土地覆盖变化动态：利用时间序列地理空间数据为坦桑尼亚的生态恢复提供科学依据

《Land Use Policy》：Land cover change dynamics: Leveraging time series geospatial data for informed restoration in Tanzania

土地利用变化分析及修复策略研究。

　　

理查德·A·吉利巴

生命科学与生物工程学院，纳尔逊·曼德拉非洲科学技术研究所，邮政信箱447，阿鲁沙，坦桑尼亚

摘要

全球范围内，退化景观的恢复受到了广泛关注，然而，利用先进的地理空间技术来制定有针对性的恢复措施仍然没有得到充分应用。本文通过使用环境系统研究所（Environmental Systems Research Institute）的土地覆盖地理空间数据，分析了2022年至2023年间坦桑尼亚的土地覆盖变化情况，重点关注了不同地区的森林覆盖和牧场损失情况。研究结果表明，林迪（Lindi）、马尼亚拉（Manyara）和塔博拉（Tabora）地区的森林覆盖变化最为显著，而莫罗戈罗（Morogoro）、普瓦尼（Pwani）和鲁武马（Ruvuma）地区的牧场变化最为明显。相反，姆吉尼马加里比（Mjini Magharibi）、卡斯卡齐尼彭巴（Kaskazini Pemba）和库西尼彭巴（Kusini Pemba）地区的森林覆盖和牧场损失相对较少，但仍然容易受到未来压力的影响。研究结果强调了采用区域特定方法进行保护规划的重要性，即在受影响严重的地区实施恢复措施，同时在受影响较小的地区采取预防性措施。潜在的恢复方案包括重新造林、农林业、自然再生、轮牧、退化区域的重新播种、土壤和水资源保护技术以及基于社区的恢复项目。这些恢复方法的成本各不相同，但其带来的生态和经济效益远大于成本。研究认为，让当地社区参与并提供强有力的政策和资源支持对于恢复工作的成功和可持续性至关重要。建议制定个性化的管理策略，提高公众意识，推广可持续的土地利用方式，并投资大规模的恢复项目，以实现可持续的土地管理和保护目标。

引言

近年来，全球越来越重视退化景观的恢复工作，将其视为应对环境挑战、增强生态系统韧性以及实现可持续发展目标的关键策略（Hua等人，2022年；Kassa等人，2022年；Mansourian，2021年；Mohan等人，2022年）。恢复项目已成为旨在扭转土地退化、森林砍伐、城市扩张和不可持续土地利用做法负面影响的关键举措（álvarez-Yépiz，2020年；Robinson等人，2021年；Stanturf，2021年；Wolff等人，2018年）。然而，尽管恢复工作势头日益强劲，但在利用先进的地理空间技术和数据资源来指导优化恢复措施方面仍存在显著差距。

环境系统研究所（ESRI）提供的丰富土地覆盖地理空间数据是恢复项目中经常被忽视的宝贵资源之一。ESRI关于土地覆盖和土地利用变化的时间序列数据提供了土地随时间演变的全面动态视图，捕捉到了植被覆盖、土地利用模式、城市化趋势和生态转变的变化（Karra等人，2021年）。通过利用这些空间信息，恢复工作者、政策制定者和利益相关者可以深入了解退化地区的情况，优先选择恢复地点，设计个性化的恢复策略，并在更大范围内监测恢复措施的效果。

土地覆盖和土地利用变化的动态在确定恢复优先级和策略方面起着关键作用（Bryant等人，2020年；Mutale和Qiang，2024年；Tesfaw等人，2018年）。例如，快速发生森林砍伐或土地退化的地区可以被确定为需要重点恢复的目标区域，如重新造林、农林业或土地修复等。同样，了解从自然生态系统向农业或城市景观的土地利用转变情况，有助于选择适当的恢复技术和土地管理方法，从而促进生态韧性和生物多样性保护（Giliba等人，2023年；Martin和Root，2020年；Muche等人，2023年；Quintero-Angel等人，2023年）。

