生态和社会 生态和社会
学位回家>21卷,2号5 >的艺术。
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莫顿,J。,A. R�ll, T. Guillaume, A. Meijide, S. Tarigan, H. Agusta, C. Dislich, C. Dittrich, H. Faust, D. Gunawan, J. Hein, . Hendrayanto, A. Knohl, Y. Kuzyakov, K. Wiegand, and D. H�lscher. 2016. Water scarcity and oil palm expansion: social views and environmental processes.生态和社会21 (2):5。
http://dx.doi.org/10.5751/es - 08214 - 210205
研究

缺水和油棕扩张:社会观点和环境的过程

1人文地理,Georg-August-Universitat哥廷根、德国、2热带造林和森林生态学、Georg-August-Universitat哥廷根,德国,3温带生态系统土壤科学,Georg-August-Universitat哥廷根,德国,4生物气候学,Georg-August-Universitat哥廷根、德国、5茂物农业大学土壤和自然资源管理、印度尼西亚、6茂物农业大学农学、园艺、印度尼西亚、7生态系统造型,Georg-August-Universitat哥廷根、德国、8气候变化和空气质量,beplay竞技中心机构气象学、气候学和地球物理学,雅加达,印度尼西亚,9环境政策和自然资源管理、德国发展研究所、德国,波恩10森林管理部门、学院林业、印度尼西亚茂物农业大学

文摘

转换的自然生态系统,例如,从热带雨林到管理种植园,导致重大改变水循环包括周期性缺水。在印尼,大片的森林,丰富的油棕种植园建立在过去的几十年。我们进行了结合社会和环境研究最近在一个地区的土地利用变化,苏门答腊岛上的占碑省。目的是获得互补行参数提供平衡的洞察环境感知和eco-hydrological过程伴随的土地利用变化。采访村民强调担心干旱期井的水位下降和增加流量的波动之间的雨季和干旱期。周期性的缺水,严重影响生活,增加社会极化。Sap通量测量森林的树木和油棕表明油棕种植园使用尽可能多的水森林蒸腾。涡度相关分析蒸散的油棕点实质性的额外来源等油棕种植园土壤蒸发和附生植物。流基流从流域由棕榈树低于从流域主要由橡胶种植园;降雨后均显示高峰。 An estimate of erosion indicated approximately 30 cm of topsoil loss after forest conversion to both oil palm and rubber plantations. Analyses of climatic variables over the last 20 years and of a standardized precipitation evapotranspiration index for the last century suggested that droughts are recurrent in the area, but have not increased in frequency or intensity. Consequently, we assume that conversions of rain forest ecosystems to oil palm plantations lead to a redistribution of precipitated water by runoff, which leads to the reported periodic water scarcity. Our combined social and environmental approach points to significant and thus far neglected eco-hydrological consequences of oil palm expansion.
是国内外生态水文学关键词:;环境知觉;侵蚀;土壤水分蒸发蒸腾损失总量;森林;土地利用变化;径流;农村供水;流速及流水量;蒸腾作用

介绍

当仍有很多森林Bungku即使在干旱的两个月我们仍然有水在井。但是现在没有森林了,棕榈油。从Bungku农民,占碑,印度尼西亚,2013年6月。

大规模的土地利用变化等目前在印度尼西亚的棕榈油扩张特点是互动的社会,经济和生态过程。人们越来越认识到这种转换需要研究,包括人类和环境维度(布拉德肖和贝科夫2001年,博丹和天吾2012年,摩尔等人。2014年,Ledford 2015)。整合当地的知识和观念,例如,上述声明的一个农民占碑(印度尼西亚苏门答腊)使科学研究直接解决当地人民问题(2009年奥斯特罗姆,Pahl-Wostl et al . 2010年,朔尔茨等。2011年,引用在活页夹et al . 2013年)。虽然需要强调这种针对问题进行研究在众多的研究中,应用环境研究往往不能充分整合社会分析(乐乐和那些2011年Wandersee et al . 2012年,Tabara Chabay 2013 Sagie et al . 2013年,Reyers et al . 2013年,格奥伦斯坦,2014)。由此,我们看到需要应用跨学科研究,给信贷环境过程的嵌入在社会文化过程中,面对当地环境感知与自然科学测量。

