农林复合生态系统服务功能研究进展

潘康乐，郭 梁，陈 欣，徐礼根，唐建军①

(1.浙江大学生命科学学院，浙江 杭州 310058；2.浙江大学农业与生物技术学院，浙江 杭州 310058)

生态系统服务功能是指生态系统与生态过程所形成及维持、人类赖以生存的自然环境条件和效用[1-2]。农业生态系统和森林生态系统作为生态系统的2个重要组成部分，提供着至关重要的生态系统服务功能。生态系统服务功能是农业生态系统最重要的持续热点话题之一。杨修[3]曾就农林复合经营的概念及内涵、地位、作用进行了综述，指出其实现了农林牧的相互促进、协调发展，实现了经济、社会、生态三大效益的统一；陈欣等[4]也曾就农业生态系统中生物多样性的功能进行了综述，分析了生物多样性功能在害虫控制、土壤侵蚀防治、退化环境恢复、消除污染和促进养分循环等生态系统服务方面的表现，并指出农业区域内生境多样性、农业活动影响、物种多样性等是未来农业生态系统多样性的重要研究方向。

人类对土地的利用方式影响着全球生物多样性变化和对粮食等物料生产至关重要的多种生态系统功能[5]。现代农业的发展对提高粮食产量、保障粮食安全作出了重要贡献，森林生态系统在提供木材和原料、固碳、保护区域生物多样性和生态环境等方面具有不可替代的作用，但集约化农业和粗放式林业经营方式造成了土地退化、资源破坏、环境污染和成本增加等问题[6-8]。随着人口持续增长和全球气候变化影响加剧，农业和林业资源供给数量与质量不能满足社会对其产品和服务日益增长的需求[6]，人们对土地更有效和可持续利用的需求变得更加迫切。

农林复合生态系统(agroforestry ecosystems)是农业与林业相结合的一种土地管理方式，在世界各地都有不少成功案例和典型模式。农林复合经营是土地利用和技术系统的统称，指有目的地将多年生木本植物种植(乔木、灌木、棕榈、竹类等)与作物(农作物、药用植物、经济作物或真菌等)栽培和/或畜禽养殖按一定空间或时间序列安排在同一土地经营单位上，因而能充分有效地利用各类土地资源和光能资源等，提升系统总生产力，整体改善生态系统质量，增强生态产品供给能力，有利于促进农林业的可持续发展[9-11]，[12]13-17。

农林复合生态系统在全球范围内分布广泛，且近年来不断有新的研究成果出现。及时对农林复合生态系统服务功能进行整体性和系统性的综述，将有助于加深对农林复合生态系统新进展、存在问题、未来研究方向等方面的了解。生态系统功能定义为：发生在一个生态系统内的一系列生物、地球化学和物理过程。它与生态系统功能驱动力的基础研究最为相关。生态系统服务则为人类从生态系统获得的所有惠益，包括调节服务、供应服务、文化服务和支持服务等[13]。笔者主要通过综述国内外关于农林复合生态系统五大服务功能方面的研究成果，包括多样化产品供给、碳素固持、土壤肥力保持、生物多样性保护、防止水土流失等，旨在说明农林复合生态系统有利于生态系统服务功能的发挥和农林业的可持续发展，并基于现有成果提出新的研究展望。

1 农林复合生态系统的含义

农林复合生态系统是一种传统的生产经营模式，历史悠久。中国作为传统的农业大国，其农林系统的起源最早可追溯到公元前1世纪的《汜胜之书》，其中记载了有关“林(桑)粮(黍)间作”的内容。北魏的《齐民要术》一书中记载了桑、豆间作的经验；到了清代，农、林、渔、畜有机结合的方式开始盛行，其中《农桑经》一书中有“种竹必养鸡，竹得鸡矢而茂”的记载。1856年缅甸建立了一种柚木栽培方式，又称“汤加”(taungya)，在20世纪20年代十分流行并扩散到其他地区[14-16]。

