景观异质性与贝宁综合景观管理实践：基于遥感、GIS和利益相关者的分析

《Frontiers in Sustainable Food Systems》：Landscape heterogeneity and integrated landscape management practices in Benin: a remote sensing, GIS, and stakeholder-based analysis

　　

摘要 引言：平衡社会、经济和环境优先事项仍然是综合景观管理（ILM）的核心挑战。尽管ILM作为应对这些相互关联目标的框架日益得到认可，但关于景观异质性如何影响ILM实践实施的实证证据仍然有限，尤其是在热带社会-生态系统中。本研究旨在对贝宁中部的阿古阿森林地块、库费山和瓦里-马罗地区的景观单元类型进行系统表征，特别关注综合景观管理实践。方法：本研究将遥感与地理信息系统（GIS）同涉及当地利益相关者的参与式方法相结合。首先，使用高分辨率卫星影像生成景观单元类型的详细地图，突出主要土地利用和土地覆盖模式。第二步，对459个随机选择的家庭进行入户调查，以确定每个景观单元内实施的一系列综合景观管理实践。首先使用描述性统计和皮尔逊卡方检验总结采用模式，然后使用克鲁斯卡尔-沃利斯检验比较四个ILM支柱（生产系统、生物多样性保护、生计和冲突管理）的复合采用得分在各景观单元之间的差异。结果：确定了四种景观单元类型：混合森林-农田景观（LU1）、农业生产景观（LU2）、森林主导景观（LU3）和农林业景观（LU4）。LU1以天然木本植被占优势（占土地覆盖的46%），而LU2显示一年生农田比例较高（38%）。LU3强烈以天然木本植被为主（70%），而LU4表现出最高的树木为主的种植系统比例（46%）。ILM实践的实施在四个支柱上均在不同景观单元间存在显著差异（克鲁斯卡尔-沃利斯检验，p < 0.001）。与生产系统和生物多样性相关的实践，如作物多样化、农林业和土壤肥力管理，在LU3和LU4中比在LU1和LU2中更频繁地实施。生计多样化和冲突管理实践在这些异质性更高的景观单元中也表现出更高的实施水平。讨论：总体而言，研究结果表明，景观异质性与ILM实践的不同组合相关，不同的景观单元在支持农业生产、生物多样性保护、农村生计和地方资源治理方面发挥着互补作用。本研究为理解热带景观中ILM的实施提供了空间显式的实证基础，并有助于为撒哈拉以南非洲未来的景观评估提供信息。

论文解读

研究背景：在撒哈拉以南非洲，气候变化影响日益显著，温度变率上升、干旱频发和极端降雨事件增多，对农业系统造成巨大压力。已有研究预测，到2050年代，非洲玉米和小麦产量可能分别下降约8%和17%。与此同时，生物多样性丧失不断损害支撑农业生产的生态系统功能，如授粉、养分循环、土壤肥力和自然病虫害调节。这些压力共同导致农业生产力下降、生计机会减少和农村贫困加剧。在此背景下，综合景观管理（ILM）被视为同时应对环境保护、农业生产和农村发展挑战的整体性框架。ILM强调在农业、环境和社会经济领域协调政策与实践，以促进热带农业景观的公平和可持续利用。尽管ILM日益受到重视，但在热带社会-生态系统中，景观异质性如何影响ILM实践的具体实施，仍缺乏经验证据。因此，本研究聚焦贝宁中部的阿古阿森林地块、库费山和瓦里-马罗地区，旨在系统表征景观单元类型，并评估不同景观单元中ILM实践的实施差异。该研究发表在《Frontiers in Sustainable Food Systems》上。

