周 維,劉國(guó)華,3,段興武,蘇旭坤

1 云南大學(xué)國(guó)際河流與生態(tài)安全研究院,昆明 650091 2 中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心城市與區(qū)域生態(tài)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100085 3 中國(guó)科學(xué)院大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院,北京 100049

作為重要的陸地生態(tài)系統(tǒng)類型,森林生態(tài)系統(tǒng)能夠提供水源涵養(yǎng)、固碳、氣候調(diào)節(jié)等多種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)[1]。森林生態(tài)系統(tǒng)對(duì)調(diào)節(jié)區(qū)域氣候、提升生態(tài)安全屏障功能、促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展十分重要。因此,森林生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)十分必要,我國(guó)已經(jīng)制定與實(shí)施了一系列森林保護(hù)政策,如退耕還林、天然林保護(hù)等,同時(shí)建立了多種不同級(jí)別、不同類型自然保護(hù)地,整體上,我國(guó)森林面積總體正在穩(wěn)步增加[2—3],但不同地區(qū)的森林面積變化存在較大差異,一些地區(qū)仍然存在森林退化[4—5]和持續(xù)的森林面積減少[6]。森林退化與森林面積減少不僅會(huì)降低生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能,同時(shí)也會(huì)對(duì)生物多樣性保護(hù)產(chǎn)生威脅。滇金絲猴(Rhinopithecusbieti)是我國(guó)特有珍稀瀕危物種,其生境主要依賴針葉林為主的森林生態(tài)系統(tǒng),森林面積減少會(huì)導(dǎo)致滇金絲猴生境破碎化,嚴(yán)重壓縮滇金絲猴的生境及降低生境間的連通性[7—8]。近些年來(lái),隨著保護(hù)力度的不斷提升,滇金絲猴的種群數(shù)量穩(wěn)中有升[9]。然而,滇金絲猴的生境并沒(méi)有得到全面的改善,部分區(qū)域仍出現(xiàn)了生境退化、破碎化等現(xiàn)象[10—11]。因此需要較高時(shí)空分辨率森林監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)滇金絲猴分布區(qū)森林面積的動(dòng)態(tài)變化特征,為森林生態(tài)系統(tǒng)管理和滇金絲猴保護(hù)提供決策支持。

Hansen等[12]對(duì)Landsat影像進(jìn)行分類,并發(fā)布了Global Forest Change(GFC)全球森林變化逐年數(shù)據(jù)集,其中最新的GFC v1.7數(shù)據(jù)集包含了2001—2019年逐年30 m分辨率的全球森林變化情況。由于Hansen等發(fā)布的GFC數(shù)據(jù)集具有較高的時(shí)空分辨率,能夠反映長(zhǎng)時(shí)間序列的逐年森林變化情況,應(yīng)用該數(shù)據(jù)集進(jìn)行區(qū)域森林面積變化監(jiān)測(cè)的研究在不斷增多[13—15]。Zeng等[16]利用GFC數(shù)據(jù)結(jié)合2000年和2017年的高分辨率土地利用數(shù)據(jù)分析了泰國(guó)楠府(Nan Province)2001—2016年森林面積減少的動(dòng)態(tài)特征。Xiong等[6]和Montibeller等[17]則分別利用GFC數(shù)據(jù)分析了浙江省和巴西亞馬遜地區(qū)自2001年以來(lái)森林面積減少的時(shí)空特征。綜上所述,目前在區(qū)域尺度上運(yùn)用GFC數(shù)據(jù)集進(jìn)行森林變化監(jiān)測(cè)的研究較多,而保護(hù)地對(duì)于關(guān)鍵生態(tài)系統(tǒng)類型和珍稀瀕危物種的保護(hù)具有重要作用,一些地區(qū)的保護(hù)地仍存在較為嚴(yán)重的森林面積減少[15—16],因此亟需加強(qiáng)對(duì)于保護(hù)地森林變化的監(jiān)測(cè),未來(lái)利用GFC數(shù)據(jù)集對(duì)區(qū)域保護(hù)地和物種分布區(qū)的森林面積變化監(jiān)測(cè)和保護(hù)成效評(píng)估具有重要意義。

