研究

长期森林动力学和土地使用遗弃在地中海山脉,法国科西嘉岛

• 文摘
• 介绍
• 材料和方法
  • 研究领域
  • 历史重建覆盖
  • 目前覆盖地图
  • 覆盖分析
  • 人类历史上
• 结果
  • 覆盖和景观动态变化
  • 人口的变化
• 讨论和结论
• 对这篇文章
• 确认
• 文献引用

介绍

放弃农业用地被广泛观察到的趋势在地中海山脉自19世纪早期(1986年沃尔特,Garcia-Ruiz和Lasanta-Martinez 1990,他们1999年Aronson,麦克唐纳et al . 2000年,Romero-Calcerrada和佩里2004)。通过技术发展结合的商业化农业增加非农就业机会访问低地地区的工业化和城市化引起的动机很多山区农民迁移,暂时或永久。人口和土地放弃本质上反映无法提升传统农业的生产力,因为脆弱的山地环境,减少因高度分散,规模经济多样化的生物物理条件,采用现代和阻力,以市场为导向的农业实践(MacDonald et al . 2000年)。土地利用变化的主要过程是形成覆盖变化,生态系统动力学,和变化的景观模式。

自然物种废弃的农业用地的重建是一种常见的地中海盆地北部边缘的土地利用变化(Debussche et al . 1999年,Mouillot et al . 2005年,Chauchard et al . 2007年)的扩张导致了灌木丛和森林和许多半自然的栖息地在减少地中海山脉以前由传统做法(Marty et al . 2003年)。这个山区的强度再种植有一些负面影响,包括更大的火灾风险和增加森林大火蔓延的速度(巴斯克斯和莫雷诺1998),减少水的可用性(Gallart和Llorens 2004),减少景观质量和农业价值(Vos和温顺的1999),减少牧区的程度(Molinillo et al . 1997年),和一个珍稀特有植物的空间分布(1997年淀粉Preiss et al . 1997年,Labaune Magnin 2002吻et al . 2004年)。

在这种背景下,欧洲地区政府已经推出了具体措施促进这些土地的再生,即。弃,预防和促进森林恢复(佩雷拉et al . 2005年,Lasanta et al . 2009年)。可持续地管理这些土地需要历史年表和机制的理解形成林地扩张支持有针对性的区域规划。这样规划的主要目的是评估在适当的空间和时间尺度上景观动态,给予特别关注景观变化的因素和过程的影响。有必要分析18世纪以来所发生的社会经济变化来估计他们的影响力在当今森林覆盖和动力学(Agnoletti 2007)。正确的分析生态系统动力学取决于利用当地土地利用和社会经济历史。

很少有研究试图分析和理解之间的交互历史空间的变化和土地利用废弃的地中海风景因为稀缺的数据。理解这些相互作用将有助于澄清未解决的问题相关的土地放弃和长期的地中海植被动力学的影响。本研究开始寻找答案通过重建动力学和土地利用覆盖遗弃人类历史在一段足够长的时间,以反映土地利用变化和内在连续性的过程。两个研究领域,位于岛的科西嘉岛,法国、地中海,(图1)被认为是与栗存在和涉及的人群。这两个网站相似的地区,海拔,救援,和气候,但不同的景观和人口活动。第一个站点,圣Petrone地块的特点是大栗子树林和一个高人口密度。第二个网站,Vico-Evisa地区,更有田园活动和较低的人口密度。网站都经历了上个世纪以来人口大幅下降。