虽然农林复合经营的生产实践由来已久，但人们从20世纪中期开始才从科学的角度总结这种可持续土地管理措施并建立科学体系[17]。1950年，SMITH[18]首次提出了农林复合的概念，这是第1部关于农林复合生态系统的科学专著，但在当时并未受到应有的重视。1968年，KING[14]从复合经营的角度对农林复合生态系统进行了研究，使用了术语“agrisiliviculture”，提出了农林复合生态系统概念的原始含义。1977年，BENE等[19]发表了关于贫困地区的热带国家农业和林业状况的报告，首次使用了农林复合生态系统“agroforestry”这一词并解释了其含义，明确了该学科的主要研究内容，提出优先促进农林复合生态系统生产体系的发展。1978年，国际农林系统研究委员会(The International Council for Research in Agroforestry，ICRAF)(即如今的World Agroforestry Center，一般译为“世界混农林业研究中心”或“国际复合农林业研究中心”)成立。从此，农林复合生态系统作为一个特殊的生态系统类型登上了科学的舞台。农林复合生态系统科学是生物学、生态学、农学、林学、气候学、地理科学、资源科学、系统科学及社会经济学相互交叉的新兴学科，为农业和林业的持续发展提供了新的研究维度。

20世纪80年代初开始，研究人员对农林复合生态系统提供的服务功能与环境效益进行了深入研究，理论和应用研究发展逐步系统化。国际农林系统研究委员会将农林复合生态系统的相关研究和培训工作作为其宗旨，并出版《Agroforestry Systems》等杂志，以便于世界各国就农林复合经营经验进行交流。美国农业部在2011年发布了《农林战略框架2011—2016》，强调了农林复合经营模式对美国农林业经济和生态环境保护的重要性，以及提高公众对农林复合模式认识的必要性[20]。随着研究的不断深入和知识的系统化，农林复合生态系统逐渐被认同为多功能景观的重要组成部分，可为人类提供生态系统服务功能和经济效益。

尽管农林复合生态系统的概念尚未完全达成统一，且其概念随着社会经济及学科本身的发展不断更新，但其内涵保持基本不变。张劲松等[21]将其概述为：以生态学、经济学和系统工程为基本理论，并根据生物学特性进行物种的时空合理搭配，形成多物种、多层次、多时序和多产业的人工复合经营系统。

农林复合生态系统的内涵要求该系统由2种或2种以上动物或植物组成，其中1种是多年生木本植物；至少包含2种生产系统(如树木和作物系统、树木和畜禽系统等)，在生态与经济方面，不同组成部分间产生相互作用；农林复合生态系统的周期至少应持续1 a；农林复合系统在生态与经济上均比传统的单作系统更加复杂[12]13-17。所谓“农”不仅包括第一性生物产品如粮食、经济作物、蔬菜、药用植物、栽培食用菌等,也包括第二性生物产品如饲养家畜、家禽、水生生物和其他养殖业；所谓“林”包括各种乔木、灌木和竹类组成的用材林、薪炭林、防护林、经济林和果树等[22]。农林复合生态系统可根据系统内各组分的产业组合特征分为农林复合系统(agrisilviculture ecosystems)、林牧复合系统(silvopastoral ecosystems)、农林牧复合系统(agrosilvopastoral ecosystems)和其他复合系统4类；还可以依据农林复合系统的地理空间格局将其划分为庭院经营系统、田间生态系统和区域景观系统3类，田间生态系统又可以依据系统内组分的种类和比例分为农林复合、林果复合、林药复合和林畜渔复合等类型[23-24]。该研究中的“农”包括农(种植业)、牧、渔等，而国内农林复合生态系统研究多以农(种植业)为主。