本研究基于具有較高時(shí)空分辨率的GFC數(shù)據(jù)集,擬解決如下關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題：(1)滇金絲猴分布區(qū)森林面積變化的時(shí)空特征如何？(2)導(dǎo)致森林面積變化的影響因素有哪些？通過(guò)本研究以期為該地區(qū)的森林生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)管理和滇金絲猴保護(hù)提供數(shù)據(jù)支撐和決策支持。

1 研究區(qū)與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

圖1 研究區(qū)位置Fig.1 The location of study area

滇金絲猴分布區(qū)主要位于橫斷山區(qū)瀾滄江和金沙江之間的狹長(zhǎng)區(qū)域,主要涉及云南西北部的德欽縣、維西縣、云龍縣、玉龍縣、蘭坪縣和西藏芒康縣,總面積約3.85×106hm2(圖1)。目前該地區(qū)已經(jīng)建立了4個(gè)滇金絲猴保護(hù)區(qū)及1個(gè)風(fēng)景名勝區(qū),分別是西藏芒康紅拉山滇金絲猴國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)(以下簡(jiǎn)稱芒康保護(hù)區(qū)),面積約1852 km2、云南白馬雪山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)(以下簡(jiǎn)稱白馬雪山保護(hù)區(qū)),面積約2820 km2、云南云龍?zhí)斐貒?guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)(以下簡(jiǎn)稱云龍?zhí)斐乇Ｗo(hù)區(qū)),面積約145 km2、云南蘭坪云嶺省級(jí)自然保護(hù)區(qū)(以下簡(jiǎn)稱云嶺保護(hù)區(qū)),面積約746 km2、云南麗江老君山風(fēng)景區(qū)(以下簡(jiǎn)稱老君山風(fēng)景區(qū)),面積約1107 km2。5個(gè)保護(hù)地總面積約6672 km2,約占整個(gè)滇金絲猴分布區(qū)面積的17.3%。該地區(qū)海拔在733—6505 m之間,呈現(xiàn)北高南低的特點(diǎn)。氣候主要為亞熱帶高原季風(fēng)氣候,其中5—10月份為濕季,降水量較多,11月至次年4月份為干季,降水量較少。

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

本文主要基于Hansen等發(fā)布的Global Forest Change v1.7(GFC)數(shù)據(jù)集,該數(shù)據(jù)集主要包括三部分：2000年的森林覆蓋數(shù)據(jù)(treecover)、2001—2019年的森林面積減少量(forest loss)、2001—2019年的森林面積增加量(forest gain),空間分辨率均為30 m(圖2)。本文關(guān)注的森林面積變化主要采用GFC數(shù)據(jù)中的2001—2019年的森林面積減少(forest loss)數(shù)據(jù)和2000年的森林覆蓋(treecover)數(shù)據(jù),其中2000年的森林面積數(shù)據(jù),取樹冠覆蓋(tree canopy cover)大于30%作為2000年的森林覆蓋面積[6, 18]。其中GFC數(shù)據(jù)集利用世界糧農(nóng)組織的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了驗(yàn)證[12],同時(shí)有學(xué)者將該數(shù)據(jù)與Globe Land 30數(shù)據(jù)集[15]、國(guó)家森林資源調(diào)查數(shù)據(jù)[19]進(jìn)行比較,并利用該數(shù)據(jù)集在部分區(qū)域結(jié)合高分影像進(jìn)行驗(yàn)證[6],結(jié)果均表明該數(shù)據(jù)集具有較高的精度。

圖2 森林面積變化的空間分布及森林面積變化前后示例圖Fig.2 The spatial distribution of forest area change and a sample of before and after forest area change

