《Ecological Frontiers》：Applied geospatial and socioecological assessment of carbon and livelihood trade-offs in Debrigarh Wildlife Sanctuary, India
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森林覆盖率从2004年的74.05%增至2024年的87.57%，预计2034年达90.7%，碳储量同步增长，生物多样性在Shorea robusta森林中表现突出，但面临边缘区土地利用压力及人兽冲突（47%野猪、39%印度犀牛为农作物破坏主因）。研究提出需整合生态恢复、碳汇管理与社会公平的保护区治理模式。
尼蒂·贾因（Niti Jain）、哈尔希塔·贾因（Harshita Jain）、雷努·杜珀（Renu Dhupper）、普拉文·库马尔·雷（Praveen Kumar Rai）、玛雅·库马里（Maya Kumari）、洛夫普里特·辛格（Lovepreet Singh）
阿米蒂环境科学研究所（Amity Institute of Environmental Sciences），阿米蒂大学（Amity University），北方邦（Uttar Pradesh），诺伊达（Noida）第125区，邮编201313，印度
摘要
保护区对于保护生物多样性、维持生态系统服务以及支持减缓气候变化至关重要。本研究评估了印度奥里萨邦（Odisha）德布里加尔野生动物保护区（Debrigarh Wildlife Sanctuary，简称DWS）的生态状况、碳封存潜力以及社会经济背景，以期为可持续管理提供依据。研究结合了多时相Landsat数据分析（2004–2024年）、基于实地的生物多样性调查、使用InVEST模型进行的碳估算、通过MOLUSCE软件进行的土地利用与土地覆盖（LULC）模拟，以及家庭层面的社会经济评估。结果显示，保护区内森林得到了显著恢复：森林覆盖率从2004年的74.05%增加到2034年的约90.7%；基于树木的碳储存量从2014年的385万兆克（Mg）增加到2034年的约417万兆克，表明DWS在碳汇方面的作用日益增强。生物多样性调查显示，该地区的植物多样性处于中等至高水平（香农-维纳指数：2.31–3.12），并且关键动物群落也得到了保护，尤其是在NDVI值较高、碳储量较大的密集森林区域。以Shorea robusta为主的森林物种丰富度尤为突出。保护区边缘地区的土地利用压力仍然存在，观察到树冠层受压以及人类与野生动物之间的冲突频发；作物损失主要由野猪（47%）和野牛（39%）造成。季节性NDVI变化反映了季风对栖息地质量和碳积累的强烈影响。社区调查显示，人们支持保护工作，但对生态旅游收益分配不均表示不满。研究结果表明，DWS的生物多样性、碳储存量和当地居民生计受到土地利用变化的直接影响，这凸显了需要将生态恢复与社会公平及冲突缓解相结合的管理策略。
引言
保护区在保护生物多样性、维持生物过程以及提供对人类福祉至关重要的生态系统服务方面发挥着重要作用。除了为濒危物种提供栖息地外，它们还通过碳封存来调节气候，同时为依赖这些生态系统的数百万人提供生计保障。在印度，虽然仅占国土面积2.4%的地区却栖息着全球7–8%的物种，因此国家公园和野生动物保护区在实现社会经济增长与生物多样性保护之间的平衡方面至关重要[31]。
德布里加尔野生动物保护区（DWS）位于奥里萨邦西部，靠近希拉库德水库（Hirakud Reservoir）的边缘，是一个独特的森林-水库生态过渡带，这里东部印度最大的淡水系统与干燥的热带落叶林交汇。像野牛（Bos gaurus）和豹（Panthera pardus）这样的广域哺乳动物得以在此生存。这种独特的地貌格局形成了水域、河岸、草地和林地等多种生境，从而增加了鸟类多样性。与内陆森林保护区相比，DWS靠近希拉库德水库，通过渔业、灌溉农业、非木材林产品（NTFPs）以及快速发展的生态旅游业，提高了生态生产力和人类对它的依赖程度。最新评估表明，这一与水库相连的区域是奥里萨邦生物多样性网络中的关键节点，对迁徙鸟类种群和栖息地连通性具有重要作用[46]。因此，DWS处于一个复杂的社会生态位置，需要综合管理措施来同时解决生计安全、碳封存和生物多样性保护问题。
