研究，一部分的特别功能山区可持续土地利用实践:全球变化下生态系统动态、社会经济影响和政策影响的综合分析

瑞士汝拉山区两个林地草地土地利用与植被变化的背景分析

• 摘要
• 简介
  • 管理森林牧场的上下文里程碑
  • 客观的
  • 研究网站
• 方法
  • 土地使用和景观变化的数据
  • 牧草志航拍影像分析与整合
• 结果
  • 子弹
  • Marchairuz
• 讨论
  • 图像分析方法的准确性
  • 将定量方法与牧歌编年史相结合
  • 草地-林地动态分析
• 结论
• 对本文的回应
• 致谢
• 文献引用

介绍

瑞士汝拉山脉的树木繁茂的牧场是典型的景观，是在海拔900 - 1400米的传统农业和伐木活动的影响下形成的(Buttler et al. 2009)。源于自然和人类系统之间的密切互动，它们已经进化了几个世纪，是具有象征意义的文化景观(Antrop 1997)。山地牧场为农业提供了与低地牧场相补充的资源。这些牧场的木材也被用于木材和能源生产。

多年来，人们对牧场管理进行了深入研究(Heady 1949, Stoddart 1960, Roath和Krueger 1982, Ganskopp 2001)。导致空间异质性生境的放牧强度变化受到多种因素的影响，如环境条件、动物性能和管理方法(Owens et al. 1991;Lyons和Machen 2001, 2002)。根据具体情况，土地管理决策可能会驱使牧场转向更密集的使用，从而导致树木缺乏再生，或者相反，转向更广泛的使用，导致树木在牛压力较低的地方被侵占，最终导致土地废弃(Gallandat et al. 1995)。

土地管理实践受当地因素和更多的全球力量的影响(Kronert等，1999年)。除了发生土地使用的自然条件外，社会经济机会和制约因素——特别是农业和森林政策的变化——也会影响农民和林农的土地管理决策(Lambin et al. 2001, Huber et al. 2013)。因此，土地利用响应由生物物理和社会经济系统驱动的变化，并反过来影响它们(Turner和Meyer 1994年，Aspinall和Hill 2008年)。在土地开发中，各种协同因素以不同的尺度起作用(Lambin和Geist, 2006年)。因此，了解土地利用变化的背景及其影响至关重要(Aspinall和Hill, 2008年)，以保证可持续的农业和林业活动，并保护具有丰富生物多样性的特色景观(Antrop, 2004年，Eichhorn等，2006年)。

土地利用动态分析往往局限于观察生物物理环境的变化，而不考虑空间转换(Verburg et al. 2004)，并将其与社会经济背景联系起来。因此，需要基于地理信息科学的空间明确方法，不仅整合自然，还整合社会经济、政治、技术和文化因素，以产生更多的解释结果(Krausmann et al. 2003, Taillefumier和Piégay 2003)。此外，土地利用过渡分析通常局限于广泛的空间占用变化(Plieninger和Schaar 2008)。土地覆盖类别内的更微妙的变化很少被提及，尽管它们对景观的生态功能、生产潜力和象征价值有重大影响(Plieninger和Schaar 2008年)。这些影响尤其适用于树木密度不同的复杂牧草镶嵌的树林牧场。因此，必须采用一种跨学科的方法来记录山地牧场的当代演变，并将可观察到的景观结构的空间变化与环境背景、土地政策框架和管理实践联系起来。

管理森林牧场的上下文里程碑

在上个世纪，瑞士的乡村景观在很大程度上是由战时和战后的政策以及农业革命带来的改善所塑造的。直到20世纪，简单的露天牧场系统通常是山区养牛的标准。根据1902年的联邦森林法(Loi fédérale concernant la haute监视de la Confédération sur la police des forêts1902年)，其目的是保持森林覆盖，直到第二次世界大战，木材只被适度开发，从而导致森林的老化(Schuler 2008)。为了满足战争期间的需求，木材的开采增加了，而为了国家粮食安全计划(Wahlen计划(Tanner 2011))，养牛的数量减少了。然而，不适合种植农作物的山区牧场仍然用来饲养牛。