參考相關(guān)研究對(duì)于森林面積變化因素的探討[6, 16, 19—20],并結(jié)合研究區(qū)特征和數(shù)據(jù)的可獲取性,選取過(guò)火面積、人口密度數(shù)據(jù)、海拔、坡度、坡向、氣溫、降水、土地利用、道路數(shù)據(jù)作為森林面積變化的影響因素。其中,過(guò)火面積數(shù)據(jù)采用MODIS-MCD64A1火災(zāi)面積數(shù)據(jù)產(chǎn)品。DEM數(shù)據(jù)采用SRTM DEM 30 m分辨率數(shù)據(jù),并生成海拔、坡度、坡向。上述數(shù)據(jù)產(chǎn)品均通過(guò)Google Earth Engine(GEE)云平臺(tái)調(diào)用,并基于GEE平臺(tái)進(jìn)行裁剪、導(dǎo)出。其中2000—2015年氣溫、降水柵格數(shù)據(jù)和2015年人口密度柵格數(shù)據(jù)、土地利用柵格數(shù)據(jù)均來(lái)源于中國(guó)科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心，道路數(shù)據(jù)來(lái)源于全國(guó)地理信息資源目錄服務(wù)系統(tǒng)。數(shù)據(jù)來(lái)源詳見表1。

表1 主要數(shù)據(jù)來(lái)源

1.3 研究方法

1.3.1格網(wǎng)尺度的選取

滇金絲猴分布區(qū)內(nèi)行政區(qū)面積大小不一致,選取行政邊界作為評(píng)價(jià)單元不利于探究森林面積變化的時(shí)空分異特征[21]。因此,本研究以格網(wǎng)為基本研究單元,參考相關(guān)文獻(xiàn)針對(duì)格網(wǎng)的劃分[22—23],將研究區(qū)劃分成1 km×1 km,3 km×3 km,5 km×5 km的格網(wǎng),為了突出森林面積變化的空間分異,經(jīng)過(guò)對(duì)比調(diào)整,最終選取3 km×3 km格網(wǎng)作為本研究的基本單元,共生成4705個(gè)格網(wǎng)。

1.3.2Theil-Sen趨勢(shì)分析與Mann-Kendall檢驗(yàn)

Theil-Sen趨勢(shì)分析(簡(jiǎn)稱Sen趨勢(shì)分析)與Mann-Kendall檢驗(yàn)(簡(jiǎn)稱MK檢驗(yàn))能夠用來(lái)判斷長(zhǎng)時(shí)間序列數(shù)據(jù)的變化趨勢(shì)[24—26]。本文利用Sen趨勢(shì)分析與MK檢驗(yàn)來(lái)探究滇金絲猴分布區(qū)3 km×3 km格網(wǎng)范圍內(nèi)森林面積變化的空間分布、時(shí)間變化特征和顯著性檢驗(yàn)。

Sen趨勢(shì)分析能夠?qū)r(shí)間序列數(shù)據(jù)進(jìn)行變化趨勢(shì)檢測(cè)[27—28]。其公式如下：

(1)

式中,j和i分別代表第j年和第i年；xj和xi分別表示同一格網(wǎng)范圍內(nèi)第j年森林面積減少量和第i年森林面積減少量；β表示趨勢(shì)度,用β值來(lái)判斷時(shí)序森林面積減少趨勢(shì)的升降,當(dāng)β>0時(shí),呈上升的趨勢(shì),反之呈下降的趨勢(shì)。

基于秩的非參數(shù)MK檢驗(yàn)方法能夠?qū)ψ兓厔?shì)進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)[29—30],公式如下：

(2)

式中,n為樣本總量,j、k=1, 2,…,n；xj、xk分別為第j、k時(shí)刻的樣本值。sgn為符號(hào)函數(shù),公式如下：

(3)

S為正態(tài)分布,其均值為0,方差var (S)=n(n-1) (2n+5) /18,當(dāng)n>10時(shí),正態(tài)分布統(tǒng)計(jì)量計(jì)算如下：

