《Scientific African》：Land use/Land cover change dynamics of Moist Evergreen Afromontane Forest, Southern Ethiopia: Implications for conservation
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为应对埃塞俄比亚南部关键生物多样性区域因人口压力、毁林等因素导致的植被覆盖快速减少问题，研究人员开展了针对Bore-Anferara-Wadera森林土地利用/土地覆盖(LULC)变化动态的研究。通过分析1986-2014年三期Landsat影像(TM/ETM+/OLI-TIRS)，发现农业用地和建成区分别以1838.14 ha/yr和1476 ha/yr的速度扩张，而森林和灌木林地年均减少1881.21 ha和2318.75 ha。该研究揭示了LULC变化的主要驱动因素，为制定联合保护措施提供了科学依据，对维持东非山地生物多样性热点区生态安全具有重要意义。
在非洲大陆，森林资源的命运牵动着全球生态学家的心弦。尽管全球森林净损失速度在近几十年有所放缓，但非洲地区的形势却不容乐观，其年均森林损失量从1990-2000年的330万公顷攀升至2010-2020年的390万公顷，成为全球森林消失最快的区域之一。位于埃塞俄比亚南部高原的Bore-Anferara-Wadera森林，作为东非山地生物多样性热点区的关键组成部分，正面临着前所未有的生存压力。这片孕育着脆弱物种如Leptopelis ragazzii、Serinus xantholaemus和Tauraco ruspolii的生态宝库，以及被过度采伐的珍贵树种Ocotea kenyensis，如何在人类活动与自然保护的博弈中找到平衡点，成为亟待解决的科学问题。
人类活动作为生物多样性丧失的主要推手，通过栖息地退化、碎片化和毁灭性开发等方式，正在改变着地球生态系统的面貌。霍珀等人曾警告，生物多样性丧失对21世纪生态系统变化的影响，可能与二氧化碳浓度上升带来的影响同样严重。在埃塞俄比亚高地——非洲人口最密集的农业区之一，过去四五十年来，人类通过土地利用变化对生态系统产生的影响尤为显著。环境退化已成为该国可持续发展的重要障碍，表现为水土资源恶化与生物多样性丧失的恶性循环。因此，深入了解土地利用和土地覆盖变化动态，对于制定应对土地退化、毁林和气候变化的科学决策至关重要。
以往的研究表明，埃塞俄比亚高地的土地利用和土地覆盖变化模式因研究时段、地理位置以及坡度和海拔差异而各不相同。然而，作为东非山地生物多样性热点区的重要区域，Bore-Anferara-Wadera森林的土地利用/土地覆盖变化动态及其主要驱动因素尚未得到系统研究。这一知识空白促使研究人员开展本次研究，旨在揭示该区域28年间的土地利用/土地覆盖变化规律，为区域生态保护和可持续发展提供科学依据。该研究成果发表在《Scientific African》期刊上。
研究人员综合运用遥感与地理信息系统技术，通过对1986年TM、2000年ETM+和2014年OLI/TIRS三期Landsat影像进行监督分类，结合地面控制点验证，分析了Bore-Anferara-Wadera森林的土地利用/土地覆盖变化。研究还通过焦点小组讨论和实地观察，识别了土地利用/土地覆盖变化的主要驱动因素。关键技术方法包括最大似然法监督分类、变化检测矩阵分析和精度验证（总体精度86.3%-89.5%，Kappa系数0.84-0.87）。
土地利用/土地覆盖变化
研究结果显示，在1986年至2014年间，研究区的土地利用格局发生了显著变化。1986年，灌木林地(133,535.40公顷，38.36%)和森林地(122,524.87公顷，35.19%)是主要的土地覆盖类型，而农业用地仅占12.55%。到2000年，灌木林地和森林地分别下降至30.28%和29.03%，农业用地上升至16.97%。至2014年，农业用地已成为主导类型，占27.33%，而森林地和灌木林地进一步缩减至20.06%和19.71%。建成区也从1986年的4.14%扩张至2014年的16.01%。
1986-2000年土地利用/土地覆盖变化