2 农林复合生态系统的服务功能

大量研究发现，农林复合生态系统具有提供农林产品、提高土壤肥力、减少土壤侵蚀、碳固存、保护生物多样性、改善水质、增强景观观赏性等方面的生态系统服务功能[25-27]。TORRALBA等[28]对欧洲365个农林复合生态系统案例进行整合分析(meta-analysis)发现，与常规(conventional)的农业和林业相比，该系统对土壤养分循环与肥力保持(nutrient cycling and soil fertility maintenance)、土壤侵蚀控制(soil erosion control)、生物多样性保护(biodiversity conservation)都表现出显著的正效应。

2.1 农林复合生态系统的多样化供给服务功能

农林复合生态系统提供的农林产品丰富多样，包括林木材料、竹子、农作物、药材、畜禽产品等。我国每个区域都有很多种林药间作的生态种植模式。康传志等[29]收集整理了我国8大区域较为成熟的代表性中药材生态种植模式，如东北地区的人参林下种植、华中地区的黄精林下仿野生种植、华南地区的阳春砂林下种植等。据调查，药材栝楼与大豆、小麦复合种植模式通过利用各组分在时间和空间上的生育特性差异性，提高了土地利用率与作物产量，进而增加经济效益，增收效益达30%以上。

竹林植物具有重要的经济价值(笋用、材用、浆用、药用价值等)、生态价值、文化价值、景观价值等。我国比较常见的竹林复合经营模式有竹林套种(草类、食用菌和药材3大类)、竹林间种(如闽楠、泡桐、柑橘等)、竹林养殖(利用林下空间大、小气候适宜、草类和昆虫资源丰富等优势放养杂食性动物)。竹林养殖的对象主要有2类：一类是对竹林生态系统中的动物进行驯化养殖，比如竹鼠(竹狸)；另一类是市场认可度高的杂食性动物，如鸡、鸭、羊、猪等[30]。一般采用竹林下种草养羊(竹-草-羊结合)的模式，通常仅在种植密度小、活动空间大的林地，而且是透光性、空气流通性好、湿度较低的环境条件下，才能放养或圈养牛、羊、兔等。至于林下养猪，多数做法是将养猪场建在竹林边上，猪粪施用于竹林，将嫩笋等用于养猪。适度开展林下养殖可明显改善土壤性质，加强系统内各种资源的互补利用，减少竹类病虫害的发生，有助于增强土壤的供肥性能，从而间接提高林地生产力。朱朝方等[31]研究发现，当林下养鸡密度保持在500～600 羽·hm-2时，林下养鸡模式的竹子平均胸径、平均枝下高与竹林单作相比分别增加7.7%、17.1%(P<0.05)，但两者在平均高度、平均尖削度上差异不显著(P>0.05)。此外，竹林鸡等产品因绿色有机、肉质紧实等优势而获得一定的产品溢价。

2.2 农林复合生态系统的碳素固持服务功能

碳素固持(即“碳固存”)是指增加除大气之外的碳库碳含量的措施，包括物理固碳和生物固碳。农林复合生态系统的碳素固持一般指其生物固碳过程。生物固碳是利用植物的光合作用，通过控制碳通量来提高生态系统的碳吸收和碳储存能力。植物通过光合作用将大气中的CO2转化为碳水化合物，并以有机碳的形式固定在植物体内或土壤中，从而降低CO2在大气中的浓度，减缓全球变暖趋势[25,32-33]。农林复合系统的碳固存主要是通过植物光合作用固定大气中的CO2，然后将其固定在植物、腐殖质及土壤碳库中并长期储存，以此来缓解气候变化[34]。

