Композиции городской агролесоводства влияют на многопрофильность экосистемы и взаимодействие сервисов

Почему городские фермы и леса важны вместе

По мере роста городов мы часто представляем сельскохозяйственные земли и леса конкурирующими за пространство. Тем не менее во многих городских регионах на самом деле встречаются мозаики из того и другого: поля, пересечённые защитными полосами, рощами и парками. В этом исследовании изучается, как разные сочетания полей и деревьев вокруг Чанчунь — крупного зернопроизводящего города на северо-востоке Китая — влияют на множественные выгоды, от которых зависят люди (пища, чистая вода, здоровые почвы и хранение углерода), и какое сочетание землепользования лучше всего уравновешивает эти потребности.

Смешение полей и деревьев вокруг растущего города

Исследователи сосредоточились на Чанчунь, расположенном в одном из крупнейших в мире районов с чернозёмными почвами и важной кукурузной зоне. Используя два десятилетия спутниковых снимков и экологические данные (с 2000 по 2020 год), они картировали землепользование в клетках размером один километр и классифицировали каждую клетку по доле сельхозугодий и лесов. Категории варьировались от почти полностью пашни, через несколько типов смешанного агролесоводства с разным соотношением деревьев и культур, до почти сплошного леса. Такой сеточный подход позволил увидеть, как ландшафт менялся по мере расширения городских территорий и реализации национальных программ восстановления, стимулирующих посадку деревьев на маргинальных землях.

Измеряя больше, чем только урожай

Чтобы понять, как работают эти разные сочетания земель, команда оценивала четыре ключевые функции в каждой ячейке сетки: производство зерна, водосбережение, удержание почвы и секвестрацию углерода. Урожайность зерна выводили по спутниковым показателям роста кукурузы, откалиброванным полевыми участками. Водосбережение отражало, какую часть осадков удаётся удержать и не допустить их стока. Удержание почвы оценивало, сколько эрозии предотвращается благодаря растительности и рельефу. Секвестрация углерода показывала, какое количество углерода растения фиксируют ежегодно. Каждая функция была приведена к одной шкале от 0 до 1 и затем суммирована, что дало простой индекс «многофункциональности», отражающий, насколько комплексно участок земли обеспечивает все четыре блага одновременно.

Поиск оптимума для многих выгод

Результаты показывают, что земли, отведённые почти полностью под пашню, давали сильные урожаи, но слабые показатели экологической регуляции, в результате чего общая многофункциональность была наименьшей. Удивительно, но зоны, доминируемые лесом, тоже не показали наивысших значений. Хотя леса значительно улучшали водосбережение, удержание почвы и хранение углерода, они вытесняли пашни и снижали производство зерна. Лучшие суммарные результаты были у смешанных агролесоводческих зон, где всё ещё преобладала сельхозпроизводство, но леса покрывали примерно одну пятую до двух пятых территории. В таких ландшафтах защитные полосы и лесные островки снижали ветровую и водную эрозию, улучшали почвы и аккумулировали больше углерода, не сокращая урожай слишком сильно.

Как услуги помогают — или мешают — друг другу

Исследование также проанализировало, как четыре блага взаимодействуют друг с другом. В районах с преобладанием посевов производство зерна, как правило, росло синхронно с водосбережением, вероятно потому, что более здоровые культуры и лучшее покрытие почвы улучшают и урожайность, и использование воды. В более смешанных и лесистых районах самой сильной связью оказалось сочетание водосбережения и удержания почвы, которые усиливаются плотной растительностью и корнями деревьев, замедляющими сток и стабилизирующими грунт. Однако по мере дальнейшего увеличения лесного покрова отношение между производством зерна и удержанием почвы смещалось от лёгкой синергии к явному компромиссу: там, где почва лучше всего защищена под густым лесом, просто остаётся меньше земли для выращивания зерна.

Руководство для более зелёных городов и ферм

Для городских регионов, стремящихся обеспечить продовольствие, одновременно справляясь с эрозией, наводнениями и изменением климата, эта работа предлагает практические рекомендации. Она показывает, что ни целиком поля, ни целиком леса не дают наилучшего набора выгод. Вместо этого продуманное вплетение полос и участков деревьев в преимущественно сельскохозяйственные ландшафты — с ориентацией на умеренную долю леса — может повысить общую производительность примерно на одну десятую до одной пятой по сравнению с чистой пашней. В зонах, где доминирует лес, добавление теневыносливых культур или продуктов лесного хозяйства может вернуть часть продовольственного производства без потери экологических выгод. Проще говоря, исследование делает вывод, что хорошо сбалансированная мозаика ферм и лесов вокруг городов является ключом к защите почв и воды, накоплению углерода и одновременному обеспечению стабильных запасов зерна.

Цитирование: Zhai, C., Geng, R., Liu, G. et al. Urban agroforestry compositions influence ecosystem multifunctionality and service interactions. Sci Rep 16, 9897 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-37986-x

Ключевые слова: городское агролесоводство, экосистемные услуги, ландшафтное планирование, многофункциональные ландшафты, сохранение почв и воды