埃塞俄比亚高地可持续土地管理实践对生态系统服务增强作用的评估

【字体: 时间:2025年05月23日 来源:Ecological Indicators 7.0

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  针对埃塞俄比亚高地土壤侵蚀导致的农业生产力下降问题,研究人员通过对比14个SLM干预与非干预流域(2007-2022年),利用RUSLE模型和InVEST工具评估了土壤流失与生物量变化。结果显示,干预流域土壤流失量从43吨/公顷降至28吨/公顷,植被碳储量提升44.7%,证实SLM可显著缓解土地退化并增强生态系统服务,为区域可持续发展提供科学依据。

  

埃塞俄比亚高地的土壤侵蚀问题长期威胁着当地农业经济和生态安全。据统计,该国每年因土壤流失损失约15亿吨肥沃表土,43%的农地受侵蚀影响,导致生产力持续下降。面对人口快速增长(年增长率2.5%)与土地资源锐减的双重压力,如何通过可持续土地管理(Sustainable Land Management, SLM)技术实现生态修复成为关键科学问题。

为系统评估SLM措施的长期效果,来自埃塞俄比亚的研究团队在《Ecological Indicators》发表了一项跨越15年(2007-2022)的流域对比研究。该研究创新性地整合多源遥感数据与地面调查,选取14对干预与非干预流域作为对照,通过修订通用土壤流失方程(Revised Universal Soil Loss Equation, RUSLE)和生态系统服务评估模型(Integrated Valuation of Ecosystem Services and Trade-offs, InVEST),量化了SLM对土壤保持、植被恢复及碳汇功能的促进作用。

研究方法上,团队利用Landsat和Sentinel-2遥感影像解译土地利用变化,结合Google Earth Engine平台处理NDVI等光谱指数;采用RUSLE模型计算土壤流失量,关键参数包括降雨侵蚀力因子(R)、土壤可蚀性因子(K)及植被覆盖因子(C);通过热带地区生物量方程(Chave公式)估算地上生物量(Aboveground Biomass, AGB),并基于IPCC标准换算碳储量。

研究结果揭示:1)土壤流失动态:干预流域土壤流失量呈现"先升后降"趋势,从2007年的28.9吨/公顷增至2012年的43吨/公顷(干预初期),随后显著降至2022年的28吨/公顷;而非干预流域则持续攀升至55.3吨/公顷。配对t检验证实两组差异显著(p=0.044)。2)生物量与碳汇:干预流域AGB从64.71吨/公顷增至96.82吨/公顷,总碳储量(Total Carbon, TC)提升18.8%;而非干预流域TC仅增长9.5%。方差分析显示SLM对AGB和TC的提升效应极显著(p<0.001)。3)农业用地改善:干预区耕地土壤流失量从96.1吨/公顷降至60.6吨/公顷,降幅达37%,显著优于非干预区的恶化趋势。

讨论部分强调,SLM措施通过植被恢复(如造林、草带种植)与工程措施(梯田、石堰)的协同作用,有效截留泥沙并增强碳固定能力。特别是在湿润高原带(moist dega),干预使土壤流失量降低至33.3吨/公顷,较全国均值(38吨/公顷)下降12.4%。该研究为联合国可持续发展目标(SDG 15)中的陆地生态保护提供了实证支持,证实SLM可作为发展中国家应对土地退化与气候变化的双赢策略。

这项研究的创新性在于首次在埃塞俄比亚全国尺度上验证了SLM的多维效益,其建立的"时空对比-模型耦合-统计验证"框架为类似地区评估生态工程效果提供了范式。未来需加强SLM技术的适应性优化,特别是在不同 agro-ecological zones(如Kolla热带区与Dega高寒区)的差异化应用,以最大化生态经济效益。

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