与作物或树木单一栽培相比，农林复合系统具有更复杂的结构和功能，从而拥有更高的获取和利用资源(营养物、光和水)效率及结构多样性，形成更完善的养分循环和更大的净碳固存[26]。SHARROW等[35]对花旗松(Pseudotsugamenziesii)-多年生黑麦草(Loliumperenne)-地三叶草(Trifoliumsubterraneum)间作系统、花旗松单作、黑麦草-地三叶草系统的研究发现，在开展试验的11 a里，该农林系统的年碳积累量比纯林单作多740 kg·hm-2，比纯牧草单作多520 kg·hm-2；农林系统地上部分储存了约12%的碳和2%的氮，而纯林单作储存了9%的碳和1%的氮，纯牧场储存的氮和碳不到1%。王来等[36]观测核桃-小麦间作系统与核桃单作、小麦单作系统的不同深度土壤有机碳含量，发现11 a间农林间作系统土壤有机碳含量呈逐年增加趋势，第11年显著高于小麦单作(P<0.05)，但与核桃单作差异不显著(P>0.05)，其平均积累速度为0.071 1 kg·m-2·a-1，分别是小麦单作和核桃单作的4.90和1.06倍。第21届联合国气候变化大会(COP21)上提出“4‰计划：服务于粮食安全和气候的土壤”，旨在以每年4‰的速度增加全球土壤有机碳(SOC)储量。CORBEELS等[37]对66例撒哈拉以南非洲地区的农林复合系统有机碳储量进行了系统分析，结果表明，休耕和多层次的农林复合系统中土壤有机碳储量增长率均显著高于每年4‰(P=0.000 1和P=0.017 8)。

生态系统固碳量取决于系统类型、气候、土地利用方式变化时间和之前的土地利用方式，不同农林复合系统的固碳潜力可通过其固碳速率、现有分布面积、潜力面积进行估算(表1)。

表1 世界不同区域农林复合生态系统的固碳潜力

为了解能提供最大固碳效益的农林复合系统类型以及影响土壤和地上部分碳固存的主要因素，FELICIANO等[38]用整合分析的方法分析了86份关于不同农林业系统、气候和地区的土壤和地上部分碳固存的研究数据，结果表明，林牧复合系统的土壤固碳量最高(4.38 t·hm-2·a-1)，而改良休耕系统的地上部分固碳量最高(11.29 t·hm-2·a-1)；热带地区农林复合系统的固碳效益比其他地区更大；在土地利用变化方面，退化土地被改良的休耕地所取代时，地上部分固碳量最大(12.8 t·hm-2·a-1)；草地系统向林牧系统过渡时，土壤固碳量最大(4.38 t ·hm-2·a-1)；土地利用方式变化时间是影响地上部分碳固存的主要因素，而气候是影响土壤碳固存的最主要因素。SHI等[39]对来自76份论文的4种农林复合生态系统(包括巷式种植、防风林、林牧系统和家庭菜园)的427个土壤碳储量数据进行了整合分析，并评估了农林系统和相邻对照农田或牧场的土壤碳储量变化，结果发现，农林复合生态系统(1 m深度)的土壤碳储量平均为126 t·hm-2，比农田和牧场多19%；并据此推算，在全球94 400万hm2土壤中，农林复合生态系统可额外存储5.3×109t碳，其中热带和亚热带最多；如果农林复合生态系统在更大范围内使用，将极大地促进全球土壤碳汇。

MULIA等[40]利用越南农林复合数据库中的碳数据来估计农林复合系统的碳固存潜力，越南现有的农林复合系统覆盖了超过83万hm2的土地，储存了约(1.346±0.092)×109t CO2，包括地上、地下和土壤碳，且农林复合系统可扩展到93万～240万hm2；在这一扩展区域中，约10%的面积被认为非常适合生产，它们在2021—2030年的碳固存潜力可达0.23×107～4.4×107t CO2。KUMAR等[41]对杨树-小麦复合系统与小麦单作系统的固碳潜力、碳排放和成本效益进行了比较，2 a内农林复合系统中林下小麦的地上、地下和总生物量、碳储量、碳固存、碳信用和碳价格均显著高于小麦单作系统，其中农林复合系统的碳储量达到21.025 t·hm-2·a-1。WALDÉN等[42]通过创建多元模型对撒哈拉以南的非洲农林系统碳收入进行评估，结果表明农林系统的碳固存率为0.59～17.20 t·hm-2·a-1；与单一耕作相比,碳收入使农林复合农业的盈利能力提高了150%。NEYA等[43]对布基纳法索3个气候区的农林复合园区进行了系统的树种调查和树木测量数据收集(各取30个家庭农田，约35 hm2)，并计算碳储量，结果显示，瓦希古亚的碳储量为6.74 t·hm-2·a-1，萨普伊的碳储量为7.73 t·hm-2·a-1，布鲁姆的碳储量为9.23 t·hm-2·a-1。

