密苏里州在扩大树坚果农林复合系统方面具备显著潜力,尤其在可通过多年生系统提升土地利用效率、降低侵蚀风险、丰富农场收入来源的产区。Alley cropping 为将树坚果整合进现有农业系统提供了灵活框架,无需替代当前生产项目,从而有助于摊薄建园成本、降低向多年生生产转型的壁垒。在密苏里州,此类机遇覆盖从大规模大田作物系统到中小规模特色作物经营的多元生产尺度。研究人员认为,更高的术语分辨率可改善美国境内相关领域的沟通、推广与研究工作,具体提出 silvocropping 与 silvohorticulture 两个术语,用于区分温带种植区中:将树木与大规模大田作物整合的大规模 alley cropping 系统,以及将树木与集约管理特色作物整合的中小规模系统。以密苏里州作为农林复合系统采纳、示范与研究的代表性温带区域,研究人员讨论了基于榛子的系统机遇;互补性资源利用、土地当量比(Land Equivalent Ratio, LER)与采纳壁垒之间的概念关联;以及需要开展兼顾生产尺度差异、物种组成与系统随时间演化的研究和技术援助。树坚果 alley cropping 是美国温带地区发展韧性、多功能农业的尚未充分开发的机遇。
引言
农林复合系统是将木本植被整合进农业景观的土地利用模式,可形成多层生产结构,使多年生组分与一年生作物或畜牧系统形成互补。其核心假说为:当树木与相邻作物以互补方式利用资源时,农林复合系统的产量收益最为显著。长期观测与大量文献已证实,光、水、养分吸收的生态位分化是生产力提升的主要驱动力,温带 alley cropping 系统相比大田单作可提高土壤微生物丰度、多样性与功能,进而增强生物肥力。同时,该系统也增加了管理复杂度,可能面临树-作物资源竞争或相容性问题、病虫草害防控难度提升、生产者需掌握更多样技能等挑战,农户对复杂性的感知也会阻碍采纳意愿。渐进式整合策略可降低传统生产者的感知风险,但术语混乱与概念陌生仍是推广的主要障碍,亟需更清晰的术语体系以支撑技术推广与研究。
树坚果生产机遇
树坚果生产属于高产值多年生木本农业,具有长经济寿命、高附加值与持续增长的市场需求。美国主要树坚果产业集中于加州、俄勒冈州与南部产区,包括杏仁(Prunus dulcis)、开心果(Pistacia vera)、核桃(Juglans regia)、榛子(Corylus avellana)与山核桃(Carya illinoinensis),全球市场规模达数十亿美元。将农林复合设计应用于这些作物,可在不增加播种成本的前提下实现多年持续产出,兼具生态效益与生产管理目标的互补性,有望成为跨生产尺度的关键经济驱动力。
密苏里州 alley cropping 适宜性
密苏里州农业以玉米与大豆为主,2022年销售额超87亿美元;特色作物种植面积约4.46万英亩,年销售额超5亿美元。该州部分区域如密苏里河谷丘陵地带因地形陡峭、侵蚀风险高,不适宜常规大田耕作,实施农林复合系统可显著降低侵蚀风险,边际土地采用低投入多年生系统的盈利性可提升80%。密苏里河与密西西比河沿岸的深壤土、湿润微酸性土壤极适宜板栗(Castanea mollissima)、榛子与美国黑核桃(Juglans nigra)种植,且临近洲际公路与内河航运网络,具备农产品运输与市场竞争力优势。2025年发布的树坚果 alley cropping 适宜性评价指数综合考虑物种环境适宜性、经济可行性与社会影响,显示密苏里州大部分区域处于中度至高度适宜水平,但高额初始投入、收益滞后与缺乏试错空间仍是转型的主要障碍,alley cropping 可通过维持年度现金流缓解这一矛盾。当前农户对该实践的认知度仅为22%,术语清晰度不足进一步制约推广,因此提出 silvocropping 与 silvohorticulture 的分类命名以提升传播精准度。
Silvocropping——大规模大田作物 alley cropping