材料和方法

研究领域

这项研究是科西嘉岛上的执行,位于地中海西部地区。科西嘉岛是地中海的伍迪岛,森林覆盖率46%(401817公顷)的岛上的872608公顷面积(Inventaire弗赖斯节国家2006)。的地形、地质和气候条件,加之海洋的影响,促进植被的安装,导致频繁密集的森林。科西嘉岛是地中海的一部分与亚热带气候区,气候温和,或高山亲和力取决于季节和高度。科西嘉岛的高山区产生显著的高潮形成鲜明对比。优势种是海事松(松果体松树河中的小岛。)、麻栎(Quercus冬青属植物l .)、栗子(齿栗叶的可能机),科西嘉人松(松属黑质在攻击。ssp。laricio(Poir)。莫雅var。科西卡纳)、山毛榉(Fagus sylvatical .)和栓皮栎(Quercus木栓l;Inventaire弗赖斯节国家2006)。两个研究领域选择、圣Petrone地块和Vico-Evisa地区(图1),相似的地区,海拔,放松,和气候,但是不同的景观(表1)。然而,在这两个方面,栗子树对当地居民产生影响的活动。

历史重建覆盖

第一科西嘉岛的地图,计划梗,被命令在1774年由法国路易十五后库存岛上的自然资源收购(Caratini 1995)。一个精确的地图在1:10,000规模因此发表(Albitreccia 1942)。档案departementales du Sud de尸体交付6扫描地图的两个研究领域。每个地图地标利用ArcGis 9.3版本(ESRI®)。融合和脊线与兰伯特用作运用地图basepoints 4坐标;对于每一个扫描地图,20 basepoints用于整个景观。补丁由多边形覆盖示意图上地形背景。多边形重绘在矢量格式通过跟踪的扫描和地理地图。圣Petrone地块,每个多边形被分配到一个用于地图的七种覆盖类型(表2),Vico-Evisa地区,每个多边形被分配到13 1覆盖类型中使用的地图,这对应于组合7覆盖类型计划的梗(表2)。我们聚合林地和栗森林为通用的森林覆盖类型,和橄榄树,葡萄园,和作物查看到一个通用的“耕地”覆盖类型。我们考虑四个通用类型覆盖、森林、灌丛带/草地、耕地、和城市地区,作为一种常见的分类为长期翻译跨越时间(表2)。映射被转换为光栅格式100 m分辨率在GIS数据库中。

额外的调查在法国财政服务(来源:档案departementales du Sud de Haute-Corse et de尸体;Corvol 1999)。这个调查提供景观作品为1913年,但在一个非空间格式。我们使用这个中间更新景观组成。我们考虑四种通用的覆盖类型为常见分类为长期翻译跨越时间。

目前覆盖地图

Amandier et al。(1984)建立了一个精确的地图覆盖1975年的科西嘉岛。每个地图都由1:17,000规模、彩色红外航空照片。数字矢量地图和兰伯特4坐标被科西嘉岛地区环境办公室提供。我们植被类型分配给其余的多边形,12根据植被覆盖类型定义层的类型由Godron et al。(1968)和Trabaud(1973)地中海植物(表2)。栗色森林,针叶林,山毛榉森林,混交林,河岸的森林,和其它阔叶树森林与密集或开放的森林和树木(高度> 2米)之间的覆盖面积的25%和100%,如表2所示。中定义的映射键,我们认为混交林植被类型,包括未分化的针叶林和阔叶林齿栗叶的可能或Fagus sylvatica可能是现在。灌丛带、混合灌丛带/草原,草原与nonforested覆盖类型和定义根据百分比的灌木层和草本层(表2),植被类型聚合为四个通用类型覆盖某些分析(表2)。地图转换为100 m分辨率光栅格式在GIS数据库中。

国家森林库存建立了一个精确的地图覆盖的科西嘉岛(2006年弗赖斯节Inventaire国家),2000年由1:17,000规模、彩色红外航空照片。数字矢量地图和兰伯特4坐标。我们植被类型分配给其余的多边形,和12个植被类型定义根据地中海植被的植被层的类型学(Godron et al . 1968年,Trabaud 1973;表2)。在国家森林库存,栗色的森林,针叶林,山毛榉森林,混交林,未分化的阔叶林,和其他阔叶林与密集的和开放的森林和树木覆盖40%到100%(表2)。国家森林库存中定义的传说,我们认为混交林,包括未分化的原始和阔叶森林,和未分化的阔叶林,所有的阔叶物种齿栗叶的可能或Fagus sylvatica可能是现在。灌丛带、混合灌丛带/草原,草原与nonforested覆盖类型。因为这张地图基本上已被创建基于森林库存,它没有定义裸露的土壤,种植区域或城市。我们分配每个多边形使用1:25,000规模这些覆盖类型,颜色航拍照片,Geographique国家研究所于2001年创建的。因此基于多边形解释原位聚集在2009年的春天的野外观察。使用GPS,我们收集了149字段数据点圣Petrone地块和122字段数据点Vico-Evisa地区库存最大的表面积覆盖裸露的土壤,种植区域,和城市地区。植被类型被聚合为四个通用的覆盖类型进行分析(表2),地图转换为100 m分辨率光栅格式在GIS数据库中。

