[科普中国]-农林复合系统

简介

农林复合系统(Agroforestry)是土地利用技术和系统的复合名称，在此系统中，在各组分之间存在着生态学和经济学方面的相互作用。它是动态的、以生态学为基础的自然资源管理系统，通过在农地和牧地上种植树木达到生产的多样性和持续发展， 从而使不同层次的土地利用者获得更高的社会、经济和环境方面的效益。农林复合系统不仅能够协调农林用地矛盾、高效利用各种自然资源，同时还有助于提高土地利用率、保护生态环境，因此受到众多国家和地区的普遍关注和高度重视。近年来，国内外学者就农林复合系统在氮素平衡、土壤理化性状和水分生态特征等方面做了一系列研究。2

系统规划设计农林复合规划设计的指导原则农林复合规划设计的原则主要有：

1、系统性原则

农林复合系统是区域环境、生物和人文、经济属性的有机统一体，是一种由相互作用着的子系统所组成的复杂的土地利用系统。因此，农林复合系统的规划设计必须采取系统论的原则和方法，在一个统一的系统中寻求问题的答案，采用解析的方法，认识系统的状态，识别关键的子系统，确定系统优化的潜力、存在问题和阻力，发现适应系统需要的农林复合经营模式和技术。系统整体功能利益的实现，是借助各组分结构的合理搭配和在时、空、量、序上的科学组合。

2、因地制宜原则

各地自然条件不同，树木与作物品种的生态学和生物学特性差别很大，某一地区适宜于发展何种类型的农林复合系统模式，要根据该地区的光、热、水、气、土、肥、植被状况以及地形地貌等具体因素而定，为了能够真正体现“因地制宜”的原则，设计者应当根据所规划区域内自然条件的分异规律划分农林复合系统类型区，制定各类型区相应的规划设计方案。通过改变现有的劣化模式使之与环境相适应；或者改善和恢复环境条件，使之有利于生产模式的实施。如农田防护林网建设，防护林区水量平衡是森林覆盖率的限制因子，考虑不同水分和风速等影响，半湿润平原区可采用宽带大网络，而干旱区宜采用窄带和小网络。坡地农业生态系统中营养物质和化肥农药等物质因重力作用而顺坡流动并在坡底积累，易造成养分过度流失与富集，这时斑块形状和边界结构设计则应对这种生态过程具有阻碍作用。

3、持续性原则

持续性原则是模式设计中的一个基本原则。持续性原则要求人类发展必须实现考虑生态效益、经济效益和社会效益三者的统一。也就是说，在追求经济效益和社会效益的同时，必须保护环境，保育资源，增大环境容量，而且要保持适宜的经济发展速度，以保证人类向自然获取的物质与能量的总量不超过资源与环境的承载能力，资源损耗速度不超过资源的更新速度，人类的干扰强度不能超过环境的自我维持与恢复能力，当前利益与长远利益相结合。只有这样，才能实现农林复合系统的可持续发展。

4、科学性原则

农林生态系统模式不是靠经验的简单组装与拼凑，也不是对现有模式的修修补补，而是建立在科学基础之上的。一个优化的农林复合生态系统模式必须遵循系统学原则、生态学原理(包括生态位原理、生物间共栖互惠与相生相克原理、种群动态原理等)、农学原则、环境学原则、经济学原则等科学理论。模式的科学设计要求对研究对象进行深入细致的调查研究与试验工作，以获取准确的基础数据与技术参数，采用定性与定量相结合的方法对模式的各个环节进行系统模拟、正确分析、综合评价与规划选优。

5、可行性原则

农林复合设计要在财力、物力，人力及技术力量方面切实可行。需根据当地经济发展水平和投人能力以及劳动力的富余程度和受教育水平、技术可操作程度、市场发育程度等分清主次，寻求达到资源优化配置的经营模式和具体实施途径，制定可行性的规划设计。在品种选择、资源配置上尽量以市场为导向，建立以短养长、长短结合、优势互补的多样化农林复合系统模式，同时要求设计出的模式要有一定“弹性”和应变性。切忌模式的单一化，避免同一种模式在同一地区的简单重复。

农林复合系统规划设计的步骤调查、走访收集规划区域的本底资料，分析自然资源和生物资源特征，结合当地经济社会发展状况和文化背景及农民的需要，找出区域自然资源中的有利因素和限制条件，综合社会经济、文化教育状况，确定规划的总体目标；在农林复合系统设计的原则和理论指导下，尊重当地长期形成的成功范例，贯彻现代可持续经营的理念，运用新的设计方法和技术手段，实现复合系统内各子系统及种群结构的合理配置。规划设计成果需经专家和农民多方参与评定，切实可行；在实施进行过程中，要监测实施的效果，发现问题要及时对原规划设计做出调整，以趋向整体结构合理、功能最优的目标。

农林复合系统规划设计的内容农林复合系统的规划设计的内容主要是确定系统的结构。结构决定功能，结构合理与否决定复合系统的稳定性和最佳综合效益能否实现。复合生态系统系统的结构包括：系统的组成成分，组分在系统空间和时间上的配置，以及组分间的联系特点和联系方式。简单地说就是生物组分在时、空、量、序上的组合。

树种的选择要有利于各组分生态位的优化配置和水土资源的高效利用，有利于能流、物流、信息流的整合和良性循环。合理的复合模式有利于保持系统稳定性，提高物种的多样性，实现农林产业的可持续经营，促进整体功能的发挥。确定系统的物种组成，即选择适宜共生的树种、作物品种及动物品种或其它搭配物种。农林复合田间试验设计趋向于识别和量化林木和作物及(或)动物的互作。竞争(消极)和共生(积极)作用应同时被考虑，这其中往往意味着种内和种间关系的比较。不同地区的环境资源迥异，因此在各地农林复合系统设计实践中生物组分的选择搭配上有明显的地域性。

