农业集约化
农业集约化的概念描述了变化agroeeosystem结构、功能、管理实践和目的在进化和改变从“传统”到“现代”形式。变化最直接关系到我们目前的担忧越来越专业化的植物和家畜物种培养(图11.1)。专业化是提高效率的现代主义思想相关联的生产,尽管这是科学问题。例如,Rappaport(1971)表明,一个家庭花园大型化比单作大力更有效率。减少specics丰富通常伴随着增加利用同一地区的土地和强化管理干预,导致更大的劳动力和自然资源的压力。这些资源代替外部输入购买的工业来源如化肥、杀虫剂和石化能源。这导致从内部(主要是生物)控制agroeeosystem函数外部(主要经济)的监管。
这些农业发展的后期因此成为可能通过与市场的联系,并通常伴随着大量的补贴从国家或区域经济的其他领域。这第二索赔往往混淆现代农业,它比自然资源系统经济更有利可图。
当所有这些因素是农业集约化的一部分他们不一定发生在一起,它已经被证明很难分类的各种各样的农业生态系统成几个容易描述类别。一组松散地基于土地使用和管理干预的强度却提供了一个有用的框架,讨论了生物多样性和生态系统功能之间的关系。下面是一个简短的描述一系列沿着这梯度不同的农业生态系统类型,包括评论他们的相对生物多样性。这是最容易描述的植物(尤其是作物)和牲畜物种的多样性,但它是有用的区分这计划生物多样性和lotal生物多样性,包括所有相关的但非经济生产植物(如杂草、物种、农林树木,等等),动物(包括害虫和土壤动物)和微生物(如病原体,共生体土壤微生物)。
11.2.2各种农业系统
转移农业大面积的森林在所有三个热带大陆几个世纪以来一直的各种形式的“农业转移”,也称为“刀耕火种的农业”,通过各种各样的本地名称。这种广泛的农业形式的基本原理是短的作物的交替阶段与长时间的自然植被或修改休耕。收益率因此管理在长期的基础上,而fhan在短期内通过最大化(Ruthenberg 1980;Ramakrishnan 1992)。转变传统农业系统保持多样性种植阶段利用混合种植制度。在这个经济上重要的农作物主要是一年生植物,多年生灌木和树木被分离在时间和局限于休闲再生阶段的森林。作物物种的数量在混合物中的可能相差很大,从6降到40岁以上,根据农业周期和相关社区的社会和经济背景。土地利用系统还包括家禽和猪等动物组件。作物阶段还不足以表达总系统的多样性;包括休耕期时,植物物种丰富度可能运行到数百。
旋转休耕土地或短缺的劳动力增加压力可以导致加剧的刀耕火种的农业形式。休闲时间的缩短和增加sedentarism通常在同一块土地上的实践结果出现在旋转3 - 10年。休耕期在这些系统通常是由草本“杂草丛生的“物种可能削减和允许在表面分解层土壤土地之前准备种植。因此,这一阶段的多样性减少。耕作强度可能会有所不同从一个地方到另一个地方,从一些粮食作物高度多样化的系统。豆科作物经常形成混合种植制度的一部分,连同大米或玉米等传统谷物食品和不为人知的作物,药用等价值。
家花园在人类最古老的传统方式之一潮湿的热带地区模仿自然的农业实践是通过公司的树木和其他多年生植物精心构造的家庭花园的组件,系统普遍在世界的许多地区。家花园小块,通常0.5 - 2公顷,位于靠近居住和受精家庭废物。家花园有一个丰富的植物物种多样性(30 - 100种),由伍迪多年生植物和结构分层(Gliessman 1989;Nair 1989;Ramakrishnan 1992)的一年生植物和多年生植物不同的习惯——草本植物、灌木、树木和藤蔓,以及更传统的粮食作物。农民获得食品,柴火,药用植物、香料和观赏植物和一些现金收入一年到头。进一步的复杂性来自于普通住宅园林与传统畜牧业协会的系统,如家禽和猪。这些自我维持的系统生态和经济上非常有效,但是正在快速地消失。与种植转移,这些系统的总生物多样性是与许多自然系统。
化合物的农场传统的农业系统通常在潮湿的热带地区组成的混合土地利用系统的控制下相同的家庭。子系统可以通过转动范围从家里花园休耕地完全久坐和相对专业领域(见下文)。这样的复合农场已经描述了西非(Okigbo和格陵兰岛1976)以及亚洲(1992年Ramakrishnan)。这些系统具有空间复杂性和高总生物多样性。
