当前世界环境

介绍

《生物多样性公约》(CBD)于1992年在里约热内卢起草，从那时起，森林保护问题就成为世界范围内的一个主要问题。大约40%的地球表面被森林和林地覆盖，形成了世界上生物多样性丰富的地区。¹全球生物多样性集中在森林中。²热带干旱落叶林是世界上被广泛忽视的自然资源之一。它们是世界上保护最不充分的森林类别，只有5%的面积受到保护^3.正如卡波斯和伊雷蒙格所说。²然而，这些森林满足了当地部落居民的基本生活必需品的需求，包括食物、薪柴、饲料、纤维和药品。此外，它们在生态系统功能、部落生计和野生动物栖息地中发挥着重要作用。

影响森林的因素是连片森林的破碎化、火灾和毁林，这些因素对生物多样性产生了负面影响，这些影响来自于基因、物种和社区单位。越来越多的森林破碎化影响生物多样性的丧失。⁴因此，评估生物多样性保护面临的威胁十分重要。⁵自然保护是由古代森林物种管理的，因为它们包含了质量(森林质量)和数量(多样性)保护标准。⁶当一块土地或森林被火灾或风暴等自然现象或人为干预和基础设施活动(如道路建设或农业扩张)分解成更小的块时，栖息地的破碎就会发生。⁷森林生物多样性的丧失是由于最近人们认识到的森林消失和破碎等威胁。⁸空间异质性是自然存在的，但近年来人类活动改变了其丰度和空间格局。森林破碎化的后果是动植物种群的减少和物种多样性的丧失。^9、10

森林砍伐意味着通过砍伐树木或拆除种植园来清除森林覆盖，为农业、基础设施和发展目的让路。森林覆盖的永久丧失不能再恢复到森林。据粮农组织估计，森林覆盖面积每年减少1800万英亩(730万公顷)(http://www.conserve-energy-future.com/various-deforestation-facts.php)。砍伐树木会造成生态系统的不平衡，从长远来看，也会影响环境。造成树木损失的另一个主要因素是世界各地的森林火灾。它的发生主要是由于夏季温暖和冬季温和。它们可能是自然的或人为的，但在这两种情况下都会对森林生态系统造成巨大的破坏。上述两个因素都是大气中碳含量增加的原因，从而导致全球气候变化。森林砍伐改变了生物地球化学循环。¹¹

森林退化通常与不同程度的生境破碎有关。岛屿生物地理学的理论认为，当大部分的原生栖息地消失，其余的也变得支离破碎时，该地区将最终失去一些重要的物种。¹²

保护是麦克尼利定义的等．¹³管制人类对生物圈的开发，使其既能满足目前的需要，又能保护子孙后代。生物多样性围绕着人类，因此保护生物多样性应该是一个优先事项，必须像国家安全一样受到重视¹．整个景观需要得到保护，而不仅仅是保护区或保护区。¹⁴对于区域范围内的任何景观保护，应集中于核心区和缓冲区，缓冲区将作为过渡区，使人类能够进入，以便他们能够利用森林产品。

遥感和地理信息系统在森林保护规划中的应用

卫星遥感数据可作为快速获取任何土地利用信息和低成本地面真实信息的来源。¹⁵在这方面，地球资源观测卫星的数据自1972年发射以来已成功地用于各种研究活动。该遥感卫星数据具有中等空间分辨率，覆盖全球。¹⁶当在GIS（地理信息工具）中分析这些数据时，可以在空间和时间上进行许多生态系统。^17，18其中一些被用来研究随着森林碎片大小的变化而变化的生物多样性水平⁹．此外，它还用于森林清查、定期监测和估计区域陆地生物多样性¹⁹；景观^20.的水平。此外，它还可以用于识别防护网中的漏洞，这是GIS领域采用的一种方法。²¹在印度西船的差距分析^22、23发现生物多样性高的地区被从保护网络中删除。

目前，针对威胁评估和优先保护热点确定的研究还很少。Reddyet al。⁵利用这五种威胁评估了印度奥里萨邦的森林生态系统即．森林砍伐、森林退化、破碎化指数、森林火灾风险图和入侵物种丰度。本研究采用5kmX 5km网格。此外，通过对各种威胁提供平等权重进行整合，实现了保护优先热点。雷迪也进行了类似的研究et al。²⁴谁用三种威胁评估了印度特伦甘纳邦的森林生态系统即．森林砍伐、破碎化指数和森林火灾风险图。袋鼠和辛格²⁵研究了印度喜马偕尔邦Taradevi森林的森林火灾。本研究利用FARISTE模拟建模技术对森林火灾蔓延分析和损失评估进行了分析。研究结果有助于森林火灾管理和规划的发展。