(4)

本文檢驗(yàn)中取顯著水平α=0.1,Z=1.64進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)[31]。當(dāng)|Z|>1.64時(shí),表明通過(guò)了顯著性檢驗(yàn),即當(dāng)Z>1.64時(shí),表明森林面積減少量呈現(xiàn)顯著增加,當(dāng)Z<-1.64時(shí),表明森林面積減少量呈現(xiàn)顯著減少。

1.3.3熱點(diǎn)分析

(5)

本文利用3 km×3 km的格網(wǎng)提取每個(gè)格網(wǎng)內(nèi)相應(yīng)時(shí)段的森林面積減少總量,并利用熱點(diǎn)分析工具探究格網(wǎng)尺度下森林面積變化的冷熱點(diǎn)時(shí)空分布及其變化特征。

1.3.4地理探測(cè)器模型

地理探測(cè)器模型是探測(cè)地理要素的空間分異,揭示其驅(qū)動(dòng)力的一種方法[35—36]。利用地理探測(cè)器模型可以研究各影響因素對(duì)于因變量的交互作用。計(jì)算公式為：

(6)

式中,L為因變量Y或自變量X的分層；NH和σh分別為層h內(nèi)的單元數(shù)和方差；N和σ分別為研究區(qū)整體的單元數(shù)和方差。其中q的取值為[0,1],當(dāng)q的取值越大,表明該因素對(duì)于森林面積變化的影響越大,反之越小。

基于3 km×3 km的格網(wǎng),統(tǒng)計(jì)每個(gè)格網(wǎng)內(nèi)的森林面積減少量、森林火災(zāi)面積、道路長(zhǎng)度等信息,并提取海拔、坡度、坡向等其他環(huán)境因子,最后將環(huán)境因子離散化并利用地理探測(cè)器模型進(jìn)行運(yùn)算。

2 結(jié)果

2.1 森林面積變化的時(shí)間特征

如圖3所示,在2001—2019年間,滇金絲猴分布區(qū)累計(jì)森林面積變化為3.81×104hm2,平均每年減少量約2000 hm2。森林面積變化的年際波動(dòng)較大,在2016年森林面積變化最大為4424 hm2,在2018年最小為279 hm2。其中在2006年、2009年、2016年等年份森林面積變化均達(dá)到了4000 hm2,森林面積變化較為嚴(yán)重。而在2001年、2003年、2018年森林面積變化低于500 hm2,森林面積變化相對(duì)緩和。

圖3 森林面積變化的時(shí)間特征Fig.3 Temporal characteristics of forest area change

其中,5個(gè)保護(hù)地與滇金絲猴分布區(qū)森林面積變化間的關(guān)系如表2所示,近20年間,整個(gè)滇金絲猴分布區(qū)森林面積變化比例為2.44%,保護(hù)地外森林面積變化比例為2.7%。其中,麗江老君山風(fēng)景區(qū)和云嶺保護(hù)區(qū)森林面積變化比例達(dá)到了3.7%和3.5%,高于研究區(qū)平均水平。而白馬雪山保護(hù)區(qū)、芒康保護(hù)區(qū)和云龍?zhí)斐乇Ｗo(hù)區(qū)森林面積變化比例分別為0.51%、0.31%、0.83%,森林面積變化比例相對(duì)較小。

