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高寒牧区作为全球生态环境最为敏感和脆弱的区域,是我国乃至亚洲的重要生态安全屏障。近年来,随着全球变化和社会经济的快速发展,气候暖湿化、冰川融化、湿地萎缩、草地退化和土地荒漠化等生态环境问题频现,已经严重制约着当地人类社会的可持续发展。生态安全是人类生存的重要保障,在可持续发展中发挥着至关重要的作用。然而,针对高寒牧区生态安全评价和作用机理的探索和认识尚不全面。此外,很少有研究对生态安全评价模型进行验证和不确定性分析,这往往会削弱评价结果的可靠性。本研究选择青藏高原东北边缘甘南高寒牧区作为研究区,构建基于生态系统健康、生态风险和生态系统服务的生态安全评价框架,并引入遥感生态指数和高清影像验证评价结果的可靠性。最后分析甘南高寒牧区生态安全时空变化特征和影响因素,旨在为研究区社会经济发展与生态环境保护提供科学依据。主要研究结果如下:(1)随机森林算法对变量重要性的分析结果显示,海拔和坡度是影响研究区土地利用分类最大的特征变量。总体精度和Kappa系数分别为86.94%–93.86%和83.14%–92.16%。甘南高寒牧区土地利用类型面积最大的为草地(58%–60%),然后依次为林地(5%–28%)和耕地(6–10%),建设用地面积占比最小(<0.71%)。从空间上看,草地主要分布在甘南牧区西北部,而林地集中分布在东南部。(2)2000–2020年,甘南高寒牧区生态系统健康指数呈现出波动上升趋势。从空间分布看,生态系统健康水平整体呈现由西南向东北递减的趋势,大多区域处于一般健康水平以上,占总面积的68.33%以上。较好和好的生态健康水平主要分布在玛曲县、迭部县和碌曲县,而差和较差的生态健康水平分布在临潭县和夏河县。近20年来一般健康水平的面积逐渐减少,较好和好的生态健康水平呈现先改善后恶化,而差的生态健康水平呈现增加变化趋势。(3)构建基于景观生态风险和生态敏感性的生态风险评估结果更加符合实际。2000–2020年,甘南高寒牧区的景观生态风险指数整体呈现上升趋势,生态风险等级以低风险和较低风险为主。生态敏感性以轻度和中度敏感性为主,且不敏感区域的面积减少而中度敏感区域的面积增加。整体上,生态风险呈先降低再升高的波动增加趋势,风险等级主要以中风险及以下为主,主要分布在研究区西北部,而高风险和较高风险的面积占比较少。(4)就生态系统服务而言,2000–2020年,农业生产服务产值显著升高,碳储存、产水量和土壤保持量展现出增加趋势,生境质量变化相对稳定。五项生态系统服务空间分布差异显著。农业产值高值区分布在临潭县,碳储存、生境质量和土壤保持服务空间上呈现出东南高西北低的空间分布特征,而产水量服务呈现南高北低递减的空间分布格局。生态系统服务指数整体呈波动增加趋势,空间上表现为东南高西北低的分布格局。生态系统服务等级以中等服务为主,较高和高服务等级分布在甘南高寒牧区东南部。(5)近20年甘南高寒牧区综合生态安全指数呈现波动上升趋势,表明生态安全状况总体有所改善。评价结果验证发现综合生态安全指数和遥感生态指数的相关系数(r)介于0.653–0.745之间,空间分布与遥感生态指数和高清影像具有一致性。研究区生态安全水平以中度及以上为主,占总面积的81.48%以上。空间分布上,低和较低生态安全水平区域集中在夏河县、临潭县、玛曲县西部和白龙江流域;而高度和较高生态安全区分布在玛曲县、迭部县及舟曲县。生态安全变化检测显示,2000–2020年甘南高寒牧区的生态安全以不变区为主,其中波动不变区占36.90%,常年不变区占22.19%。(6)空间相关性分析和双变量空间自相关分析结果均表明,生态安全与生态系统健康和生态系统服务之间表现出较强的正相关性,而与生态风险展现出负相关性。单变量空间自相关显示,生态安全表现出高度的空间聚集特征,以“高–高”和“低–低”聚类为主,空间上呈现两极分化。另外,低度安全和较低安全等级重心表现出北移趋势,而中度安全及以上等级呈现南移特征。社会经济因素比自然因素和景观指数对生态安全的影响大,且任何两个影响因子之间的交互作用增强了生态安全变化。其中年均降雨、工业增加值、人均GDP、化肥使用量、城市化率和放牧压力被识别为影响甘南高寒牧区生态变化的主导因素。