除了印度的奥里萨邦和特伦甘纳邦，印度其他任何邦都没有进行过此类研究，因此这是邦级的潜在研究差距。本研究是在恰尔肯德邦进行的。这是一片森林和部落的土地。部落和森林之间存在着一种共生关系。²⁶最近，由于人类和人为活动，森林受到威胁，这些活动使森林状况恶化，并威胁到主要依赖森林的部落人民的生计。近年来，森林不仅质量下降，而且数量下降。²⁷由于森林砍伐，粮食和生计不安全问题已经升级。流离失所、移徙和丧失自然环境等其他问题也在加剧。大规模的森林砍伐是造成年降雨量下降的原因，这可能会进一步导致水资源短缺。

本研究旨在记录贾坎德邦森林的空间数据，并确定优先保护的热点地区。在这方面，采用了综合评估程序，利用遥感和GIS数据，采用协同的空间评估和分析方法，对森林火灾、森林砍伐和森林破碎化三种威胁进行评估。

研究区

恰尔肯德邦位于纬度之间的21个º58 02”N 25º08 32”和经度83º19 05“E 87º55 03”E,而总地理区域是79714 km²占总数近2.4%的国家的地理区域(图1)。这个词“恰尔肯德邦”意味着与森林的土地构成的一个包裹。这个州是30个不同部落的家园。一些土著种族是Santhals, Mundas, Oraons, Hos, Kharia, Bhumij, Birhors等。他们与大自然有密切的联系。他们通常被称为“土著居民”，意思是他们是这片土地的最初定居者。他们的生计围绕着这些森林。他们开始他们的一天收集物品，如水果，一些植物的根，一些花，可食用的蘑菇，一些植物的块茎和燃料木材等，以满足他们的日常需求。草药、水果、草和叶等用于治疗疾病和常见病。此外，他们还保护着森林附近被称为萨尔纳的神圣沟。该地区的森林是热带干燥落叶林，海拔从平均海平面6米到1366米不等。 Jharkhand average moderate rainfall varies from 945 mm to 1297 mm with temperature variation of 6ºC in winter to 47ºC in summer.

图1:研究区域的位置 点击这里查看图

材料和方法

数据预处理与分析

所确定的指标即。砍伐森林、破碎化、森林火灾被用来确定贾坎德邦的森林健康状况。图2提供了描述该方法的流程图。使用表1简要说明的各种标准对贾坎德邦森林生态系统威胁的地理空间评价进行了分析。在目前的情况下，森林被描述为超过1%的网格面积容纳有超过10%冠层覆盖的本地树种的土地面积。为了了解威胁的情况，一个5公里× 5公里的网格(每个25公里²)尺寸。森林覆盖的历史/长期变化已被量化。描述生态系统的术语是IUCN推荐的物种红色名录的术语，在本案例中也使用了这个术语。²⁸Reddy为每一类受威胁的生态系统制定了标准的概念et al。⁵这是本研究中用到的。如果根据选定的参数没有发现威胁，则认为森林生态系统受到的关注最少或风险较低。

图2:显示所采用方法的流程图 点击这里查看图

卫星数据的处理

使用的软件是Erdas Imagine（版本11），用于数字图像处理和用于地理空间分析的ArcGIS。2015年12月期间的九个Landsat图像（表1）从USGS网站下载。使用最近的邻重采样方法镶嵌并重新采样数据以在图像中保留辐射测定和光谱信息。²⁹在分类方面，我们使用了混合分类技术(结合目视解译、监督分类和归一化植被差异指数(NDVI))，将森林覆盖分为两类即。森林类和非森林类。为了去除噪声和平滑分类图像，使用了3X3滤波器。森林覆盖图的准确性通过大约250个随机采样点进行了评估。根据地面真实数据和文献资料确认后，他们被分配到各自的班级。使用误差矩阵计算总体精度和Kappa统计量。