表2 滇金絲猴分布區(qū)與保護(hù)地森林面積變化特征

近20年間五個(gè)保護(hù)地的森林面積變化特征如圖4所示,森林面積變化總量達(dá)5456 hm2,約占整個(gè)滇金絲猴分布區(qū)森林面積變化總量的14.3%。其中森林面積變化總量最大的保護(hù)地為老君山風(fēng)景區(qū),森林面積變化達(dá)2913 hm2,約占5個(gè)保護(hù)地總量的53.3%,其中老君山風(fēng)景區(qū)在2016、2017年森林面積變化量分別為882 hm2、1173 hm2,2016—2017年森林面積變化總量達(dá)2055 hm2,約占老君山風(fēng)景區(qū)近20年森林面積變化的70%；其次是云嶺保護(hù)區(qū),森林面積變化總量為1446 hm2,約占5個(gè)保護(hù)地總量的26.5%；另外3個(gè)保護(hù)地約占5個(gè)保護(hù)地總量的20%,森林面積變化量相對(duì)較少,且年際波動(dòng)不大,其中白馬雪山保護(hù)區(qū)為812 hm2,芒康保護(hù)區(qū)為198 hm2,云龍?zhí)斐乇Ｗo(hù)區(qū)為87 hm2。

圖4 2001—2019年保護(hù)地森林面積變化Fig.4 Forest area change in protected areas from 2001 to 2019

2.2 森林面積變化的空間特征

首先,利用Sen趨勢(shì)分析對(duì)研究區(qū)森林面積減少的變化趨勢(shì)進(jìn)行分析。如圖5所示,近20年間研究區(qū)森林面積減少有4.7%的區(qū)域呈現(xiàn)上升趨勢(shì)(β>0),10.9%的區(qū)域呈現(xiàn)下降趨勢(shì)(β<0)。森林面積減少變化趨勢(shì)值介于-0.09—0.52 hm2/a之間,平均增長(zhǎng)速率為-0.0018 hm2/a,即整體森林面積減少呈現(xiàn)下降的趨勢(shì),表明研究區(qū)森林面積減少整體呈現(xiàn)不斷緩和的特征。

進(jìn)一步利用MK檢驗(yàn)對(duì)研究區(qū)森林面積減少的變化趨勢(shì)進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)。如圖5和表3所示,約10%的區(qū)域呈現(xiàn)顯著變化,其中,森林面積減少呈現(xiàn)顯著增加趨勢(shì)的區(qū)域面積為1.03×105hm2,占整個(gè)研究區(qū)的2.9%,顯著增加區(qū)域主要集中分布于玉龍縣內(nèi)金沙江沿岸和老君山風(fēng)景區(qū)南部,蘭坪縣云嶺保護(hù)區(qū)周邊以及云龍縣的中東部和西南部；森林面積減少呈現(xiàn)顯著減少趨勢(shì)的區(qū)域面積為3.05×105hm2,占整個(gè)研究區(qū)的7.9%,顯著減少區(qū)域主要集中在芒康保護(hù)區(qū)東北部和云嶺保護(hù)區(qū)的東北部和南部,并在芒康縣宗西鄉(xiāng)周邊和維西縣內(nèi)有較大面積呈顯著減少趨勢(shì)；其中研究區(qū)內(nèi)89.2%的區(qū)域未通過(guò)顯著性檢驗(yàn),因此森林面積的變化特征不顯著。

圖5 森林面積減少的變化趨勢(shì)與顯著性檢驗(yàn)Fig.5 Variation trend of forest area decrease and its significance test

如圖6所示,在2001—2019年間,滇金絲猴分布區(qū)森林面積變化均無(wú)冷點(diǎn)分布。不同年份各熱點(diǎn)類型的數(shù)量和空間分布也存在差異,但存在三個(gè)主要的熱點(diǎn)聚集區(qū),包括玉龍縣東部、以及維西縣、蘭坪縣和玉龍縣三縣的交界處、云龍?zhí)斐乇Ｗo(hù)區(qū)周邊區(qū)域(圖6)。如圖7所示,進(jìn)一步對(duì)各年份的較熱點(diǎn)區(qū)、熱點(diǎn)區(qū)、極熱點(diǎn)區(qū)所占3 km×3 km格網(wǎng)數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì),滇金絲猴分布區(qū)極熱點(diǎn)區(qū)數(shù)量最大,年均105個(gè)格網(wǎng)；熱點(diǎn)區(qū)年均35個(gè)格網(wǎng)；較熱點(diǎn)區(qū)數(shù)量則相對(duì)較小,年均25個(gè)格網(wǎng)。同時(shí)研究區(qū)中極熱點(diǎn)區(qū)、熱點(diǎn)區(qū)、較熱點(diǎn)區(qū)數(shù)量均呈下降趨勢(shì),其中極熱點(diǎn)區(qū)數(shù)量下降速率最大,進(jìn)一步表明研究區(qū)森林面積變化趨于緩和。