战后几年育种产量出现回升，直到20世纪70年代末才下降(图1)。作为战争的结果，1952年联邦农业法(Loi fédérale sur l'amélioration de l'agriculture1952年)建立价格和市场保证，以维持农业生产(斯托德2009年)。联邦出口补贴为充分利用正在进行的强化过程所产生的过剩提供了条件。生产力和产量的增长是有可能的，这要归功于更多的牛奶产量，牛奶保存技术，如巴氏灭菌法，实现更大的屠宰重量，以及快速增肥牛的方法(Moser和Brodbeck 2007年，Moser 2010年)。此外，机械化、化肥和管理结构改进的影响也很明显。合理化也有利于牧场和森林的差异化管理，导致土地使用隔离和更加二元的景观(Rieben 1957)。

到1959年，为了激励山区农民停止生产牛奶，政府开始直接支付补贴。这导致了农业实践的改变，鼓励小牛与乳牛或小母牛交配。1977年的进一步发展是引入了牛奶配额，限制每个农场的牛的数量，甚至补贴减少畜群(Brodbeck 2009, Stalder 2009)。与此同时，从1980年代中期开始，木材价格开始下降，直到森林支出超过销售收入(为forêts服务，为大自然服务2011)。因此，作为一项经济措施，一些森林养护活动被忽略了。同时，木材经济受到两次风暴的严重影响，1990年的Vivian和1999年的Lothar，目前仍在缓慢恢复(Schuler 2008年)。

在1990年至2000年期间，支付给生产者的牛奶价格呈线性下降，直到达到70年代末的价格，然后稳定下来，这与牛奶生产者的数量一致(图1)。同时，牛海绵状脑病(BSE)的流行影响了瑞士的牛肉生产(Moser 2010年)。1998年，新的联邦农业法(Loi fédérale sur l'agriculture 1998)是在关税及贸易总协定(关贸总协定)国际谈判之后通过的。它取消了价格保证和出口补贴，并对环境服务实行直接付款，以及基于牲畜单位/100天等价物的夏季捐款，而不是表面补偿。

客观的

本研究的目的是记录瑞士汝拉山区两个森林牧场土地利用强度的变化，并根据土地政策的变化进行分析。利用树木密度作为量化景观动态的方便代理来研究转换。尽管树种组成可能也是一个值得考虑的有趣变量，但在使用黑白航空图像时，识别不同的物种是棘手的。这方面的建模工作已在别处提出(Peringer等人，2013年)。从一系列被视为土地转变分析中心资源的多时间航拍图像中，计算了五个不同时期(1934、1954、1968、1985和2000年)的四个不同程度的造林规模。除了计算每个树密度类别的总体面积变化外，我们还报告了从一个类别到另一个类别的空间过渡。描述管理结构的地理信息系统数据和根据档案和访谈资料提供关于社会和经济系统见解的牧区编年史补充了森林牧场动态的文件。将空间统计与描述历史背景演变的定性数据相结合，可以更好地理解土地利用变化及其原因。这项研究展示了个人管理实践如何与考虑当地环境条件的高层决策相关联，以及它们如何影响景观。来自两个具体案例研究的结果揭示了影响土地利用动态的一般因素，并为未来可能的发展铺平了道路(Peringer等人，2013年，Huber等人，2013年)。

研究网站

分析了位于瑞士沃州汝拉山脉的两个树木繁茂的牧场(图2)。选择它们是因为它们的土地管理不同，尽管直到最近它们都被列入夏季地区，这意味着它们远离主要农场，只能在夏季合法地用于饲养牛(第2条)。9农业术语农业农业，农业术语，910.91,7。1998年12月)。

第一个地点位于Bullet村附近(北纬46°50’25”，东经6°33’12”)，海拔约1225米。它包括Les Planets和Les Cluds两个农场，占地97.5公顷(图3)。它的月平均温度为13.5℃，月平均降水量为119毫米(1950 - 2000年8月平均值，WorldClim -全球气候数据2005)。它位于一个向东南的平缓斜坡上。景观相当开阔，树木相对稀疏。直到20世纪80年代，该地区一直被居住在附近的农民用作公共牧场。然后它被分成几部分，出租。2000年，Les Planets的夏季牧场被改造为农业利用区(UAA)，这意味着该地区可以全年种植饲料或作物。

