全球工业与小农户油棕种植园的环境影响：历史动态与未来气候风险

《Journal of Environmental Management》：Environmental impacts of global industrial and smallholder oil palm plantations: historical dynamics and future climate risks

　　

•量化油棕（1990–2019年全球）造成的森林、生物量、泥炭地和保护区面积损失。•工业种植园的环境影响更大，但近年来小农种植面积的影响已与其持平甚至超越。•在配对比较中，工业种植园造成的环境影响更大，保护区面积除外。•工业种植园对价格变化更为敏感，会加剧环境影响。•考虑环境影响后，油棕未来的适宜种植区域将不到现有的1/3。引言：过去几十年，由大宗商品贸易驱动的农业生产导致了诸多不可持续的环境后果（Hoang和Kanemoto, 2021；Pendrill等, 2022）。随着人口增长和人均消费增加，棕榈油是过去二十年需求增长最快的商品之一，这得益于其在食品工业、清洁用品、生物燃料及其他领域的广泛应用（WEF & TFA, 2021）。过去几十年中，为满足日益增长的需求，油棕种植园迅速扩张（Danylo等, 2021；Y. Xu等, 2020），导致了一系列环境影响，包括森林砍伐、碳排放和生物多样性丧失（Meijaard等, 2020；Savilaakso等, 2014；Y. Xu等, 2022）。为实现可持续发展目标12（SDG12），即确保负责任的消费和生产，有必要评估油棕种植园的历史环境影响和未来风险，这对土地管理和全球贸易政策也具有重要参考价值。油棕扩张引发的最大担忧是其大规模砍伐森林。从全球视角来看，油棕扩张替代森林的程度因地区而异。在马来西亚，估计约68%的可追踪油棕扩张面积来自森林清除，在秘鲁亚马逊地区为44%，而在西非、中美洲和除秘鲁以外的南美洲地区仅为5–6%（Meijaard等, 2020）。森林向油棕的转化导致森林生物量减少，这被油棕后续生长中的碳汇部分抵消。更严重的情况出现在泥炭土上种植油棕，因为在土地清理焚烧和泥炭排水阶段会释放大量的碳（Hooijer等, 2012；Koh等, 2011），同时也导致大面积森林火灾、烟雾和霾污染（Marlier等, 2013；Wijedasa等, 2017）。此外，森林砍伐造成的栖息地丧失对生物多样性也产生了显著的负面影响（Tilman等, 2017）。与初级和次级森林相比，油棕种植园的物种丰富度显著降低，且原始物种的组成受到严重影响（Savilaakso等, 2014）。世界自然保护联盟（IUCN）《受威胁物种红色名录》记录了321个物种，油棕对其的威胁程度超过其他食用油作物，其中包括红毛猩猩（Pongo spp.）、长臂猿（Hylobates spp.）和虎（Panthera tigris）（Meijaard等, 2020）。尽管以往的研究已估算了油棕种植园对森林、泥炭地、碳排放和生物多样性造成的环境影响，但大多数研究仅聚焦于东南亚地区，缺乏全球范围内的一致性比较（Gaveau等, 2022；Lee等, 2014；Y. Xu等, 2022）。作为棕榈油的主要产区，东南亚受到了更为广泛的研究关注。相比之下，对非洲和拉丁美洲油棕种植园的可持续性了解较少，但这些地区未来扩张的潜力巨大（Q. Zhao等, 2024）。此外，棕榈油最大的首个认证体系——可持续棕榈油圆桌会议（RSPO）所收集的数据仅覆盖自愿参与该方案的种植园。占全球产量80%的非参与油棕种植区域的可持续性状况尚不清楚（RSPO, 2024）。因此，有必要在全球范围内对油棕种植园开展一致的环境影响评估。此外，现有研究尚未深入探讨不同类型种植园造成的环境影响差异。棕榈油生产采用多种模式，大致可分为工业种植园和小农种植园，两者在规模、景观、年龄结构、管理、基础设施和产量方面存在显著差异（A. Descals等, 2024；A. Descals等, 2021；Meijaard和Sheil, 2019）。与工业种植园相比，小农种植园往往被忽视，其面临的挑战与影响在文献中缺乏充分呈现（Ogahara等, 2022）。尽管工业种植园在该行业中占据主导地位，小农贡献了30–40%的棕榈油产量，在推动可持续发展方面也发挥着关键作用（De Vos等, 2023；Ogahara等, 2022）。工业种植园和小农种植园在空间结构和驱动因素方面存在根本差异，导致环境影响迥异。