农林复合系统(Agroforestry)是一种综合土地利用方式,它在同一块土地上有机结合农业和林业生产,充分发挥不同生物组分之间的相互作用,以提高生态系统的稳定性和生产力。这种方法并非新兴概念,而是全球多个地区世代传承的实践。它不仅能增加农作物和木材的产出,还能改善土壤质量,增强生物多样性,减少环境压力,并提高农业的可持续性。
农林复合系统被形象地称为**“与树木共生的农业”**,但其实,它远不止于此。
它是农业与林业的有机结合,包括可以在农田和农业景观中种植树木,在森林边缘或森林内部进行农业活动,以及种植树-作物混合体系,如可可、咖啡、橡胶和油棕等经济作物。这种系统,不仅局限于农田层面,还涵盖了整个农业景观,在田间、农场甚至区域尺度上发挥作用。例如,在田间,树木和作物可以共生,形成互利关系;在农场,树木可以提供饲料、燃料、食物和经济收益;在更广阔的景观层面,农林复合系统有助于维持生态系统服务。
我们来先看看几个例子。农林复合系统作为一种将树木与农作物或牲畜相结合的农业模式,旨在提高土地利用效率,促进生态平衡。其实,这种方式并非创新,它是有着悠久的历史传统的,在许多地方都有长久的实践。“海洋与湿地”(OceanWetlands)小编注意到,以下是一些比较传统的农林复合系统案例,它们比较特是因为在2022年被**全球重要农业文化遗产系统(GIAHS)**认定为了重要农业文化遗产地:
**浙江庆元的林-菇共育系统:**在浙江庆元的高山地区,农民们利用森林栽培蘑菇,形成了独特的“林-菇共育”模式。森林为蘑菇提供了理想的生长环境,而蘑菇的生长又促进了森林有机物质的分解,形成良性循环。据统计,当地农民近半收入来自蘑菇栽培和林-菇共育系统产出的各种其他产品。
**墨西哥玛雅传统农林复合系统:**在墨西哥半岛,玛雅人采用混作技术,将玉米、豆类和节瓜等作物种植在同一块土地上。这种多样化的种植方式不仅提高了土地的生产力,还维护了生态平衡。该系统已持续超过3500年,为当地社区提供粮食和生计。
**摩洛哥菲吉格的农牧一体绿洲系统:**在摩洛哥东部的菲吉格地区,牧民和农民紧密合作,共同管理绿洲资源。牧民在绿洲周围放牧牲畜,农民则种植作物,双方通过贸易和协作,共同维持生态平衡和生计。该系统拥有广泛的农业生物多样性,包括本地绵羊品种和特有的椰枣品种。
西班牙莱昂山脉的多元化农业粮食体系:在西班牙西北部的莱昂山脉,居民们将森林、牧场和农田有机结合,形成多元化的农业体系。这种模式促进了农业、畜牧业、林业、采集、狩猎和渔业的共存,赋予该地区巨大的农业生态价值。当地居民善于驯化、维持和调节农业生物多样性,保护了本地独特物种。农林复合系统(Agroforestry)作为一种有意识地将树木和灌木整合到农作物种植和畜牧养殖体系中的土地利用方式,旨在创造环境、经济和社会效益。
从科学基础来看,农林复合系统的科学基础涉及生态学、生物多样性保护、土壤科学和农业经济学等多个学科的交叉研究。生态学研究发现,不同种类的植物之间能够形成互利关系,从而优化资源利用。比如,树木的根系能固定氮元素,为土壤补充养分,同时减少养分的流失。而林下的作物则利用树冠过滤后的光照,避免与高大植物直接竞争。这样,多层次的植被结构不仅提高了整体生产力,还增强了生态系统抵御极端天气的能力,使农业生产更加稳定和可持续。
土壤质量的改善是农林复合系统的一大优势。在这种系统中,树木的落叶和根系分泌物为土壤提供了丰富的有机质,能够显著提高土壤的肥力。研究发现,与单一农作系统相比,农林复合系统中的土壤有机碳含量更高,微生物群落也更加丰富。这些变化有助于增强土壤的持水能力,减少水分的流失,从而在干旱季节更好地保持土壤的湿润。此外,树木的根系通过形成网状结构,能够牢牢固定土壤,减少土壤侵蚀的发生,尤其在坡地和易受侵蚀的土地上,这一作用尤为重要。树木的存在帮助维持了农业生态系统的长期稳定,为农业生产提供了更加可靠的土壤支持。
“海洋与湿地”(OceanWetlands)小编在检索文献的时候注意到**美国农业部****(USDA)制定的《2019-2024年农林复合战略框架》**文件,以及该机构官网的相关文档,整理了国别案例供参考。根据USDA的标准,一个管理实践要被认定为“农林复合系统”的话,通常需要满足四个关键要素:
- 有意识的规划(Intentional):必须经过精心设计,以确保农林要素的合理配置和相互促进。
- 集约管理(Intensive):需要科学管理,以优化产出和环境效益。