第二个地点是Rionde Dessus农场，位于Bassins市的上部(北纬46°31’12”，东经6°11’42”)。它占地117.9公顷，靠近Marchairuz Pass，海拔约1307米(图4)。月平均温度为13.3℃，月平均降水量为110毫米(1950 - 2000年8月平均值，WorldClim 2005)。它位于西南-东北背斜山谷之上，远离建筑密集区。树木通常生长在钙质的山脊上，而更多产的牧场占据较低的林分，其特征是深的泥质坍积土。景观以树木稀疏的牧场为主，有较高比例的单株树木和小群树木。利用的区域包括两栋建筑，一栋是农家乐，供租用牧场的农民使用，另一栋是草棚/仓库。第一次将牧场划分为围场是在20世纪30年代，在2000年之前经历了几次变化。

方法

土地使用和景观变化的数据

从瑞士联邦地形局(swisstopo)获得的航空图像用于研究草地-林地的土地覆盖动态。考虑到历史照片的可用性，选择了大约15年的时间间隔来记录这一演变。考虑到山区和森林地区的变化相当缓慢，这被认为是足够的。然后，考虑到研究区域的时间步长和数据可用性，选择来自不同日期的图像。现存的较早的照片可以追溯到1934年;然后选取了1954年、1968年、1985年和2000年的图像。它们都以50厘米的像素大小进行扫描，然后进行地理参考和校正，以保证尺度精度，以便计算空间统计数据，并允许随着时间的推移进行比较。2000年的航空图像是唯一的彩色图像，因此它们被转换为灰度图像以符合该方法。马尔乔乌兹地区共收集了18幅图像，Bullet地区共收集了16幅图像。

收集了国家一级现有的宏观数据，以确定总体驱动力并描述它们在上个世纪对森林牧场管理的影响。有关土地政策法规和改革的信息来自官方在线来源，例如联邦立法分类汇编(http://www.admin.ch/ch/e/rs/rs.html)和《瑞士历史词典》(http://www.hls-dhs-dss.ch/index.php)．森林和农业统计数据描述了就业、开发地区、生产、补贴和价格的演变，来自瑞士联邦统计局(http://www.bfs.admin.ch/bfs/portal/en/index.html)及瑞士牛奶生产商联合会(http://www.swissmilk.ch/fr.html)．此外，在文献中发现了对社会经济演变的批判观点(Moser and Brodbeck 2007, Moser 2010)。

在更大的区域范围内，记录瑞士森林牧场组织和生产的唯一综合调查是山地农业土地登记册(办公室Fédéral de l'Agriculture, 1972, 1974)。我们的时间跨度有两个快照:1974年的Bullet和1972年的Bassins。它们显示了有关放牧面积、牲畜类型、牛的负荷、放牧时间、围场/分区的数量和化肥的使用的数据，以及可能的改进建议。

通过向林业局各区办事处和公共档案查询，在地方和土地所有人一级收集了补充数据。有趣的是，旧的牧区和森林管理计划对计划和实施的干预措施以及过去的土地管理方法和愿景提供了有价值的见解(见表1所列文件)。牧区和森林管理计划记录了1964年和1983年Bullet和1980年Marchairuz如何使用树木繁茂的牧场。他们特别包括了水源点、围栏界限和饲料潜力的数据，并提出了在牲畜类型、牲畜负荷、牧场细分、轮作制度和施肥方面的改进建议。

此外，La Rionde牧场在1916年被列入森林管理计划，该计划在1928年和1935年进行了修订(1916年Marchissy公社，1916年Le Vaud公社)。该计划确定了林地、木刻、生长的存量、根据大小类别的茎的数量、伐木潜力和其他战略措施。1998年的《森林管理计划》还提供了自1950年代以来不断增长的种群演变的宝贵细节。