表3 研究區(qū)森林面積減少的變化趨勢(shì)特征

圖6 2001—2019年森林面積變化的冷熱點(diǎn)分布Fig.6 Distribution of cold and hot spots of forest area change from 2001 to 2019

圖7 2001—2019年不同熱點(diǎn)區(qū)類型所占格網(wǎng)數(shù)Fig.7 Grid number of different hotspot types from 2001 to 2019

2.3 不同海拔和坡度的森林面積變化

由于研究區(qū)海拔差異顯著,本研究進(jìn)一步探究了森林面積變化在海拔與坡度上的變化趨勢(shì)與分異特征。如圖8所示,森林面積變化呈現(xiàn)由高海拔向低海拔轉(zhuǎn)移的趨勢(shì),由2001年的平均3234 m到2019年的平均2755 m,森林面積變化的平均海拔降低了約500 m；森林面積變化呈現(xiàn)由低坡度向高坡度轉(zhuǎn)移的趨勢(shì),由2001年的21.9°增加到2019年的25°,森林面積變化的坡度增加了約3°。因此,滇金絲猴分布區(qū)森林面積變化整體呈現(xiàn)由高海拔向低海拔、由低坡度向高坡度轉(zhuǎn)移的特征。

圖8 森林面積變化在海拔與坡度上的時(shí)間特征Fig.8 Temporal characteristics of forest area change in elevation and slope

2.4 森林面積變化的影響因素

利用地理探測(cè)器模型,得到各環(huán)境因子對(duì)森林面積變化的影響程度如表4所示,其中,過(guò)火面積、人口密度的q值最大,分別為0.1835和0.0736,是森林面積變化的主要影響因素；年平均降水、海拔、年平均氣溫的q值在0.03—0.046之間,是森林面積變化的次要影響因素；而土地利用、道路密度、坡度、坡向的q值均小于0.03,對(duì)該地區(qū)的森林面積變化影響較小。

表4 森林面積變化的影響因子

將2001—2019年逐年對(duì)應(yīng)年份的過(guò)火面積與森林面積變化進(jìn)行疊加,重疊區(qū)域可表征由森林火災(zāi)面積導(dǎo)致的森林面積變化,分別對(duì)5個(gè)保護(hù)地內(nèi)、保護(hù)地外、整個(gè)滇金絲猴分布區(qū)逐年進(jìn)行統(tǒng)計(jì),由森林火災(zāi)導(dǎo)致的森林面積變化所占比例如圖9所示,得知森林火災(zāi)導(dǎo)致的森林面積變化占比波動(dòng)較大,保護(hù)地在2017年占比達(dá)80%,而保護(hù)地在部分年份不存在由森林火災(zāi)導(dǎo)致的森林面積變化。但整體而言,保護(hù)地內(nèi)外和整個(gè)研究區(qū)在多個(gè)年份由森林火災(zāi)導(dǎo)致的森林面積變化均大于30%,森林火災(zāi)對(duì)當(dāng)?shù)氐纳置娣e變化具有較大的影響。

圖9 森林火災(zāi)導(dǎo)致的森林面積變化占比Fig.9 The proportion of forest area change caused by forest fires森林火災(zāi)面積占比=森林火災(zāi)面積/對(duì)應(yīng)區(qū)域森林面積變化總量