农林复合生态系统在碳素固持上的跨地理区域潜力尚需要更多的研究数据来验证，其在区域和国家尺度的潜在温室气体减排效果也有待评估。除对碳素固持服务功能的动态监测外，也应重视机理和过程探索，建立林木和作物生长与土壤水分、碳和养分循环联系的模型，基于遥感方法对全球农林复合生态系统的碳素固持潜力进行准确评估。

2.3 农林复合生态系统的土壤肥力保持服务功能

健康的土壤作为维持生态系统(包括农业生态系统)健康和可持续性的最重要的资源之一，是维持林木和农作物健康生长的基质。土壤肥力的保持是通过共生固氮、养分循环和参与腐殖质层的形成来实现的[27]。农林复合系统可以改善土壤物理性质，保持土壤有机质，促进养分循环[44]。当木本植物和农作物的根占据不同的土壤层时，不同根系类型(主根或侧根)以及这些物种的根系所利用的土壤层位(空间生态位分化)能使土壤资源得到充分利用，从而产生更多的生物量[45]。

DE STEFANO等[46]对53个研究进行了整合分析，研究土地利用类型转换后(农林复合、森林、传统农业、牧场等)土壤有机碳含量变化的总体趋势，结果发现，从没有树木的系统(未种植的、作物单作、牧场等)转化为农林复合系统，会改善土壤的有机碳含量(表2)。

表2 不同土地利用类型间的转化对土壤有机质含量的影响[46]

曾成城等[47]发现，与相应的核桃单作相比，核桃与黄豆、红薯、花生、火麻间作后林地土壤碱解氮含量分别提高19.92%(P<0.05)、13.34%、9.36%、8.61%，但与玉米间作后降低4.52%；核桃与红薯、玉米、火麻、花生、黄豆间作后有效磷含量分别提高63.45%(P<0.05)、23.27%、19.39%、15.28%、2.26%；核桃与玉米、黄豆、红薯、花生、火麻间作后速效钾含量分别提高102.98%(P<0.05)、57.45%(P<0.05)、40.04%(P<0.05)、9.51%、6.86%；核桃与花生、玉米、火麻、黄豆、红薯间作后有机质含量分别提高14.32%、13.84%、13.37%、11.22%、8.59%。

朱朝方等[31]将林下养鸡系统和普通栽培管理毛竹林单作系统的土壤主要物理性质、养分进行对比，发现林下养鸡模式在增强土壤保水能力、减弱土壤酸化、改善土壤肥力等方面有显著作用，与单作相比，林鸡复合系统表层(0～20 cm)土壤有机质、全氮、全磷、全钾、有效磷、速效钾含量分别增加47.4%、28.2%、23.9%、16.7%、65.2%、83.6%(均为P<0.05)；在底层(>20～40 cm)土壤中，林下养鸡土壤的全氮、全磷、有效磷和速效钾含量也显著高于对照。不同研究均得出了农林复合生态系统对土壤养分指标有一定正效应的结果，但在促进效应是否显著、对不同深度土壤影响的差异等方面尚有争论，亟需更丰富的实验数据来确证。

