《Geocarto International》：Regional ecological zoning identification and optimization strategies based on multi-scenario simulation—a case study of Hebei Province, China
编辑推荐：
快速城镇化与高强度人类活动引发突出生态环境问题，亟需通过合理的生态分区保障区域生态安全。研究人员以河北省为研究区，采用2020年土地利用数据，运用PLUS模型模拟2030年四种情景下土地利用格局，定量解析生态系统服务价值（ESV）与景观生态风险（LER）的空间
快速城镇化与高强度人类活动引发突出生态环境问题，亟需通过合理的生态分区保障区域生态安全。研究人员以河北省为研究区，采用2020年土地利用数据，运用PLUS模型模拟2030年四种情景下土地利用格局，定量解析生态系统服务价值（ESV）与景观生态风险（LER）的空间分异特征以识别生态分区。结果表明，各情景下草地与ESV普遍下降；耕地保护情景实现耕地净增956.23 km2，经济发展情景导致耕地严重流失（4576.61 km2）且建设用地快速扩张（净增5969.82 km2），ESV降低1.40%；ESV与LER呈显著负空间相关。研究结果为京津冀及类似区域差异化生态管理提供科学支撑。
研究背景方面，人口扩张与经济发展驱动地表空间占用与资源开发，快速城镇化引致土地利用剧变、生态系统服务退化及景观破碎化，城乡建设用地侵占是ESV下降主因。既有ESV与LER研究多依赖历史时序或单期静态评价，忽视未来多情景动态演化，且生态分区常简单叠加高低值、忽略空间集聚与协同治理，情景模拟亦偏重面积量变而疏于“土地利用变化—ESV变异—LER波动—分区管控”传导机制。河北省作为京津冀协同发展核心生态屏障，生态本底脆弱，既有研究难以匹配其生态保护迫切需求。为此，研究人员以河北省为对象，耦合多情景模拟与“价值—风险”空间集聚模式开展生态分区识别与优化，论文发表于《Geocarto International》。
关键技术方法上，研究人员基于2010与2020年土地利用数据及自然、社会经济、限制因子等驱动变量，利用PLUS模型（Patch-generating Land Use Simulation Model，融合随机森林规则挖掘与元胞自动机）设置自然发展、生态保护、经济发展、耕地保护四情景，配置邻域权重与转移成本矩阵迭代模拟2030年土地利用；依谢高地当量法修订河北ESV系数并以1万米渔网网格核算网格ESV；借助Fragstats计算景观破碎度、分离度、优势度加权得到景观干扰度，耦合脆弱度得网格LER；最后用GeoDa以经验贝叶斯率局部Moran's I（Empirical Bayes Local Moran's I）识别“高值—高风险”等五类LISA聚类区完成分区。
研究结果部分，3.1节多情景土地利用模拟显示，模型精度Kappa 0.85、总体精度0.90；自然发展情景耕地草地未利用地减、建设用地增；生态情景减缓生态用地流失；经济情景耕地减4576.61 km2、建设用地净增5969.82 km2；耕地保护情景耕地首增956.23 km2、林地增2785.77 km2。3.2节多情景ESV表明，2020年实际ESV为30.202亿元，四模拟情景较2020分别降0.47%、0.16%、1.40%、0.15%，经济情景供水功能降幅最大，高值区聚于渤海沿岸、燕山、太行山。3.3节多情景LER指出，低风险区在自然与经济情景分别降11.87%、16.26%，较高风险区在自然情景降3.07%，经济情景较低风险区增5.85%；高风险呈“东南西北高、东北西南低”格局，平原农耕城建带为高险。3.4节生态分区识别得出，低值—低风险区广布中南平原与唐秦部分区，高值—高风险区集中于渤海、燕山、太行，经济情景下高—高区扩5.355 km2，耕地保护情景低—低区扩7.214 km2。3.5节优化策略按四类分区提出：高值高风险区划生态红线与港口缓冲带、推进燕太山区退耕还林；低值低风险区推农建生态协同与农田林网；高值低风险区固森林水体本底；低值高风险区（坝上高原等）禁牧轮牧、退化耕地修复。
讨论部分指出，ESV高值多对应山地森林与滨海水文调节，除耕地保护外均降势印证城镇化削弱生态供给；LER高值源于平原集约开发与人扰叠加及坝上地形破碎；本研究补白未来情景下ESV-LER分区预测，但土地转换概率模型未充分纳入政策与地质灾害约束，后续应增补驱动因子与突发灾害变量。结论部分翻译如下：（1）至2030年河北省草地续减，除耕地保护情景外耕地皆降，自然情景耕草转林水建，生态情景林地显增，经济情景建设用地平原扩幅最大。（2）ESV高值聚渤海、燕山、太行，低值落坝上、丘陵、华北平原，仅耕地保护情景ESV变率转正。（3）LER与ESV空间反相关，高险区位于坝上、秦唐廊沧衡及保石邢邯局部，人扰与建设扩张致破碎化。（4）生态分区呈“大集聚小分散”，主轴为低值低风险平原带，次轴高值高风险渤海—燕太带，经济情景下高—高区随城镇化扩张。