- 高度整合(Integrated):农业与林业要素紧密结合,形成稳定的生态系统。
- 相互作用(Interactive):农林之间产生协同效应,例如树木提供庇荫减少水分蒸发,农作物改善土壤结构等。
在美国,“农林复合系统”主要分为五大类:
农林复合种植系统(Agroforestry Farming Systems)
- **带状间作(Alley Cropping)**这种模式在树木行之间种植农作物,以在树木成熟前提供经济收益。间作作物可以是水果、蔬菜、谷物、花卉、药草或生物能源作物。当树木与作物不严格按照行列分布时,这种系统也被称为混作(Intercropping)。
- **森林农耕(Forest Farming)**在管理良好的林冠下种植食用、药用、观赏或装饰性作物。这种方式能够优化树木提供的庇荫条件,使作物获得适宜的生长环境,也称为多层次种植(Multi-story Cropping)。
- **林牧复合(Silvopasture)**结合树木、牲畜和牧草在同一片土地上生产。树木不仅能提供木材、水果、饲料或坚果,还能为牲畜和牧草提供庇荫,减少夏季炎热、冬季寒风和暴雨对动物的影响。
线性农林复合实践(Linear Agroforestry Practices)
- **河岸林缓冲带(Riparian Forest Buffers)**这些缓冲带由沿河流、湖泊或池塘种植的树木、灌木和草本植物组成,能过滤农业径流,减少水体污染,同时树木的根系能稳定河岸,防止侵蚀。此外,这些区域还能提供野生动物栖息地,并带来额外经济收益。
- **防风林(Windbreaks)**也称作防护林带(Shelterbelts)、绿篱(Hedgerows)或植被缓冲带(Vegetated Environmental Buffers),其作用是保护农田、牲畜、建筑和土壤免受风、雪、灰尘和异味的影响。这类林带还能为野生动物提供栖息地,并成为额外的经济收入来源。
在气候变化背景下,农林复合系统因其碳汇能力而受到越来越多的关注。树木可以通过光合作用吸收大气中的二氧化碳,并将其固定在生物量和土壤有机质中,从而减少温室气体排放。联合国粮农组织(FAO)的一项研究指出,农林复合系统能够在不影响农作物产量的情况下,提高碳储存能力,并减缓农业生产对气候变化的影响。因此,该系统不仅是缓解气候变化的重要措施,同时也符合全球农业可持续发展的趋势。
**【跟碳汇有关的案例】**许多研究表明,农林复合系统具有显著的碳汇潜力。与传统的农业系统相比,农林复合系统可以增加土壤有机碳,提高生物量碳储存。此外,农林复合系统还可以减少化肥的使用,从而减少温室气体排放。研究表明,农林复合系统是一种具有巨大潜力应对气候变化的土地利用方式,通过将树木与农业相结合,可以提高碳汇能力,改善生态环境,促进农业可持续发展。
比如在非洲,Sahel 地区位于撒哈拉沙漠南部,气候干旱,土地贫瘠,是全球气候变化脆弱区之一。当地居民通过种植具有固氮作用的树木(如合欢树),与农作物间作,形成农林复合系统,不仅可以提高土地肥力,增加粮食产量,还可以增加土壤有机碳,提高碳汇能力。研究表明,Sahel地区的农林复合系统可以有效地增加土壤有机碳含量、提高土壤的碳汇潜力,同时还可以改善土壤结构,提高土壤保水能力,为当地居民应对气候变化提供了重要的支持。
又比如,在拉丁美洲的许多咖啡种植园中,咖啡树与遮荫树一起种植。这些树木,不仅可以为咖啡树提供遮荫,还可以增加栖息地、丰富生物多样性,提高碳汇能力。此外,一些咖啡种植园还采用农林牧复合系统(agroforestry silvopastoral systems),将树木、咖啡树和牲畜结合在一起,进一步提高碳汇效益。跟传统的咖啡种植模式相比,采用农林复合系统的咖啡种植园可以显著增加生物量碳储存和土壤有机碳含量,提高碳汇能力,同时还可以改善咖啡的品质和产量。
生物多样性的保护是农林复合系统的另一个关键优势。与单一种植体系相比,农林复合系统能够为更多的动植物提供栖息地,从而支持更加丰富的生态群落。例如,树木为鸟类和昆虫提供了庇护和栖息空间,林下植被则为土壤微生物提供了适宜的生存环境,增强了土壤的生物多样性。除此之外,一些研究表明,农林复合系统能够减少农田害虫的发生率。这是因为在多样化的种植结构中,害虫天敌能够找到栖息和繁衍的空间,从而自然地控制害虫数量,减少了对化学农药的依赖。这种生态平衡有助于提升农业的可持续性,减少环境污染,同时促进农田生态系统的健康发展。
“农田树木促进生物多样性”项目。摄影:Phillip Kihumuro / ICRAF