农林复合系统规划设计的技术手段信息技术的迅猛发展为生态规划和设计提供了实用有效的技术手段。地理信息系统(GIS)、遥感(RS)、全球定位系统(GPS)等计算机空间技术的发展与应用为宏观规划提供了快捷可靠的数据和分析手段，成为必不可少的工具，并在复合生态系统结构与功能分析、景观空间格局描述与景观变化模拟、生态监测与研究、复合生态设计与规划以及景观生态保护与管理等方而起着越来越重要的作用。遥感与GS技术能有效提高农林复合规划的自动化水平，使规划结果更加科学化、合理化。由于遥感信息是根据地物反射光波长短的不同转化为一系列数据，因此分类并不是百分之百的准确，目前3S技术得到的数据精度尚不够高，大多数误差大于l m，因而还不能应用于小范围、精度要求较高的规划设计工作。在本地调查的过程中要结合实地监测，才能得到准确的数据信息。为了进行远景规划，常常会用到GIS的动态模拟功能，GIS系统可以根据景观的动态变化现律以及所给定驱动因子的预期变化对景观发展进行预测，这样就实现了景观的动态规划。但是景观生态过程是极其复杂的，就目前人类掌握的专业知识和技术手段，无法对任何景观实现真正的模拟，同时伴随着不确定的人类干扰和经济政策等因素，大大降低了景观动态模以的准确性。因此在进行动态规划时，不能过分依赖模拟模型得到的结果。基于计算机的决策支持工具(DST)，可帮助整合信息，方便决策过程，指导农林复合系统的开发、接受、管理等，它包括数据库、地理信息系统、专家系统以及综合决策支持系统。1

影响小气候变化农林复合系统可以改善小气候，如农田防风林减缓空气的流动，减少水分蒸发，从而改善灌溉水在系统中的分配和利用，提高作物水利用率；系统中树冠遮挡阳光，对空气温度变化有缓冲作用，可以降低地表温度，有助于减少系统中作物或动物的高温胁迫。

土壤肥力农林复合系统可以改善该系统的土壤肥力，土壤肥力是维持和发展农业系统的关键因子，直接影响系统的产量、产值。农林复合系统中，林木的根系和枝叶凋落物可以为土壤提供大量的有机质，这些有机质的分解和积累可以提高土壤的肥力状况。吴建军等对长期实行牧草套种的柑桔园进行土壤养分研究分析表明，土壤肥力有明显改善，有机质、全N、速效P、阳离子交换量及pH值与对照相比较分别提高12.99%、21.67%、207.35%、6.57%和2.07%。在苏丹中部粘土区的橡胶种植带，阿拉伯树胶林间作高粱或芝麻是一项保持土壤肥力很有效的的措施。在泡桐与粮经间作系统中，土壤肥力有所提高，土壤有机质增加0.809%，N增加0.029%，P2O5增加0.049%，K2O增加0.064%。西北地区的毛乌素榆林地的农林复合经营中的固沙-薪炭林建设与经营模式解决了沙化环境，同时在外围沙地营造紫穗槐、沙柳、沙棘等林草累计面积433hm，解决了能源问题。农林复合经营还可以解决雨水冲刷严重，地表径流较多等问题。

生物多样性农林复合系统对系统内生物多样性有一定的影响。曾益群等应用人类学、户级水平农业生物多样性评价和访谈等调查方法，研究了云南省西双版纳傣族自治州诺族乡巴卡小寨不同类型混农林业实践对农业生物多样性的不同影响。刀志灵等对高黎贡山地区核桃和板栗混农林系统进行了生物多样性调查，研究得出具有较高物种丰富度的混农林系统经济效益也高。2

存在的问题我国生物资源丰富，生态环境多种多样，生物资源的直接价值在被直接用作食物、药物、能源和工业原料时体现出来，应根据不同生态区的环境特点和不同的生产目的，选择最适宜最优化的系统规划设计去充分挖掘农林复合系统的潜力，以达到最有效的利用资源；但我国对于农林复合系统研究的起步较晚，对空间分布格局的研究缺乏系统、定量的研究，理论研究落后于实践，未能很好地指导生产实践，而该系统试验周期较长，不能快速地突显其生态、经济级社会效益。整体性是农林复合系统理论的核心，只有当农林牧副渔各业和产前、产中的管理、产后的供销以及加工运输、服务设备、推广等环节科学配合、协调发展，才能充分发挥农林复合系统高效的整体功能，挖掘更大的生产潜力。2

改进措施我国农林系统的研究发展趋势要主要有：

（1）加强农林复合系统的应用基础研究，结合当地实际，使研究结果更具实用性，最大限度地减小直接生产者的盲目性，避免经济损失。

（2）1个优化的复合结构模式应使系统各组分具有广泛的生态位分化，在结构设计时，要充分减少种群复合经营的竞争左右，提高相互协同作用，并从时、空、量、序4个方面进行系统调控，促进模式优化并保持系统的持续稳定，科学应用数学方法，在规划设计时，使各个组分向着定量化的方向发展，但由于农林复合系统自身组成具有复杂性，生长周期时空跨度比较大，我国研究者应加强对其动态性研究，积累丰富的观测数据、资料，做到有的放矢，使农林复合规划设计更具科学性。

（3）要加强对农林复合系统种间相互作用的机理的研究，特别是关于化感作用及物质与能量在系统内的循环传递等微观过程的研究，进一步开展分子水平上的实验研究。探讨生物之间、生物与环境之间作用机理，成为我们今后需要着重面对的重要命题。2