如何将生物多样性与热带农业的高产结合起来?-来自德国-马达加斯加研究合作的见解

为了防止、制止和扭转生态系统退化,联合国宣布了生态系统恢复十年。休耕香草农林可以支持农田生物多样性的恢复,并为进一步向原生林扩张提供了一种有利可图的替代方案。
如何将生物多样性与热带农业的高产结合起来?-来自德国-马达加斯加研究合作的见解
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香草是一种价格昂贵的经济作物,可以在国际上进行交易。在食品工业中主要用作调味料。香草的生产很大程度上依赖于热带地区的小农。马达加斯加是最大的香草生产国之一。在这里,香草是通过小规模的农林业种植的。半附生香草兰通常生长在支持树与遮荫树组合的农林中。香草价格波动很大,在高阶段从57欧元/公斤到236欧元/公斤不等。这使得香草成为马达加斯加农民的重要收入来源。香草的生产集中在马达加斯加潮湿的东北部。在这里,香草林坐落在一个由稻田、休耕地、森林碎片和其他经济作物组成的异质农业基质中。 Also, lush old-growth forests can be found in this region, harboring exceptional and rich biodiversity of high global importance. Deforestation rates throughout Madagascar are high driven by local as well as international forces. Shifting agriculture, a cultivation practice involving fire clearance, fallowing, and crop production is one of the main drivers of deforestation in the region. The agricultural expansion comes at high costs for local diversity and ecosystem functioning. Agroforestry, especially diversified agroforestry with multiple crops, is often seen as a profitable land use maintaining more biodiversity than other cropland types, in particular monocultures. Up until the beginning of this project, little was known about the effects of vanilla agroforestry on biodiversity as well as its conservation opportunities.

土地利用历史决定了热带农林业的保护价值

热带农林复合林是否有助于制止森林砍伐或加速生物多样性下降取决于其土地使用历史,即它们是建立在开放土地(即农田、牧场、休耕或退化土地)上,还是通过森林间伐。令人惊讶的是,在大多数关于热带农林业的研究中,很少考虑土地利用历史的方面。因此,许多热带农林在生物多样性保护、生态系统恢复和可持续农业生产集约化方面的价值仍然不确定。

对于香草来说,种植园要么是通过将森林转变为农林业(森林衍生的农林业),要么是在休耕地上建立(休耕地衍生的农林业)。与森林衍生香草农林业造成的森林退化相反,将休耕地转化为香草农林业可以恢复重要的生态系统功能。作为山地水稻生产交替种植周期的一部分,闲置土地在马达加斯加有所增加,在马达加斯加东北部普遍存在。与此同时,马达加斯加在过去60年里失去了44%的原始森林,迫切需要将土地利用保护与农业生产结合起来的解决方案。

为种植农作物而被砍伐和烧毁的田地。在作物种植一段时间后,土地休耕以恢复土壤肥力。在休耕土地上建立香草林可以增加生物多样性。由于香草生产的高利润,香草林不太可能转化为其他土地用途,从而为生物多样性的繁荣创造了机会。

为种植农作物而被砍伐和烧毁的田地。在作物种植一段时间后,土地休耕以恢复土壤肥力。在休耕土地上建立香草林可以增加生物多样性。由于香草生产的高利润,香草林不太可能转化为其他土地用途,从而为生物多样性的繁荣创造了机会。

我们的研究方法

在我们的研究中,我们量化了香草复合林业对多种分类群的影响,包括树木、草本植物、鸟类、两栖动物、爬行动物、蝴蝶和蚂蚁,并使用了30个香草复合林业的产量数据,以确定产量-生物多样性的权衡。我们评估了森林和休耕地衍生的香草农业林的生物多样性价值,并将其与原生林、森林碎片和休耕地进行了比较。我们区分了总体物种丰富度和特有物种丰富度,以解释马达加斯加特有物种的高份额及其对土地利用的脆弱性。为了确定有利于生物多样性和盈利的香草种植策略,我们评估了环境和管理相关变量作为产量和物种丰富度的驱动因素。

