阿根廷米西奥内斯大西洋森林绿色走廊中的破碎化动态：对保护规划及政策有效性的启示

《Journal for Nature Conservation》：Fragmentation dynamics in the Atlantic forest Green Corridor of Misiones, Argentina: Implications for conservation planning and policy effectiveness

本研究基于1990-2020年多时相卫星影像，分析了阿根廷Missiones大西洋森林走廊的森林砍伐与碎片化。结果显示森林面积减少12.98%，碎片化加剧，核心保护区结构完整，但周边退化严重。研究强调需将生态连通性纳入土地规划，建议加强走廊建设、退化林恢复及法规执行。

　　

L.S. Polo Perdomo|Pablo Baldassini|Carlos M. Di Bella

阿根廷布宜诺斯艾利斯大学农学系Alberto Soriano研究生院

摘要

位于阿根廷米西奥内斯省的大西洋森林绿色走廊是南美洲仅存的亚热带生物多样性重要区域之一。然而，在过去三十年中，该地区经历了持续的森林砍伐和日益严重的森林破碎化。本研究利用多时相卫星图像（1990–2020年）、景观指标（平均斑块面积、斑块数量、最近邻距离）以及空间自相关性（Moran’s I）来评估110万公顷范围内森林结构和连通性的变化。结果显示，本地森林减少了12.98%（约12.9万公顷），其中2000–2005年的年均砍伐率为0.73%。随着平均斑块面积（MPA）减少了24.6%（从285公顷降至215公顷），斑块数量翻了一番多，斑块隔离度（NND）从95米增加到246米，森林破碎化程度加剧。根据阿根廷的《本土森林法》（OTBN），严格保护的I类区域保持了更好的结构完整性。相比之下，II类（受限制使用的区域）和III类（保护程度较低的区域）表现出严重的破碎化现象；到2020年，III类区域已无未破碎化的森林，II类区域则显示出森林砍伐与破碎化之间的强烈空间关联（Moran’s I > 0.5）。虽然核心保护区具有韧性，但周边私人土地和缓冲区的退化表明，仅靠分区管理无法阻止栖息地的丧失。这些发现强调了将生态连通性纳入土地利用规划和保护框架的必要性。我们建议加强栖息地走廊建设、恢复脆弱区域的森林，并强化可持续土地利用法规的执行。这种综合方法展示了空间分析和遥感技术在制定有效保护策略、保护全球最受威胁的森林生态系统中的连通性方面的应用价值。

引言

热带森林对全球生态平衡至关重要，它们作为生物多样性库并通过碳储存和调节降雨及温度来稳定气候（Bonan, 2008; Pan et al., 2011）。大西洋森林是一个横跨阿根廷、巴西和巴拉圭的生物多样性热点地区，容纳了地球上8%的物种，其中许多是特有物种（Rezende et al., 2018; Tabarelli and Gascon, 2005）。然而，由于森林砍伐和破碎化，其覆盖面积已降至不足7%，且大多数斑块面积小于50公顷。这种变化破坏了森林的连通性，威胁了生物多样性，并削弱了诸如水分调节和碳封存等关键生态系统服务，使得大西洋森林成为全球最濒危的生态系统之一（Haddad et al., 2015; Izquierdo et al., 2010; Ribeiro et al., 2009）。

森林破碎化通常由砍伐引起，它将生态系统分割成更小、更孤立的斑块，影响物种迁徙、种子传播和种群动态（Haddad et al., 2015; McGarigal and Marks, 2005）。全球范围内，农业扩张和基础设施发展加剧了破碎化，减少了生物多样性并削弱了生态系统对气候变化的适应能力（Taubert et al., 2018）。此外，破碎化还会产生边缘效应，改变剩余斑块内的微气候条件，增加它们对入侵物种和捕食者的脆弱性，从而加剧生物多样性的丧失（Didham et al., 2012）。了解并缓解导致破碎化的因素对于生物多样性保护至关重要。

