成的南北走向的廊道、黃絲河及其周圍生態(tài)空間、嵩陽山-西湖-虎頭山-后官湖、通順河-小奓湖-沉湖及其周圍農(nóng)田。為充分保證生物廊道的連續(xù)性，基于識別出的潛在生態(tài)廊道線劃定寬度至少為100 m 的廊道緩沖帶［20］以滿足生物保護(hù)的基本需求?；诂F(xiàn)狀對潛在廊道進(jìn)行調(diào)整，有效連接生態(tài)源地，維持生態(tài)功能連續(xù)性，在蔡甸區(qū)后期的開發(fā)建設(shè)中避免對生態(tài)廊道的破壞，以免阻斷物種之間擴散與流通。完整的生態(tài)安全格局如圖7所示。

圖7 蔡甸區(qū)國土空間生態(tài)安全格局Fig.7 Ecological security pattern of territorial space in Caidian District

2）生態(tài)修復(fù)分區(qū)。根據(jù)蔡甸區(qū)實際情況和生態(tài)安全格局構(gòu)建成果（生態(tài)源地+生態(tài)廊道），最終劃分出四類國土空間生態(tài)修復(fù)區(qū)：生態(tài)保育區(qū)、自然修復(fù)區(qū)、人工修復(fù)區(qū)、生態(tài)廊道建設(shè)區(qū)（圖8）。

圖8 蔡甸區(qū)國土空間生態(tài)修復(fù)關(guān)鍵區(qū)域及修復(fù)分區(qū)Fig.8 Key areas of ecological restoration and their classification in Caidian District

生態(tài)保育區(qū)：是維持生態(tài)安全的重點區(qū)域和生態(tài)保護(hù)的核心區(qū)域，主要是指生態(tài)狀況良好的穩(wěn)定區(qū)域，包括沉湖濕地、九真山森林公園、嵩陽山森林公園等。這類區(qū)域應(yīng)以維持現(xiàn)有生態(tài)景觀類型、維護(hù)本地生物多樣性為主要手段。

自然修復(fù)區(qū)：是指區(qū)域內(nèi)輕中度退化的生態(tài)區(qū)域，主要涉及九真山、嵩陽山森林公園等。這類區(qū)域應(yīng)以自然修復(fù)為主，應(yīng)加強監(jiān)管力度，嚴(yán)格保護(hù)生態(tài)紅線，保護(hù)現(xiàn)有森林生境資源，協(xié)調(diào)景區(qū)游人與自然生境的關(guān)系，從而提升生態(tài)系統(tǒng)完整性，提高生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量。

人工修復(fù)區(qū)：主要針對生態(tài)用地質(zhì)量下降、斑塊破碎趨于嚴(yán)重的生態(tài)退化區(qū)域，有必要在資源環(huán)境進(jìn)一步惡化之前對該區(qū)域施以人工措施進(jìn)行修復(fù)。對于后官湖濕地片區(qū)，應(yīng)強化藍(lán)色空間的保護(hù)修復(fù)，加強周邊城鎮(zhèn)生活污水處理力度，并進(jìn)一步開展水源涵養(yǎng)工程，提高湖泊水系連通性，加強防護(hù)林帶建設(shè)。針對長江沿岸的水環(huán)境的提升，應(yīng)加強長江沿岸的生態(tài)屏障建設(shè)，構(gòu)建生態(tài)岸線和濱水綠化景觀，提升植被覆蓋率。對于蔡甸區(qū)西部的黃絲河及其沿岸區(qū)域，由于植被覆蓋度較低、生態(tài)用地質(zhì)量較差，亟待重建生態(tài)保護(hù)林，從而提升區(qū)域植被蓋度。

生態(tài)廊道建設(shè)區(qū)：主要指串聯(lián)各類生態(tài)源地而形成的線性廊道，具有保護(hù)生物多樣性并提高生態(tài)斑塊連通性的重要作用。蔡甸區(qū)國土空間生態(tài)修復(fù)既要修復(fù)提升已有河流和道路廊道的生態(tài)質(zhì)量，也需要在生態(tài)源地未連通但阻力最小區(qū)域新建廊道，從而增強區(qū)域生態(tài)聯(lián)系。

