《Trees, Forests and People》：Government-led Resettlement Schemes and Land Based Investments Have Altered Land Systems
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本研究针对埃塞俄比亚凯莱姆沃莱加地区移民安置背景下土地利用/覆被变化(LULC)问题，利用1984-2024年多期Landsat影像，通过最大似然法(MLC)分类和变化检测技术，系统分析了40年来LULC动态。结果显示：耕地和建设用地分别增加293.10 km2和35.09 km2，而森林、灌木林地、草地和裸地分别减少86.70 km2、110.68 km2、105.88 km2和24.93 km2，揭示了移民安置对土地系统的显著影响。该研究为可持续土地管理提供了重要科学依据，发表于《Trees, Forests and People》。
在发展中国家，政府主导的移民安置计划和土地投资正在深刻改变着土地系统的原有面貌。埃塞俄比亚自上世纪50年代起实施的多轮移民安置项目，旨在缓解人口压力、应对贫困和自然灾害，但这些人类活动对自然环境，特别是土地利用和土地覆被(Land Use Land Cover, LULC)造成了何种长期影响，尚缺乏系统评估。位于埃塞俄比亚西部的凯莱姆沃莱加区(Kellem Wollega Zone)正是一个典型缩影，这里自1980年代以来经历了大规模的移民安置，但随之而来的农业扩张、定居点建设等活动如何重塑当地景观格局，以及带来了哪些生态环境后果，亟待科学解答。
为回答这些问题，由Kenasa Degefa Alemu领衔的研究团队在《Trees, Forests and People》期刊上发表了一项历时性研究，他们利用跨越40年（1984至2024年）的多期Landsat卫星影像，运用遥感与地理信息系统(Geographic Information System, GIS)技术，精准量化了凯莱姆沃莱加区移民安置点及其周边区域的LULC变化轨迹。研究揭示了过去四十年来该地区剧烈的土地利用转型，特别是耕地和建设用地的持续扩张如何挤占自然和半自然植被空间，并探讨了这些变化对区域生态环境可持续发展的深远影响。
研究人员开展此项研究的关键技术方法主要包括：利用1984、1994、2004、2014和2024年的Landsat系列卫星（包括Landsat 5 TM、Landsat 7 ETM+、Landsat 8 OLI/TIRS和Landsat 9 OLI-2/TIRS-2）影像数据，数据来源于美国地质调查局(U.S. Geological Survey, USGS)，路径/行号为171/054，并选择云量低于10%的旱季（1月至3月）影像以保证数据质量。研究区域聚焦于凯莱姆沃莱加区内受移民安置计划影响显著的哈瓦加兰(Hawa Galan)、萨迪琴卡(Sadi Chanka)和萨约(Sayo)三个地区。在ERDAS Imagine 2015软件环境中进行影像预处理（包括辐射定标、大气校正和几何校正等）后，采用监督分类方法中的最大似然分类法(Maximum Likelihood Classifier, MLC)对影像进行分类，定义了森林(Forest)、灌木林地(Shrub Land)、耕地(Cultivated Land)、草地(Grazing Land)、裸地(Bare Land)和建设用地(Built-up Area)共六类LULC类型。通过混淆矩阵进行精度评估，并运用后分类变化检测(Post-Classification Change Detection)技术以及变化率计算公式来量化LULC变化的幅度、速率和转移方向。
3.1. 精度评估
研究首先对LULC分类结果进行了严格的精度验证。通过混淆矩阵计算得出的总体分类精度(Overall Accuracy, OA)在2014年最低为81.2%，在2024年最高达到91.4%，表明分类结果可靠，可用于后续的时空动态分析。具体而言，耕地和建设用地的用户精度(User’s Accuracy, UA)和生产者精度(Producer’s Accuracy, PA)始终保持在较高水平（例如2024年耕地UA为95.8%，PA为97.6%），这是因为它们具有独特的光谱特征和易于辨识的形状。相比之下，森林和灌木林地在某些年份（如2004、2014年）的分类精度相对较低，这主要源于其与其他植被类型的光谱相似性、景观异质性以及人为干扰导致的斑块破碎化。