尽管DWS对环境和当地生计至关重要，但针对它的研究相对较少。以往的研究主要集中在森林制图、物种调查、人与野生动物之间的冲突（例如[26]）、重新安置和迁移问题（2023年会议论文），或物种统计，以及生态旅游的影响分析。然而，很少有研究综合探讨土地利用变化、生态系统服务、碳动态和社会经济联系之间的相互关系。这种全面研究的缺乏不仅限制了针对DWS的具体管理方法，也影响了该地区在《巴黎协定》和《昆明-蒙特利尔全球生物多样性框架》下的国际责任履行。鉴于人为压力（如作物破坏、牲畜捕食、森林资源过度开发以及栖息地破碎化）对生物多样性和人类福祉日益构成的威胁，这种缺乏综合评估的情况尤为令人担忧[7]。
DWS的研究成果具有普遍意义，可应用于全球的保护区管理，并对印度的国家环境目标产生影响。该研究对碳储存和封存量的空间精确估计强调了保护森林作为天然碳汇的功能，有助于印度实现《巴黎协定》下的国家自主贡献（NDCs）。同样，《昆明-蒙特利尔全球生物多样性框架》中的国家生物多样性监测和报告可以通过土地利用变化、栖息地状况及生态系统服务提供的证据得到加强，特别是在生态系统完整性、恢复和公平利益共享方面。DWS采用的综合方法（结合社会经济评估、碳建模和地理分析）为其他面临类似人类压力和气候变化问题的保护区提供了可复制的框架。这些基于证据的理解有助于指导适应性管理，提升社区参与的保护策略，并使区域保护举措与国家和国际可持续发展目标保持一致[24]、[35]。
生态系统服务、生物多样性保护和碳封存是社会生态系统不可或缺的部分，尤其是在保护区的背景下。生态系统功能最终受生物多样性控制，因为物种的存在决定了初级生产力、养分循环和栖息地稳定性等关键过程，而这些过程又影响着生态系统的供给、调节和文化功能。结构和物种多样性高的森林具有更高的碳储存和封存潜力，这得益于更高的生物量积累和土壤有机碳（SOC）稳定性[24]、[35]。相反，土地开发、栖息地破碎化和资源开采会破坏生态系统完整性，导致生物多样性丧失和气候调节能力下降。因此，碳封存既是生态系统健康的一个指标，也是其功能的结果，它将局部保护效果与全球气候缓解目标联系起来。将生态系统服务评估纳入碳动态和生物多样性指标中，为评估保护区的表现提供了全面的方法，有助于制定既能保障人类生计安全，又能实现生物多样性恢复和气候目标的管理策略。
这些研究发现具有普遍意义，可应用于全球的保护区管理及印度的国家环境目标。该研究对碳储存和封量的空间精确估计强调了保护森林作为天然碳汇的作用，有助于印度实现《巴黎协定》下的国家自主贡献（NDCs）。同样，《昆明-蒙特利尔全球生物多样性框架》中的国家生物多样性监测和报告可以通过土地利用变化、栖息地状况及生态系统服务提供的证据得到加强，特别是在生态系统完整性、恢复和公平利益共享方面。DWS采用的综合方法为其他面临类似问题的保护区提供了可复制的框架。这些基于证据的理解有助于指导适应性管理，提升社区参与的保护策略，并使区域保护举措与国家和国际可持续发展目标保持一致。
为填补这些管理和信息空白，生态系统服务评估和GIS建模的最新进展提供了新的途径。基于遥感的多时相土地利用/土地覆盖（LULC）研究可以记录十年尺度的景观变化，而基于情景的模拟（如MOLUSCE模型）则可以预测不同管理或干扰情景下的未来趋势（图1）[32]。类似地，InVEST模型通过地理测量碳储存和封存，将生物过程与气候缓解目标联系起来[19]。这些方法，尤其是在像DWS这样研究不足的地区，结合社会经济调查和社区意见，为保护区的管理提供了基于证据的基础[21]。
