我国自然资源资产的管理体制正在发生根本性转变,土地是大多数自然资源的载体,其本身也是重要的自然资源。生态系统与地表土地覆盖存在直接的联系,土地开发直接影响区域生态系统结构和功能。当前我国空间规划体制正在发生转变,原来分散在各部门各行业的空间规划与管控职能全部统一到新组建的自然资源部门,实现对国土空间的统一规划和统一管理。在国土空间规划体制进行大变革的背景下,研究地表覆盖演变的生态效应,分析国土空间开发利用对自然生态系统的影响,进而从生态系统宏观格局的层面,识别需要保护的核心区域、关键路径和战略节点,构建并优化区域生态安全战略格局具有重要意义。论文分析了湖南省国土空间保护与开发的宏观格局,使用多期土地覆盖数据对湖南省过去20年的生态安全格局演变趋势进行了研究,分析了近年来湖南省土地开发过程中产生的生态问题及其空间分布。引入多个生态系统评估模型综合评价了湖南省水源涵养、水土保持、生物多样性维护、地下水调节等生态系统服务功能及其在空间上的分布格局。在生态服务功能评价的基础上,引入生态系统连通性理论,对湖南省重要生态源地、生态廊道分别进行了识别,并按照“源地-廊道-节点-路径”的思路,对湖南省生态安全格局的构建提出了建议,提出了生态系统保护的宏观策略和方向;研究成果可以为国土空间规划的编制提供依据和支持。论文的主要结论包括:(1)湖南省地处长江中游,在经济发展与生态保护方面,湖南省在长江经济带都有清晰明确的战略定位。经济发展方面,湖南省在承接产业转移,联系沟通东部沿海与西部腹地方面发挥了重要作用,湖南省“一带一部”(东部沿海地区和中西部地区过渡带、长江开放经济带和沿海开放经济带结合部)的区位优势,在产业梯度转移和国家支持中西部地区发展的过程中都将受益,未来产业发展、人口聚集、城市扩张都面临重大战略机遇。生态保护方面,洞庭湖是长江“双肾”之一,湖泊湿地生态系统在长江流域生物多样性保护、洪水调蓄方面发挥了重要作用;湖南省地处长江中游腹地,“湘资沅澧”四水都汇入洞庭湖,湖南省在长江流域水源涵养、水土保持等方面发挥了不可或缺的作用。湖南省是长江经济带关键的战略地带,湖南省生态安全格局的构建对长江流域系统保护具有十分重要的意义。(2)湖南省正处在城镇化高速发展阶段,过去20年,湖南全省城镇人口增加了2369万人,城镇用地增加了1839.14平方公里。人口城镇化带动土地城镇化,显著改变了湖南省地表覆盖状况,也对湖南省生态格局产生了深远影响。初步测算湖南未来仍有1500万左右的城镇人口增量,城镇化对湖南省生态安全格局的影响还将深入。景观格局指数分析结果显示,人类活动尤其是城市化工业化开发活动显著改变了区域生态系统的组成和格局,对生态系统结构和功能的完整性产生了一定的负面影响,局部区域尤其是城镇化强度大的区域影响更显著,具体表现为自然斑块受人类活动的影响逐渐破碎化,人工景观面积比例显著上升,景观系统总体变得复杂多样,自然景观与人工景观交错关联的区域(人类活动影响自然生态系统的区域)在显著增加。基于InVEST的生境质量分析结果显示,由于湖南省幅员辽阔,气候条件佳,植被条件好,生境质量总体较好。过去20年,城镇化对湖南省2700平方公里的区域产生了显著影响,导致生境显著下降,影响区域占湖南省面积比例达到了1.27%。城镇化强度越高、基础设施尤其是交通基础设施建设越快的区域,生境质量下降的幅度越大。(3)在大量基础数据的支持下,使用NPP法、模型法、InVEST法三种方法对湖南省生态系统服务功能进行了评估。评估结果显示,湖南省水源涵养极重要区、重要区、中等重要区、较重要区、一般重要区比例分别达到了19.20%、43.87%、1.30%、28.41%、7.22%。湖南省生物多样性维护极重要区、重要区、中等重要区、较重要区、一般重要区比例分别达到了57.29%、20.07%、18.13%、3.93%、0.58%。湖南省水土保持生态功能极重要区、重要区、中等重要区、较重要区、一般重要区分别占比16.57%、24.42%、29.09%、18.20%、11.71%。全省整体生态安全战略格局为:洞庭湖“一湖”、武陵-雪峰山脉、罗霄-幕阜山脉、南岭山脉“三山”;以及湘资沅澧“四水”;从生态系统综合评估结果来看,“一湖三山四水”区域也是湖南省提供水源涵养、生物多样性维护、水土保持各项生态系统服务功能的核心区和重要区,需要加强保护。(4)生态源地是生态系统保护的最核心区域。在生态评估的基础上,综合考虑景观连通性与生境质量,识别了湖南省生态源地,并与基于模拟退火算法的保护区优化算法结果进行比对,校验了源地识别结果。研究结果表明:湖南省重要生态源地总面积为5.94万平方公里,占湖南省总国土面积的28.04%;生态源地主要分布在省域西北和东南。湖南省面积较大林地区域如武陵山区、雪峰山区、南岭山地、越城岭、衡山、阳明山区都是重要生态源地,洞庭湖等区域面积较大的湿地水域也具备重要的生态功能,属于生态源地范畴,需要重点保护。(5)生态廊道是生态系统保护的关键区域。论文基于生态连通性分析的思路和方法,建立了景观阻力表面,模拟物种在景观中的迁徙,识别出潜在的迁徙廊道。研究结果表明:湖南省47块重要生态源地之间存在85条潜在迁徙的廊道。湖南省中部区域由于源地分布较为分散,景观破碎化更为严重,生态廊道集中分布,且廊道的长度偏大;而南部南岭、越城岭,西北武陵山区的源地相对完整,源地斑块之间的距离不远,物种迁徙通道通畅,生态廊道相对较少,且廊道长度偏短。生态廊道保证了生态源地之间物质、能量、基因的连通性,需要加强保护;尤其是在景观破碎度高的区域,需要重点关注生态廊道的生态效益。(6)在湖南省47块重要生态源地、85条重要生态廊道的基础上,进一步对省域生态安全格局进行研究,提取了重要生态节点和关键辐射道。共识别出重要节点873个,关键辐射道1036条。在考虑连通性的基础上,对源地、廊道、节点进行重要性评估,研究结果显示湖南省47块生态源地中,有重要生态源地18块;85条生态廊道中,有重要廊道26条;873个生态节点中,有重要生态节点40个。综合生态源地、廊道、辐射道、节点分析的结果,结合源地、廊道、节点重要性评估,构建了湖南省省域生态安全格局并对湖南省国土空间保护与开发提出了建议和策略:生态源地尤其是极重要生态源地应进行重点保护,应划入生态保护红线,严控人类活动;生态廊道尤其是极重要生态廊道应加强保护,城镇开发、道路交通等基础设施建设应尽量避开生态廊道的关键区域,确保生态系统的连通性;生态节点尤其是极重要生态节点,应实施抢救性保护或者生态修复,恢复节点区域生态功能。