从服务、风险与健康视角看山西省多尺度生态安全的时空演变与驱动机制

这与人和地方为何重要

山西省的景观在中国北部承担着双重职能：它们既提供为城市供能的煤炭，同时又由山丘、河流和森林构成，承担着保护土壤、储存碳和净化水源的职责。本研究提出了一个简单但紧迫的问题，具有广泛的现实意义：随着区域经济发展，其自然安全网是增强了还是削弱了？通过追踪二十多年间自然服务、环境风险与生态系统总体状况的变化，作者为资源依赖型地区在全球范围内面临的权衡提供了一个观察窗口。

观察自然的供给、压力与整体健康

研究者没有把环境简单地归为一个得分，而是将生态安全拆解为三个通俗易懂的维度。首先是自然提供的服务，如农作物产出、清洁水源、土壤保护、野生动植物栖息地、碳储存和户外休闲。其次是风险，例如景观破碎化、大规模建设和高强度土地利用，使生态系统更加脆弱。第三是健康，反映了陆地生物系统维持结构与从干扰中恢复能力的强弱。研究团队利用卫星影像、气候记录、土地利用图以及人口和经济数据，构建了一个“服务—风险—健康”框架，对2000年至2023年间山西省在细格网与县域尺度的生态安全进行了评估。

山西景观随时间的变化

呈现出的图景是复杂的。从积极方面看，生态系统服务稳步改善。太行、吕梁等山区仍是森林和草地的坚固堡垒，大规模的退耕还林还草工程使这些地区在水调节、土壤保持和碳储存方面的功能增强。中部盆地的低服务区随着恢复项目的推进有所缩小。与此同时，生态风险总体上有所上升，尤其是在盆地和平原地带，城市、道路和工业在曾经连片的栖息地上蔓延，使这些地区经历强烈的人类活动和高度的景观破碎化。

表面改善下的隐性压力

最令人担忧的是生态系统健康的趋势。尽管服务有所增加，山西生态系统的整体健康指数自2000年以来约下降了五分之一，呈“M形”下滑。高健康状况仍然集中在地形崎岖、植被良好的山区；而中部盆地政治密集、煤炭开采集中的地区则多表现为中低健康水平。将三维度综合后，山西的总体生态安全水平随时间仅呈微弱上升趋势，空间格局保持“东南高、西北低”的稳定态势。计算得到的生态安全中心在襄垣县西北方向的一小片区域内摆动，细微地描绘出随着城市群扩张，自然与发展之间平衡的位移。

得失背后的驱动因素

为理解这些格局的成因，作者考察了十几种影响因素，从降雨和温度到人口密度、建筑覆盖和植被绿度。三者最为突出。植被覆盖（以植被指数反映）体现了自然基础的强弱；建筑用地占比反映了发展压力；人口密度代表人类利用的强度。随着时间推移，植被与建设用地轮流成为生态安全的主要驱动因素，而人口则形成第三个相对稳定的影响极。当任意两因子共同作用时——例如在人植被稀少区域的高密度建设——其对生态安全的综合影响强于任何单一因素，揭示了自然复原力与人类活动之间强烈且非线性的博弈。

对未来选择的含意

对非专业读者而言，研究的结论很明确：恢复工程可以提升自然的一些服务，同时深层次的结构性破坏可能在悄然累积。山西的经验表明，山区森林和河流廊道仍可充当生态“屏障”，但若不加控制的建设用地扩张和重工业发展，会逐步侵蚀土地的基础性健康。作者认为，要保障像山西这样的资源型地区的生态安全，需要收紧对脆弱区域新开发的限制，在生态薄弱处加大有针对性的修复投入，并通过持续监测发出早期预警。简言之，真正的生态安全不仅是当下更多的服务，而是景观的生物系统长期维持足以支持人类与自然共存的强韧性。

引用: Dang, G., Li, G. & Hu, J. Spatiotemporal evolution and driving mechanisms of multiple scales ecological security in Shanxi Province from the perspective of service, risk and health. Sci Rep 16, 11626 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-44386-8

关键词: 生态安全, 土地利用变化, 生态系统健康, 黄河流域, 资源型地区