在全球人口增长、经济发展和城市化加速的大背景下，生态系统和景观格局正面临着前所未有的压力。人类活动对自然环境的干扰日益严重，导致生态系统服务持续退化，景观生态风险不断升高。如何实施有效的生态管理措施，提升生态系统服务、降低生态风险并实现可持续发展，成为了亟待解决的科学问题。生态分区作为解决这一挑战的重要工具，虽已被广泛研究，但目前仍缺乏统一的方法，且现有研究多集中于静态划分，难以满足对未来生态状况预测和动态监测的需求。
中国西部地区在社会经济发展方面相对滞后，区域差异明显。呼和浩特市作为中国西部快速发展的典型城市，在城市化进程中面临着诸多生态环境问题。为了推动中国城市化的全面协调发展，为西部地区城市未来发展提供科学规划参考，内蒙古农业大学的研究人员以呼和浩特市为研究对象，开展了一系列研究，并将成果发表在《Scientific Reports》上。
研究人员运用了多种技术方法。在数据处理方面，收集了土地利用、自然和社会经济等多方面的数据，包括从资源与环境科学数据中心获取的土地利用、DEM、土壤类型等数据，以及从其他平台获取的人口密度、GDP 等数据 。在模型选择上，对比了 PLUS 模型和 GeoSOS-FLUS 模型，最终选用 PLUS 模型进行土地利用模拟和预测 。同时，利用 Z-score 标准化方法对 ESV 和 LER 进行处理，以划分生态区。
研究结果如下：
- 土地利用变化分析：2000 - 2020 年，呼和浩特市土地利用类型空间分布差异显著。耕地分布广泛，主要集中在北部部分县区；草原分布在部分县区的特定区域；水域面积较少且分布集中。建设用地扩张明显，从玉泉区向其他区域辐射，导致草原和耕地面积减少。在不同情景预测中，2040 年未利用土地面积减少。城市发展情景下，建设用地增加，耕地、草原和水域面积减少；耕地保护情景下，耕地面积增加；自然发展情景下，建设用地和林地增加，耕地等减少；生态保护情景下，生态用地增加 。
- 景观生态风险的空间分异特征：2000 - 2020 年，呼和浩特市景观生态风险以极低、低和中等风险为主，其面积呈波动下降趋势，高和极高风险区域面积波动上升。未来情景中，城市发展情景下极高风险区域增加最多；耕地保护情景下极低风险区域最小，低风险区域最大 。
- 生态系统服务价值的空间分异特征：2000 - 2020 年，呼和浩特市 ESV 变化极小，草原和森林生态系统对 ESV 贡献最大，合计占比超 65%。未来情景中，ESV 呈现北高南低的分布格局，生态保护、自然发展和耕地保护情景下，低价值区域面积减少，中、高价值区域面积增加 。
- 生态空间分区的构建：当前生态分区中， Zone IV 占主导，面积呈增加趋势；Zone I 面积最小且呈下降趋势；Zone II 面积减少；Zone III 面积上升 。未来情景下，不同分区面积变化各异，如城市发展情景下 Zone I 和 Zone II 面积减少，Zone III 和 Zone IV 面积增加 。
研究结论表明，ESV 和 LER 之间存在显著相关性。历史时期，呼和浩特市 LER 以极低、低和中等风险为主，ESV 变化较小，生态分区以 Zone IV 为主。未来不同发展情景下，LER 和 ESV 呈现不同变化趋势，政策干预可有效调节生态区动态。该研究综合评估了 LER 和 ESV 的时空趋势，进行了生态分区并预测了未来情景，为呼和浩特市及其他面临类似问题的城市提供了城市土地利用规划和生态保护政策的实践方案，对推动区域可持续发展具有重要意义。同时，研究也指出了存在的局限性，如土地利用模拟规则受未来政策影响、ESV 评估存在简化分类导致的误差等，并提出了未来研究方向，包括使用更精确的土地利用数据、改进模拟模型、制定更可靠的未来情景等。
生物通微信公众号