表1:卫星数据详细信息

受威胁森林生态系统指示器

森林砍伐

过去80年来植物覆盖的空间分布已被映射。印度地形图1924-1935的地形地图（比如说，1935年）下载了（http://www.lib.utexas.edu/maps/ams/india/），并在视觉上解释为1：250,000刻度生成空间数据集。与Landsat 8（2015）有关的遥感数据用于了解1935年的变化。粮农组织定义了森林砍伐，随着陆地覆盖的变化，减少树冠盖降低到不到10％^30.是我们研究中毁林的标准。

比较空间在1935 - 2015年时间序列数据对森林森林覆盖变化对1935 - 2015年期间考虑评估的历史下降,如果森林覆盖的地理分布减少超过视为濒危> 90%,> 70%,濒危和> 50%,脆弱。^31.在长期的下降中，如果森林覆盖的地理分布减少超过>80%为极度濒危，>50%为濒危，>30%为脆弱。^31.在我们的研究中，我们使用了基于森林砍伐的受威胁森林生态系统识别标准，即森林覆盖减少超过>80%为极度濒危，>50%为濒危，>30%为脆弱，>10%为近威胁，< 10%为最小关注。

分析结果主要考虑了以下三个方面:首先，以5 km × 5 km的网格单元大小进行生态系统受威胁评价;其次，基于1935-2015年的多时间框架数据进行分析，受威胁生态系统的数量和分布发生了变化;

碎片

森林破碎化是指把大片林地分解成几个相互联系更小的小块林地。在本研究中，森林破碎化以单位面积的森林斑块数和非森林斑块数来表示。基于2015年编制的森林覆盖图，对单位网格的森林斑块数进行评估，并将其转换为矢量，用于在网格上进行空间分析。根据森林破碎化斑块的数量，确定了基于森林破碎化的森林生态系统威胁识别标准。森林破碎化指数>为临界濒危，>为50%，>为40%，>为近危，>为30%，< 30%为最不受关注。

森林火灾

为了分析贾坎德邦的森林火灾分析，从印度森林调查(http://fsi.nic.in/forest-fire.php)下载了2005年至2016年的森林火灾数据。下载的森林火点文件是带有经纬度的MS-EXCEL文件。利用ARC/ GIS软件每年导出形状文件。基于十年林火数据，对单位网格林火数进行了评价。森林火灾生态系统的识别标准是以森林火灾的数量为基础的。火灾的数量>为21为严重濒危，20-12为濒危，11-6为脆弱，5-1为接近威胁，0为最不担心。

优先保护的热点地区

到目前为止的分析被认为是单一的潜在威胁因素。在这里，我们专注于受威胁的森林生态系统，这些森林生态系统面临着森林砍伐，火灾和碎片，而不是单一的威胁因素，作为最突出，易于有用和可识别的区域，用于高保优先级。从森林砍伐，森林碎片和森林火灾源于1-5之间的类别的价值，有助于确定生态系统的保护状况。这些因素代表平等的权重，使得它们可以集成以实现保护的各种水平。他们分为五类。对威胁的评估显示，保护生物多样性热点-1具有12-13的范围内的最高威胁值，保护优先热点-2，威胁值10-11，保守优先热点-3，威胁值为8-9，保护优先级热点-4具有6-7的威胁值，保护优先级Hotspot-5，威胁值为3-5。

结果

森林砍伐

在此基础上，研究确定了1224个灭绝生态系统、248个极度濒危生态系统、318个濒危生态系统、396个脆弱生态系统、284个近危生态系统和126个最不受关注生态系统。大多数最不受关注的生态系统位于森林中部，周围是密度较小的森林，由于地形复杂而难以接近，而且大多远离人口。1935 - 2015年森林砍伐的驱动因素是工业化、城市化、采矿活动和林地向其他土地利用活动的转变即。大坝建设，农业目的等。森林生态系统的损失在人口密度高的地区具有显着性，其中人为活动是一个主要因素。森林覆盖地图（2015）的整体准确性为94.1％。Kappa统计的价值为0.91。

图3：Jharkhand的威胁森林生态系统：砍伐森林的程度 点击这里查看图

碎片

在恰尔肯德邦发现了森林破碎的模式。研究发现148年电网属于高分裂指数和分配极度濒危,其次是296年濒临灭绝,402脆弱,296几乎威胁和230最少关注生态系统(表2和图4)。严重的森林碎片被发现在南兰契的一部分,加尔的东部,Palamu西部和Gumla地区南部需要立即进行保护工作，以阻止由于土地使用做法而造成的进一步恶化。