印尼目前正在进行大规模的土地利用变化特征是下降的区域自然生态系统和增加mono-culture种植园的领域,从而创造可观的生态系统的变化。尤其是油棕种植园迅速扩大在印尼在过去的几十年中,总共不到一百万公顷的1990到2013年的超过七百万公顷;今天,印尼是全球领先的粗棕榈油产量(粮农组织2015)。油棕常常取代其他现金或自给作物,如橡胶种植园,但也被确认为一个司机的大规模森林砍伐(Koh 2008年威尔考乌,卡尔森et al . 2012年)。如此大规模森林转换向集约农业系统可能引起严重的水循环的变化(Bruijnzeel 1989、2004 Krishnaswamy et al . 2013年)。在我们的研究区域,占碑省在苏门答腊,油棕种植园的扩张使得人类感知的缺水问题,例如,表现在介绍性的报价。这样socio-hydrological后果和联系的森林转换尚未充分研究(乐乐2009)。

可用的科学以及受欢迎的油棕种植园与水循环研究主要关注水质(例如,wak 2005年,地球之友等。2008年,巴别塔et al . 2011年,科尔切斯特和超2011,Buschmann et al . 2012年,Gharibreza et al . 2013年)。一些社会科学研究水量不解释观察到的水可用性下降的根本原因(例如,Obidzinski et al . 2012年拉森et al . 2014年)。从自然科学的角度来看,与水相关的研究油棕稀少而且往往只检查水循环的单一组件(也看到伯爵等。2012年,Dislich et al . 2015年)。

在这项研究中,我们的目标是在整合社会和自然科学的方法来分析社会和eco-hydrological油棕扩张的后果。我们的跨学科的起点,面向问题的研究是水循环的变化的环境感知Bungku的居民,一个村庄在占碑。我们调查如果和这些观念可以用经验来解释如何导出环境变量测量提到附近的村庄。eco-hydrological,为此,我们分析了micrometeorological油棕种植园和土壤测量,橡胶种植园,森林网站。与棕榈油、橡胶种植在占碑自20世纪上半年(Feintrenie和Levang 2009)。橡胶种植园今天仍然是占主导地位的土地利用系统,于2013年占地660000公顷(2014个基点占碑)。我们的方法可以评估的环境感知和eco-hydrological流程后森林转换为单一种植。我们还长期气候数据进行分析,以评估潜在的气候变化的影响在占碑地区。我们的目标是(1)驴村民观念的变化在当地水循环的油棕主导地区,(2)识别环境过程导致水循环的变化,(3)面对经验环境数据的感知变化,因此(4)获得互补行参数的上下文中讨论环境感知eco-hydrological背后的实际过程。

hydrosocial周期和环境感知

hydrosocial周期(在林惇和巴德2014)作为一个框架来分析水society-nature相互关系的产物。尽管水循环的概念只关注物质成分的水,水的方式实际上流经景观是人类彻底的机构、实践和话语(林顿和巴德2014)。水可以因此被认为是一些固有的政治,因为控制水产生特定类型的社会权力关系和结构(魏特夫用其1957)。hydrosocial周期构建在水的概念为“混合”对象(拉图1993),即,one that simultaneously possesses a social and a natural dimension that are engaged dialectically as both product and agent of socio-natural change (Swyngedouw 2004). Water is thus considered to have a material energetic dimension, such as the flow of water that can change landscapes and established social orders and that provides the basis for individual or societal claims, as well as a cultural-symbolic dimension formed by symbolic orders, interpretive contexts, and social constructions (Becker et al. 2011). The hydrosocial cycle can thus be defined as a socio-natural process by which water and society interact materially and discursively (Linton and Budds 2014). In order to untangle the social and natural processes coproducing this hybrid nature of water, we combined qualitative social field research with natural science empiric measurements in this study.