覆盖分析

时序分析圣Petrone地块和Vico-Evisa地区从1774年到1975年,1975年和2000年之间使用过渡矩阵IDRISI®软件。过渡矩阵得到cross-tabulating像素的像素映射。对角线上方的细胞代表地区,已达到一个更高级的连续性的阶段,而细胞低于早些时候所代表的对角回归到一个连续性的阶段。

最早之间发生变化,1774年,最近,2000年被一般的覆盖类型特征和评价和选择指数通常应用于景观生态学。传奇的项目选择,评估后合成的主要动力,是以下:没有扩张和回归;造林。灌木地/草地、耕地和城市森林所取代;灌木地扩张,即。、森林、耕地、和城市地区灌木地取代/草原;和anthropization,即。、森林和灌丛带/草原取代与耕地、森林、灌丛带/草地和耕地城市地区所取代。地图绘制这些territory-scale动力学产生提高的理解及其位置变化的研究领域。

人类历史上

人类历史在16世纪末和今天是评估每一个直辖市或村庄使用由市居民的数量72市圣Petrone地块和22 Vico-Evisa地区的直辖市。使用的人口数据如下:(1)发布的评论Casta(1993) 1770年和1787年);(2)http://cassini.ehess.fr/cassini/fr/html/6_index.htm在1800年到1954年,大约每五年一次的频率;(3)法国国家统计局和经济研究机构(法国国家统计局)数据,1962年到1999年,其频率约为每七到九年。

每个市的居民数量和时间提供了代理指标重建农业和土地利用变化历史。我们联系这个数据库的空间范围只涉及城市地图覆盖两个研究领域。这是执行跟随居住密度的进化,每公顷的居民在城市地区,在三个时间点,1770年,1975年和1999年,相应的可用数据在年最接近人类土地利用变化分析。

结果

覆盖和景观动态变化

圣Petrone地块

森林主要覆盖类型,但他们从1774年到1913年下降,然后从1913增加到2000(图2)。在1774年,这些森林与栗森林,39.2%,林地,8.3%(无花果。3、4)。栗色森林都围绕着村庄,特别是在海拔700米,而林地位于地块的中心在更高海拔(> 900)。1975年,森林已经扩大到57.8%(无花果。2、3)。这进展主要是由于扩大其它阔叶树森林,16.8%(图4)。栗色的森林在1774年和1975年的31.9%下降到39.2%,和过渡矩阵显示回归栗森林灌丛带和栗森林转换到其他阔叶森林1975年(图4)。2000年,森林增加了占据65.0%的地块(无花果。2、3)。后的未分化的阔叶森林问题的面积覆盖类型。根据Inventaire弗赖斯节国家(2006),未分化的阔叶森林包括40%栗森林和60%其他阔叶森林地块。根据这些信息,我们计算栗森林的面积在2000年是20.6%,显示回归栗森林灌丛带和栗森林阔叶林的变换(图4)。其它阔叶树森林占地2000年的31.1%,这显示的进展Quercus冬青属植物1975年和2000年之间的地块(图4)。1975年和2000年之间增加了混交林,从1.0%提高到4.8%,值得注意的是,的发展松果体松树根据原位观察野外观察。