图4:贾坎德邦受威胁森林生态系统:森林破碎化指数 点击这里查看图

森林火灾

12年的平均时间(2005-2016年)表明，恰尔肯德邦每年面临452起森林火灾。2010年的森林火灾频率大约是年平均水平的3倍，同年也被宣布为干旱年(http://nidm.gov.in/PDF/DP/JHARKHAND.pdf)。森林火灾分析揭示了非常高的识别27网格是在高森林火灾影响和归类为极度濒危,其次是85年濒临灭绝,184脆弱,628几乎威胁和448最少关注生态系统(表3和图5)。研究显示67.3%的网格单元的用火恰尔肯德邦森林的影响。在恰尔肯德邦南部(Pachim Singhbhum地区)、恰尔肯德邦西北部(Palamu和Garhwa地区南部)和恰尔肯德邦东北部(Pakur、Sahabganj和Godda地区交界处)有非常高的森林火网。Pascim Singhbhum和Palamu地区每年大约有50%的森林火灾发生。因此，Pascim Singhbhum和Palamu地区的严重森林火网需要立即采取保护措施，以阻止进一步恶化。

图5:贾坎德邦受威胁的森林生态系统:森林火灾 点击这里查看图

优先保护的热点地区

上述分析主张受威胁森林生态系统面临上述因素的风险的现状。受威胁生态系统优先保护的区域依次为热点- i、热点- ii、热点- iii、热点-第四,最低的保护优先级是热点V.

大约2.1％（现有森林的29个网格）报告了严重的生态系统级别风险，因此已被纳入保护优先热点- i的覆盖率为19.7%(270格)，保护优先热点- iii的覆盖率为41.3%(566格)，保护优先热点- i的覆盖率为27.8%(382格)49.1%(125格森林)在保护优先热点-V(图6)。保护优先热点i大部分位于西Singhbhum、Ranchi、Palamu和Garhwa区。

在奥里萨邦和特伦甘纳邦进行的类似研究报告显示，生态系统层面的生物多样性有相当大的损失。据观察，奥里萨邦326个现有森林网格占5.8%，面临严重的生态系统级别风险，被分配到优先保护热点- i。⁵在泰伦加纳邦，39个现有森林网格(2.1%)报告了严重的生态系统水平风险，并列为优先保护热点- i。²⁴

由于这些地区物种丧失的可能性增加，报告的风险超过危险的地区已被列为优先区域。因此，了解森林生态系统保护重点热点将直接有助于森林生态系统的保护。

图6:保护优先热点的分类 点击这里查看图

表2:基于毁林、破碎化和森林火灾的受威胁森林生态系统分析。

讨论

以上分析尝试了基于多重网格分析的地图演化。森林砍伐、破碎化和森林火灾等生态系统退化驱动因素对森林退化起着至关重要的作用。这种地理空间方法确定了所有可归入不同类别的森林生态系统威胁。他们对该州森林的退化负有责任，该州是部落的家园，并养活着大量的动植物。因此，迫切需要制定保护措施和策略，同时进行环境教育和民众参与，让地方机构参与重点保护热点地区的生物多样性管理。建议对确定的研究热点地区立即实施适当的保护行动计划。

需要在养护优先热点- -一、二和三- -进行系统的森林恢复活动。恰尔肯德邦过去发生过严重的森林火灾，2010年是最严重的一年。据报道，在2017年，只有5天内(从1^英石4月至5^TH.4月)印度森林调查(FSI)记录了441起森林火灾。有必要制定州和国家一级的森林火灾政策，以保护森林。应该阻止将森林一分为二的基础设施建设。

作者的贡献

FA构思构思，对GIS领域的卫星和辅助数据进行分析并起草手稿，LG监督分析并改进手稿。所有作者阅读并批准了最终的手稿。

相互竞争的利益

两位作者宣称他们没有相互竞争的利益。

承认

作者非常感谢美国地质调查局提供了免费下载的陆地卫星数据。www.divagis.com提供了免费下载所需的GIS层。

目前的工作是在没有任何资金的情况下进行的。

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