从社会科学的角度来看,我们通过环境感知水的融合方法。环境认知可以被定义为“接收和处理的信息环境”(Ittelson 1973:4)。这包括评估和评价的信息,这意味着将环境上下文嵌入个人经验、想象力,和记忆(Schiffman 1982年,贝尔et al . 2001年)。这样,个人的方式分析环境和环境变化影响环保知识和价值观,特别是地方依恋,兴趣和动机,而且还通过具体的情况,如时间或环境变化的原因(Hellbruck费舍尔2003 Chokor等。2004年,布朗et al . 2005年,桑帕约员工et al . 2011年,Boelens 2014)。环境感知因此必须被理解为上下文相关的,动态的,东拉西扯地形成知识开放谈判和变化(2001年欧文)。因此,一致和不一致的环境感知和测量环境过程已报告(例如,莫泽1984,可怜的et al。2001年,Artell et al . 2013年,Cottet et al . 2013年)。

方法

研究区域

我们的研究工作的一部分,是一个跨学科研究项目调查热带低地雨林的生态和社会经济功能转换系统(http://www.uni-goettingen.de/crc990;浮士德et al . 2013年,Drescher et al . 2016年)。努力研究地区的占碑省东部低地的苏门答腊、印度尼西亚。领域为本研究工作是在占碑省的南部Bungku村及周边地区(图1)。在该地区的气候是热带潮湿(26.5°C, 2235毫米1根据气象台的数据在机场Sulthan Thaha,占碑),一个相对干燥的季节从6月到9月(月降水通常低于120毫米)。在1985年至2007年之间,在低地地区170万公顷的森林被清除(< 150米海拔)占碑省,对应于1985年森林面积的71% (Laumonier et al . 2010年)。今天,mono-culture橡胶和棕榈油种植园主宰的风景。橡胶种植在占碑自荷兰殖民时代(Feintrenie和Levang 2009);油棕种植始于1980年代中期,2013年扩大到近600000公顷(2014个基点占碑)。

Bungku村息差²面积600公里,由五个村庄。社会科学家的案例研究是在两个相邻的村庄进行Bungku北部Bungku Indah和柔佛巴鲁1(见图1)。直到1980年代,Bungku仍主要由森林地区,广泛的橡胶agroforests和迁移农业土地利用系统。此后,密集的日志记录、橡胶种植园的扩张,和油棕种植园的建立,这是提升尤其是1990年代中期以来(科尔切斯特et al . 2011),导致快速的森林砍伐。今天,自然植被只能发现在补丁Harapan雨林,森林康复项目在南部地区Bungku(图1)。2013年,土地利用在Bungku Indah特点是60%油棕种植橡胶和40%,近年来随着油棕强烈增加(个人沟通与村长);柔佛巴鲁1主要以工业和小农油棕种植园。公司PT亚细亚Persada拥有20000公顷的油棕让步直接接壤的柔佛巴鲁1(图1)。土著土地所有权在租界地区一直以来受压迫在1987年授予的特许权。庄园以来一直持续土地利用冲突的主题涉及众多国家和国际演员(更多细节见科尔切斯特et al . 2011年,Steinebach 2013年Beckert et al . 2014年,Hauser-Schaublin和Steinebach 2014)。

通过不断迁入其他地区的占碑和印尼的人口Bungku大幅增加在过去的几十年。虽然最初的解决项目在1970年代早期只占比约60户,村里的人口已经增长到了2015年的10798人(Hauser-Schaublin Steinebach 2014个基点县江哈里2015)。今天约10%的人口是原住民,55%是来自Java的移民,30%是其他地区的移民苏门答腊/占碑省和5%来自印尼的其他部分(个人沟通村长)。公共基础设施在Bungku普遍贫穷的调查(2013年6月)。道路沥青覆盖严重退化,公共电力和供水并不存在。更富裕的家庭有柴油发电机发电。家庭井,有时邻近的家庭之间共享,代表的主要供水Bungku村民。这些井显著不同建筑类型,从不洞附近的小河流与水泥更深的井了。水从这些井往往是泵和电动泵的房子。自2009年以来一直在Bungku销售瓶装水。从那时起,大多数家庭买瓶装水喝,也经常做饭。水是用于人们的个人卫生和洗盘子和衣服(个人观察)。

环境研究地块位于高地矿产土壤;土壤类型为壤土强淋溶土(Allen et al . 2015年),它的特点是一个粘土堆积层震源深度20 - 50厘米。测量了四块每个油棕单一栽培(HO1 - HO4),在橡胶单一栽培(HR1上- HR4),和在森林参考网站(HF1 HF4,图1)。每一个12块50 m×50 m大小。棕榈油和橡胶块位于附近(15公里)的Bungku的村庄。管理特点以及农业生态的立地条件是典型的小农Bungku种植园(个人观察)。种植园的年龄范围从7到16年;种植园的小农属性。森林地块位于Harapan雨林,30公里Bungku Indah。Harapan雨林部分严重的记录,直到大约2003,在2010年成为保护和修复区域。额外的测量在一个12岁的大规模油棕种植园Bungku 25公里(PTPN6无花果。1)。为进一步详细研究地区的总体研究设计工作项目,指浮士德et al . 2013和Drescher et al . 2016。