跨学科研究需要多元化的团队

为了了解香草生产的社会、生态和经济一致性,我们的研究项目“土地利用科学的多样性转向”由一个跨学科的研究团队组成。生态和农业经济研究集合由8名博士生领导。我们中有5人在马达加斯加工作,3人在德国工作,这使得我们能够将不同的技能和知识结合起来。作为一个团队,我们可以评估广泛的分类群和环境以及管理变量。在数据收集后,德国学术交流服务(DAAD)的资助使我们能够在Göttingen大学共同工作。基于这种交换,我们可以结合树木、草本植物、鸟类、两栖动物、爬行动物、蝴蝶和蚂蚁的生物多样性数据以及产量数据,评估香草农林业的产量-生物多样性关系,并强调生态系统恢复的选项。

主持生物多样性评估的土地利用科学博士生多样性转向合影。从左至右:Thio Rosin fulice(爬行动物和两栖动物),Annemarie Wurz(蝴蝶),Kristina Osen(树木),Anjaharinony A.N.A. Rakotomalala(蚂蚁),Dominic A. Martin(鸟类),Estelle Raveloaritiana(草本植物),Marie Rolande Soazafy(树木)。

主持生物多样性评估的土地利用科学博士生多样性转向合影。从左至右:Thio Rosin fulice(爬行动物和两栖动物),Annemarie Wurz(蝴蝶),Kristina Osen(树木),Anjaharinony A.N.A. Rakotomalala(蚂蚁),Dominic A. Martin(鸟类),Estelle Raveloaritiana(草本植物),Marie Rolande Soazafy(树木)。

我们的主要成果

我们的研究小组发现,香草产量与整体物种丰富度之间没有关系。此外,土地使用历史对生物多样性有影响,但对香草产量没有影响,这表明在休耕土地上有平等的盈利农林机会,而不需要进一步退化森林。在休耕土地上建立香草农林业尤其有利于当地特有物种:我们发现,在休耕衍生的香草农林业中,当地特有物种比在休耕土地上多38%。相比之下,在森林中建立的农林复合林所支持的物种总体上比原生林少23%,特有物种比原生林少47%,特有物种比森林碎片少14%。随着香草植株的增加和延长,产量增加。与产量无关的变量,如景观森林覆盖和冠层封闭,在很大程度上决定了生物多样性。尽管如此,在产量和蝴蝶以及爬行动物之间存在权衡。

我们得出的结论是,与原生林和森林碎片相比,建立在森林中的香草林会降低(特别是特有的)生物多样性,但与休耕地相比,建立在休耕地上的香草林会增加生物多样性,因此提供了保护区以外的保护机会。我们建议维持现有的森林衍生香草林,并促进休耕衍生香草林,以便未来建立香草田。

在马达加斯加东北部的荒地上建立的香草农森林。

在马达加斯加东北部的荒地上建立的香草农森林。

农民的动机和障碍是什么?

这种将休耕地转变为休耕地衍生的香草林的做法与盈利能力的强劲增长有关。尽管有这些好处,但多种因素可能会阻止小农建立休耕地衍生的香草农林。首先,他们可能需要土地在未来自给自足的农业。其次,香草种植的劳动力投入很高(香草需要守卫、手工授粉、干燥等),农民需要为这些任务节省劳动力,而种植水稻的时间较少,而水稻是他们赖以生存的必需品。第三,香草植物在种植三年后才结出第一颗豆子,因此有一段时间农民还没有受益。第四,香草的价格波动很大,这对农民来说非常具有挑战性,这阻碍了农民专门从事香草种植。第五,香草种植非常危险。这种高价作物的盗窃很常见,正威胁着农民的生命和收入。最后,像雨林联盟这样的认证计划为农民提供最低工资,但对于休耕农用林的农民来说,很难获得最低工资,因为他们需要丰富的本地树木覆盖。

未来路向

为了支持建立休耕香草农林合同安排,特别是在香草种植的头三年,为农民提供粮食援助、信贷、收入稳定和溢价,需要说服农民在必不可少的自给农业之外,将香草种植重点放在休耕土地上。

马达加斯加东北部的香草豆干燥过程。发酵过程(包括豆子的排汗和干燥)需要几周的时间,对于豆子形成典型的香草风味是必要的。一个农民从一公斤干香草豆中获得的收益是一公斤绿香草的10倍。

马达加斯加东北部的香草豆干燥过程。发酵过程(包括豆子的排汗和干燥)需要几周的时间,对于豆子形成典型的香草风味是必要的。一个农民从一公斤干香草豆中获得的收益是一公斤绿香草的10倍。

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