3.2. LULC动态
对四十年间LULC变化的分析揭示了一幅剧烈的景观变迁图景。1984年的基线状况显示，该区域以耕地（782.35 km2, 34.58%）和灌木林地（482.54 km2, 21.33%）为主导。随着移民安置的推进和人口增长，耕地持续扩张，到2024年达到1075.45 km2（47.53%），净增293.10 km2。建设用地也从14.53 km2（0.64%）扩张至49.62 km2（2.19%），反映了村庄建设和基础设施的发展。
与此形成鲜明对比的是，自然和半自然植被覆盖面积显著萎缩。森林面积从325.26 km2（14.38%）减少至238.56 km2（10.54%），净损失86.70 km2，尤其在1984-1994年间下降了52.1%，表明移民安置初期伴随着大规模的森林砍伐。灌木林地减少了110.68 km2，草甸减少了105.88 km2。裸地面积在中期（2004-2014）有所增加，暗示了土地退化过程，但在后期（2014-2024）略有减少，可能得益于生态恢复努力。桑基图(Sankey Diagram)直观地展示了各类土地类型之间的转化路径，清晰地表明耕地的扩张主要来源于对灌木林地、草地和森林的占用。
3.3. 1984-2024年LULC变化速率
进一步的变化速率分析量化了变化的剧烈程度。在1984至2024年的整个研究期内，耕地以年均7.33 km2（总增长18.33%）的速率扩张，建设用地以年均0.88 km2（总增长2.2%）的速率增加。而森林、灌木林地、草地和裸地则分别以年均2.16 km2（总减少5.4%）、2.77 km2（总减少6.93%）、2.65 km2（总减少6.63%）和0.62 km2（总减少1.55%）的速率减少。值得注意的是，2014-2024年间，森林面积出现了显著回升（从104.24 km2增至238.56 km2），这很可能得益于埃塞俄比亚政府实施的“绿色遗产”(Green Legacy)等生态修复项目，表明积极的人工干预可以促进生态系统的恢复。
3.4. LULC转化动态（1984–2024）
土地利用转移矩阵详细刻画了不同地类之间的相互转化情况。1984年至2024年的长期转化矩阵显示，新增的耕地主要来自灌木林地（209.04 km2）、草地（256.85 km2）和森林（95.66 km2）。同时，近期的森林恢复则主要来源于灌木林地、草地以及部分退耕的耕地。灌木林地在此过程中表现出明显的过渡性特征，既是耕地扩张的主要牺牲品，也是森林恢复的重要来源之一，反映了土地管理实践的复杂性（如轮耕、抛荒后的自然恢复）。这些动态共同指向一个核心趋势：该区域的土地系统正经历着从自然、半自然植被主导向人类活动主导（特别是农业和居住）的深刻转变。
4. 讨论与结论
本研究通过长达四十年的卫星遥感监测，清晰地揭示了政府主导的移民安置计划和相关的土地投资对埃塞俄比亚凯莱姆沃莱加区土地系统产生的深远影响。LULC变化的总体趋势是耕地和建设用地的显著增加，以及森林、灌木林地、草地等自然植被的急剧减少。这种转变直接归因于人口增长、农业扩张以及移民安置点的基础设施建设。其带来的生态环境后果不容忽视，包括生物多样性丧失、生态系统服务（如水源涵养、土壤保持）退化、以及可能加剧的土地荒漠化风险。
然而，研究也捕捉到了积极的信号。2014年至2024年间森林面积的恢复表明，通过实施再造林、促进自然恢复和可持续土地管理实践，生态系统的退化趋势是可以被遏制甚至逆转的。这为未来的土地管理政策提供了希望和方向。
综上所述，该研究强调了对移民安置区进行可持续土地规划和管理的重要性。决策者需要在保障粮食安全和生活空间需求与维护生态系统完整性和韧性之间寻求平衡。具体的政策启示包括：推行可持续集约化农业、划定生态保护红线、加强森林保护和恢复项目、以及将LULC动态监测纳入区域发展规划。这项研究不仅为凯莱姆沃莱加区，也为埃塞俄比亚乃至其他面临类似发展压力的地区实现土地资源的可持续利用提供了宝贵的科学依据和决策支持。