为研究收集的文件列于表1。

考虑到有关森林牧场的官方文件相对稀缺，特别是在20世纪60年代之前，为了用叙事数据补充分析，我们对来自农业和林业社区的当地人进行了采访(表2)。我们进行了半结构化的个人采访，以填补区域森林牧场历史的空白。起初，目前的情况是由考虑周到的和邻近的森林牧场的负责人记录下来的。13名30 - 60岁的农民描述了他们的牧场，详细描述了围栏的界限、饲料潜力、牲畜类型、牲畜负荷、放牧时间、基础设施(建筑、道路和供水)和施肥方法。两位现任森林干事也为森林管理和木材开采做了同样的工作。首先，以目前的情况作为参考状态，然后要求所有这些人概述他们所知道的任何事件和土地管理和实践的变化。其次，对三名70至80岁的退休人员进行了询问，他们曾在研究的森林牧场工作，见证了过去60年的演变。现在的情况再次成为一个起点，以确定他们对过去情况和事件的回忆与过去的不同之处。所有受访者都被要求给出详细的陈述，并在可能的情况下记录和本地化它们，以便在GIS中对所有重要信息进行空间化。在这方面，历史航拍图像被用作提示和确定事件发生的地点。每次访谈大约持续1到2小时。

牧草志航拍影像分析与整合

分析牧场-林地景观动态的选择是开发一种计算和比较树木覆盖随时间变化的方法。由于航拍图像的质量各不相同，没有任何一张具有相同的方向、焦距、对比度或阴影参数，因此该方法必须足够简单，才能一致地应用于两个站点的所有图片。

该原理包括确定灰度色调分布的局部最小值，它对应于森林和牧场像素值之间的分离。该算法可以分为四个步骤:

i)计算每一张照片的图像像素值分布，确定局部极小值。在大多数分析的图像中，频率分布直方图由两个峰值(局部极大值)组成，分别代表森林(暗像素)和牧场(亮像素)。这两个峰值之间的局部最小值定义了对比度阈值T．

ii)已知图像的阈值和标准差，计算两者之间的sigmoid曲线T±σ(式1)。这使每个像素分类易在一个区间[0,1]上，0表示黑色音调，1表示白色音调。这些曲线经常应用于图像处理，特别是直方图均衡化(Parker 1997, Braun和Fairchild 1999)。

(1）

:

（2）

iii)在重新分类的图像上叠加一个25米分辨率的网格和灰度平均色调值米为每个网格单元格中包含的所有像素计算。然后，根据草地-林地景观中植物群落的结构分类，将每个平均值归为一个类别(Gallandat et al. 1995, Gillet and Gallandat 1996)。类型通常用四位数表示，第一个数字对应树木覆盖率类别:类型1000表示树木覆盖率低于1%的无树木牧场;2000型指树木稀少的牧场，树木覆盖范围在1%至20%之间，包括大部分分散的树木或灌木;3000型为森林茂密的牧场，树木覆盖率在20% - 70%之间，其中树木大多簇生;树木覆盖率超过70%的放牧森林采用4000型。

iv)最后，阈值(L1，L2,而且L3)的结构类别(式3)定义的视觉调整为每一个分析图像，以更好地反映当地的现实。为了尽可能减少对这些分类解释的差异，一位提出帕图布瓦分类的生态学家进行了阈值调整。通过对两个测试区的所有树木斑块进行数字化，并使用相同的25米分辨率网格计算树木覆盖率，进行了验证。与专家方法的比较得出的计算误差在15 - 20%之间。它只涉及相邻类别之间的错误分类。

（3）

计算了两个研究地点每个调查日期的所有四种树木密度类别的总比例，以显示相对演化。每个类别的趋势线以图表的形式显示。局部变化用四张演化图表示。计算了每个时期的结构类别的差异，显示了空间中发生扩展和强化过程的位置。负值表明树木覆盖越来越密集，而正值则表明树木覆盖越来越少。例如，−3000的值意味着从无木牧场(1000)到放牧森林(4000)的急剧变化。零值意味着没有变化。

土地覆盖变化信息和森林牧场编年史的整合依赖于对航空图像中观测到的变化的相互影响和已确定的多种驱动力的分析。在每个观测周期内，列出了自然事件、政策变动、管理转变和具体实践变化的发生情况，并从演化图的空间转换中推导出它们的潜在影响。作为回报，还根据土地使用的变化分析了政策、管理和实践的适应性。当然，并非所有的管理措施都对土地使用有直接影响，甚至那些改变空间参数的措施也以不同的方式产生影响。同样，土地转变可能导致在不同层次和速度上重新定义土地管理战略。