变化矩阵分析表明，1986-2000年间，建成区扩张最为显著，净增18,819公顷，年均增长1,344.21公顷。农业用地增加15,395公顷，年均增长1,099.64公顷。与此同时，森林地和灌木林地分别减少21,462公顷和28,126公顷，年均减少1,533公顷和2,009公顷。大量森林(10,783公顷)、灌木林(5,093公顷)和农业用地(5,165公顷)被转化为建成区。
2000-2014年土地利用/土地覆盖变化
2000-2014年间，变化速度进一步加快。农业用地扩张36,073公顷，年均增长2,576.64公顷，是前一时期的2.3倍。建成区增加22,511公顷，年均增长1,607.92公顷。森林地和灌木林地分别减少31,212公顷和36,799公顷，年均减少2,229.43公顷和2,628.35公顷。值得注意的是，有16,319公顷灌木林地被转化为农业用地。
变化速率分析
整个研究期间(1986-2014)，农业用地的年均增长速率最高(1,838.14公顷/年)，其次是建成区(1,476公顷/年)。而灌木林地和森林地的年均减少速率分别为2,318.75公顷/年和1,881.21公顷/年。这种变化趋势表明，自然植被覆盖的减少速度在后期明显加快。
地图精度评估
分类精度评估显示，1986年、2000年和2014年的总体分类精度分别为86.3%、88.2%和89.5%，Kappa系数分别为0.84、0.86和0.87，均超过土地利用/土地覆盖变化研究建议的85%精度阈值，表明分类结果可靠。
讨论部分深入分析了土地利用和土地覆盖变化的驱动因素及环境影响。研究表明，人口增长是推动变化的核心因素。研究区人口从1994年的253,463人增至2007年的373,870人，年均增加约9,262人。人口压力导致对农业用地、住房、薪柴和建筑材料的需求激增，加速了森林和灌木林地的转化。
毁林是另一重要驱动因素。对木材、木炭和薪柴的需求增加，导致非法采伐活动猖獗。许多贫困农民和失业青年参与非法树木采伐，作为家庭收入来源。弱化的森林法律和政策执行进一步加剧了非法采伐问题。
土地保有权制度的不稳定性也影响了土地管理实践。尽管现行政策授予农村社区土地使用权，但从其他地区迁入的许多人通过非正式方式获得土地，因担心可能被没收而不愿投资于土地恢复，导致生态退化加剧。
森林火灾是频繁发生的干扰因素。1992、2000、2004和2011年都发生了大规模的森林火灾，多数由人类活动引起，包括为农业、定居和木炭生产而故意放火，以及采蜜过程中的意外点火。
这些土地利用和土地覆盖变化对研究区产生了显著的负面影响。随着农业用地和建成区的扩张，森林和灌木林地严重减少，导致大量植物物种破坏和野生动物栖息地丧失。研究区作为埃塞俄比亚高地东非山地生物多样性热点区的一部分，其自然森林覆盖的减少导致了生物多样性的下降。此外，植被覆盖的移除通过毁林和过度放牧对土壤质量产生不利影响，增加了侵蚀和洪水敏感性。当地农民报告称，雨季农田遭受洪水引发的土壤侵蚀问题，这些有害的土地利用实践导致土壤深度减少、肥力下降和作物产量降低，最终影响社区生计。
研究结论强调，Bore-Anferara-Wadera森林是埃塞俄比亚南部重要的自然植被残余片段，特别是Anferara森林被认定为东非山地关键生物多样性区域。1986-2014年间，农业用地和建成区的持续扩张是以森林和灌木林地的减少为代价的。森林和灌木林地的比例从1986年的35.19%和38.36%下降到2014年的20.06%和19.71%，年均减少率分别为0.44%和0.58%(1986-2000)以及0.64%和0.78%(2000-2014)，表明植被损失严重。
该研究的意义在于为区域生态保护提供了科学依据。研究人员建议采取联合管理和保护措施，由政府、当地居民和其他利益相关者共同参与，以减少和/或停止植被覆盖的快速下降，实现森林资源的可持续利用。建立栖息地廊道连接三个森林斑块，以及实施农林业缓冲带等具体措施，可能有助于缓解生境碎片化问题，同时通过气候智能型实践提高农民收入。
这项研究不仅揭示了埃塞俄比亚南部关键生态区域的土地利用/土地覆盖变化规律，也为类似生态脆弱区的可持续管理提供了参考范式。在全球森林资源保护面临严峻挑战的背景下，该项研究对实现联合国可持续发展目标，特别是目标15(陆地生物)具有重要的实践意义。