社会维度

基于最初的报道对缺水地区周围的油棕种植园在占碑,社会和自然科学家兴趣导致归纳社会案例研究。Bungku被选中,是因为土地利用变化和快速增加的报道缺水。案例研究,旨在调查村民的看法主要环境变化,挑战在当地供水、和过程有可能引起的水供应的问题。

探讨这些问题,我们进行了石林,半结构式家庭访谈(后娃2002;n = 30),分析了参与式观察、非正式访谈,焦点小组讨论,和参与式农村评估工具,即。、时间采访和资源映射(2002年之后Kumar)。现场工作在占碑进行8周期间从2013年5月至7月。受访者选择根据滚雪球抽样法(施耐尔et al . 2013),试图反映出村庄的社会结构。补充信息通过九个关键线人采访的代表私营部门,民间社会组织、公共部门在区域和国家层面。面试过程和数据处理的更多的详细资料请参考附录1。

在研究过程中很明显,局部水循环的变化不能很容易地从政治话语中分离出来。因此我们选择hydrosocial周期作为一个概念性的框架来应对这些现有的歧义和分析socio-natural关系的不同维度。应用这个框架,社会和自然科学家共同参与这项研究讨论了如果和村民如何感知的社会由实证案例研究可以解释环境数据集。

环境模式和流程

土地利用变化

在PTPN6大规模油棕种植园(图1),涡度相关技术(Baldocchi 2003)是用来测量土壤水分蒸发蒸腾损失总量,风矢量的三个组件(METEK USA-1, Elmshorn,德国),以及水通量(LICOR 7500年,林肯,美国)。我们使用数据从三个晴天在2014年10月和11月减少日常天气引起的变化。

蒸腾速率,土壤侵蚀,空气温度在林冠下,油棕和土壤水分波动进行了研究,橡胶,和森林地块(HO1 - HO4 HR1上- HR4 HF1 HF4,图1)。估计站蒸腾率我们测量sap通量密度和热耗散探针(Granier 1985、1996)在这12个情节以及PTPN6网站。对于测量石油棕榈叶的叶柄,我们使用校准和抽样方案提出的妞妞et al . (2015)。标准方程(Granier 1985)是用于橡胶和森林的阴谋。树木,径向配置文件与木质部液通量密度的变化建立了深度。从树和棕榈树推断站蒸腾,库存数据使用(Kotowska et al . 2015年)。因为测量部分不是同时进行的,我们也平均的值为分析最小化三个晴天天气变化引起的。更多细节关于这些主题和其他所有应用方法可以在附录1中找到。

12森林和种植土地,土壤碳含量啊地平线(max 10厘米深度)测量(Guillaume et al . 2015年)和土壤侵蚀估计通过评估土壤碳同位素组成(δ13C)与深度。的δ13C概要文件在种植园与森林参考图相比,侵蚀被认为是零。这是必要的,以估计表层的厚度后输了侵蚀森林转换。评估小气候变化(气温、空气湿度和土壤湿度),气象站配备温湿计(Galltec蜜剂,Bondorf,德国)和土壤水分传感器(IMKO Trime-PICO, Ettlingen,德国)被安装在12个研究情节。

在两个小集雨包括一些棕榈油和橡胶块(HO1 - 4, HR1上- 4,图1),我们记录流速及流水量和测量降雨拦截了四个月。一个流域大小(14.2公顷)是由10 - 14岁的油棕种植园(包括占流域面积的90%)。其他流域(4.9公顷)由不同的橡胶站:8岁(占流域面积的19%)和30岁(面积的56%)mono-culture橡胶种植园和丛林橡胶(面积的25%),橡胶树和自然建立了双子叶植物树种。我们选择两周(7日至2013年11月20日)的成因包括干燥并记录多雨条件。棕榈油和橡胶的单一栽培的截留降水在各自的集雨评估通过测量净降水量和树干茎流,并减去从降雨事件。

beplay竞技

从1991年- 2011年期间,我们分析了气温和降雨量气象站的数据位于机场苏丹Thaha,印尼气象服务的占碑、财产(BMKG)。我们的目的是评估是否有气候变化在占碑在过去20年。意思是,最高和最低温度以及降雨数据分为时间组件检测这些变量在过去几年的趋势。分析气候趋势规模更大的时间,我们计算蒸散标准化降水指数(SPEI)从全球SPEI数据库(SPEIbase;Vicente-Serrano et al . 2010年)Bungku地区从1901 - 2011。SPEI multiscalar干旱指数,考虑降水和潜在蒸散来确定干旱;强烈的干旱是反映在一个大的负值。

