Legacies of past land-use in complex cocoa agroforestry systems in Bokito (Central Cameroon)˸ long-term effects on ecosystem multifunctionality
Influence du précédent sur les trajectoires des systèmes agroforestiers à base de cacaoyers à Bokito (Centre Cameroun) ˸ étude à long terme sur une sélection de caractéristiques écosystémiques
Résumé
Cocoa agroforestry systems (cAFS) in the Central Cameroonian forest-savannah transition zone can be set up after either forest or savannah. Ecosystem multifunctionality of those cAFS is partly created by the farmer who determines species richness and tree density, but is also partly inherited from the past land-use. Ecosystem functions and services were studied using chronosequences of over 80 years for cAFS created after savannah (S-cAFS) and forest (F-cAFS). The original land-uses, forest and savannah, were also studied for comparisons and to investigate the long-term legacies of several ecosystem functions and services. Vegetation structure, above- and below- ground biomass and accessible cocoa yields were estimated in each plot. For one year, a litterfall study was executed to investigate litterfall dynamics, litter stocks were measured twice within this same year, and for seven months a decomposition study was performed. In each plot, composite soil samples from 0-15 and 15-30 cm depths were analysed for nutrient and texture investigations. Finally, in each plot fine roots (first 3 root orders) from the 0-10 cm soil layer were studied.Results showed that most land-use legacies were longer visible for S-cAFS compared to F-cAFS, but after 15 years most of the variables and services studied exhibited comparable levels for both types of cAFS. For F-cAFS, aboveground structure changed right after conversion, soil fertility parameters, on the other hand, stayed rather stable during and after the transition. For S-cAFS, above- and below- ground carbon stocks increased but also biodiversity of perennial plants, litterfall and most soil fertility parameters augmented. Annual litterfall of cAFS in Central Cameroon was relatively high compared to that of cAFS from other regions in the world but did not reach the same levels as in the forest control plots. Accessible yield appeared, with ca. 800 kg ha-1, higher compared to average cocoa production levels usually cited. Even though actual yield was probably lower, production from associated food and timber trees might compensate this missed income.A stronger focus on the young (0-14 years) and medium aged (15-30 years) cAFS could give better insight of the temporal frame of the functional changes observed and their embedment in S- and F-cAFS. Furthermore, an elaborated study on topographical placing of cAFS and on the history of human settlements in the region could help better characterizing the variability of certain soil parameters. For the entire forest-savannah transition zone of Central- and West-Africa, studies on the existence and possibilities for extension of S-cAFS are necessary for future implementations without leading to competition with other local commodities. The decades-long gathered empirical knowledge of S-cAFS farmers could be of great value in case of implementation.Afforestation appears a valuable local strategy to combine cocoa production with other perennial plants and increase above- and belowground carbon storage while avoiding deforestation. Besides their potential climate mitigation function, S-cAFS seem very compatible at the field level with both the “4 per mille” and the “Climate Smart Agriculture” initiatives. This makes further exploration of the functioning of these systems potentially very promising. Though, the vulnerability and adaptation of cAFS in the savannah-transition zone to climate change, and especially the competition for water during increased drought events, should have priority in future research. This would allow the better understanding of the environmental conditions and the structural and compositional characteristics in cAFS that would permit the maintenance of a realistic cocoa production, among other goods, while being acceptable for farmers.
Les systèmes agroforestiers à base de cacaoyers (SAFc) dans la zone de transition entre la forêt et la savane du Centre Cameroun peuvent être mis en place après forêt ou après savane. La multifonctionnalité écosystémique dans ces SAFc est en partie créée par l'agriculteur qui détermine la richesse en espèces et la densité des arbres, mais est également partiellement héritée du ‘précédent’, savane ou forêt. Les fonctions et les services écosystémiques des SAFc ont été étudiés à l'aide de chronoséquences de plus de 80 ans pour des systèmes créés après savane (S-cAFS) et après forêt (F-cAFS). Les précédents ont également été étudiés afin de servir de témoins. La structure de la végétation, la biomasse aérienne et souterraine et les rendements accessibles en cacao ont été estimés dans chaque parcelle. Pendant un an, nous avons réalisé une étude sur la dynamique de production de litière aérienne, les stocks de litières ont été évalués deux fois durant cette année, et, pendant 7 mois, une étude de décomposition a été effectuée. Dans chaque parcelle, des échantillons composites de sols de 0 à 15 et de 15 à 30 cm de profondeur ont été prélevés pour des analyse physico-chimique. Enfin, dans chaque parcelle, les racines fines de la couche de 0 à 10 cm du sol ont été étudiées.Nos résultats montrent que la plupart des influences issues du précédent restent visibles plus longtemps dans les S-cAFS par rapport aux F-cAFS. Après 15 ans cependant, les niveaux des variables et services étudiés sont pour la plupart comparables pour les deux types de SAFc. Pour les F-SAFc, la structure aérienne change juste après la conversion tandis que les paramètres de fertilité du sol semblent rester stables pendant et après la transition. Pour les S-SAFc, les stocks de carbone aériens et souterrains augmentent avec le temps, tout comme la biodiversité des plantes associées, la production de litière aérienne et les paramètres de fertilité du sol. Le rendement accessible apparaît, avec environ 800 kg ha-1, élevé par rapport aux niveaux moyens de production de cacao généralement reportés. Même si le rendement final est probablement plus faible, la production des aliments associés et des arbres à bois peut vraisemblablement compenser ce revenu.Une attention accrue accordée aux SAFc jeunes (0-14 ans) et d'âge moyen (15-30 ans) permettrait par ailleurs de mieux renseigner sur les trajectoires des changements écosystémiques qui s’y déroulent après conversion. De plus, des études topographiques et archéologiques pourraient aider à expliciter certaines des variabilités observées au niveau des sols. Pour toutes les zones de transition forêt-savane de l'Afrique Centrale et de l'Ouest, des études sur l'existence et sur les possibilités de création de S-SAFc seraient nécessaires avant toute mise en place afin notamment d’éviter la concurrence avec d'autres produits locaux.L’afforestation apparaît comme une stratégie locale précieuse qui permet de combiner la production de cacao avec celle d'autres plantes pérennes. Elle permet également l’augmentation des stocks de carbone aérien et souterrain tout en évitant la déforestation. Outre leur fonction potentielle d'atténuation du changement climatique, les S-SAFc semblent compatibles sur le terrain avec les initiatives du «4 pour mille» et d’«Agriculture Climato-Intelligente» ce qui rend l’exploration de leur fonctionnement potentiellement très prometteuse. Cependant, la vulnérabilité et l'adaptation des SAFc dans la zone de transition forêt-savane face au changement climatique, et en particulier face à la compétition pour l'eau lors de sécheresses accrues, devraient être prioritairement étudiées dans les recherches futures. Cela permettrait une meilleure compréhension des conditions environnementales et des caractéristiques structurelles et compositionnelles des SAFc qui permettraient de maintenir une production réaliste de cacao, parmi d'autres biens, tout en étant acceptable pour les agriculteurs.
Origine : Version validée par le jury (STAR)