密苏里州大规模商品农业生产以玉米(Zea mays)、大豆(Glycine max)为主,辅以冬小麦(Triticum aestivum)、紫花苜蓿(Medicago sativa)等饲草作物。国际上将树木与大田作物整合的系统称为 silvoarable 农林复合系统,为适配美国农业语境,研究人员定义 silvocropping 为同一地块上树木与大田作物的间作,通常树木成行种植,行间配置宽幅一年生作物带。该系统需足够宽的行距以减少遮阴与地下资源竞争,可直接嵌入现有大规模大田生产体系,保留机械作业能力与年度现金流,作物残茬还可辅助坚果收获。欧洲研究显示,合理的物种组合、空间设计与时间配置可显著提升农业生态系统服务,密苏里州需针对性量化树-作物互作效应与互补条件。
Silvohorticulture——中小规模特色作物 alley cropping
密苏里州中小规模特色作物包括瓜类、南瓜、番茄、辣椒、草莓等,多通过农贸市场、社区支持农业(CSA)、路边直销与批发拍卖销售。Silvohorticulture 指树木行间种植园艺特色作物的 alley cropping 模式,强调高附加值作物的集约管理,适用于较小经营面积。该系统可同步提升土壤功能、水分管理、生物多样性与病虫害调控能力,契合小规模生产者有限土地下的盈利需求与土壤健康优先导向,需进一步研究不同发展阶段的最优物种组合与配置模式。
Alley cropping 农林复合系统的时序动态
农林复合系统的生产力随作物季节、系统年限与树木高度变化而演化,实践边界具有流动性:alley cropping 可兼具防风林功能,休耕期可引入放牧形成 silvopasture,成熟后也可能转化为林下种植或多层栽培系统。这种动态性要求术语体系具备更高分辨率,以匹配不同生产尺度与物种组成的系统特征。
密苏里大学农林复合中心的研究活动
密苏里大学农林复合中心的使命是推动农林复合系统的规模化应用,提升经济、生态与社区层面的综合效益,依托赠地大学体系衔接试验研究、农场示范与利益相关方参与。
Alley cropping 生产系统的研究与知识传播
无论生产尺度如何,土地当量比(Land Equivalent Ratio, LER)是研究的核心指标,计算公式为:LER = (农林系统中树木产量 / 单作树木产量) + (农林系统中作物产量 / 单作作物产量)。LER > 1.0 表明混合系统土地利用效率高于单作,LER < 1.0 则需优化系统设计,LER = 1.0 时需重点评估生态服务价值。研究需结合不同树-作物组合的时空配置优化 LER,并同步开展经济可行性分析。除生产力外,还需量化光截获、养分需求、水分动态的种间竞争效应,明确不同组合在系统不同阶段的适宜性。
榛子 alley cropping 示范与研究设计
2025年初,密苏里大学园艺与农林复合研究农场建立了榛子 alley cropping 试验示范系统,以‘Raritan’榛子为主栽品种,设置 silvocropping 与 silvohorticulture 两类处理:大规模 silvocropping 包括12米行距冬小麦与12米、9米行距紫花苜蓿;中小规模 silvohorticulture 包括6米、9米行距草莓与芦笋。半数榛子树旁设置地下根系隔离屏障,以区分地上与地下互作效应,并同步建立无树对照区以获取单产基线。研究目标包括构建两类模式的 econometric 模型与企业经营报表、评估作物表现与 LER、量化地上地下互作规律,为密苏里河谷产区提供技术推荐。榛子因新抗病品种培育在美国东部具备推广潜力,其树体矮小、光竞争弱,适合 alley cropping,当前密苏里州种植面积不足8公顷,需逐步完善加工基础设施与合作社机制。冬小麦可充分利用早春光照与水分,与树木形成资源互补;紫花苜蓿作为固氮豆科饲草可改善土壤肥力,同时可作为 silvopasture 的饲料来源;草莓与芦笋作为高附加值特色作物,可与榛子非产果期形成收入互补,各组合的互作效应与长期适宜性仍需试验验证。
结论
树坚果 alley cropping 是密苏里州跨尺度扩展农林复合系统的重要路径,并非单一固定模式,而是可适配大规模大田经营与中小规模特色作物农场的弹性实践。Silvocropping 与 silvohorticulture 的术语区分可提升传播精准度,贴合不同经营主体的资源禀赋与目标。系统成功还依赖长期的兼容性评估、空间优化与时序管理研究,赠地大学的研究与示范可有效降低不确定性,推动树坚果 alley cropping 成为美国东部温带地区韧性、多元化农业景观的重要组成部分。