多情景土地利用模拟与生态网络分析融合下的生态红线政策效能评估：以武汉为例

本文创新性整合多情景土地利用模拟（PLUS模型）与生态网络分析（EN），系统评估生态红线（ERLs）政策对土地格局与生态连通性的影响。研究通过四种情景（BAU、EBL、EDL、ERL）揭示ERLs在抑制城市扩张、优化生态源保护与廊道构建中的差异化效能，为生态政策优化提供科学依据。

　　

Section snippets

Study area

武汉（113°41′?115°05′E, 29°58′?31°22′N）位于中国中南部，是长江与汉江交汇处的特大城市（面积8569.15 km²），作为湖北省的政治经济文化中心，其地形以平原为主，南北环抱丘陵，属亚热带季风气候，水热条件优越。

Method flowchart

本研究通过三步框架评估生态红线政策：（1）将不同ERLs政策嵌入PLUS模型进行多情景土地利用模拟；（2）基于最小累积阻力模型（MCR）和电路理论构建生态网络（EN）；（3）对比多情景下EN结构与连通性指标，解析ERLs的生态影响。

Model operation and validation

以2005和2015年土地利用数据为基础，利用PLUS模型预测2020年土地格局，并通过与实际数据对比验证模型精度。最终参数设定为：LEAS模块（回归树数20、采样率0.01、mTry10）；CARS模块（斑块生成阈值0.2、扩张系数0.2、种子比例0.1）。模型验证显示总体精度达91.23%，Kappa系数0.872，证明模拟结果可靠。

The effect of ERLs policy on land use and ecological network

为应对快速城市化引发的生态退化，中国实施生态红线（ERLs）这一核心空间管控政策，通过严格保护生态功能关键区和敏感区，维护生态安全与生物多样性（Bai et al., 2016; Chen et al., 2024）。研究表明，ERLs政策显著保护耕地并抑制城市扩张，但对生态用地的保护效果因情景而异：EBL情景优化大尺度生态源保护；EDL情景呈现最多廊道数量和最长总长度；ERL情景则最小化生态屏障点数量与面积。值得注意的是，ERLs政策并未显著提升整体网络连通性，且ERL情景的多数指标介于EBL与EDL之间，体现政策在生态保护中的权衡特性。

Conclusion

本研究通过耦合多情景土地利用模拟与生态网络分析，揭示ERLs政策的实施效果：其有效保护农田并抑制城市扩张，但对生态用地保护存在差异；不同政策对生态斑块、廊道及屏障的维护作用各异；景观连通性指标显示ERLs未显著改善整体网络结构，印证了政策在生态保护与发展中需进一步优化。