成功演替农林复合系统促进可可生产系统的生物量碳储存：基于有机与常规系统的长期对比实验研究

为解决热带农业系统中碳储存效率低下的问题，研究人员在玻利维亚Alto Beni地区开展了为期14年的田间试验，对比研究了有机(OM/OA)与常规(CM/CA)管理模式下可可单作与农林复合系统的碳储存动态。研究发现农林复合系统（特别是成功演替系统SA）能显著提升生物量碳储量（最高达66.2 t ha-1），并使表层土壤有机碳(SOC)的活性组分(POM)增加32%。该研究为热带农业实现碳中和提供了重要实践依据。

　　

在应对气候变化的全球背景下，农业系统如何平衡粮食生产与碳储存成为关键科学问题。热带地区可可种植作为重要经济产业，传统单作模式常导致土壤退化与碳流失。尽管农林复合系统(Agroforestry)被公认具有生态效益，但不同管理方式对碳储存的长期影响尚不明确，特别是新兴的成功演替农林(Successional Agroforestry, SA)系统缺乏系统评估。

瑞士有机农业研究所(FiBL)联合多国团队在玻利维亚Alto Beni地区建立了长期系统比较试验(SysCom)，对比分析5种可可生产系统：常规单作(CM)、有机单作(OM)、常规农林(CA)、有机农林(OA)及SA系统。通过14年监测，发现SA系统通过高密度种植（初始943株/ha）和定期修剪，实现最高生物量碳储量(66.2 t ha^-1)，较单作系统提高155%。农林系统还显著提升表层土壤(0-10 cm)颗粒有机碳(POM)储量，其中CA系统SOC年增量达0.81 t ha^-1 yr^-1。

研究采用全随机区组设计，通过无人机航拍和半球摄影量化冠层透光率(TL)。生物量碳通过树种特异性异速生长方程计算，土壤碳库采用物理分组法分离POM(20-2000 μm)和矿物结合有机质(MAOM, <20 μm)。统计模型(nlme包)分析管理系统对碳储量的影响。

3.1 生物量碳储量差异
SA系统因高密度种植和动态管理，14年间生物量碳年均增加3.1 t ha^-1，其中72%来自伴生树种。单作系统可可树生物量虽比农林系统高72%，但总碳储量仅为农林系统的40%。过渡性材料(枯木+凋落物)在SA系统达8.7 t ha^-1，显著高于其他系统。

3.2 土壤碳库变化
2010-2020年间，农林系统表层SOC增加显著(CA: +0.81 t ha^-1 yr^-1)，主要富集于POM组分。有机管理虽提升0-10 cm层MAOM储量(OA: 23.65 t ha^-1)，但整体效应弱于农林系统的结构效应。

3.3 总碳汇潜力
SA系统总碳储量(生物量+土壤)达135 t C ha^-1，其中82%来自生物量。与传统单作(83 t C ha^-1)相比，展示出显著的碳汇优势。

讨论部分指出，SA系统通过"高输入-高周转"策略实现碳积累：定期修剪提供大量有机输入，促进微生物驱动的碳循环。但研究也发现农林系统对SOC的提升集中于活性碳库(POM)，需持续碳输入维持效应。与常规认知不同，有机管理对碳储量的影响弱于系统结构差异，这可能与试验地初始土壤异质性有关。

该研究发表于《Agriculture, Ecosystems & Environment》，首次量化了SA系统的长期碳汇效应，为热带农业应对气候变化提供了三种路径选择：传统农林系统可实现稳定碳积累，SA系统适合快速碳汇，而单作系统需通过外源碳输入弥补生态缺陷。研究结果对实现"生产-碳汇"协同的可持续农业具有重要指导价值。