结果

子弹

牧场》

子弹山上方的整座山原本是一个自由放养的牧场。在20世纪30年代，Les Planets与Les rass和Les Cluds一起作为单一牧场管理，它们之间没有划分。这片被称为Bullet的公共牧场在夏天使用。一名十几岁的当地牧牛人见证了牛群白天在那里吃草，晚上被送回村里。牛奶被用来生产奶酪。盛夏时节，牛群每天两次穿过子弹公社，前往更高的牧场，如阿瓦茨和布拉托内。由于许多农民在不同的时间使用牧场，很难确定有多少动物经常在这里吃草。然而，牛的压力很可能很高。据受访者回忆，因为从村庄可以通过两条平行的路径进入Les Planets，所以在20世纪40年代初决定将Les Planets牧场分为两个区(Les Planets西区和东部区)，每一个区都有一个奶酪制造设施。从那时起，牧场与Les rass和Les Cluds被栅栏隔开(图5)。

1964年，一个管理计划被设计为100头奶牛(100卢)和水供应到Les Planets的12个围场，但这从未实现。根据1974年山区农业土地登记(办公室Fédéral de l'Agriculture 1974)，牧场被划分为四个牧场，允许共100头奶牛和30头补充犊牛(106卢)避暑。Les Cluds被分为三个围场，分别饲养36头奶牛、51头小母牛和29头小牛(62公顷)。鉴于在Les Cluds观察到的树木密度很高，一名专家要求修改林顶管理计划。与此同时，Les rass的牧场被完全废弃，只保留了一小块区域并并入Les Planets(图5)。随着1983年新的银牧管理计划(Commune de Bullet 1983)的实施，Les Planets不再是一个普通牧场，被划分为四个区。然后，每个牧场都租给不同的农民，根据他们的畜群数量分配相应的面积。同样，Les Cluds被分成三个区，租给了三个饲养奶牛的农民。从那以后，有两个牛群被取代了，一个是小母牛，另一个是乳牛。第三部分用于奶牛和小母牛。

航拍图像分析

Les Planets牧场的总体趋势是强调牧场和森林之间的土地利用隔离(图6)。从1934年到2000年，树木稀疏的牧场(2000年)呈线性减少，只有1985年到2000年的速度略慢。这个类别失去了超过一半的初始面积。树木稀疏的牧场(2000)要么被无树木的牧场(1000)所取代(特别是在1934年到1954年之间)，要么被树木覆盖的地区(3000和4000)所取代。无木牧场(1000个)一直在扩大，直到1985年，然后略有减少，稳定在总面积的65%左右。森林茂密的牧场(3000)不断获得土地。到2000年，它们的比例超过了森林牧场(2000)。

1934年至1954年的演变图(图5)证实了之前观察到的土地使用隔离趋势。Les Planets西部部分的树木覆盖明显减少，虽然相当温和，反映了一个强化过程，而其他牧场则表现出对比更大的演变。在Les Planets和Les Cluds的东段出现了加强和扩大的迹象。在已经存在的森林区域附近可以看到树木密度的增加(见图3)，特别是沿边界。这些局部变换非常重要，不仅显示了从一种树木覆盖类别到另一种(例如，3000到2000)的变化，而且还暗示了更高幅度的变化(例如，3000到1000)。

接下来的几个时期显示了树木覆盖的总体增加，但Les Cluds是唯一一个在长期内显示稳步扩大的牧场。事实上，在1954年至1968年期间，Les Planets星东部区域的树木密度下降了(图5)，而该区域是树木之前繁殖的区域。同样，在经过一段时期的扩大后，Les Planets西段的树木覆盖从1968年起开始减少。与此同时，更高的森林沿着围栏向山下扩展，部分侵入了莱斯行星的东部和莱斯俱乐部的北部边界。