【案例分析】“海洋与湿地”(OceanWetlands)小编研究了IUCN官网上2021年提到的一个案例。分享如下: “农田树木促进生物多样性”(Trees on Farms for Biodiversity,简称TonF)项目旨在通过在农业生态系统中种植树木,以提高生物多样性、增强粮食安全,并提供生态和社会效益。该项目在卢旺达、印度尼西亚、秘鲁、洪都拉斯和乌干达五个国家开展,推动政策对话、科学研究和实践应用,以促进农业景观的可持续发展,同时保护野生动植物的生存环境。
TonF项目开发了远程遥感生物多样性评估工具和农田生物多样性评分系统,以监测和衡量农业景观的生态价值。这些工具能够识别农业土地中的关键生物多样性区域,并为政策制定者、农民和研究人员提供科学依据。例如,在印度尼西亚,这些工具可用于确定油棕和咖啡种植园中应重点保护的重要树种,从而在农业生产与生态保护之间找到平衡。
研究表明,在农田和牧场中增加树木可以提高农林复合景观的物种丰富度,相较于单一作物种植或牧草地,能够更有效地连接森林碎片,为鸟类、昆虫和哺乳动物提供生境。TonF项目鼓励各国在农业政策中纳入农林复合系统,并推广如活树篱、混农林业和梯田植树等可持续实践,为改善土壤健康、减少农业污染、提升社区经济韧性提供重要支持。
从经济收益方面来看,农林复合系统的多功能性,有助于提高农民的收入稳定性。在传统单一种植模式下,农民的经济收益往往受到市场价格波动和极端天气的影响,而农林复合系统可以通过多样化的产品结构(如木材、果实、药用植物等)分散风险,提高整体经济效益。例如,在非洲和东南亚,一些小农户采用橡胶树与农作物混合种植的方式,在保障粮食生产的同时,增加长期经济回报。
澳大利亚“The Hill”的农林复合等高线种植。多种创新实践将树木融入到了一个渐进的、可再生的系统中。这种农业种植方法,在坡地上沿着等高线(即海拔高度相同的线条)种植树木和农作物,主要目的是为了减少水土流失。因为在坡地上,雨水会顺着坡度向下流动,如果直接顺坡种植,雨水会带走大量的泥土,造成水土流失。而沿着等高线种植,相当于在坡地上设置了一道道“屏障”,可以有效地阻挡雨水的径流,减缓水流速度,让雨水更好地渗透到土壤中,从而减少水土流失。摄影:Pixture2016(CC BY-SA 4.0)
但是,农林复合系统的推广也面临一定挑战。一是农民可能需要较长的时间才能获得树木相关产品的收益,这可能影响其短期经济决策。二是实施农林复合系统需要一定的技术支持,如合理选择树种和作物的搭配、优化管理方式等,这对农民的知识储备提出了更高要求。所以,政府和科研机构的支持至关重要。目前,一些国家已经建立了农林复合系统示范区,为农民提供培训和技术指导,来降低推广难度。
从总的趋势来看,农林复合系统作为一种可持续的土地利用方式,兼具生态效益、经济收益和社会价值。通过科学合理的规划和管理,该系统能够改善土壤质量,增强生物多样性,减少气候变化影响,并提高农业生产的稳定性。随着全球对可持续农业的关注不断增加,农林复合系统有望成为未来农业发展的重要方向,为全球粮食安全和生态环境保护提供解决方案。
【思考题】学而时习之
Q1、如何在农林复合系统中实现动态的生态平衡,以应对农业生产中不断变化的挑战,如病虫害爆发、极端天气事件和全球化贸易带来的外部压力?
Q2:**畜牧养殖、养蜜蜂,**是否可以作为“农林复合系统”的一部分?如何评估它们在生态功能、农业生产力和生物多样性保护中的潜在作用?
(小编注:畜牧养殖和养蜜蜂通常被视为农业活动的独立组成部分。海湿小编注意到,在USDA关于“农林复合系统”的定义中,提到:农林复合系统是一种有意识地将树木和灌木整合到农作物种植和畜牧养殖体系中的土地利用方式,旨在创造环境、经济和社会效益;——也就是说,纳入了“畜牧养殖”;但是在worldagroforestry.org的定义中,并未提到畜牧养殖,更多的只是提到植树。)
Q3:推广农林复合系统不仅涉及农业、林业、环境保护等多个领域,还需要经济学、社会学、气候科学等多学科的协作。但跨学科的知识整合是不容易的,现有的政策和实施框架,往往缺乏系统性支持。那么,你认为,怎样才能构建一个跨领域的协作平台,来促进农林复合系统的技术创新、以及政策制定呢?
(注:本文仅代表资讯或者作者个人观点。不代表平台观点。欢迎留言、讨论。)
资讯源 | FAO, IUCN, USDA等多源
文 | 王芊佳
编辑 | Linda
排版 | 绿叶
参考资料略