3 討論

由于研究區(qū)生態(tài)環(huán)境脆弱,森林資源一旦遭到破壞,恢復(fù)難度大且具有時(shí)滯性。并且通過(guò)GFC數(shù)據(jù)集中的森林面積增加量得到研究區(qū)森林面積增加量約為1822 hm2,僅為森林面積減少量的4.7%,因此,本文主要關(guān)注了森林面積減少問(wèn)題。另外,在天然林等保護(hù)政策的背景下,森林面積變化空間分布較為零散,且多以較小的斑塊構(gòu)成(圖2),利用中低空間分辨率影像難以準(zhǔn)確識(shí)別森林面積減少,未來(lái)需要加強(qiáng)應(yīng)用高分遙感影像對(duì)于滇金絲猴分布區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)。

3.1 多因素驅(qū)動(dòng)森林面積變化

森林面積變化呈現(xiàn)從高海拔向低海拔轉(zhuǎn)移的特征。首先,這可能是由于高海拔地區(qū)人口密度有所降低。一方面,隨著脫貧攻堅(jiān)等政策的實(shí)施推進(jìn),滇金絲猴分布區(qū)開展了較大規(guī)模的易地扶貧搬遷,如將高海拔偏遠(yuǎn)不適宜居住地區(qū)的居民安置到縣城等低海拔地區(qū)；另一方面,隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展,高海拔地區(qū)居民也會(huì)傾向于到低海拔地區(qū)就業(yè)生活,均會(huì)降低居民對(duì)高海拔地區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)的依賴。其次,保護(hù)區(qū)大多主要位于海拔相對(duì)較高的地區(qū),隨著保護(hù)力度的加大,也會(huì)抑制高海拔地區(qū)的森林面積變化。

森林面積變化與森林火災(zāi)面積密切相關(guān)。一些研究認(rèn)為農(nóng)田擴(kuò)張、道路建設(shè)等人類活動(dòng)要素是森林面積變化的主要驅(qū)動(dòng)力[37—38]。也有研究認(rèn)為同時(shí)海拔、坡度是指示人類活動(dòng)可達(dá)性的指標(biāo),也會(huì)影響森林面積變化[39—40]。本研究結(jié)果表明在滇金絲猴分布區(qū),相較于道路長(zhǎng)度、土地利用以及海拔、坡度等影響因素,過(guò)火面積尤其是森林火災(zāi)對(duì)森林面積變化的影響更大。這是由于西南地區(qū)是我國(guó)森林火災(zāi)的高發(fā)區(qū)域[41],在滇金絲猴分布區(qū)內(nèi)分布著大面積的云南松林(Pinusyunnanensis),而云南松林的枯死枝條極易燃燒[42—43],從而容易引發(fā)森林火災(zāi)造成森林面積變化。其中老君山風(fēng)景區(qū)2017年森林面積變化達(dá)到1173 hm2,約占當(dāng)年五個(gè)保護(hù)地森林面積變化的88%(圖4),這是由于2017年老君山風(fēng)景區(qū)內(nèi)的利苴村附近發(fā)生了較大面積的森林火災(zāi),其中2017年風(fēng)景區(qū)內(nèi)過(guò)火面積與森林面積變化的重疊區(qū)域約為980 hm2,表明森林火災(zāi)面積達(dá)980 hm2,約占老君山風(fēng)景區(qū)當(dāng)年森林面積變化的83.5%,從而促使老君山風(fēng)景區(qū)森林面積變化總量較大。