在阿根廷米西奥内斯省——该地区剩余的主要森林区域——1973年至2006年间，超过18万公顷的本地森林被转化为人工林，这一过程主要受政府政策推动（Izquierdo et al., 2010）。为减少这些趋势，2000年颁布了“绿色走廊”法案（法律第16号-第60条），旨在保护和连接关键保护区。同样，根据阿根廷的《森林法》（法律第26,331号，2007年），通过省级法律第16-105号（2010年）制定了《本土森林领土规划》（OTBN），该法规根据森林的保护价值对其进行分类，以规范其管理和利用。尽管采取了这些措施，但持续的森林损失和破碎化表明，亟需加强保护策略以维持生物多样性和生态系统服务（Laurance et al., 2014）。

遥感和地理信息系统（GIS）的进步使得森林破碎化研究得以通过详细的多时相分析得以实现。这些技术能够处理高空间分辨率数据，揭示不同尺度上的森林覆盖变化模式（Pettorelli et al., 2018; Vancutsem et al., 2021）。Moran’s I和k-means聚类等技术进一步增强了这些分析，有助于识别空间关联性和分类破碎化程度（Huang et al., 2021; Zhen et al., 2023）。斑块数量（NP）、平均斑块面积（MPA）和最近邻距离（NND）等指标为景观连通性提供了定量见解，为保护规划提供了依据（Matyukira and Mhangara, 2023; Wang et al., 2022）。

在此背景下，本研究利用遥感数据和GIS工具分析了1990至2020年间阿根廷米西奥内斯省大西洋森林绿色走廊的森林破碎化情况。多时相卫星图像与统计技术的结合使我们能够评估破碎化动态。本研究旨在：（1）描述森林砍伐的空间和时间模式；（2）评估森林破碎化程度；（3）根据OTBN法规评估不同保护类别下的破碎化情况。此外，还探讨了不同保护类别内森林砍伐和破碎化在空间和时间上的相互作用，以及缓冲区和过渡区在缓解或加剧绿色走廊破碎化趋势中的作用。这些发现将为保护策略提供宝贵见解，有助于应对生物多样性丧失问题，并提升这一全球最受威胁地区的生态韧性。

研究区域

研究区域

米西奥内斯省的绿色走廊覆盖面积约为110万公顷，占该省总面积的36.9%（图1）。根据省级法律第16号-第60条，绿色走廊被指定为“综合保护和可持续发展区”，旨在保护本地森林并连接三个主要保护区：北部的Yacuí、Urugua-i和Iguazú国家公园；东部的Yabotí生物圈保护区以及Esmeralda和Moconá省级公园；以及Salto

绿色走廊内本地森林的砍伐情况

1990年至2020年间，米西奥内斯省的绿色走廊失去了129,219公顷的本地森林，占总森林面积的12.98%，年均砍伐率为0.46%。最高砍伐率出现在2000–2005年，达到0.73%，主要是由于农业扩张和有利的经济条件所致。最低砍伐率出现在2010–2015年，这与省级《森林法》（法律第26,331号）的实施时间相吻合

结论

本研究提供了强有力的多时相证据，表明米西奥内斯省大西洋森林绿色走廊的森林破碎化不仅持续存在，而且在结构上进一步加剧，从最初的渗透阶段发展为更为严重的分割和萎缩阶段。平均斑块面积（MPA）的持续下降，加上斑块数量翻倍和隔离度的增加，表明景观连通性的逐步瓦解，其影响超出了单纯的森林覆盖损失。

未引用的参考文献

Ewers and Didham, 2007; Geist and Lambin, 2002; Han et al., 2011; Geist and Eric, 2002; IDE Misiones, 2023; Izquierdo et al., 2011; Jaeger, 2000; Ley XVI N° 60, 2000; Ley 26.331, 2007; Ley XVI N°, 2010; McGarigal et al., 2005; Volante and Seghezzo, 2018.

CRediT作者贡献声明

L.S. Polo Perdomo： 负责撰写、审稿与编辑；撰写初稿；验证；监督；软件使用；资源协调；方法论设计；概念构建。

Pablo Baldassini： 负责撰写、审稿与编辑；撰写初稿；数据可视化；验证；监督；软件使用；资源协调；项目管理工作；方法论设计；概念构建。

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益冲突或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

本研究是在布宜诺斯艾利斯大学农学系“应用于自然资源和农牧业生产的遥感与地理信息系统专业”项目框架下完成的。