研究方法：研究人员采用遥感、地理信息系统（GIS）与参与式方法相结合的技术路线。首先，利用2020至2024年MODIS MOD13Q1 NDVI时间序列（16天合成，250米分辨率），经Savitzky-Golay滤波平滑、逐日期平均得到代表性年均序列，再进行主成分分析（PCA），依据Kaiser准则保留前四个主成分，并在QGIS中采用Baatz-Sch?pe分割算法划分景观单元。然后，叠加OBSYDYA项目基于Sentinel-2影像生成的2023年土地利用/土地覆盖（LULC）图（总体精度0.795±0.014，Kappa系数0.717±0.021）对各单元进行土地覆盖组成表征。在农户层面，采用两阶段抽样：先按0°20′×0°20′网格从40个村庄中选取样本村，再在每个村系统随机抽取10至15个农户，共调查459个农户。统计方法包括描述性统计、皮尔逊卡方检验以及克鲁斯卡尔-沃利斯检验，分别用于比较单项实践采用率的差异和四个ILM支柱（生产系统、生物多样性保护、生计、冲突管理）复合采用得分在景观单元间的差异。

研究结果：

3.1 景观单元类型：基于NDVI主成分分割识别出四种景观单元。LU1（混合森林-农田景观）以天然木本植被为主（45.6%），农田占31.8%，树基系统占16.9%；LU2（农业生产景观）农田比例最高（38.4%），树基系统占30.8%；LU3（森林主导景观）天然木本植被占69.7%，农田仅16.0%；LU4（农林业景观）树基种植系统占46.2%，天然木本植被占29.1%。各单元土地覆盖组成差异明显，与分割标准一致。

3.2 生产系统相关实践：克鲁斯卡尔-沃利斯检验显示不同景观单元间差异显著（χ²=78.90，p<0.001）。LU4的中位得分最高（中位数=9，四分位距IQR=7–10），LU2（中位数=6）和LU3（中位数=5.5）居中，LU1最低（中位数=5，IQR=3–7）。作物多样化和作物轮作在所有单元中实施最广，农林业和水资源保护也较普遍，而改良休耕、覆盖和农牧结合系统实施有限。

3.3 生物多样性和保护相关实践：景观单元间差异显著（χ²=26.77，p<0.001）。LU4和LU2中位得分较高（中位数=3），LU3和LU1较低（中位数=2）。辅助自然更新是最普遍实践，其次为可持续木材采伐和活篱笆建立。生态廊道恢复、缓冲区及河岸带恢复、参与式生态监测在所有单元中均较少实施。

3.4 生计相关实践：差异显著（χ²=69.40，p<0.001）。非木材林产品（NTFP）的经济价值化在所有单元中最为普遍，但LU4实施水平最高，LU3最低。可持续地方价值链开发在LU4和LU2中相对较高，社区生态旅游、淡季饲料生产和地方乳制品系统仍不足。

3.5 冲突管理相关实践：差异显著（χ²=23.97，p<0.001）。LU4中位得分最高（中位数=2），LU1、LU2和LU3较低（中位数=1）。建立牧区水源点是最广泛实施的实践，冲突预防与解决机制在LU4中最发达。牧道建设和协调放牧管理整体有限，其中牧道建设在LU1和LU2略高于LU3和LU4。

讨论与结论：讨论部分指出，更异质的景观单元（LU3和LU4）倾向于承载更广泛和更整合的ILM实践组合，而较少多样化的单元（LU1和LU2）则呈现有限或不均衡的采用模式。生产系统方面，异质性较高的单元为互补性农业生态实践提供了更多生态位；生物多样性保护方面，农场层面的实践更易被采纳，而需要集体协调的景观尺度干预较难实施；生计方面，NTFP在所有单元中均起核心作用，但依赖程度因资源可及性和生计策略而异；冲突管理方面，基础设施投资（如牧区水源点）虽普遍，但制度性治理机制仍相对薄弱。研究结论强调，ILM本质上依赖具体情境，其有效性取决于生态条件、社会经济背景与治理安排的匹配。不同景观单元并非表现为单一最优管理模式，而是形成互补的功能配置，各自为农业生产力、生物多样性、生计和资源治理做出不同贡献。因此，景观异质性应被视为支持景观多功能性的战略资产，而不是需要克服的障碍。该研究通过整合空间分析与利益相关者视角，为热带社会-生态系统中ILM的空间组织提供了实证基础，有助于设计针对当地条件的ILM策略。