混合arable-livestock农业而转移种植已经潮湿的热带地区的特点,农业干旱草原地区历来集中在畜牧生产。在非洲的许多地方有一个强大的文化之间的分离牛人,派生的几乎所有他们需要直接或间接(通过物物交换的产品)从牲畜,和久坐不动的耕种者提高谷物(如高粱)和块根作物(如木薯)旋转或转移。
在大多数地区,政治边界发生了变化和土地压力增长,游牧cattlc管理有所下降,这种分离已经取代了更久坐不动的系统,牲畜和粮食作物生产紧密集成。这个链接是两个经济和生态。牛耕地生产提供资源的权力草案耕作和受精运费和肥料的来源。营养物质从牧场收获在放牧和转移和集中在农田(斯威夫特et al . 1989;坎贝尔et al . 1996年)。这要求连续管理农田的牛和间歇性地集约管理,通常两性之间分开。范围的土地利用这些系统是复杂的,多样的物种利用的全套生产,尤其是那些从放牧子系统。
加强农林复合经营系统在所有上述系统树是常见的组件,保留有选择性地从自然植被或故意种植。在世界的许多地方这个特性进一步发展产生更多故意结构化“农林复合经营系统”。这些系统已确定的三大类基于他们的结构和功能属性(1989年Nair): Agrisilviculture是使用作物和树木,包括灌木或藤蔓,在相同的土地;林木兼作是草地和树木的组合;Agrisiivopastoralism结合粮食作物,牧场牲畜和树木。现代研究吸引了这些系统产生一系列加强农林实践,其中最广为人知的是“小巷农业”。树木被种植在行形成树篱和作物生长在它们之间的“胡同”。因此类似于间作系统除了定期修剪树木提供覆盖物或饲料和减少地上与作物竞争效应。这些活动所需额外的劳动力因此,一个至关重要的因素在决定系统的验收(Kang et al . 1990年)。树中使用这样的系统往往选择为他们的多功能性质,但在实践中加强农林复合经营的发展导致显著缩小树种质资源利用的系统。
间作和轮作强化土地利用最终可能导致一个或多个实践连续种植粮食作物。这些实践不同的利用程度的多样性和复杂性。间作是实践,即多个作物种植在相同的土地面积。物种的数量可以高达10 - 15,但通常是低(2 - 6)。尽管如此,这仍然可以代表传播投资农民的潜在的产品和范围生态策略它可以接受(弗朗西斯·1986)。
物种种植行或分散随机或领域的利润,根据种植的方法,农民的需求和使用。谷物和豆类是常见的“核心”这样的系统(如高粱和木豆,或珍珠谷子和花生,在半干旱印度),但cereal-cereal或谷类作物根组合也经常在西非。
轮作是类似的练习强度,不同作物种植在相同地在不同的时间,即在连续种植季节。旋转是一个常见的特性集约农业在世界的许多地方,主要是因为需要避免疾病的增加。加入麦片豆科作物的旋转是公认的一种手段生育能力改善,但严格的旋转序列是很少在许多热带作物体系维护。
专业化经济作物系统强化的共同结果是专业领域的比例的增加,他们中的一些人致力于“高价值”作物。这些通常形成传统经济的一部分,产生产品可以以其他材料。随着更加结构化的市场的发展,这些作物可能成为现金经济的重要组成部分。传统的经济作物包括果树的多样性、香蕉、生姜、菠萝、山药和特殊产品,如扫帚草(用于制作扫帚)或竹子(用于各种各样的目的)。随着工业革命的到来,小规模种植作物的橡胶、可可、棕榈或咖啡被纳入农业系统在世界的许多地方。这些字段通常需要集约管理在某些时候,在现场准备、病虫害管理、收获或收获后活动。尽管如此他们传统电弧内部处理,劳动只来自家庭内部家庭。这些系统还继续强调回收以最小的依赖无机有机残留物化肥。专门作物通常与其他植物点缀。在传统系统这些字段或种植园往往非常多样化(如。“丛林”在东南亚橡胶),但现代种植园都更“干净”的其他物种(见部分11.2.4。)。