结果

社会视角的改变水的可用性

结构和分析村民对环境的感知,我们首先描述人民对环境变化的评估,他们观察到在Bungku时间期间,其次人们的个人评估这些变化。最后,我们讨论影响当地水供应减少洁净水的可用性的结果。

村民评估当地水资源的变化

在过去的25年里,村民们当地水资源Bungku观察到明显变化。中提到的观察是一个更快的消耗地下水水库在干旱期,更高的水位波动与旱季期间,水平很低,地表水污染的增加(见表1)。地下水的快速消耗水平在旱季是特别重要的,村民们因为他们的水供应被家庭井主要保证。井干涸了过去数十年也被报道。然而,共识采访村民Bungku是干燥的时期,水的短缺已经开始发生更快和更频繁地自2000年代初。他们观察到,从那时起,在长时间的干旱期,许多村里的井干。

除了快速地下水枯竭,社区成员报道,流速及流水量水平减少旱季期间更快比10年前的情形;几个较小的河流停止流动后几个星期没有下雨。沼泽地区通常沿着小溪和河流众多的研究区域。然而,在过去的几年中,许多人观察到开始下降程度和深度,或者已经完全干涸。在雨季,很高的河流水位迅速下降后降雨事件近年来观察。

采访村民还提到了水质变化。据报道,水质明显减少在过去的几十年中,称为水的颜色变化从“干净”和“纯”过去“浑浊”和“泥泞”的研究。水质是特别坏的缺水。当很多井Bungku干涸,许多村民依靠地表水个人卫生。然后生成进一步污染尤其是浅或停滞的水体。

挑战在获得干净的水也被官方文档在村里的发展。“困难获取清洁的水”排名中四个五村村庄的最紧迫的问题。可能是一个额外的因素相互关联的季节性缺水Bungku增加空气温度的观察。村民认为这已经成为显著的热自油棕种植园开始主导的大部分村庄周围的景观。

当地评估增加季节性缺水

的解释观察到的变化在当地的村民供水总管,但都直接或间接与Bungku地区正在进行的土地利用变化。给出的解释为减少地下水和河流在旱季包括特别的森林砍伐和油棕种植的扩张(见表1),观察水的可用性下降特别是在油棕成为占主导地位的景观元素。村子里常见的故事由一个据称高用水棕榈树,被认为导致相邻的沼泽地区,河流和水井干涸。橡胶种植园,而另一方面,据信,而“保存”或“商店”的水在土壤中。一些村民说井他们建在油棕种植园干涸后几周没有降雨,而井内橡胶种植园提供水即使在长时间的干旱期。进一步解释当地的河流的低流速及流水量由个别村民提出包括landscape-shaping油棕公司的活动,例如,排水的沼泽、河流渠道化,或在道路建设运河网不足。

地表水的关键线人报道,持续增加的污染可能与村民自己的行为(见表1)。由受访者提到的主要问题是缺乏村里废物和废水管理、个人卫生使用地表水,毒药的使用钓鱼。村里的人口快速增长增加,导致不断增加的废物和废水量。对油棕种植,个别村民指责缺乏环境管理和缺乏缓冲区沿着河流输沙量的增加当地的河流在过去几年。肥料和杀虫剂可能浸出据报道其他研究中被进一步污染来源(例如,大花紫薇et al . 2008年伯爵et al . 2012年,Obidzinski et al . 2012年拉森et al . 2014年,艾伦et al . 2015),但只提到的几个村民在我们的研究中。

上面的评价提出了反映Bungku的普遍看法的受访者,包括橡胶和棕榈油的农民。然而,一些土著农民和当地居民提出了不同评估当地的发展。他们最强调油棕本身造成环境退化发生在该地区,例如,还特别“water-greedy。”相比之下,个体,更繁荣的油棕农民,公司代表,和当地政策的代表机构否定最负面的环境影响的油棕扩张,而是强调经济效益。