Marchairuz

牧场》

在1936年之前，Rionde Dessus的高地与位于东南部的Rionde Dessous的低地和高产牧场一起管理。据其中一位受访者说，6名农民每年在两个牧场照料105头奶牛(105 LU) 30至50天。现场生产的牛奶由Rionde Dessus的奶酪制造商改造，奶酪在Rionde Dessous成熟。木材的开发仅限于农民及其家庭的个人需要。根据1916年的森林管理计划(1916年Marchissy公社，1916年Le Vaud公社)，Rionde的森林被描述为成熟的，很少有年轻的树干和不成比例的高数量的大树。因此，1935年至1936年期间对森林管理计划的修订(马基西公社1916年，勒沃公社1916年)建议增加采伐潜力，特别是在肥沃的山谷，以及在其他适当地区种植小树和保护小树。1936年，Rionde Dessus被划分为两个围场(图7):下层围场仍然与Rionde Dessous一起用于饲养105头奶牛(105公顷)，而较大的上层围场则指定用于饲养40头小母牛(16公顷)。1941年和1946年两次大风暴袭击了该地区。紧随其后的是1945年和1947年的两次干旱。为了说明由此造成的破坏的重要性，超过1300米^3.木材在1946年和1947年提取，而共3000米^3.1935年至1950年，特别是在第二次世界大战期间，大量的木材被砍伐。

1965年，Rionde Dessus的下层围场被划分为两个围场(图7)。以前在那里放牧的105头奶牛(105公顷)全部被全是小母牛的牛群(40公顷)所取代，这意味着当地奶酪生产的结束。据一位受访者报告，这种变化是由于出现了一种牛病(牛兽疫性流产)和难以找到可靠的人来饲养牛。1968年至1985年期间几乎没有进行森林干预。1971年，Vallée de Joux地区受到一场大风暴的影响。1980年实现了一项林冠管理计划，并在随后的几年里开始实施。根据1916年森林管理计划(1916年Marchissy公社，1916年Le Vaud公社)的建议，Rionde Dessus较大围场的规模在1987年被缩小(图7)，以限制牲畜进入西部林分和木材的开采。1990年，新牧群由47头乳牛和小牛(56.4 LU)组成。同年，牧场受到了风暴“薇薇安”的影响。

航拍图像分析

2000年Rionde四个不同树木覆盖类别的相对再划分似乎与1934年相当相似(图6)。1968年之前，趋势显示，密林牧场(3000)和草林(4000)减少。在1934年至1954年期间，由于战争期间木材开采的增加和风暴和干旱事件造成的木材破坏，树木稀疏的牧场(2000年)随之扩大，而无树木的牧场(1000年)保持不变。在1954年至1968年之间，无木牧场(1000)以牺牲所有其他树木密度类别为代价大幅增加，特别是疏木牧场(2000)。1968年之后，这一趋势发生了逆转:树木茂密的牧场(3000个)以牺牲无树木的牧场(1000个)和树木稀疏的牧场(2000年)为代价线性扩张。放牧森林(4000)在同一时期略有增加。

对空间演化的深入研究可以让我们定位变化发生的地方。1934-54年的演化图(图7)显示了明显的南北格局的树木覆盖演化。在奶牛围场的边缘地区，树木密度明显下降。与此形成对比的是，牧场南部的树木覆盖更为密集。在1954 - 1968年期间，整个牧场的树木密度变化较小且更分散。后期(1968 - 1985年)表明，与战争和战后时期相比，树木覆盖呈南北倒置的演化模式。除了南部地区，树木似乎密度更大。1985 - 2000年，林木繁殖向南发展。沿着栅栏也可以看到树木的再生。

讨论

图像分析方法的准确性

对不同质量的历史航空图像进行分类的方法对于分析森林牧场的动态是简单和有效的。树木覆盖度分类是跟踪景观动态的一种合适方法。然而，考虑到生境和生物多样性的变化不仅仅是由草地-森林镶嵌结构的演变决定的，它对生境和生物多样性的变化提供了不完整的视角。

只要图像显示出树木和牧场之间灰度色调的强烈对比，该方法就足够了。阈值的确定T简单可靠。然而，包含大量细粒土壤结构的图像处理起来比较棘手。例如，以浅色出现的建筑物、道路和岩石露头会导致灰度色调分布的偏差。因此，当土地覆盖类别仅限于牧场和森林时，该方法效果最好。灰度色调分布也受到地形、相机方向和照明条件的很大影响。坡度和坡向改变了地物的亮度，使区分不同的土地覆盖类别变得困难。此外，最低点与相机方向的夹角越大，图像就会出现更多的变形和不均匀的阴影。最后，根据地形的照度，图像对比度(光度效应)可能不足以从灰度色调分布中区分树木和牧场。

