The rapid process of urbanization, accompanied by the sharp increase of urban population and expansion of artificial surface, has resulted in the loss of natural ecosystems and the degradation of ecosystem services. Identifying and protecting key places that have high importance for ecological sustainability are great challenges. Ecological security patterns are such an integrated approach to protecting regional ecological sustainability. In this study, taking Yunnan Province, China as a case study area, ecological sources were identified through ecosystem services, and circuit theory was used to model ecosystem processes in heterogeneous landscapes via calculating the 'resistance' or 'current', and thus to identify ecological corridors and key ecological nodes. The results showed that, ecological security patterns included 66 ecological sources, 186 ecological corridors, 24 pinch-points and 10 barriers. In details, the ecological sources were mainly distributed in the southwest and northwest of Yunnan Province, with the ecological corridors locating along the high mountains, and both ecological sources and corridors were mostly covered with forest land. Pinch-points covered by forest land and cultivated land, were distributed in the middle of Yunnan Province along the rivers. Approximately 75.9% nature reserves were located in the identified ecological sources, and the remainings were mainly distributed in eastern Yunnan Province with small area, showing the effectiveness in identifying ecological security patterns. Among 81 projects of low-slope hill development carried out in Yunnan Province, 46.9% showed potential human stress on regional ecological security. Based on ecosystem services and circuit theory, this study provides a new approach to identifying the spatial range of ecological corridors and the specific location of key nodes for effective ecological conservation and restoration.

Ecosystem service is the key comprehensive indicator for measuring the ecological effects of urbanization. Although various studies have found a causal relationship between urbanization and ecosystem services degradation, the linear or non-linear characteristics are still unclear, especially identifying the impact thresholds in this relationship. This study quantified four ecosystem services (i.e. soil conservation, carbon sequestration and oxygen production, water yield, and food production) and total ecosystem services (TES), and then identified multiple advantageous area of ecosystem services in the peri-urban area of Beijing City. Using piecewise linear regression, the response of TES to urbanization (i.e., population density, GDP density, and construction land proportion) and its thresholds were detected. The results showed that, the TES was high in the north and west and low in the southeast, and there were seven multiple advantageous areas (distributed in the new urban development zone and ecological conservation zone), one single advantageous area (distributed in the ecological conservation zone), and six disadvantageous areas (mainly distributed in the urban function extended zone). TES response to population and economic urbanization each had a threshold (229personkm-2 and 107.15millionyuankm-2, respectively), above which TES decreased rapidly with intensifying urbanization. However, there was a negative linear relationship between land urbanization and TES, which indicated that the impact of land urbanization on ecosystem services was more direct and effective than that of population and economic urbanization. It was also found that the negative impact of urbanization on TES was highest in the urban function extended zone, followed in descending order by that in the new urban development zone and ecological conservation zone. According to the detected relationships between urbanization and TES, the economic and population urbanization should be strengthened accompanied by slowing or even reducing land urbanization, so as to achieve urban ecological sustainability with less ecosystem services degradation.

Chinese cities are pursuing an energy transition to decouple energy-related carbon emissions (ERCEs) from economic growth. Despite numerous studies focusing on the factors influencing carbon emissions, few have quantitatively analyzed their respective contribution rates, thus leaving a gap in effectively guiding policies. This study took 16 cities in the Yangtze River Delta (YRD) as the study area. The decoupling between ERCEs and economic growth was analyzed during 2000–2020, and the contribution rates of different factors were explored. The results showed that the total ERCEs increased from 413.40 million to 1265.86 million tons during 2000–2020, increasing by over three times. Coal and oil were the dominant energy sources in most cities, but natural gas consumption increased from 0.15% to 5.96%. Moreover, 14 cities showed a decoupling status, indicating a certain win–win situation between economic growth and ERCE reduction. Economic growth greatly increased ERCEs, with its contribution rate ranging from 114.65% to 493.27% during 2000–2020. On the contrary, energy structure and energy intensity both contributed to reducing ERCEs in most cities, and their maximum contribution rates reached −32.29% and −449.13%, respectively, which were the main forces for the win–win situation. Finally, carbon reduction proposals are put forward, which provide theoretical support for achieving the “Double Carbon” goal in the YRD.

Vegetation plays a crucial role in enhancing residents’ quality of life, especially in densely populated urban areas. However, previous research has rarely explored the inconsistency between vegetation greenness and productivity or its potential factors, leaving the reasons for their inconsistency unclear. Taking the three largest urban agglomerations in China as study areas, this study examined the inconsistency between vegetation greenness (LAI) and productivity (GPP) after detecting their dynamics based on the Mann–Kendall test. Then, the impact of land use change on the observed inconsistency was explored by contrasting the variations in vegetation greenness and productivity between regions with and without land use changes. The effect of climate change was evaluated by the Spearman correlation method at the pixel level. The results showed that both vegetation greenness and productivity exhibited a rising trend in three agglomerations from 2001 to 2020. Notably, an obvious inconsistency existed between greenness and productivity. Regions with a consistent change in greenness and productivity accounted for 69.87% in Beijing–Tianjin–Hebei (BTH), while only 45.65% and 42.93% in the Pearl River Delta (PRD) and the Yangtze River Delta (YRD), respectively. Land use change and climate change exerted divergent impacts on greenness and productivity across these agglomerations. The conversion of croplands and grasslands to construction lands had a more severe negative effect on vegetation greenness than on productivity in all regions. However, this transition led to a general decline in both greenness and productivity in the YRD and PRD, whereas in BTH, greenness declined while productivity paradoxically increased. As for climatic factors, the responses of greenness and productivity to rainfall and solar radiation exhibited spatial heterogeneity among the three agglomerations. In the YRD and PRD, they had a negative correlation with rainfall and a positive correlation with solar radiation, whereas in BTH, these correlations were reversed. Our spatial comparative analysis provided insights into the inconsistency between vegetation greenness and productivity as well as their potential reasons, offering a fresh perspective for regional vegetation research.