伊朗扎格罗斯山生态区内长期土地利用变化（LULC）的动态与强度及其对生态保护的影响

《Journal of Natural Pesticide Research》：Long-term dynamics and intensity of LULC changes and conservational implications in the Zagros mountain ecoregion, Iran

　　本研究分析伊朗扎格罗斯地区1972-2022年土地利用与覆盖变化（LULC），利用Google Earth Engine生成6类LULC地图，发现农业用地从1986年6.04%增至2022年27.37%，森林锐减，草原和裸地面积显著变化，城市化率从2.35%升至8.11%。基于CA-Markov模型预测2030年农业和城市扩张持续，森林减少58.95%，草原转为裸地占55.76%，需制定可持续管理政策以缓解生态退化。

　　本研究由Ali Abdollahzadeh和Raoof Mostafazadeh共同完成，旨在探讨伊朗西北部扎格罗斯生态区的土地利用与土地覆盖（LULC）动态变化。扎格罗斯地区是伊朗重要的生态屏障，其土地利用格局不仅关系到当地的生态环境，也对水资源供应和社区生计产生深远影响。因此，研究该地区的LULC变化具有重要的现实意义和科学价值。研究的时间跨度从1972年到2022年，未来还预测到2030年的变化趋势，为制定可持续的土地管理政策提供了依据。

土地是人类生存的基本资源，也是维持陆地生态系统服务的重要基础。然而，由于土地利用和覆盖的变化，土地退化已成为全球性问题，对生态系统造成显著影响。例如，土地利用变化导致森林覆盖率下降、草地减少、水体面积缩减，以及农业用地扩张，这些变化直接影响生态系统的稳定性和生物多样性。因此，理解LULC的变化对于识别脆弱区域、设计可持续的生态系统服务至关重要。此外，农业和城市化的发展使得生态系统趋于单一化，对环境造成不利影响，这促使了地理信息系统（GIS）和遥感技术在LULC分析中的广泛应用。

LULC的变化不仅反映了人类活动的影响，也受到气候变化的加剧。例如，干旱、气温升高和降水模式的改变都会对土地利用格局产生显著影响。扎格罗斯地区的研究显示，土地利用变化的驱动因素包括人口增长、经济压力、不合理的土地开发以及气候变化。这些因素相互作用，使得LULC的变化呈现出复杂性。农业用地的扩张、城市化的推进以及自然植被的减少是该地区的主要变化趋势，而这些变化的背后是人类社会和自然环境之间长期的互动。

本研究采用高分辨率卫星遥感数据和GIS技术，生成了1972年、1986年、1993年、2000年、2008年、2016年和2022年的LULC地图，并将其划分为六个主要类别：农业、森林、草地、居民区、裸地和水体。通过计算单个和综合的动态度，研究团队能够量化不同时间段内LULC变化的速度和强度，从而捕捉到不同土地利用类别在空间和时间上的演变过程。研究结果显示，过去五十年间，农业用地显著增长，从1986年的6.04%上升至2022年的27.37%。与此同时，森林覆盖率急剧下降，草地面积也从2000年的76.65%减少到2022年的44.89%。居民区的扩张同样明显，从1986年的2.35%增加到2022年的8.11%。

LULC变化的最剧烈时期出现在2000年至2008年之间，其中裸地面积增长显著，而草地面积略有下降。从2016年至2022年，居民区的扩张速度加快，同时草地继续减少。未来预测表明，农业和居民区的扩张将持续，草地将主要转化为裸地和农业用地，而森林则将主要转化为裸地，仅有不到2%的森林面积保持稳定。这种变化趋势凸显了该地区在生态服务和可持续发展方面的挑战。因此，需要采取综合性的政策措施，如社区主导的森林管理、推广农林复合系统和林牧复合系统、鼓励可持续农业实践、以及开展参与式土地恢复项目，以减轻不利的环境影响，增强生态系统的韧性。

研究还发现，LULC变化的动态度在不同时间段呈现出不同的特征。例如，1986年至1993年和2022年至2030年之间的动态度较高，这表明在这些时期内，土地利用格局发生了较为剧烈的转变。通过分析这些动态变化，研究团队能够更好地理解土地利用格局演变的驱动因素，并为未来的土地管理提供科学依据。同时，研究也强调了长期LULC分析的重要性，特别是在面对气候变化和日益增长的人类活动压力时，这种分析对于制定有效的应对策略至关重要。