网格分辨率(25×25 m)被认为是可以用于植物群落病分类的最佳分辨率。更精细的网格会导致对土壤覆盖的错误解释。在细胞大小小于树冠最大尺寸的情况下，一些像素将被分类为放牧森林，但它们实际上代表了开放牧场上的一棵树。过于粗糙的网格往往会将牧场和树木的比例平均起来，从而高估了中间的树木密度类别，即树木稀疏的牧场(2000)和树木茂密的牧场(3000)，导致开放和封闭的景观没有得到充分代表。

利用这三个参数对结构类型进行了树木覆盖度等级调整L1，L2,L3．由于图像之间的对比异质性，它们的值应该分别适用于每个图像。为了获得最可靠的分类，需要一种专家方法来尽可能准确地可视化设置参数。虽然这一阶段还需进一步解释，但这一阶段带来了显著的进步，并且是训练有素的生态学家相对容易实现的。

总的来说，所提出的半自动图像处理方法是一种比较不同时期和不同质量航拍照片的方便方法。这是一个比向量化更少时间的过程，是一个比(半)监督分类更令人满意的方法。尽管它有局限性，但它很好地适应了本研究的目标。

将定量方法与牧歌编年史相结合

从航空图像分析得到的土地覆盖变化与描述变化发生的环境的数据进行了比较。官方资料和文献通常很好地描述了土地政策改革及其社会经济影响。但是，虽然可以在国家和区域一级获得有关规章、补贴和价格等一般驱动力的资料以及基本统计数字，但很难获得重建管理做法演变过程的地方数据。公共机关和档案馆可能拥有牧草和森林管理计划等有价值的文件，以便对旨在更合理利用土地的战略和行动提供见解。然而，山区牧场的治理历史传统上都是口头叙述的，只有法律问题被写入书面。因此，鉴于书面文件相对稀少，采访对于扩大林地牧场管理的知识至关重要。对现状的良好理解是重建过去的先决条件，因为它提供了一个比较的基础。因此，我们采访了目前的土地管理人员，他们详细描述了今天的森林牧场系统。因为大多数农民继承了他们的父亲并接管了土地，他们也能够提供一些关于过去使用情况的信息，如围栏的界限、牲畜的类型和牛的压力。此外，构成两个研究区域的活记忆的关键人物用他们对过去的回忆补充编年史。

重构的编年史可以被认为是片面和主观的，但它们仍然提供了足够的相关信息。显然，不可能记录林地牧场管理演变过程中的每一个实际变化。但是，当我们考虑土地覆盖分析所用的15年时间间隔时，总体趋势比短期、小规模的具体情况更为重要。此外，通过对事实的关注和信息的交叉核查，限制了受访者个人观点带来的潜在偏见。当记忆模糊或模糊时，就会寻求与演员的接近。

除了数据的不完整，将定量数据分析与牧区编年史相结合的主要困难在于采取的瞬间行动与瞬间反应在空间上可见之间的延迟。相反，根据观察到的新的空间结构调整土地政策和管理做法可能需要时间，而且可能超过两个时间间隔。不仅反应缓慢，而且根据现有的知识，它们的解释并不总是直接的。由于这些原因，有时很难跟踪因果关系。

然而，交叉分析复杂土地系统的空间格局和时间动态社会经济和生物物理过程为森林草地的研究带来了价值。最重要的是，只要有可比较的数据集，这种方法可以很容易地在其他领域重复使用。总而言之，即使只有一小组案例研究，它也可以识别变化的重要驱动因素，并了解有助于详细描述情景或模拟模型的主要土地使用趋势(Peringer等人，2013年)，以便准确地为决策提供信息。