本研究结合了基于实地的调查、利益相关者互动和GIS建模，首次对DWS进行了全面的生态、社会经济和碳封存评估。具体目标包括：（i）识别和评估影响生物多样性和当地生计的生态和社会经济问题；（ii）分析过去20年（2004–2024年）的LULC变化，并使用MOLUSCE模型预测未来情景；（iii）利用InVEST模型和基于生物量的计算方法估算碳储存和封存潜力。通过将DWS作为案例研究，展示了生计安全、气候变化缓解和生物多样性保护之间的协同作用，为基于证据的保护区治理提供了实践方案。这不仅填补了特定地点研究的空白，也为印度乃至全球的保护区综合评估提供了可复制的范例，特别是在人类需求、气候要求和生态压力紧密交织的情况下。这份技术报告展示了如何通过整合地理空间分析、碳建模和社会经济评估来指导印度的保护区管理，为气候智能型保护规划提供了有益的借鉴。尽管已有研究评估了保护区的森林覆盖和碳循环[40]，但很少有研究将生物多样性数据、未来土地利用模拟和社区层面的社会经济因素整合到一个统一框架中。本研究提供了具有前瞻性的、经过实地验证的社会生态评估，旨在指导公平和符合气候目标的保护区管理。
研究区域
DWS位于印度奥里萨邦的巴加尔赫区（Bargarh district），占地面积约为346.91平方公里（346.91 km2），介于北纬21°28′–21°45′（21°28′–21°45′ N）和东经83°28′–83°48′（83°28′–83°48′ E）之间（图2）。毗邻的保护区是亚洲最大的人工湖——希拉库德水库（Hirakud Reservoir），对维持水生生态系统、调节微气候和为周边社区供水至关重要。保护区主要由热带干燥落叶林组成，部分区域为湿润落叶林
土地利用与土地覆盖变化（2004–2024年 + 2034年预测）
根据LULC研究，过去20年中DWS的景观组成发生了显著变化。这些变化主要由管理干预和森林再生驱动：植被覆盖面积从2004年的290.70平方公里（290.70 km2，74.05%）增加到2014年的323.52平方公里（323.52 km2，82.41%），再到2024年的342.81平方公里（342.81 km2，87.57%），其中林地成为主导植被类型。预计到2034年，林地面积将进一步增加到356.00平方公里（356.00 km2，90.7%），灌木丛面积增加到13.19平方公里（13.19 km2，3.37%）
解释与分析
DWS森林覆盖率的增加及相关的碳储量增长与其他印度保护区（如萨特普拉老虎保护区Satpura Tiger Reserve和西米利帕尔生物圈保护区Similipal Biosphere Reserve）的情况一致，这些地方通过恢复栖息地、重新造林和重新安置社区的努力也实现了生态恢复和碳封存的显著提升。类似地，在东南亚的干旱热带森林中，20年间的自然再生和人工种植也显著增加了碳储量
结论
为了全面评估DWS，本研究结合了地理空间建模、社会经济分析和生态调查。数据显示，森林再生趋势明显，植被覆盖面积从2004年的290.70平方公里增加到2024年的342.81平方公里，并预计到2034年将达到351.13平方公里。2014年至2034年间，森林碳储量预计将增加超过326,900兆克（326,900 Mg C），进一步凸显了DWS在该地区作为碳汇的作用。
作者贡献声明
尼蒂·贾因（Niti Jain）：数据可视化、验证、软件使用、方法论设计、调查实施、数据整理、概念构建、初稿撰写。哈尔希塔·贾因（Harshita Jain）：项目监督、管理协调、方法论设计、调查实施、数据分析、概念构建、初稿撰写。雷努·杜珀（Renu Dhupper）：项目监督、文本撰写及审稿。普拉文·库马尔·雷（Praveen Kumar Rai）：项目监督、文本撰写及审稿。玛雅·库马里（Maya Kumari）：数据验证、项目监督、文本撰写及审稿。洛夫普里特·辛格（Lovepreet Singh）：资源调配、软件支持
利益冲突声明
作者声明没有已知的可能影响本文研究结果的财务利益冲突或个人关系。