灌丛带/草原覆盖19世纪保持稳定,然后增加减少在年底前20世纪(图2)。尽管灌丛带/草原显示小净变化,过渡矩阵显示略有进展的灌丛带/草原森林,13.3%,1774 - 1975年为14.1%,1975 - 2000,尤其是其他阔叶林,抵消栗色的回归森林灌丛带(图4)。

耕地覆盖21.9%的该地区在1774年和1913年的29.8%(图2)。1913年之后,这些活动进入下降,并最终停止在1975年和2000年。过渡矩阵在1774 - 1975年期间表明栽培领域已经发展到灌丛带/草原,13.0%,森林,8.2%(图4)。城市稍微增加了在研究期间,0.4 - 2.7%(图4)。

在1774年至2000年之间,造林增加了27.7%(图5)。增加为特征的转换灌丛带/草地和耕地,森林(图5)。灌木地估计也扩大到总面积的18.4%,其中9.4%来自于森林回归。Anthropization很低,局部地区附近的主要道路。多数,领土的51.7%,仍然不受一般的覆盖类型变化影响。

Vico-Evisa地区

森林从1774年到2000年经历了重大进展(图2 b)。在1774年,这些森林与异构覆盖类型(无花果。3 b, 6)。林地为代表Quercus冬青属植物在低和中等海拔松果体sp.和Fagus sylvatica在高海拔地区更加明显。栗森林覆盖面积很小的区域不能精确计算给定的信息。到1975年,森林已经发展到覆盖44.8%的地区(无花果。2 b, 3 b)。这进展主要是由于扩大其它阔叶树森林,20.4%(图6)。然而,过渡矩阵的1774 - 1975年期间显示回归森林灌丛带和裸露的土壤,16.2%(图6)。在圣Petrone地块,栗森林退化灌丛带,取而代之的是其他阔叶森林。2000年,森林已经增加到49.2%的地区(无花果。2 b, 3 b)。这种发展与增加(1)Quercus冬青属植物在其他阔叶森林地区,2000年20.4%,1975年为26.2%,(2)松果体松树在2000年、1975年的8.1%和10.5%原始森林,2000年5.9%,1975年为6.3%混交林(图6)。然而,过渡矩阵的1975 - 2000年期间显示回归森林灌丛带/草原,9.3%,或其他阔叶森林,5.5%(图6)。

灌丛带/草原主导该地区(图2 b)。灌丛带/草原覆盖减少在19世纪,然后增加再减少20世纪的末尾(图2 b)。过渡矩阵显示的主要进展灌丛带/草原森林,23.5%,1774 - 1975年为14.7%,1975 - 2000,尤其是其他阔叶林(图6)。

耕地覆盖11.2%的该地区在1774年和1913年的8.4%(图2 b)。1913年之后,这些活动进入强烈下降,下降到只有0.6%的地区的土地在1975年和2000年的0.8%。过渡矩阵在1774 - 1975年期间显示进展耕地灌丛带/草原的13.0%,和森林,6.3%(图6)。在该地区的城市仍小,但在研究期间从1774年的0.1%增加到2000年的1.5%(图6)。

从1774年到2000年,整个地区的森林土地的扩张发生(图5 b),估计达到31.3%,通常由一个进程的灌丛带/草原森林,23.9%(图5 b)。灌木地增加到16.9%,其中13.2%来自于森林回归。Anthropization很低在该地区和沿海地区仍然本地化(图5 b)。只占一小部分,50.1%的领土,仍然不受一般的覆盖类型变化的影响。