扎格罗斯生态区的地理环境复杂，位于伊朗西北部，涵盖了2,134.08平方公里的面积。该区域的地理位置介于东经44°69′48′'至45°32′24′'，北纬36°18′00′'至36°54′00′'之间。扎格罗斯地区不仅是伊朗重要的生态系统，还承担着水源涵养、土壤保持和防风固沙等关键功能。研究表明，该地区森林覆盖率较高，提供了全国约40%的淡水，支持着超过1000万人的生计，并在一定程度上缓解了来自邻国的沙尘暴问题。此外，伊朗的许多游牧民族和牲畜养殖业也依赖于这一生态系统，因此，土地利用变化对这些群体的生活方式和经济活动产生直接影响。

本研究的主要目标是评估扎格罗斯生态区长期的土地利用变化，预测未来趋势，并分析其驱动因素。通过使用Google Earth Engine和GIS技术，研究团队能够生成精确的LULC地图，并对不同时间段内的变化进行系统分析。研究结果显示，农业用地的扩张是该地区最显著的变化之一，从1972年的11.80%增加到2022年的26.96%。与此同时，森林覆盖率显著下降，草地面积也经历了较大变化。居民区的扩张则反映了该地区社会经济发展的趋势，这种变化对生态系统的结构和功能产生了深远影响。

在讨论部分，研究团队进一步分析了LULC变化的动态度及其影响。动态度的计算不仅帮助识别变化的速度，还揭示了变化的强度和空间分布特征。例如，1986年至1993年之间的动态度较高，这表明在这一时期内，土地利用格局发生了较为剧烈的转变。而2022年至2030年之间的动态度同样显著，显示出农业和居民区扩张的持续趋势。通过这些分析，研究团队能够更好地理解不同土地利用类别之间的相互作用，并为未来的土地管理提供科学支持。

此外，研究还探讨了LULC变化对区域经济的影响。农业用地的扩张和居民区的增加可能带来一定的经济效益，但同时也可能导致生态系统的退化和资源的过度利用。因此，研究团队建议采取综合性的政策和措施，以平衡经济发展与生态保护之间的关系。例如，推广可持续农业实践可以减少对自然植被的破坏，同时提高农业生产的效率和可持续性。此外，鼓励社区参与土地恢复项目，可以增强当地居民对生态环境的保护意识，提高土地利用的可持续性。

在方法部分，研究团队详细介绍了所采用的CA-Markov模型。该模型结合了马尔可夫链和细胞自动机的方法，能够更准确地预测土地利用变化的趋势。马尔可夫链模型基于历史数据，预测土地利用状态的变化，而细胞自动机模型则模拟土地利用格局的演变过程。这种结合方法能够考虑多种影响因素，从而提高预测的准确性和可靠性。研究团队还强调了模型构建过程的重要性，认为模型不仅用于预测未来趋势，也是理解土地利用动态变化的重要工具。

本研究的成果对于扎格罗斯生态区的土地管理具有重要的指导意义。通过分析LULC变化的动态度，研究团队能够识别出变化的关键时期，并为未来的土地利用规划提供科学依据。此外，研究还强调了遥感技术和GIS在LULC分析中的应用价值。高分辨率卫星数据的使用使得研究团队能够更精确地监测土地利用变化，评估自然资源的退化情况，并识别人类活动对环境的影响。这些技术的应用不仅提高了研究的精度，也为未来的土地管理提供了强有力的支持。

研究团队还指出，尽管许多研究关注LULC变化，但很少有研究系统地量化这些变化的速度和强度。因此，本研究通过计算单个和综合的动态度，填补了这一研究空白。此外，研究团队还结合了历史评估和未来预测，为制定综合性的土地管理政策提供了科学支持。这种综合性的研究方法能够更好地理解土地利用变化的驱动因素，并为未来的土地利用规划提供参考。

综上所述，本研究通过分析扎格罗斯生态区的土地利用变化，揭示了农业、森林、草地、居民区等不同土地利用类别的演变趋势，并预测了未来可能的变化。研究结果表明，农业和居民区的扩张是该地区的主要趋势，而森林和草地的减少则反映了生态环境的退化。因此，需要采取综合性的政策措施，以促进可持续的土地利用管理，保护生态环境，提高生态系统的韧性。此外，研究还强调了遥感技术和GIS在LULC分析中的应用价值，认为这些技术能够为未来的土地管理提供科学支持和指导。