减少对当地供水水量的影响

由于当地缺水漫长的旱季期间,采访的大多数家庭被迫访问不同,更丰富的水资源。这些通常是距离10公里的村庄。只有少数家庭拥有一辆车可以运输一个水量持续几天。贫困家庭不得不依靠富裕的邻居携带额外的水。卡车与水箱可以责令村,但是除了大量的成本这意味着拥有主要的储存设施,大多数家庭都没有。因此,许多家庭试图减少用水量和瓶装水用于最重要的用途,即。、饮用、烹饪、洗涤婴儿。瓶装水的销售在亭村被报道在旱季几乎翻了一番。关于个人卫生、洗衣服、和烹饪的清洁设施,许多人寻求任何其他可用的水源在村庄,一般水质差,例如,小沼泽和河流。据统计社区卫生中心的皮肤疾病和过敏是第二个最常见的疾病(上呼吸道感染)时Bungku调查。患者皮肤过敏一般推荐使用瓶装水洗澡。 The degradation of water quality was also reported to lead to substantial declines in fish stocks, forcing villagers to go fishing at the rather distant larger streams near the Harapan Rainforest or to rely on aquaculture.

环境模式和流程

土地利用变化

蒸散率由涡度相关技术在一个12岁的占碑的油棕榈种植园(PTPN6)分别为4.7±0.1毫米的一天1(三个阳光明媚的日子,意味着±SE;(表2)。在相同的天,同样的种植园,PTPN6),蒸腾的油棕来自sap通量测量估计为2.5±0.1毫米的一天1;其余47%的土壤水分蒸发蒸腾损失总量很可能被其他植物蒸腾作用的总和,如地面植被或树干附生植物,和蒸发,例如,从土壤中。

平均蒸腾速率的5个油棕情节(HO1 - 4, PTPN6)晴天分别为1.8±0.3毫米的一天1(三个晴天平均为每个情节;均值±SE代表之间的空间变异性油棕提到的5块),比平均水平低11%的四个森林地块(HF1 - 4, 2.0±0.2毫米1)。然而,这么小的差异在于使用的相关不确定性方法(见,例如,妞妞油棕et al . 2015年)。橡胶种植园(HR1上- 4,1.1±0.1毫米的一天1)平均蒸腾速率低于85%的森林和63%低于油棕种植园。此外,橡胶树(部分)在旱季里落叶,这有效地进一步降低蒸腾(峰值的70%叶脱落)。

在集水区降雨拦截油棕种植园降雨事件的28%,而17%的橡胶种植园。观察到的差异可能与油棕外部干水存储容量高,我们估计6毫米成熟的种植园中石油palm-dominated流域。在树干上修剪叶柄的屁股仍然在过去的几年里,钱伯斯形成腐殖质,水,附生植物。

流速及流水量数据从两个集雨证实棕榈油和橡胶种植园之间的差异:baseflow在干燥条件下较低的油棕种植园(1.8 l s1每公顷排水)比橡胶种植园(8.2 l s11)。强烈的降雨(> 60毫米)后,记录流速及流水量水平强烈高架集雨(21.2 l s11油棕和36.9 l年代11分别在橡胶排水;图2)。

土壤侵蚀作为来自δ13C概要文件以及减少土壤碳含量相似的棕榈油和橡胶块,平均35±8 (±SE)厘米的表层土壤损失和总计70%的C含量减少因为转换油棕种植园,33±10厘米和62%橡胶种植园(表2;Guillaume et al . 2015年)。森林土地,侵蚀被认为是零(见方法)和C含量啊地平线为6.8±0.8%。

地块内的小气候条件的分析显示,土壤水分没有明确的模式。我们认为可能的原因是,地块内的可变性高于土地利用系统内的可变性,从而不能充分评估每个情节只有一个土壤水分传感器。然而,空气温度的差异观察在林冠下,更高的棕榈油和橡胶比在森林里的情节(分别由0.4和0.5°C,表2)和显示昼夜波动在种植园类型1.5倍高于在森林里。

beplay竞技

SPEI指数的分析在过去的100年里表明干旱复发Bungku地区(图3),他们的频率和强度没有增加在过去的世纪。最严重的干旱,反映在一个大负SPEI索引值(即。-1.5),发生在1924年,1983年和1998年;他们与强大的厄尔尼诺南方涛动(ENSO)事件。

