基于生态安全格局识别资源转型区的生态修复区域

受损矿区景观为何关系到日常生活

在全球范围内，以煤炭和其他矿产为基础兴起的城市常常支付着隐性的代价：地面沉降、水体污染和绿地减少。这些变化不仅破坏了土地面貌，还在悄然削弱净化空气与水、抵御洪涝、支持粮食生产等自然系统的功能。本研究以上海以西中国东部的徐州铜山（Tongshan）区为例——一个处于转型期的典型矿业城市——展示了科学如何引导更明智的生态修复，使人类、自然和地方经济能够共同受益。

从煤炭地到更绿的土地

铜山环绕徐州城市核心，长期被矿井、沉陷坑和扩张的建设用地切割。同时，它也是由农田、森林和湖泊构成的重要生态屏障。作者们希望回答一个务实的问题：有限的修复资金应优先投入哪里，才能获得最大的生态效益？为此，他们建立了一个“评估—格局—分区”的框架。首先评估景观在关键生态“功能”上的表现，例如供水、土壤保持、碳储存和生物栖息。然后绘制植物和动物在区内移动的便捷程度。最后将土地划分为需不同保护或修复强度的区域。

为自然服务“把脉”

研究团队选取了四个时间点——2005、2010、2015 和 2022 年，结合广泛使用的 InVEST 模型、卫星数据与本地图件进行分析。他们计算了五项主要的生态系统服务：产水量（景观蓄水与释放能力）、栖息地质量、植被与土壤中的碳储存、植被固碳与释氧、以及防护水土流失。将这些指标合成一个综合生态服务指数，呈现每个地点的整体生态“健康得分”。近二十年间，表现最好的区域多位于东北和南部的森林与园林景观，而城市核心和重度开采区持续得分偏低。总体上，该指数呈 N 型变化，2010 年左右出现明显下降——此时铜山由县级调整为区级，建设用地快速替代耕地与森林。

绘制生态生命线与压力点

随后，研究者关注生态要素在土地上的流动性。他们识别出“生态源地”——在所有年份中始终被评为极其重要的斑块，并将其视为生物多样性与关键自然功能的据点。然后采用受电路模型启发的方法，计算“阻力面”，以显示高速公路、密集居住区、矿区沉陷、陡坡和夜间亮光等不同地物对物种与生态过程流动的阻碍程度。结果显示共有 126.6 平方公里的生态源地、总长约 592 公里的 147 条廊道，以及数十处在建成区和受矿业影响区域中廊道被压缩或截断的瓶颈与阻隔区。

用于更智慧修复的四类分区

为了将这些地图转化为可操作的方案，作者建立了一个将三要素融合的简易分区指数：当前生态系统服务的强度、生态过程移动的难易（阻力）以及条件随时间的改善或恶化趋势。基于该指数，他们将铜山划为四类生态区。缓冲区（占区内一半以上）条件总体良好但仍脆弱，是以较小投入维持生态功能的巨大机会。保护区约占总面积的十分之一，是森林和高产农田的“核心瑰宝”，需要严格保护。警示区为生态承压区域，若无预防性措施可能进一步恶化。修复区略超 5% 的土地，最为退化，常与矿区沉陷和高密度建设重合，需要紧急且有针对性的修复。

对居民与政策的意义

对于铜山及其他资源型城市的居民和规划者来说，结论很明确：生态修复在于把握自然何处仍然强健、何处正在崩解以及人类如何重塑土地。研究表明，尽管过去的修复在部分区域产生了积极影响，但大面积景观仍处于脆弱的中间状态——既非完好也未彻底破坏——这一状态通过精明管理可被扭转。将生态系统服务评估与野生物种通行路径结合并辅以明确分区规则，该框架提供了实用路线图：保护高功能区域、加固缓冲区、在警示区及早行动，并将重度修复资源集中投向最受损的热点。如此一来，从矿业中走出的城市可重建更健康的景观，从更安全的水土到更宜居的社区，均更好地服务于日常生活。

引用: Ma, Y., Wang, R., Wang, Y. et al. Identifying ecological restoration zones based on ecological security patterns in a resource transitioning district. Sci Rep 16, 5829 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-36110-3

关键词: 生态修复, 生态系统服务, 矿业城市, 土地利用变化, 空间规划