人口的变化

圣Petrone地块的人口在1856年达到顶峰,29606居民,即。62.7居民/ km², 72个城镇(图7)。Vico-Evisa地区的人口普遍较低,在1891年达到顶峰15779居民,即。25.3居民/ km²,在22个直辖市(图7)。在这两个研究领域,从18世纪人口上升到19世纪末,尤其是Vico-Evisa地区人口的三倍(图7)。农村迁徙于20世纪初开始,缓慢的人口减少在这两个研究领域。下降的速度保持相对恒定,直到20世纪末,除了在第一次世界大战期间,1914 - 1918年,人口迅速下降。人口下降之际,耕地减少和重要的造林的两个研究地点(图2)。1990年以后,人口逐渐增加在这两个领域。1999年,圣Petrone地块的人口是6110人,也就是说。12.9居民/ km², Vico-Evisa地区的人口是3793人,也就是说。6.1居民/ km²(图7)。在研究期间,有一个城市的人口增长和人口密度的变化主要道路附近的农村地区,在西北方向,和沿海地区,东部的圣Petrone地块和沿海地区,在西方,Vico-Evisa地区(图8)。

讨论和结论

在科西嘉岛,长期植被动力学是历史人口直接相关。膝的州长,1584年现代热那亚,下令所有科西嘉人的农民和地主每年种植4棵树,栗子树、橄榄树、无花果树、桑树。许多社区欠他们的起源和前丰富的栗树树林佩里(1967)。甜栗树种,吸引了来自人类的特别关注(孔et al . 2004年)。正是因为这些原因,一些地区的科西嘉岛被栗覆盖森林,特别是Castagniccia地区(圣Petrone地块),这在当时是最密集的地区的科西嘉岛(佩里1967年)。1774年,栗林区的森林覆盖面积最大的分数圣Petrone地块和最低分数Vico-Evisa地区。栗森林的发展导致本机的替代Quercus冬青属植物岛上森林palynoecological分析显示统治了几千年来(1992年Reille Carcaillet et al . 1997年)。工业革命和两次世界大战的背景下,科西嘉岛的人口下降从1890年的近300000居民150000居民在1950年代,通过移民大陆和殖民地(Lefebvre 1957)。由密集的地区往往栗子树林变得逐渐废弃,因为农村迁徙及相关现象(Pitte 1986)。其他司机的栗森林放弃墨水疾病(Vettraino et al . 2005年)和栗疫病的意外介绍1920年左右,严重受损的栗子树质量和产量(Pitte 1986)。在研究期间,从1774年到2000年,在这两个研究领域,栗森林退化成灌木地或取而代之的是其它阔叶树森林。圣Petrone地块的面积被栗森林1774年和2000年之间下降了一半,即。,-0.09%的年¹在1774年和1975年之间,-1.42%年¹在1975年和2000年之间。并行,这两个研究领域经历了一个显著增加森林覆盖率从1774年到2000年,在此期间森林灌丛带和种植地区所取代。在1975年至2000年之间,其它落叶森林也同样强劲的增加,即。,+ 3.40%年¹在圣Petrone地块和+ 1.14%年¹在Vico-Evisa地区。我们的结果也显示在针叶林+ 3.00%年显著增加¹在圣Petrone地块和+ 0.94%年¹Vico-Evisa地区在1975年和2000年之间。在法国南部,在没有干扰的情况下,年平均森林扩张1.06%¹(Debussche et al . 1987年),这突显出圣Petrone地块相对强大的森林动态。尽管这两个研究地点有经验的高水平的造林,我们还观察到一个回归森林灌丛带的研究领域。这些结果可能与野火的发生在地中海地区(Valez 2000)。