现代农业系统领域专业化在粮食作物,尤其是谷物,彰显现代(二战后)的大部分农业在世界的许多地方。这些系统代表了最终减少生物多样性基因制服,连续种植单一作物。这种形式的农业依靠机械化耕作(汽油驱动的),作物管理和收获。土壤和害虫管理化学调控,进而影响微生物的生物多样性和无脊椎动物上方和下方的地面(图11.1)。这种程度的加剧等系统包括热带地区的密集的水果种植园,加利福尼亚和地中海的密集的果园系统,强化谷物产量在整个世界,大规模的蔬菜生产。
11.2.3农业集约化对生物多样性的影响
农业生态系统大约可以下令根据管理的强度。广义梯度可能从非托管植被(通常是一个森林或草原)“休闲”管理(包括耕地、房屋花园和游牧畜牧业),低强度管理(包括传统复合农场,旋转休闲和草原混合饲养),中强度管理(包括园艺、牧场混合饲养和小巷农业),高强度管理(包括轮作、耕地复种、小巷裁剪和间作),最后到现代主义(种植园、果园和强化谷物和蔬菜生产)。
人们普遍承认多样性减少随着栖息地的变化从森林到传统农业向现代农业(阿尔提耶里1990;Hoiloway和鹳1991;皮门特尔et ai 1992)。如果我们绘制总生物多样性对点强度梯度,它是高度可能将monotonie,减少由此产生的关系。然而,曲线的精确形式是不确定的,提出了四种可能的场景的关系如图11.2所示。在考虑提出曲线的形状之前,我们应该注意到,集约化水平的具体定位在x轴上是近似和非量化。显然更严格地探索的关系是必要的推导为强化一个或一系列的量化指标。
曲线,假设一个巨大的生物多样性损失一旦任何人类使用和管理是依赖于生态系统,可能代表了最普遍预测的关系。另一个极端。曲线二世,多样性是唯一显著影响高强度下,相比之下通常被认为是不太可能。然而我们知道没有数据或理论的论证提供了确凿的证据来决定这些极端情况之间。事实上,少量的数据在这个问题(见下文)可能被视为支持II型曲线。然而,我们建议,在大多数情况下,在这两个国家之间将模式。两种中间形式的关系由曲线III和IV。
曲线III是一种“软”版本的生态学家的期望,简单地说,在最初很戏剧性的生物多样性损失,进一步损失管理加剧是相对轻微的,直到达到真正的现代系统的极端。第四曲线可能是一个更有趣的假说。
非托管系统(森林、草原)
休闲管理
(大栽培。
游牧畜牧业,
低强度管理(传统复合农场,转动休耕,传统
中等强度管理(园艺、牧草混合(武装,传统的现金裁剪)
高管理(间作轮作、multicropplng巷种植)
非托管系统(森林、草原)
休闲管理
(大栽培。
游牧畜牧业,
低强度管理(传统复合农场,转动休耕,传统家庭花园)农林复合经营)
中等强度管理(园艺、牧草混合(武装,传统的现金裁剪)
高管理(间作轮作、multicropplng巷种植)
现代主义(种植园和果园,强化谷物和蔬菜生产!
图11.2假设农业集约化和总农业生态系统的生物多样性之间的关系。注意,jr-axis非量化。四个曲线说明四个不同的场景,代表微分的影响农业管理总保护生物多样性和不同的影响尤其是对生物多样性保护本身的影响。这个案例表明,initiai阶段的管理只有轻微影响总生物多样性,和泰国进一步损失是渐进的,直到一些,而管理达到强度的关键阶段。在图11.2这是任意见位于低强度和中等强度,但生物多样性的关键阶段迅速下降可能在其他任何时候沿着强化轴。如果这种关系成立,那么它将会对生物多样性保护规划活动应该侧重于维护管理强度低于临界点,而不是针对零管理策略。这可以被认为是一个有趣的应用程序中间干扰假说(康奈尔大学1978)。简森(1973)表明,在支持,随意管理农业生态系统可能会促进物种多样性比非托管同行。例如,森林的伤疤前自给农业活动似乎有更高的物种多样性比的干预是失踪。
重要的是要记住,农业变化的模式是不同的。不是,可能暗示了图11.2,强化一定收益非托管森林,通过种植转移,久坐不动的间作,强化谷物种植。此外,也没有理由在一个方向上移动沿着强化轴,强化可能不会逆转。农业生态系统在特定水平的intensiveness可能确实是改变了相反的方向。例如,在哥斯达黎加前香蕉种植园最近被转换为小户型自给自足的生产。因此没有特定通路的变化显示在图11.2中,而不是简单的观察,一个定性的规模管理可以约下令,强度和生物多样性是作为一个功能响应命令。
