多功能农林业生态系统服务整合研究：以南印度泰米尔纳德邦为例

《Environmental and Sustainability Indicators》：INTEGRATING ECOSYSTEM SERVICES THROUGH SUSTAINABLE LAND USE APPROACH IN MULTIFUCNTIONAL AGROFORESTRY: THE CASE OF TAMIL NADU, SOUTHERN INDIA

本研究针对多功能农林业(MFA)系统量化评估的空白，在印度泰米尔纳德邦开展了为期三年的实证研究。研究人员通过圆形布局设计整合25种乔木与8种间作物，系统量化了供给、调节、支持和文化四类生态系统服务(ES)。结果显示MFA系统每年每公顷可产生3176.03美元的ES总价值，其中供给服务占比最高(8967.45美元)，碳汇潜力达13.86 Mg ha-1。该研究为小农户提供了气候韧性强且经济可行的土地利用模式实证依据。

　　

在全球气候变化和粮食安全双重挑战下，如何通过可持续土地利用模式实现生态保护与经济效益的协同提升，成为当前农业生态领域的重要议题。传统单一作物种植模式虽能短期提高产量，但长期来看可能导致生物多样性丧失、土壤退化等问题。而农林业系统(Agroforestry Systems, AFS)作为将林木与作物/牲畜结合的复合系统，被证实能有效增强生态系统服务(Ecosystem Services, ES)功能。然而，现有研究多集中于定性描述，对多功能农林业(Multifunctional Agroforestry, MFA)系统内各类ES的量化评估仍存在明显不足。

在此背景下，由A. Keerthika、K.T. Parthiban等研究人员组成的团队在《Environmental and Sustainability Indicators》发表了关于印度泰米尔纳德邦多功能农林业系统生态系统服务整合的研究。该研究通过创新的圆形布局设计，系统评估了MFA系统在供给服务(如食物、木材)、调节服务(如碳汇、温度调节)、支持服务(如氧气生产、蝴蝶多样性)和文化服务(如休闲价值)等方面的综合效益，为小规模农户提供了兼具气候韧性和经济可行性的土地利用方案。

本研究采用了一套综合性的技术方法体系：在田间设计方面，创建了包含25种乔木和8种间作物的圆形MFA模型，按功能分为6个同心圆层；在数据采集方面，运用非破坏性生物量测定法估算碳储量，通过标准化的土壤养分分析监测肥力变化，采用波拉德行走法进行蝴蝶多样性普查，并利用条件价值评估法测算文化服务价值；在经济分析环节，采用净现值(NPV)和成本效益比(BCR)等指标评估系统经济可行性。

3.1. 供给服务

研究结果显示，MFA系统能持续产出木材、食物、饲料等七类产品。其中高价值木材树种如Melia dubia和Neolamarckia cadamba生物量分别达到2.14±85.61和2.49±87.82吨/象限。蔬菜作物中茄子(Solanum melongena)和萝卜(Raphanus sativus)单季产量最高达284.38±13.28kg和520.31±44.14kg。整个系统供给服务总经济价值达8967.45美元，其中象限I(花卉种植区)贡献最高(3766.02美元)，证明高价值经济作物能显著提升系统收益。

3.2. 调节服务

在微气候调节方面，MFA系统内部气温较开放区域降低1-2°C，夏季降温效果尤为显著。光照强度分析显示，外层乔木冠层能有效调节光照分布(953-971 lux)。土壤肥力监测表明，经过三年培育，象限II的氮素含量提升最为明显(201.2%)。碳汇评估发现Melia dubia和Neolamarckia cadamba碳储量最高(2.6 Mg ha^-1 yr^-1)，系统总碳汇潜力达13.86 Mg ha^-1，可产生407.06美元的碳汇收益。

3.3. 支持服务

基于碳储量测算的氧气生产潜力显示，系统年氧气产量达37.01 Mg ha^-1，经济价值8.14美元。蝴蝶多样性研究揭示象限I物种丰富度最高(23±0.84)，香农多样性指数达2.47±0.18，表明花卉作物能有效维持生态平衡。各象限均匀度指数(0.35-0.51)差异反映出不同作物配置对生物多样性的差异化影响。

3.4. 文化服务

通过100份问卷调查发现，受访者收入水平与支付意愿呈正相关(r=0.27)，但人均支付意愿仅0.70美元，反映公众对文化服务价值认知仍需提升。相关性分析表明，教育程度(r=0.54)和年龄(r=0.47)是影响支付意愿的关键因素。

3.5. 经济评估

成本收益分析显示，MFA系统三年期净现值达3621.02美元，成本效益比1.42，内部收益率32%。尽管初期投入较高(4487.22美元)，但第二年起即实现正向收益，证明该系统具有长期经济可持续性。

综合讨论表明，圆形MFA设计通过空间分层利用实现了生态系统服务功能的协同增效。其中供给服务占总价值比重最高(94.1%)，凸显其直接经济价值；而碳汇、氧气生产等调节服务虽货币价值较低，但对生态系统的长期维持至关重要。研究特别指出，花卉作物种植不仅能产生高经济回报，还能显著提升生物多样性，实现经济效益与生态效益的双赢。

该研究的创新性在于首次对MFA系统四类ES进行了完整量化评估，建立了可复制的评估方法论。其圆形布局设计为有限土地资源的高效利用提供了新思路，特别适合土地持有面积小的农户推广。研究结果对推动农林业系统纳入碳交易市场、完善生态补偿机制具有重要政策启示，为实现联合国可持续发展目标(SDGs)中消除贫困、应对气候变化等多项指标提供了实践路径。