Shade tree species richness and functional composition shape soil dynamic independently of tree density in cocoa agroforestry systems: A systematic review and meta-analysis

世界のチョコレートの始まりである熱帯湿潤地域では、土壌の下で静かな危機が進行しています。何十年もの間、より多くのカカオを栽培しようとする動きにより、多くの農家が森林を切り開き、整然とした日当たりの良い列に木を植える方法、すなわちモノカルチャー（単一栽培）へと傾倒してきました。この手法は短期的には収穫量を増やすことができますが、しばしば土地から生命力を奪ってしまいます。森林の保護的なキャノピー（樹冠）がなければ、土壌は水分や養分を保持する能力を失い、最終的には不毛で生産性のない硬い地殻へと変わってしまいます。これに対抗するため、科学者や農家は古くからアグロフォレストリー（農林複合経営）に目を向けてきました。これは、カカオの木がさまざまなシェードツリー（日陰を作る木）と共に育つシステムです。これらの背の高い木々は、単に日陰を提供するだけではありません。地面に落ちて腐敗する葉を提供し、大地に栄養を与え、養分を循環させる役割も果たします。しかし、一つの重要な疑問が残り続けています。それは、単に異なる種類のシェードツリーを増やすことが土壌を健康にするのか、それとも単に木の数さえ重要なのか、という点です。答えは、種の数を数えるほど単純ではありません。なぜなら、選ばれる樹木の種類、つまりその葉、その根、そして季節を通じてどのように振る舞うかという具体的な特性が、土壌が回復するかどうかに決定的な役割を果たすからです。

研究チームは、ガーナの森林からブラジルの農園に至るまで、世界の主要なカカオ栽培地域で行われた数十の研究からデータを収集・分析することで、このパズルを解こうと試みました。彼らは、シェードツリーの種数を増やすことが確実に土壌の肥沃度を向上させるのか、そして、乾季に葉を落とすか一年中葉を保持するかといった樹木の具体的な特性が結果を変えるのかを知りたいと考えました。23の異なる研究の結果を組み合わせることで、彼らはカカオ農園がどのように機能しているかという世界的な全体像を描き出しました。彼らの研究は、樹木の多様性と土壌の健康との関係は複雑であり、単にどれだけの種類があるかではなく、どのような種類の木が存在するかに大きく依存していることを明らかにしています。

研究者たちは、シェードツリーの種を増やすことは助けになるものの、その恩恵は土壌内のすべての養分に対して一様ではないことを見出しました。植物の成長に不可欠な全窒素については、樹木の種が増えることで明確な増加が見られました。しかし、この効果は均一ではなく、落葉性の種（季節的に葉を落とす種）の割合が高い混合林の場合に、より強まりました。興味深いことに、純粋な単位面積あたりの植栽本数は、この窒素の増加を促進する要因ではありませんでした。実際、研究者が樹木の多様性を考慮に入れたところ、単に空間に多くの木を詰め込むことは、むしろ窒素レベルに対してわずかな負の影響を与えることがわかりました。このことは、葉の化学的な組成や異なる樹木間の相互作用の仕方が、キャノピーの密度よりもはるかに重要であることを示唆しています。

土壌に暗く豊かな色を与え、水分の保持を助ける物質である土壌有機炭素については、また異なる曲線を描きました。新しい樹木の種を追加することによる恩恵は、農家が単一の樹種から少数の混合種へと移行した際に最も劇的でした。種数が1種から5種へと増えるにつれて、土壌中の炭素は著しく増加しました。しかし、この改善は、さらに多くの種が追加されるにつれて頭打ちになり始めました。データは、9種または10種程度の多様な混合によって、根系や落葉が提供する最大限の恩恵を土壌がすでに捉えた後は、さらなる多様性を加えても追加の利益はほとんど得られないことを示唆しています。このパターンは、多様な根系や落葉が提供するメリットを最大限に享受できる「収穫逓減」のポイントが存在することを示しています。

同じ非線形なパターンは、植物が強い根や種を発達させるために不可欠な、利用可能なリンにも現れました。土壌がこの養分を提供する能力は、より多くの樹種が導入されるにつれて急激に上昇し、8種類前後でピークに達しました。それ以上の点については、データが乏しく不確実ではあるものの、急速な向上は止まるという傾向を示していました。決定的なのは、これらの窒素、炭素、およびリンの改善が、単に樹木が数多く存在することによって引き起こされたのではないことを研究者が発見した点です。樹木の密度による影響を取り除くために計算を調整しても、種の変化によるプラスの効果は明確に残りました。

すべての養分が多様性に同様に反応するわけではありません。もう一つの重要な養分であるカリウムについては、研究者たちは樹種の数との一貫した関連性を見出すことができませんでした。データがあまりに混在していたため、確かな結論を導き出すことはできず、カリウムのレベルは樹木の多様性よりも、例えばその土壌が形成された元の岩石の種類や、その地域の降水量といった他の要因によって制御されている可能性が高いことを示唆しています。同様に、研究者たちは土壌のバルク密度（土壌粒子がいかに密に詰まっているかの指標）についても調査しました。より多くの樹種を持つ農場は、より緩やかで健康的な土壌を持つ傾向がありましたが、研究者たちは、多くの種を持つことの効果と、多くの木を持つことの効果を分離することができませんでした。多様な木を持つ農場は、全体として木の本数も多くなる傾向があるため、データからはどちらの要因が実際に土壌を緩めているのかを特定できなかったのです。

この研究は、現在の知識における大きな空白も浮き彫りにしました。研究者たちは、落葉性の樹木（葉を落とす木）が特に窒素を増やすのに優れていることは確認できましたが、元の研究において実際の落葉量や分解速度がほとんど測定されていなかったため、その理由を完全には説明できませんでした。さらに、これらの土壌改善が、カカオの収穫量向上や農家の所得向上に直接つながるかどうかについての証拠も十分ではありませんでした。利用可能なデータは断片的であり、樹木の多様性、土壌の健康、そして最終的な収穫の間のつながりを結びつけるには至りませんでした。

結局のところ、このグローバルなレビューは、多様なシェードツリーを混ぜて植えることがカカオ農園の土壌を回復させる強力な手段であることを教えてくれますが、それはあらゆる養分に対して同じように機能する魔法の杖ではありません。最も効果的な戦略は、単に種の数を最大にすることを目指すのではなく、落葉する木のような特定の特性を持つ樹木を慎重に選択することです。土壌は、異なる樹木が激しく競合することなく互いに補完し合う、適度なレベルの多様性に対して最もよく反応します。農家や政策立案者にとっての教訓は明確です。気候変動に耐え、何世代にもわたって生産を維持できる回復力のあるカカオ・システムを構築するためには、単なる樹木の数を超えて、それらの木がエコシステムの中で果たす「機能的な役割」に目を向けなければなりません。カカオの木の下にある土壌は、上の森の声を聞いており、それは単に騒がしい群衆ではなく、多様な声による合唱に対して最も好意的に反応するのです。