与许多其他国家一样，坦桑尼亚也启动了众多恢复项目，以应对由于森林砍伐、农业扩张、城市化和不可持续土地利用等原因导致的自然生态系统退化问题（LEAD-Foundation，2022年；TFS，2019年；URT，2021年；WWF，2023年）。这些项目旨在恢复生态系统功能、改善生计并促进可持续发展（URT，2014年）。尽管对恢复工作的兴趣日益增加，但坦桑尼亚的许多项目、政府部门和机构尚未充分利用现有的先进地理空间技术和地理空间数据资源，来精确分析当前的土地覆盖变化动态，并识别出森林覆盖和牧场损失严重的地区。ESRI提供的地理空间土地覆盖数据就是这样的宝贵资源之一（Karra等人，2021年）。这些数据基于卫星图像和先进分析技术，提供了坦桑尼亚土地覆盖变化的详细时空动态信息。通过利用ESRI的地理空间土地覆盖数据，本研究旨在：i）分析2022年至2023年间土地覆盖变化的当前模式和趋势；ii）识别出森林覆盖和牧场变化显著的地区；iii）确定潜在的恢复方案；iv）分析潜在恢复方案的成本和效益；v）基于森林和牧场损失的情况提出保护和政策建议。本研究得出的见解可以为恢复工作和策略提供参考，指导政策制定者、保护实践者和当地社区做出明智的决策，以实现可持续的土地管理和生物多样性保护。虽然本研究主要关注基于地理空间分析的生物物理土地覆盖动态，但需要认识到，土地恢复的结果往往受到更广泛制度和治理背景的影响，包括土地所有权制度。土地所有权安排影响土地的获取、管理和投资方式，并已被证明会影响重新造林、辅助自然再生、农林业和轮牧等恢复措施的采纳。新兴文献强调了土地所有权与恢复之间的联系，指出安全和明确的土地所有权制度可以增强长期管理和气候缓解效果（Chigbu，2025年；Chigbu，2023年；Chigbu等人，2022年；UNCCD，2022年）。尽管本研究未明确探讨土地所有权变量，但认识到其潜在影响对于理解土地持有结构和治理系统如何影响土地利用决策以及气候缓解和土地恢复措施的成功至关重要。

研究区域

坦桑尼亚联合共和国位于东非，经度介于29°至41°东经之间，纬度介于1°至12°南纬之间，总面积为947,600平方公里（图1）。坦桑尼亚大陆面积为945,100平方公里，占总面积的99.74%，而桑给巴尔岛（Unguja和Pemba）面积为2,500平方公里，占0.26%（NBS，2012年）。大陆的主要地理特征是...

结果

分析显示，2022年至2023年间坦桑尼亚的土地覆盖发生了显著变化。大约有3,024,060公顷的森林覆盖发生变化，6,583,933公顷的牧场发生变化（表2和图2）。牧场的变化范围明显更大，是森林覆盖变化的两倍多，表明牧业生态系统遭受了广泛的退化。受森林覆盖变化影响最严重的地区是林迪（Lindi，286,382公顷）、马尼亚拉（Manyara，257,940公顷）和塔博拉（Tabora，252,444公顷）。

讨论

讨论指出了坦桑尼亚各地区在森林覆盖和牧场变化方面的显著差异，强调了制定有针对性的保护和土地管理策略的必要性。森林覆盖变化最为严重的林迪（Lindi）、马尼亚拉（Manyara）和塔博拉（Tabora）地区面临严重的森林砍伐压力，亟需采取保护措施。牧场变化最为明显的莫罗戈罗（Morogoro）以及普瓦尼（Pwani）和鲁武马（Ruvuma）地区则凸显了针对性牧场管理的必要性。

结论

本研究揭示了2022年至2023年间坦桑尼亚森林覆盖和牧场变化的严重程度，特别是在林迪（Lindi）、马尼亚拉（Manyara）、塔博拉（Tabora）、莫罗戈罗（Morogoro）、普瓦尼（Pwani）和鲁武马（Ruvuma）等地区。研究结果强调了采取区域特定保护与恢复规划方法的紧迫性，这种方法应结合在受影响严重地区的即时干预措施和在相对完好的地区采取的预防性措施。

作者贡献声明

理查德·A·吉利巴：撰写——审稿与编辑、撰写——初稿、可视化、验证、方法论、调查、正式分析、数据整理、概念构建。

利益冲突声明

作者声明没有利益冲突，且本研究未接受任何公共部门、商业部门或非营利组织的资助。