[论文解读] Cocoa pollination, biodiversity-friendly production, and the global market

Thomas Cherico Wanger, Francis Dennig+3 more|arXiv (Cornell University)|Dec 6, 2021

Cocoa and Sweet Potato Agronomy被引用 8

一句话总结

本文提出人工授粉作为提升生物多样性友好型农林复合系统（SAS）可可产量的可扩展解决方案，表明在科特迪瓦、加纳和印度尼西亚，该方法可使农场产量提高三倍、利润翻倍，同时使全球供应量最多增加13%。该方法通过弥补气候变化和病害导致的减产，支持气候适应性强、生态可持续的可可生产，为农民、生物多样性和全球市场带来双赢。

ABSTRACT

Production of cocoa, the third largest trade commodity globally has experienced climate related yield stagnation since 2016, forcing farmers to expand production in forested habitats and to shift from nature friendly agroforestry systems to intensive monocultures. The goal for future large-scale cocoa production combines high yields with biodiversity friendly management into a climate adapted smart agroforestry system (SAS). As pollination limitation is a key driver of global production, we use data of more than 150,000 cocoa farms and results of hand pollination experiments to show that manually enhancing cocoa pollination (hereafter manual pollination) can produce SAS. Manual pollination can triple farm yields and double farmers annual profit in the major producer countries Ivory Coast, Ghana, and Indonesia, and can increase global cocoa supplies by up to 13%. We propose a win win scenario to mitigate negative long term price and socioeconomic effects, whereby manual pollination compensates only for yield losses resulting from climate and disease related decreases in production area and conversion of monocultures into agroforestry systems. Our results highlight that yields in biodiversity friendly and climate adapted SAS can be similar to yields currently only achieved in monocultures. Adoption of manual pollination could be achieved through wider implementation of ecocertification standards, carbon markets, and zero deforestation pledges.

研究动机与目标

• 应对气候变化和病害导致的可可产量下降问题，这些因素正推动生产向森林地区扩张并转向单一作物种植。
• 评估人工授粉是否能在不损害生态完整性的前提下，提升生物多样性友好型农林复合系统（SAS）的产量。
• 评估人工授粉在可持续提升全球可可供应方面的潜力，同时支持农民生计。
• 探索通过生态认证、碳市场和零毁林承诺等途径实现人工授粉规模化推广的路径。

提出的方法

• 分析来自主要可可生产国超过15万座可可农场的数据。
• 通过人工授粉实验，在受控条件下量化产量提升幅度。
• 建模人工授粉推广不同情景下对全球可可供应的影响。
• 整合产量数据与社会经济及环境指标，评估盈利能力和可持续性。
• 情景分析，预测在人工授粉推广下供应增长和经济效益。
• 评估政策与市场机制（如生态认证、碳市场）在推动人工授粉大规模实施中的作用。

实验结果

研究问题

• RQ1 人工授粉是否能在生物多样性友好型农林复合系统中显著提高可可产量？
• RQ2 人工授粉在多大程度上可缓解气候变化和病害对可可生产的减产影响？
• RQ3 在主要可可生产国大规模推广人工授粉，全球可可供应量可能增加多少？
• RQ4 在科特迪瓦、加纳和印度尼西亚，人工授粉如何影响农民的盈利能力？
• RQ5 哪些市场与政策机制可促进人工授粉在可可种植中的广泛采用？

主要发现

• 在科特迪瓦、加纳和印度尼西亚等主要生产国，人工授粉可使可可农场产量提高三倍。
• 即使考虑人工成本，农民年利润在采用人工授粉后仍可翻倍。
• 通过广泛推广人工授粉，全球可可供应量最多可增加13%。
• 在生物多样性友好、气候适应型农林复合系统（SAS）中，产量可达到目前仅在单一作物种植中才能实现的水平。
• 人工授粉为在减少毁林的同时维持高产提供了切实可行的路径，并有助于支持生态系统服务。
• 该方法与现有的市场机制（如生态认证、碳市场和零毁林承诺）相兼容。