工业种植园通常规模大、连片分布且结构均质，而小农种植园规模较小、异质性更强，形成与其他土地用途交错分布的碎片化镶嵌体（A. Descals等, 2021）。此外，两种生产模式对经济驱动因素和市场信号的响应也可能不同，工业生产者更易受国际市场及监管压力的影响，而小农则更多受当地经济回报和可及性的影响（Y. Xu等, 2022）。这些机制上的差异促使我们分别分析不同类型的种植园环境影响。现有研究表明，在印度尼西亚，工业种植园替代的森林面积多于小农种植园（Gaveau等, 2022；Lee等, 2014）。除砍伐面积外，近期研究还发现大型种植园与小农种植园在砍伐区域的生物量密度方面存在差异，2007年以后东南亚的小规模种植园对高生物量密度森林的侵占更为严重（Y. Xu等, 2022）。然而，工业种植园与小农种植园在其他环境影响方面的差异尚未得到全面量化。同时，未来气候变化可能影响油棕种植适宜土地的分布，但相关研究仍相对有限，特别是在不同气候变化情景下的土地可用性定量评估方面。具体而言，当前关于油棕适宜性的研究仅考虑了当前气候条件以及土壤和地形等输入因素，采用限制性阈值方法获取油棕的适宜种植区域（Pirker等, 2016；Q. Zhao等, 2024）。此外，一些研究利用环境影响图层来实现未来油棕种植园适宜区域规划中的多目标协调。例如，物种分布图和森林生物量图被用于加蓬的油棕种植规划（Austin等, 2017），而另一项在泰国开展的研究则纳入了温室气体排放、水资源短缺、土壤质量和生物多样性等因素，以了解油棕的复杂影响（Jaroenkietkajorn和Gheewala, 2021）。未来适宜种植区的评估可进一步指导不同类型油棕种植园的发展路径。研究表明，当综合考虑多种适宜性标准和环境影响时，未来可用于可持续棕榈油的土地资源大部分呈碎片化分布且较为分散，为小农留下了巨大潜力（Tapia等, 2021）。鉴于上述研究现状，本研究旨在量化工业种植园和小农种植园在历史上造成的森林覆盖、生物量、泥炭地和保护区面积损失比例，然后分析环境影响与种植园类型和出口价格之间的关系。最后，本研究还评估了未来气候变化情景下油棕种植园适宜土地的变化。本文探索的主要科学问题如下：1.历史上各洲油棕种植园造成的多维环境影响的时间趋势如何？2.哪些因素与油棕种植园造成的环境影响相关（种植园类型、出口价格）？全球范围内工业种植园与小农种植园的环境影响是否存在显著差异？3.未来气候变化情景下油棕种植园的适宜土地将如何变化？面对上述全球变化的事实与趋势，应如何制定土地利用政策以促进更加可持续的棕榈油生产和贸易？材料与方法：为探索上述科学问题，本研究包含以下三个部分的分析：历史环境影响评估、环境影响与经济因素的关系、适宜土地的未来风险评估（图1）。全球种植园扩张造成的历史环境影响：为更好地量化单位油棕种植面积造成的环境影响，我们将研究区域内油棕造成的总环境影响除以油棕种植面积。由此计算出单位面积油棕扩张造成的森林损失、平均碳密度、泥炭地损失和保护区面积损失。全球范围内，单位面积油棕种植园扩张造成的历史环境影响的地理分布为：各洲工业种植园与小农种植园的不同路径：本研究量化了过去三十年（1990-2019）工业种植园与小农种植园造成的环境影响差异。结果显示，在各洲，历史上工业种植园单位面积造成的环境影响总体上高于小农种植园，这一结论已被近年来相关研究所证实（Gaveau等, 2022；Lee等, 2014）。但我们也发现了一个趋于持平的趋势……结论：全球油棕种植园已造成多种不可持续的环境影响，未来仍面临风险。了解工业种植园与小农种植园在环境影响方面的差异对于可持续的油棕种植园管理至关重要。然而，工业种植园和小农种植园造成的环境影响的历史趋势、区域分布以及市场驱动程度尚未得到充分探索。在本研究中，我们……作者贡献声明：李希宇：写作—审阅与编辑，写作—初稿撰写，可视化，验证，软件，方法论，调查研究，形式化分析，数据整理，概念化。俞磊：监督指导，资源，项目管理，资金获取，概念化。徐懿迪：写作—审阅与编辑。赵强：写作—审阅与编辑，数据整理。杜振荣：写作—审阅与编辑。Kasturi Kanniah：写作—审阅与编辑。Kian Pang Tan：写作—审阅与编辑。利益冲突声明：作者声明不存在任何可能影响本文所报告工作的已知经济利益或个人关系冲突。致谢：本研究由中国国家重点研发计划（2024YFF1307600）资助。李希宇 | 俞磊 | 徐懿迪 | 赵强 | 杜振荣 | Kasturi Kanniah | Kian Pang Tan | 彭大梁 | 崔耀平 | 林辉