综述：农林复合系统研究中空间抽样设计与数据可重用性指南

这篇综述系统探讨了农林复合系统（Agroforestry Systems）的空间异质性特征，提出了基于样带抽样（transect sampling）的空间采样设计框架，强调通过点样带（point transects）和行走样带（transect walks）捕获树-作物界面（tree-crop interactions）的梯度效应，为温带和热带农林复合系统的生态-农艺变量监测提供标准化建议，同时制定了数据可重用性（FAIR原则）的元数据报告规范。

　　

农林复合系统空间采样设计的科学挑战

农林复合系统作为多功能土地利用方式，通过木本植物（如树木）与农作物的空间组合形成独特的生态梯度。这种配置导致系统内存在显著的空间异质性，例如树冠遮荫效应随距离衰减的阴影梯度，以及根系竞争引发的土壤养分空间分异。传统随机采样方法难以捕捉此类非随机分布的模式，而系统化的样带抽样成为解决这一问题的关键。

样带抽样的技术革新

针对不同农林复合构型（图1），研究推荐正交于树带走向的样带设计（图3A），以捕获树-作物界面的单向梯度效应。例如，在温带 alley cropping（林粮间作）系统中，样带需覆盖迎风面与背风面的微气候差异。对于不规则树群（如分散式个体树木），建议采用以树干为中心的放射状样带（图3E）或同心圆样带（图3F），以量化遮荫和根系影响的径向衰减规律。

值得注意的是，树龄会显著改变采样策略。幼龄树木的遮荫范围有限（图4A），而成熟树冠可延伸数十米（图4B），需动态调整样带长度和采样点密度。为避免陷阱法调查中相邻采样点的相互干扰，研究提出单向偏移布设方案（图5B），该方法已成功应用于蜘蛛群落迁移研究。

参照系统的科学匹配

选择参照土地系统（如无树农田或森林）时，需平衡地理距离、本底土壤属性和管理历史的一致性。研究揭示，当比较农林复合与单作系统时，采用面积加权平均值（图6B）或匹配样带数的离散采样点（图6C）均可实现数据可比性。例如，在评估土壤有机碳（SOC）储量时，欧洲 alley cropping 系统的样带数据与相邻单作田的离散采样点通过地统计学插值达成等效对比。

数据可重用性的元数据框架

为实现FAIR（可查找、可访问、可互操作、可重用）原则，研究制定了详尽的元数据报告规范（表1），包括：

1. 系统构型：树带间距、冠层投影面积、机械操作区定位
2. 采样设计：样带GPS坐标、生物/技术重复数、边缘效应缓冲距离
3. 管理历史：树木修剪制度、作物轮作周期、施肥量时空变异

该框架已成功应用于德国温带农林复合系统的长期监测，其标准化数据支持了欧盟农业环境政策制定的证据基础。未来研究需进一步开发适用于无人机遥感与物联网传感器的动态采样协议，以应对气候变化下农林复合系统的适应性管理需求。