草地-林地动态分析

两种牧草的总体演化受主要驱动力的影响基本相同。总的来说，这两个牧场最重要的变化时期是在1934年至1954年之间，“没有变化”类别的百分比值最低(图5)，这一趋势在Rionde更加明显(图7)。巨大的变化表明了景观的快速变化。在战争期间和随后的几年里，对木材和食物的需求很高，导致了对这两种树木繁茂的牧场的大量使用。此外，1941年和1946年的暴风雨，以及1945年和1947年的干旱，使这些树木容易受到欧洲云杉树皮甲虫(Ips typographus在Rionde)。这些自然事件强调了景观的开放，反映了一种趋势，即在战争期间和战争结束后不久，在牧草质量最好的地方，去除受损的树木和老木材，为供应木材做出贡献。从1954年到1968年，保护主义法规、农业补贴和鼓励农民继续有效利用他们的牧场的技术改进的影响变得更加明显。总的来说，这是两个牧场发生变化最少的时期。但是，尽管里昂德的树木覆盖率在空间上持续减少，但Bullet遗址显示出了扩张的第一个迹象，一些地区的树木受到了侵蚀。此后，这一趋势在两个牧场普遍存在，导致木材和牛奶生产者的条件更加恶劣，价格不断下降。在里昂德，树木的繁殖只受到1990年风暴的轻微阻碍。

在观察到的几十年里，两个牧场各自的更具体的方向是当地条件和不同的管理选择的结果。里昂德的景观在很大程度上是由该地区不同时期发生的自然事件所塑造的。很难判断如果没有风暴和干旱，这里的景观会是什么样子，因为在不同的条件下会使用替代的土地使用策略。然而，牧场和森林管理显著影响了当地树木动态模式。除了伐木活动，用围栏和浇水点管理牛的行为强烈影响树木再生的潜力(Kohler et al. 2006, Vandenberghe et al. 2006)。然而，在20世纪的最后30年里昂德，扩张似乎是难以避免的。

Bullet草原的演化依赖于两个层面的空间分离过程。首先，牧场离村庄越近，使用的密集程度就越高(《星球》)。由于对新住宅的需要，一些地区甚至被转变为建筑区域(Les rass)。更多遥远的牧场随着树木的侵占而扩大(Les Cluds)，甚至被遗弃(La Bullatonne)。第二，在使用最密集的地区，牧场和森林之间的区别往往更明显，如在《星球》，这是合理化战略的结果。事实上，子弹牧场的进化是一个优化过程的结果，很少或根本不受自然事件的影响。与马尔基亚鲁兹的夏季牧场相比，农民和牛每天晚上都要返回的村庄的距离有很大的不同。

结论

在两个案例研究中观察到的变化的双极强化/扩展维度具有多方面的含义。从严格意义上讲，粗放牧场的经济产出是有限的，因为其放养能力低于集约利用牧场。然而，广泛使用的牧场也产生了正外部性。首先，它们让更密集使用的牧场，特别是低地的牧场得到休息和再生。其次，广泛使用的牧场仍然呈现出宝贵的景观马赛克。相对而言，这种强化过程意味着景观中过渡带的消失。研究表明，由地貌特征(如岩石露头)和孤立的和成组的树木诱导的景观异质性，是树木建立和增强生物多样性的主要因素(科勒等人，2005年，Smit等人，2005年，Dufour等人，2006年，Gillet等人，2010年)。尽管如此，密集的森林社区或大片的森林斑块增加了对广泛使用的牧场的一水硬石压力。废弃和过度利用都涉及土地保护风险。所有这些后果都很好地说明了管理森林牧场在政治、经济和生态利益方面的困难，并使它们保持可持续的平衡。

与邻国相比，瑞士重要的直接支付系统允许维持广泛的畜牧经济。计划在2012年增加夏季贡献，使有关的汝拉牧场更加有价值。目前的低牛奶价格导致了乳牛的饲养，因为奶牛会照顾它们的后代，因此不需要挤奶，农民需要更少的工作。这一系统施加了很高的养牛压力，因此很少允许树木再生。虽然这可能是一个机会，以保护受树木侵蚀威胁的广阔牧场，但适当的管理结构和适当的牛负荷是强制性的，以避免在更密集的地区景观隔离。

除了农民获得回报的景观和生态服务，以及软旅游日益增长(尽管难以量化)的重要性之外，新的环境条件，如预计3至4°C的气候变暖，将对土地利用演变产生强烈影响(Briner等人，2013年，Buttler等人，2012年，Gavazov等人，2013年，Huber等人，2012年，2013年，Peringer等人，2013年)，是政治议程和个人实践的一个主要问题。

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