植被演变的主要驱动因素

利用广义加法模型(GAM)探讨了自然和人为因素对植被动态的影响。该模型评估了植被变化与关键因素之间的非线性关系:

  • 互花叶斯巴达主要受海洋环境变量(如盐度和波高)的影响。
  • 葭草Suaeda salsa则受到降水、人为压力(如水产养殖)和种间竞争的影响。

了解这些驱动因素有助于适应性生态系统管理和入侵物种控制。

与《全球生物多样性框架》保持一致:支持 GBF 目标 6 和 8。
贡献:预测模型改进了被动式保护,提供了可衡量的驱动因素见解。

  • GAM 有效地捕捉到了驱动因素与植被变化之间复杂的非线性相互作用。
  • 环境和人类活动数据集的整合增强了驱动因素归因的稳健性。
  • 持续的数据收集和模型改进对长期预测的准确性至关重要。
  • 从机制上理解生态驱动因素是制定前瞻性保护战略的基础。
湿地植被的时空特征分析

我们进行了时空分析,以揭示 1990 年至 2022 年保护区内湿地植被的长期分布模式。

  • 图 1A展示了植被空间格局随时间的变化。
  • 图 1B显示了沿海陆梯度的植被覆盖百分比。

分析工具包括景观模式指数、迁移模型和扩张-收缩动力学,用于量化生态变化。

主要发现

  • 水生植物表现出较高的空间聚集性,但随着时间的推移呈下降趋势。
  • 葭藻Suaeda salsa表现出更大的破碎性和不断增加的空间覆盖率。
  • 植被迁移表现出明显的异质性,并沿海陆梯度呈明显的带状分布。

与 GBF 目标一致:与 GBF 目标 2 一致。
贡献:可衡量的成果可加强恢复规划,填补统一管理方法的空白。

  • 时空异质性要求采用多方面的分析方法。
  • 空间分析可提供重要的生态见解,为有针对性的保护和管理策略提供依据。
  • 植被动态的时空异质性要求采用多方面的分析方法。
  • 空间分析揭示了关键的生态模式,有助于制定有针对性的管理策略。
数据量化和数据库建立

开发了一个综合地理空间数据库,将遥感获得的植被覆盖数据与关键的环境、气候和人为变量整合在一起。所包含的指标包括土壤盐度、海面温度、海水盐度以及水产养殖池塘的位置,从而提供了一个强大的分析基础。

与 GBF 保持一致:支持 GBF 目标 21。
贡献:整合各种数据层进行整体分析,为分散的保护数据集增添价值。

  • 实地验证证实了遥感解译的准确性(见图 1 和图 2)。
  • 数据库有助于整合空间和环境数据,支持多变量分析和生态建模。
  • 准确的地面实况数据对于验证遥感结果和确保数据库的可靠性至关重要。
  • 一个结构合理的多源数据库可提高分析效率,进行更复杂的相关性和因果关系研究。
湿地植被类型识别

利用高斯拟合对植被指数时间序列进行平滑处理,以减少噪声并提取关键物候特征。应用随机森林深度学习算法将湿地植被分为三种主要类型:Spartina alternifloraPhragmites australisSuaeda salsa。通过实地调查验证了 1990 年至 2022 年的分类准确性。

与 GBF 一致:有助于实现 GBF 目标 6。
贡献:通过准确识别交替花叶斯巴达(Spartina alterniflora)以进行有针对性的控制,减少入侵物种的影响,从而解决生物多样性面临的主要威胁。

  • 高斯曲线拟合有效地减少了原始植被指数曲线中的噪声,提高了分类的准确性。
  • 随机森林算法利用物种之间的光谱差异,实现了稳健的特征提取和可靠的识别。
  • 与植被湿度和结构属性相关的光谱特征显著提高了物种间的可分离性。
  • 曲线拟合和去噪等预处理步骤对于提高长期分类的可靠性至关重要。
数据收集

利用谷歌地球引擎(GEE)平台,系统地获取了 1990 年至 2022 年的 Landsat 系列遥感数据,包括 TM5、ETM+(Landsat 7)、OLI(Landsat 8)和 OLI(Landsat 9)传感器。为确保后续分析的数据质量,选择并融合了关键光谱波段--近红外(NIR)、红光和绿光。

GBF 校准:支持 GBF 目标 21。
贡献:利用实时、有效的数据集加强决策,通过技术创新为现有的保护工作增添价值。

  • 只选择云层覆盖率≤10%的遥感图像,然后通过批处理进行辐射和大气校正。
  • 利用优化的波段组合,特别是利用近红外范围内植被的高反射率,提取植被的特定信息。
  • 空间、时间和光谱分辨率的限制带来了潜在的不确定性,凸显了强大的辐射和几何校正方法的重要性。
  • 不同大地遥感卫星传感器之间的数据融合对于实现一致的长期时间序列至关重要,尽管这需要大量的额外处理来协调空间和时间分辨率。
进化

根据监测数据和与村放牧委员会的反馈讨论结果,确定适当的牧场恢复活动。这往往需要对现有的村庄放牧计划进行调整,并随着牧场状况的变化而发展。例如,在 Ngoley 村,两年来收集的数据表明,有一种特别有问题的物种(Sphaeranthus,当地人称为 "Masida")在长期干旱季节大量繁殖,限制了雨后适口物种的重新生长。为防止其进一步扩散,我们根据清除这种特殊物种的最佳做法,设计并实施了一项连根拔除计划。第一轮连根拔起后,数据显示该物种的出现频率立即下降,随后几个月的监测进一步证明,经过处理的地块上的本地适口草种正在恢复。这些有针对性的干预措施通过将生物多样性因素纳入当地规划和土地利用,直接促进了《全球生物多样性框架》目标 1 的实现;通过恢复退化的生态系统,直接促进了目标 2 的实现。此外,通过改善生态功能和恢复力,这些努力还增强了牧场抵御气候变异的能力,为生物多样性和当地社区的福祉提供了支持。