2.4 农林复合生态系统的生物多样性保护服务功能

生物多样性能调节生态系统过程、巩固生态系统服务功能，生态系统服务功能会随着生物多样性增加而改善[48]。与传统农业相比，农林复合生态系统能为更多的物种提供栖息地，有利于敏感种质资源的保护，同时通过提供其他生态系统服务功能，如碳固定、控制侵蚀和补水，防止周围栖息地的退化和丧失，从而有助于保护生物多样性。农林复合生态系统高效利用土地的方式能提升生态系统的质量和稳定性，保障多样化的生态系统服务功能持续供给[25,49-50]。

SCHROTH等[51]首次综述了农林复合生态系统在热带景观中保护生物多样性方面的作用，讨论了农林复合的优点及其在保护生物多样性及保持热带森林稳定性中的作用。近年来，越来越多的研究对农林复合生态系统保护生物多样性和生态系统服务功能进行量化研究。TORRALBA等[28]对53种出版物中的365个定量比较进行整合分析，发现农林复合生态系统的物种丰富度和丰度均高于常规的农业和林业生态系统(效应量为0.454，P<0.01)，但其显著性程度因农林复合生态系统类型及服务功能评价方式的不同而存在差异。农林复合系统中真菌、节肢动物、植物、鸟类等生物类群的多样化趋势均为正，仅对鸟类种群有显著影响(效应量为2.068，P<0.01)。SANTOS等[52]量化评估不同类型的农林复合生态系统、常规农业生态系统和原生林对巴西大西洋沿岸森林生物多样性和生态系统服务功能的影响，包括143个研究地点和1 700 个定量比较的72项研究，总体而言，与常规农业生产系统相比，农林复合系统的生物多样性和生态系统服务功能分别提高45%和65%，这2种效益的变化程度因农林复合系统的类型不同而有区别，多样性丰富的农林系统效益高于简单的农林系统，但与原生林相比，下降了10%～18%。RODRIGUEZ等[53]对哥伦比亚亚马逊森林砍伐地区不同土地利用类型(成熟森林、新建纯林地、农牧复合系统、传统牧草系统)的土壤退化或恢复情况、生态系统服务等进行了比较，以大型无脊椎动物群落、土壤大团聚体、土壤水文特性和化学土壤特性为主要指标，结果发现，农牧复合系统的表层土壤生物物种丰富度比传统牧草系统高17.74%，比新建纯林地高22.69%，比成熟森林系统低30.70%；农林复合系统可以缓解土地退化和生态系统服务功能的损失，由于荫蔽区域创造可调节局部小气候的微生境，并持续投入落叶等生物肥料，有利于增强生物多样性。于潇雨等[54]对云南省普洱市4种咖啡种植模式下蚂蚁多样性开展调查，发现不同类型样地地表物种丰富度、多度及ACE估计值(abundance-base coverage estimator)均存在显著差异(P<0.05)，多度排序为钝叶黄檀(本地树种)-咖啡混农林>咖啡纯林>钝叶黄檀-玉米混农林(对照)>橡胶(外来树种)-咖啡混农林，物种丰富度和ACE估计值大小排序为钝叶黄檀-咖啡混农林>钝叶黄檀-玉米混农林>咖啡纯林>橡胶-咖啡混农林；不同类型样地树冠层蚂蚁多样性间差异不显著(P>0.05)，地表层和树冠层蚂蚁群落结构均存在极显著差异(P<0.01)；阳光咖啡对当地蚂蚁多样性有一定消极影响，荫蔽咖啡有提高蚂蚁多样性的趋势，与咖啡纯林相比，采用本地树种与咖啡混作的荫蔽咖啡种植模式有助于保护当地的蚂蚁多样性。