然而,尽管缺乏明确证据的提出曲线在图11.2中,可以发现一些模式的改变在具体的例子。
11.2.4模式的变化
影响地上动物群的强化中美洲咖啡生态系统动力学的转换在哥斯达黎加咖啡agroeco-system提供了一个有益的管理强度对生物多样性的影响的例子。与其他主要生态系统转换热带咖啡的变换(Coffea阿拉比卡)生产包括壮观的景观变化。在两个极端之间的这种转变传统系统和现代集约咖啡单作。前者遵循传统农林复合经营的常见模式,用各种能遮荫的树,经常穿插果树,有时用相对密集种植的香蕉(穆萨sp)在森林上面的“树冠”咖啡灌木。咖啡本身往往是管理个人层面的咖啡植物,这样修剪创建小型光缺口,木薯(将木薯耐糖)、山药(薯蓣属alata)或其他年度作物种植。当一整群咖啡灌木是“翻新”(删除并重新种植新的灌木),创建一个更大的“光缺口”,可能收到一个种植玉米、豆类或其他light-demanding作物。因此,传统的咖啡农场有许多通常与森林有关的结构属性。
新的monocultura !系统晋升在中美洲(雷诺兹1991;Babbar 1993)截然不同。所有遮荫树会被取消,取而代之的是传统的咖啡品种遗传同质sun-tolerant和较短的新品种。咖啡是修剪通过行或情节和严重依赖农药,特别是除草剂、化肥(ICAFF-MAG 1989)。
这两个系统是一个连续统一体的两个极端咖啡管理系统不同程度的复杂性。vegctational变化与强化景观ievel是显而易见的,但更细微变化生物多样性更加壮观。Nestel和Dickschen(1990)报道了高的节肢动物多样性传统系统相比无遮蔽的现代,和雪茄烟和同事(雪茄烟和s 1994;雪茄烟和范德米尔1994)报告显著减少物种多样性ground-foraging蚂蚁的转换收益。初步的树栖entomo-fauna样本,使用林冠杀虫剂喷雾,说明昆虫的多样性高,可以发现在这个农业生态系统(表11.1)。鞘翅目和蚂蚁的多样性(膜翅目:蚁科)在遮荫树在咖啡种植园是在同一数量级,报告由其他人(Erwin和斯科特1980;Adis et al . 1984;威尔逊1987年、1988年)甲虫和蚂蚁热带雨林的树木(表11.1)。注意,传统咖啡农场采样数百公里从任何类似热带雨林,并有效地海洋中的岛屿现代无遮蔽的咖啡。而甲虫和蚂蚁的多样性的传统咖啡农业生态系统非常类似于数据自然雨林,他们迅速下降,一旦系统现代化,提出一个近似II型或IV型曲线。
土地利用变化对土壤生物的影响自然系统的转换密集种植的单一作物导致土壤无脊椎动物和微生物的多样性的丧失。随着输入能量、水和农用化学品来维持生产,调节土壤生物过程的官能团在自然系统取代机械和化学控制土壤肥力。
生物多样性的关键因素决定总在图11.2所示的不同agroecosys-tems小气候,生境结构和食物资源。raybet雷竞技最新因此森林种植园和家庭花园保留自然森林的许多社区的特点,和牧场社区在功能上类似于热带稀树草原。的模式物种损失在土壤生物区农业发展的梯度接近第四的曲线如图11.2所示。从多到少拐点不同社区的变化,然而,对于不同尺寸和功能基团根据农业系统的类型和农业实践。在极端情况下的直接转换的森林丰产林精耕细作的作物,有迅速消失,表面活性的macro-invertebrates(千足虫,蚯蚓、甲虫),用落叶栖息地和食物资源(Lavelle et al . 1994年)。土壤的质量和进一步rcduced垃圾有机质池,有进步在社区的结构转向小生物(microarthropods、线虫、原生动物、细菌、真菌)占领土壤孔隙内的缓冲土壤环境,和更大的生物如蚯蚓和白蚁可改变土壤结构,同时土壤的多样性mesofauna(螨,弹尾目)与耕作强度的增加下降hand-cultivation耕作,因为大生态环境的破坏。
分类单元 |
树种 |
栖息地 |
国家 |
不。的物种 |
源 |
鞘翅目 |
Luehea seemannii |
森林潮湿的季节 |
巴拿马 |
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