与村放牧委员会建立密切的工作关系对于制定、完善和实施牧场管理计划至关重要。在尚未成立村级放牧委员会的地方,亚太妇女协会将按照现有的政府和传统村落结构,帮助促进其成立,建设管理牧场的能力。虽然对可持续管理草场有激励作用,但实施恢复活动可能非常艰巨。亚太妇女方案以津贴的形式提供经济激励,加快了干预措施的实施,同时也为参与活动的社区成员带来了额外的收益。

亚太妇女协会认识到,不仅要与村级委员会合作,还要与更大的区级政府合作。坦桑尼亚北部的许多村庄共享牧场或拥有相邻的牧场。因此,有必要与邻近村庄合作,以确保管理的连续性和生态效益的连通性。由于相邻村庄可能会争夺优质牧场,因此必须对相邻牧场进行合作管理。随着越来越多的村庄加入该计划,APW 和其他合作伙伴将填补区级管理的空白,从而进一步确保人、牲畜和野生动物共享的景观的连通性。

2020 年,亚太妇女协会开始召开协调会议,将来自村级、区、县、地区、不同部委、半官方机构和非政府组织等不同利益相关方召集在一起,讨论和简化其不同工作领域中有关牧场管理的不同议程,并对政策产生影响。

验证

然后,放牧委员会和感兴趣的社区成员一起到保护技术中心(CTC)参加牧场数据反馈会议,会议由一名亚太地区妇女协会团队成员和栖息地监测员共同主持。虽然仪表板可在任何移动设备上使用,但在保护技术中心,社区成员可根据大屏幕上直观显示的数据进行信息共享和参与式决策。通常,村放牧委员会会审查现有的土地使用计划,并根据每月收集的数据验证其有效性,从而相应地调整牧场资源分配。最后,如果仪表板显示牧场退化或入侵物种扩散,委员会就可以利用这些数据作为理由,向亚太妇女协会申请资金支持,用于牧场恢复干预措施,如清除入侵物种、重新播种或土壤侵蚀控制项目。通过这些以数据为依据的参与式机制,社区成员在管理和可持续利用其自然资源方面发挥了积极作用。这一模式有助于实现《全球生物多样性框架》的目标 2 和 22,增强土著人民和当地社区在生境恢复中的领导能力,确保他们的知识、权利和参与成为保护规划和实施的组成部分。

成功实施需要与社区建立信任和关系。与前面的步骤一样,必须在现有的文化治理结构内开展工作。虽然社区成员传统上都会召集会议进行集体决策,但如果有专门的会议场所和设备来分析数据并使其可视化,就能为自然资源管理做出循证决策。

虽然建立社区数据中心是向前迈出的一大步,但仍需要在社区内进一步开展能力建设,以确保村放牧委员会成员准确解读数据,并了解如何利用这些数据为资源管理干预措施提供信息。为了满足这一需求,每个社区放牧委员会都将配备一名训练有素的社区数据联络员,作为技术与传统管理之间的重要桥梁。通过对联络员进行数据分析、解释以及 CTC 技术操作和维护方面的强化培训,将使联络员能够更好地了解 CTC 技术。这种对当地能力的投资是可持续发展的关键--即使在亚太地区水资源中心(APW)工作人员不在的情况下,社区也能独立利用数据进行适应性资源管理。

团队与实施

社区生境监测员由村放牧委员会选出,每月对选定的地块进行监测。监测员将接受有关数据收集协议、使用地理空间技术的最佳实践以及所使用手机和应用程序的基本故障排除技术的培训。此后,监测员每月都会走访每块地,并填写一份定制的 Survey123 表格,其中包括有关整个牧场的问题,以及在牧场内 100 米横断面上的 20 个样本中收集的定量指标。数据会提交到 Esri 托管的云服务器上。数据收集的重点是了解当前的放牧质量、现有的资源可用性以及入侵物种的频率,从而预测灌木丛侵占和适口性的趋势。

每个小区的牧草质量数据都通过 ArcGIS 控制面板进行实时分析。对于更复杂的入侵物种趋势指标,APW MELA 团队会运行 Arcade 脚本来计算地块上各种问题植物频率的变化。控制面板经过定制,可将其显示为趋势-时间序列图,每个受监测物种都可在一个折线图上直观显示。

与新的牧场管理方法相比,传统做法往往更可行、更容易接受,也更能贴近社区领导层。在准备阶段,团队花费了大量时间了解土著牧场管理方法和生物物理干预措施。例如,许多牧民社区传统上通过轮牧或牲畜物种控制来实施分区管理。由于这些做法已经成为这些社区牧民的一种生活方式,因此将其纳入项目设计和实施,可为进一步的干预措施创造初步的认同和支持。这一点,再加上我们的地理空间数据和保护技术官员领导的强有力的培训,以及针对有技术经验的年轻人的培训,是调查部署和数据收集的关键。

通过利用方便用户使用的现代技术加强传统做法,亚太妇女协会在引进创新的数据收集、分析和反馈方法的同时,也保持了村庄领导层的支持。这在社区中建立了主人翁意识和信任,从而取得了长期成功。为确保规程得到遵守,每年都会开展复习培训,并建立 WhatsApp 群组,以便监测员了解最新情况并建立支持网络。

对哺乳动物粪便进行 DNA 分析,以确定其食物网
本地化参考图书馆开发
高级 DNA 条形码和元条码技术:
国际和学术战略伙伴关系
利益相关者参与和知识动员
能力建设和地区培训计划
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