2.5 农林复合生态系统的水土保持服务功能

农林复合生态系统的水土保持通常直接利用树木根系保持土壤物理性质来降低侵蚀率和稳定物理结构，包括增加土壤覆盖、建立围栏、维持或提供土壤有机质[27]。植物多样性丰富、群落结构复杂的农林复合模式主要通过增加群落结构层次来增加植被总覆盖度，从而减缓雨水冲击、提高土壤的抗冲能力来减少水土流失。马琨等[55]对31种分布于不同坡度的生态农业模式的水土流失规律进行比较，结果表明，坡度、土壤状况相似的条件下，结构单一的模式(单一作物、单一林)与植物群落结构复杂的农林复合模式(乔灌结合、乔灌草结合、农林结合等)相比，径流量无显著差异，但径流含沙量显著增高，这表明农林复合模式增加了群落结构层次和植被总覆盖度，且主要通过减少径流含沙量的方式来减少土壤侵蚀。TULLY等[56]在6种农场管理实践中(作物间作、农林复合、覆盖作物、有机改良、农畜一体化和保护性耕作)，评估了农业生态系统中有效养分循环的6个指标：减少径流和侵蚀、减少淋滤、减少温室气体排放、增加碳储量、增加微生物生物量、提高蓄水能力和增加产量。研究发现，与传统系统(conventional systems)相比，农林复合和覆盖作物持续减少径流和侵蚀，并改善碳封存；与传统系统相比，农林复合是唯一持续减少养分流失的做法(表3)。

表3 不同农业生态系统管理措施中的养分循环效率指标[56]

WU等[57]在喀斯特石漠化地区的研究发现，农林复合生态系统与水土保持存在耦合生态效益，为生态修复和生态衍生产业的发展提供了最佳选择。邹鑫等[58]综述了全球不同类型的农林复合生态系统防止水土流失的机制和特点，并在前人研究的基础上估算水土保持效益，结果表明，农林复合系统能够平均减少54.0%(范围为1.0%～95.8%)的径流和71.7%(范围为17.8%～99.9%)的土壤损失，具有显著的水土保持功能。ZHU等[59]整合分析了农林复合生态系统有关减少地表径流、土壤侵蚀的83例已有研究数据，量化该系统在水土保持方面的有效性，结果发现，农林复合系统可降低1%～100%的地表径流，减少0～97%的土壤侵蚀量，两者的平均值分别为58%和65%；同时，农林复合生态系统的水土保持效应因地点、生物物理因素不同而有很大差异。在全球气候、地理、生态和社会经济条件相似的地区，需要全面科学的综合分析以评估农林业的设计模式和水土保持的适应性。

3 农林复合生态系统研究的未来展望

3.1 农林复合生态系统服务功能的长期动态监测

RAU等[60]在评估生态系统服务功能供给和需求的时间模式时发现，既往文献中涉及到生态系统服务功能随时间变化的研究只占整个生态系统服务功能研究成果的2.0%(共295项)，表明对农林复合生态系统服务功能的既有研究往往基于较短的时间尺度，时间跨度往往只有一两年或者数年，少数有十余年。但由于林木生长周期长，各类农作物与林木之间均存在物候期以及气候、地域等因素的交错影响，有必要加强其长期性和动态性研究，以深入揭示农林系统的生态效应影响特征及其影响机制。长期动态的网络监测研究有助于找出生态系统服务功能变化的影响因子并进行量化研究，还有助于认识生态系统服务功能变化的主导过程及其对生态系统和人类的影响。

在对农林复合生态系统的长期动态监测中，除定量观测碳固定量、生物多样性等指标外，值得探索的还有其变化机制及影响因素，如生物多样性保持并改善土壤理化性质的具体机制(包括种间关系相互作用、促进生化循环等一系列直接和间接过程)，木本植物枝叶在地面上的覆盖效应以及木本树种在固氮、促进养分再循环、防止土壤侵蚀、增加土壤渗透性、改善土壤理化性质等方面的功能。

