热带农林景观中树木覆盖与作物多样性对生物多样性与粮食安全的协同效应研究

本研究针对热带地区农业扩张导致的生物多样性丧失与粮食安全矛盾，通过遥感与空间分析技术，探究了农林复合系统（TAL）中树木覆盖与作物多样性对生物多样性与粮食安全的协同作用。结果表明，10-30%的树木覆盖与高作物多样性可同时提升生物多样性完整性指数（BII）与作物产量，为热带地区可持续农业提供了关键阈值。该研究为联合国可持续发展目标（SDG 2和SDG 15）的实现提供了科学依据。

　　

热带地区正面临农业扩张与生物多样性保护的尖锐矛盾。随着全球人口预计在2050年达到95亿，热带国家在保障粮食安全的同时，如何维持地球上最丰富的生物多样性成为重大挑战。传统农业集约化导致森林锐减，而低收入的生物多样性热点地区更易陷入粮食不安全困境。这一背景下，联合国可持续发展目标（SDG 2零饥饿与SDG 15陆地生物）的协同实现亟需科学方案。

苏黎世大学（University of Zurich）地理系的Mary Ann George和Maria J. Santos团队在《Landscape Ecology》发表的研究，首次在景观尺度揭示了热带农林复合系统（Trees on Agricultural Landscapes, TAL）的生态经济平衡机制。通过整合全球遥感数据（包括Copernicus CGLS-LC100土地覆盖数据和Landsat植被连续场数据），研究人员构建了10km×10km网格的TAL数据库，覆盖98个热带国家。结合生物多样性指标（物种丰富度、BII指数）与粮食安全指标（作物产量、生产价值），采用多项逻辑回归模型分析发现：适度树木覆盖（10-30%）与高作物多样性（>15种）可创造"保护-生产双赢"景观，使43.78%的区域实现高物种丰富度与高产量的协同提升。

研究团队运用三项关键技术：1) 基于30米分辨率GFCC30TC数据的树木覆盖量化；2) 整合PREDICTS数据库的BII指数计算；3) 空间生产分配模型（SPAM）的作物经济价值评估。通过数据驱动的拐点分析法，将生物多样性与粮食安全指标划分为高/中/低三级，建立了九类共变关系分类体系。

树木覆盖的阈值效应
研究发现26.4%的TAL网格达到10%树木覆盖时，生物多样性完整性（BII）与作物产量呈显著正相关（OR=1.92）。但树木覆盖超过特定阈值会降低高产区域的物种丰富度（OR=0.79），表明不同生物多样性指标对树木覆盖的响应存在分化。

作物多样性的协同机制
作物种类每增加1单位，高生物多样性-高产量组合概率提升1374%（OR=14.74），证实了"生态位互补"理论。但作物多样性对经济价值的提升作用有限，反映经济作物单一种植的权衡关系。

四类景观分类
研究提出的分类框架显示：57.58%区域属于"保护-生产"型（高BII-高产量），30.02%为"生产导向"型（低丰富度-高产量），而41.9%区域展现"保护导向"特征（高丰富度-中产值）。

这项研究为热带农业可持续发展提供了重要启示：首先，证实了适度树木覆盖（<30%）可作为生物多样性保护的"安全港"；其次，揭示了作物多样性通过资源互补提升生态系统功能的机制；最后，提出的景观分类框架为区域精准管理提供了工具。研究特别指出，当前全球43%的农田已达到10%树木覆盖，若推广至5.4亿公顷潜在土地，可大幅缓解粮食生产与生态保护的冲突。该成果对制定基于自然的农业解决方案（NbS）具有重要指导价值，尤其为《2020年后全球生物多样性框架》的农业目标提供了量化依据。