研究區(qū)森林面積變化整體呈現(xiàn)緩和的趨勢(shì)。首先,自然保護(hù)區(qū)在抑制森林面積變化方面起著積極作用[40, 44],并且自然保護(hù)區(qū)級(jí)別越高,抑制森林面積變化的作用越大。其中芒康保護(hù)區(qū)、白馬雪山保護(hù)區(qū)和云龍?zhí)斐厝齻€(gè)國(guó)家級(jí)保護(hù)區(qū)森林面積近20年間森林面積變化比例均低于1%,森林面積減少顯著改善的區(qū)域在芒康保護(hù)區(qū)和云嶺保護(hù)區(qū)的東北部較為集中。以森林面積減少熱點(diǎn)區(qū)較為密集的云嶺保護(hù)區(qū)為例(圖6),該保護(hù)區(qū)森林面積減少所占比例達(dá)3.5%,自2003年保護(hù)區(qū)成立以來(lái),該保護(hù)區(qū)內(nèi)森林面積減少整體不斷降低,并且在該保護(hù)區(qū)東北部森林面積減少呈現(xiàn)顯著減少的趨勢(shì)(圖5)。其次,森林面積變化的極熱點(diǎn)區(qū)、熱點(diǎn)區(qū)、較熱點(diǎn)區(qū)數(shù)量和面積均呈不斷減少的趨勢(shì),表明該地區(qū)森林面積變化較大的區(qū)域空間集聚不斷降低,森林面積變化整體趨于緩和。最后,盡管一些地區(qū)森林面積減少仍呈現(xiàn)顯著增加的趨勢(shì),但主要集中分布于研究區(qū)南部地區(qū)如玉龍縣內(nèi)金沙江沿岸和老君山風(fēng)景區(qū)南部、云嶺保護(hù)區(qū)周邊以及云龍縣的中東部和西南部,可能是由于這些地區(qū)森林火災(zāi)頻發(fā)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度較高、人口密集、城鎮(zhèn)擴(kuò)張等因素導(dǎo)致[5]。

3.2 森林面積變化存在潛在影響

首先,滇金絲猴分布區(qū)森林面積減少主要集中于保護(hù)區(qū)外及其周邊區(qū)域,而保護(hù)區(qū)外森林面積減少會(huì)加劇保護(hù)地外森林生態(tài)系統(tǒng)的破碎化,并使得各保護(hù)地相對(duì)孤立,導(dǎo)致滇金絲猴生境連通性遭到破壞,進(jìn)而阻礙滇金絲猴種群在不同保護(hù)地間的活動(dòng)和基因交流[8],會(huì)降低滇金絲猴種群質(zhì)量并威脅其可持續(xù)發(fā)展。其次,由于森林面積減少呈現(xiàn)由低坡度區(qū)域向高坡度區(qū)域轉(zhuǎn)移的趨勢(shì),而較高坡度的森林面積減少容易引起滑坡、泥石流等次生災(zāi)害,從而對(duì)當(dāng)?shù)鼐用裆踩徒?jīng)濟(jì)生產(chǎn)造成威脅[6, 16]。

4 結(jié)論

在多因素的驅(qū)動(dòng)下,自然保護(hù)地內(nèi)外均存在森林面積變化,同時(shí)會(huì)帶來(lái)諸多的潛在影響。本研究以滇金絲猴分布區(qū)為研究區(qū)域,研究了近20年森林面積變化的時(shí)空動(dòng)態(tài)及影響因素,主要結(jié)論如下：(1)滇金絲猴分布區(qū)森林面積變化總量約為3.81×104hm2,5個(gè)保護(hù)地森林面積變化總量約占研究區(qū)森林面積變化總量的14.3%,其中,麗江老君山風(fēng)景區(qū)和云嶺保護(hù)區(qū)變化比例較高；(2)研究區(qū)森林面積變化整體趨于緩和。從水平梯度上看,森林面積變化的熱點(diǎn)區(qū)域面積不斷下降并呈向研究區(qū)南部轉(zhuǎn)移的趨勢(shì),垂直梯度上,森林面積變化呈現(xiàn)向低海拔、高坡度區(qū)域轉(zhuǎn)移的趨勢(shì)；(3)過(guò)火面積和人口密度是導(dǎo)致森林面積變化的主要因素,其次是降水、海拔、氣溫,森林火災(zāi)對(duì)當(dāng)?shù)厣置娣e變化影響較大。研究結(jié)果揭示了滇金絲猴分布區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)時(shí)空變化特征及其影響因素,為滇金絲猴保護(hù)與森林生態(tài)系統(tǒng)管理提供了重要支撐。