3）生態(tài)修復(fù)策略。依據(jù)生態(tài)問題診斷結(jié)果和生態(tài)修復(fù)分區(qū)情況，本研究提出了各分區(qū)的修復(fù)類型及主攻修復(fù)方向和策略，具體見表4，區(qū)域類型空間分布見圖9。

表4 蔡甸區(qū)國土空間生態(tài)修復(fù)關(guān)鍵區(qū)域修復(fù)策略Table 4 Restoration strategies for territorial space ecological restoration in Caidian District

圖9 蔡甸區(qū)國土空間生態(tài)修復(fù)關(guān)鍵區(qū)域類型空間分布Fig.9 Distribution of key areas of ecological restoration in Caidian District

3 討 論

本研究以武漢市蔡甸區(qū)為研究區(qū)域，通過分析土地利用類型轉(zhuǎn)移變化、植被覆蓋度變化和景觀格局指數(shù)變化綜合識別生態(tài)系統(tǒng)的退化區(qū)域、退化類型及退化程度。同時，基于最小阻力模型識別生態(tài)廊道，構(gòu)建生態(tài)安全格局。然后，綜合生態(tài)系統(tǒng)退化診斷結(jié)果和生態(tài)安全格局底圖，系統(tǒng)辨識出生態(tài)修復(fù)的關(guān)鍵區(qū)域及其類型。其中，提取1 901.52 hm2林地和水體作為生態(tài)源地，識別出18 168.12 m 潛在生態(tài)廊道，從生態(tài)保育、自然修復(fù)、人工修復(fù)、生態(tài)廊道建設(shè)四個方面提出對應(yīng)的生態(tài)保護(hù)修復(fù)措施，解決關(guān)鍵區(qū)域內(nèi)的湖泊濕地退化、生物棲息地退化、斑塊破碎化等生態(tài)問題。

基于“源地識別-阻力面建立-廊道構(gòu)建”思路提出了“生態(tài)關(guān)鍵問題診斷-生態(tài)安全格局構(gòu)建-生態(tài)修復(fù)關(guān)鍵區(qū)域識別”的生態(tài)修復(fù)路徑。這一路徑框架從區(qū)域問題診斷和生態(tài)安全格局整體構(gòu)建2 個維度進(jìn)行了綜合考慮，彌補了以往研究從單一角度識別生態(tài)問題的局限性。本研究還從數(shù)量、質(zhì)量、空間格局3個方面對生態(tài)退化區(qū)域分布、退化程度及退化類型進(jìn)行了綜合診斷，并在生態(tài)安全格局構(gòu)建的基礎(chǔ)上，識別了生態(tài)修復(fù)的關(guān)鍵區(qū)域及其分區(qū)修復(fù)類型，并提出了相應(yīng)的生態(tài)修復(fù)策略。研究成果可為市縣級國土空間生態(tài)修復(fù)關(guān)鍵區(qū)域識別提供參考方法。

由于數(shù)據(jù)獲取的局限性，本研究只進(jìn)行了一個階段的生態(tài)本底動態(tài)演變分析，尚未對多個時段長時間序列的生態(tài)系統(tǒng)演變進(jìn)行深入研究。為科學(xué)確定生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)的參照系，并清楚了解生態(tài)系統(tǒng)演化的驅(qū)動機制，未來國土空間生態(tài)修復(fù)問題診斷應(yīng)盡可能開展長時間生態(tài)系統(tǒng)演變及驅(qū)動機制分析研究。此外，盡管本研究對生態(tài)修復(fù)關(guān)鍵區(qū)域的診斷是基于問題導(dǎo)向和目標(biāo)導(dǎo)向思維綜合確定的，但在目標(biāo)導(dǎo)向中僅考慮了生態(tài)安全格局一種情景，未能全面考慮當(dāng)前國土空間發(fā)展目標(biāo)，特別是與社會經(jīng)濟目標(biāo)進(jìn)行綜合決策。