圣Petrone地块和Vico-Evisa地区可以考虑生态系统。Folke et al。(2010)定义了复杂生态系统的动态与发展三个方面:弹性、适应性、可变换性。据说系统经历了政权转变(雅伯et al . 2001年)这可能是可逆的,不可逆转,或有效地不可逆,即。感兴趣的,不可逆的时间尺度的社会。我们的研究中,在长时间尺度上,说明了剧烈的转变Quercus冬青属植物森林的发展农业和板栗的种植和主要的反馈Quercus冬青属植物森林后放弃随后的土地。这些结果反映了弹性和高系统的调整,即使一个政权转移,尤其是在圣Petrone地块。在缺乏管理,栗森林往往是入侵其他树种,让位给一个进化动态走向高潮的森林,观察到在许多欧洲地区近几十年来(Arnaud et al . 1997年,孔等。2000年,2001年)。然而,强劲的进展针叶林,阔叶林也关心的可能是依赖于快速殖民,特别是通过开放的土地上栖息地的放弃(Quezel和Medail 2003),因为松树的招聘率也与当地人口下降和地区牲畜(Curt et al . 2003年,Chauchard et al . 2007年)。系统的动力学在特定的兴趣等级不能理解上没有考虑到动态和跨进程的影响尺度上方和下方。例如,动力学包括干扰,如森林害虫或森林火灾爆发。工作弹性表明许多观察到的变化,危机,或非线性观测的生态系统过程和结构相互作用的跨尺度(沃克和迈耶斯2004)。由于生态系统是由人类行为,他们的适应性主要是管理的功能。我们的研究表明社会生态环境研究根据管理可以有效的可逆的。事实上,不再需要经常照顾,栗子树严重容易损伤和疾病; they slowly decay and stop producing quality fruits, as exemplified by the collapse of most of Corsica’s chestnut forests over the 20th century (Michon 2011). However, around 1980, local initiatives started to re-establish the chestnut economy with a compromise between traditions tied to chestnut culture and the modernity of a market economy (Auclair and Michon 2009). Analysis of long-term variability, such as changes in the frequency of events, can provide important insights into how human activity has modified the probability of extreme events and threshold transgressions.

生态系统的交替机制可以对社会产生明显不同的影响,因此,单纯从人类的角度来看,可能被认为是理想的或不受欢迎的。这个愿望可以表示在经济方面、社会方面、或生态条件(雅伯et al . 2000年)。生态系统服务的概念被千禧生态系统评估生态过程与人类福祉(木匠et al . 2009年)。符合生态系统和生物多样性的经济学定义(Balmford et al . 2008年),我们使用“生态系统服务效益”意味着人类直接使用的产品。人类行为,通过大规模栗介绍在16世纪已经完全修改了生态系统构建一个非常具体的生态系统服务的好处,如食品和动物饲料的生产。这个生态系统变化帮助开发和留住这些地区的人口。与废弃的栗子树相关的人口下降需要特定的生态系统服务和减少物种丰富度和多样性密切相关,稳步增加森林的树冠的叶面积指数(Gondard et al . 2001年)。政权生态系统的变化可以导致快速而大量的生态系统服务和人类福祉的变化。政权转移可能加剧了人类行为或同样缺乏人类行为的情况下,就像在这里找到。试图优化单个服务往往会导致减少或损失的其他服务。 For example, forested areas provide a variety of extractive and nonextractive goods and services (Rose and Chapman 2003), and a region managed for mining may lose its value for carbon sequestration, flood control, or wilderness and biodiversity protection. In our context, effective decision making, enabling policy makers to gain a comprehensive view of the ecosystem service trade-offs involved, should address the cumulative and synergistic effects of their decisions.

总之,几乎所有的景观变化,发生在研究领域因为改变人类的影响。放弃农业活动和相应的居民人口急剧减少明显青睐自然生态演替和农业景观的退化。替代本质上是显著的Quercus冬青属植物森林,形成原始森林之前人类的影响,引入松果体松树。科西嘉岛目前人口密度相对较低,只有小的居民社区,小农业机械化,可怜的通信基础设施(Pitte 1982)。此外,功能,吸引游客,如活动与迷人的山风景,仍不发达。然而,栗生产商努力重振栗色的经济,作为本地重拨款的一部分运动冠军田园风味,偏狭和文化身份正值成立当地发展。即使它仍在寻找可持续发展,21世纪板栗经济正在经历一场复兴通过变性的生态系统和社会技术现代化((2011)。在这种背景下,区域土地规划、森林管理和修复仍局限在科西嘉岛。我们的研究强调了小规模的价值方法理解土地利用的生态后果放弃和现在和未来的土地管理决策。因为这类研究需要综合和转移到景观和森林管理者和决策者,重要的是要开发用户友好的决策支持工具(Scarascia-Mugnozza et al . 2000年)。

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