3.2 农林复合生态系统服务功能的评价指标体系建设

已有研究开始着眼于某一地点不同类型农林复合生态系统的服务功能综合评估，但往往没有将不同地点不同类型的生态系统或不同的生态系统服务功能纳入评估，不同研究结果之间缺乏科学缜密的比较分析。当前对农林复合生态系统服务功能的评价仍缺乏统一和标准的方法，不同研究者得到的结果之间存在很大的变异性，这将限制全球或区域尺度上对农林复合系统固碳潜力的对比和整合分析。傅伯杰等[61]通过分析国内外生物多样性与生态系统服务功能评估的主要研究成果，在考虑生物多样性-生态系统结构-过程与功能-服务的级联关系基础上，建立评估指标体系构建的主要原则，构建中国生物多样性(压力、状态和响应3大类指标)与生态系统服务评估指标体系(供给服务、调节服务和文化服务3个类别)。若需要在全球不同地区对农林生态系统开展长期动态监测试验之后进行相关分析，就需要成体系建立全球农林生态系统的生态、经济、社会效益综合评价指标体系和评价决策模型，以进一步探索土壤、植物、微生物等要素参与农林复合生态系统服务功能的具体机制和过程。

3.3 农林复合生态系统服务功能的实践推广

需要对全球农林生态系统的实践资料收集整合，确立理想的农林复合生态系统设计模式，根据各地环境条件确定场地的适应性，科学促进公共农林生产政策制定与执行，合理推广实践，实现研究、教育、推广、生产一体化，以便将前人的研究成果更好地应用于农林生态系统的生产实践。

在国际背景下，联合国粮食及农业组织(FAO)、国际林业研究中心(CIFOR)和国际农林系统研究委员会(ICRAF)最近的研究支持在世界范围内、拉丁美洲和中亚利用农林复合技术进行景观恢复[62-64]。联合国粮食及农业组织、国际农业研究磋商小组(CGIAR)的森林、树木和农林复合研究项目(FTA)在最近出版的题为《在国家适应计划中解决林业和农用林业问题》的出版物中为各国农业和农林业的发展提供了指导方针，在国家适应计划(NAP)中提出应发展森林系统和农林系统以应对气候变化[65]；另一个很好的例子是联合国减少森林砍伐和森林退化造成的排放(REDD +)计划，该计划也支持使用可持续的土地管理措施来缓解气候变化。生物多样性丰富的农林复合生态系统可能比简单的农林业和传统生产系统具有更高的经济效益[66]。因此，必须通过具体的公共环境政策才能更好地面对推广农林复合系统的挑战。

西部地区是我国近年来及未来复合生态系统研究与实践的主战场，从林业建设切入落实西部大开发战略，农林业发展肩负着改善生态和发展经济的任务。同时，通过政策措施鼓励农林复合经营或林下经济的发展，也可以大大提高资源利用效率和加强环境保护[67]。

3.4 农林复合生态系统服务功能与全球气候变化间反馈机制研究

在全球气候变化背景下，研究分析农林复合生态系统对气候环境因子变化的响应幅度及机制，是深刻认识农林复合生态系统中树木与农作物生长发育状况的前提与基础。为了充分发挥农林复合生态系统在减缓气候变化方面的潜力，除CO2减排外，也应该考虑其他温室气体。同时，深入了解气候环境变化对农林复合生态系统动植物生长、产量潜力、环境因素的影响，可以进一步认识并科学解释全球气候变化在农林复合生态系统特征、树木及农作物重要农艺性状上的作用方式及机制。这两者都需要进行更大规模、更长期的研究，以更好地理解农林复合生态系统在更广泛的全球生态系统中的贡献及其对人类生计和全球气候变化的相关影响。

深入理解并可靠地定量评估农林复合系统的固碳过程及其对气候变化、环境条件的改变和管理措施的响应，是准确预测农林复合系统在全球变化情景下固碳潜力的关键。例如研究农林复合生态系统的碳素固持服务功能，则有必要全面评估碳储量的时间动态变化和以碳素为基础的生态系统服务功能变化。