气温和降水趋势的评估从1991年到2011年平均和最大温度的显示无显著变化。然而,最低温度显示增加约1°C从2004年- 2011年(p < 0.05),表明一个小范围的减少每年的温度变化。降雨,21年的完整的数据系列,每年是2235±84毫米(均值±SE)。降雨量占碑的特点是相对干燥的时间从6月到9月,月平均降雨量时通常是低于120毫米。在一些如1993年,1994年或2011年,这种旱季更明显,至少连续两个月与月降水量低于40毫米。其他年份,如2005、2010、潮湿和干燥的季节不是很明显,表明高变异性之间的降雨模式。根据评估数据,我们得出结论,没有明显的气候变化在占碑between1991和2011年,也可能不是在上个世纪。

讨论

当地水环境的感知变化周期

干燥的时期我们的研究表明,水资源问题越来越为当地人口在石油palm-dominated景观我们的研究区域。采访村民报告,重大的改变水循环发生在研究地区在过去25年。采访村民的主要担忧是表层和次表层水,他们的衰落归咎于当地快速从景观镶嵌的森林和土地利用变化(agroforest)橡胶补丁越来越油palm-dominated土地覆盖。相似的森林转换之间的联系和变化在当地供水中观察到的一些研究,例如,有关支付生态系统服务的发展计划(Pattanayak 2001年克莱默,Pattanayak 2004年,阿斯奎斯et al . 2008年,Munos-Pina et al . 2008年,Lapeyre et al . 2015年)。这样的计划,例如,介绍了从森林地区维持流域服务,包括稳定的旱季的时候流水量。

村民的知觉在Bungku森林转换油棕种植园负面影响当地的水资源远远超过转换为橡胶单一种植。在村民的意见,油棕种植园消耗大量可用的水在旱季。这些陈述反映了绝大多数的评估采访村民,独立于他们的社会背景,包括专用的油棕农民。这是符合家庭调查研究在45个村庄在占碑省(n = 700;浮士德et al . 2013年)显示,高意识的村民在所有社会群体的油棕种植的环境影响(m .欧拉诉克里希纳,z Fathoni, s . Hermanto美国南部,2012年m . Qaim,未发表的数据)。干井和地表水环境的油棕种植园的研究中也发现了Obidzinski et al。(2012),拉森et al .(2014),“地球之友”的一个非政府组织报告et al . (2008)。

两个小组的被采访者,然而,传播不同的评估当地的发展。取决于他们的社会背景和(非)参与油棕盈利业务,他们过分强调或完全忽视消极的水文影响的油棕扩张。这表明当地的话语在供水深深嵌入到一个更广泛的话语在区域土地利用变化的影响。当地水供应被使用作为一个参数来证明个人的指控和观点的疯狂扩张,单作油棕种植园。演员团体大力提倡油棕业务的优点是在正在进行的土地利用变化的赢家的农业系统。另一方面,贫穷的小农和土著居民面临着大型农业投资者,使该地区获得土地越来越难以承受。考虑到在该地区正在进行的土地利用冲突的不同性质,描述了政治化的缺水并不奇怪。Steinebach(2013),嗯,《浮士德》(2014),和恩et al。(2015)已经广泛地描述了土著人民和该地区的贫困农民形成战略联盟,从事环境正义论述合法化和加强他们的政治主张获得土地和自然资源。

由于经常干涸井,家庭被迫访问更丰富,但往往相当遥远的水资源。从这些来源严重依赖水的运输机动车辆。获得干净的水就这样高度依赖家庭的财务状况,即。,可用资本购买瓶装水或订购更大的坦克的水。根据我们的观察,可以提供购买饮用水Bungku大多数采访了家庭,而使用瓶装水洗澡或其他的活动将大幅家庭财务压力。水因此强烈增加社会偏振,进一步较那些没有参与油棕业务盈利。

邻居之间的合作在必要的时候,也就是说。,times of local water scarcity, generally seemed strong regarding the provision of water. However, recounts of locked wells during the strong El Niño year in 1997 suggest that social cohesion might decline in times of extreme scarcity, which poses risks of social unrest.

在缺水的时候,使用的不断增加地表水对个人卫生,过去的几十年,随着人口的快速增长给当地水体的巨大压力。因此,水从小型和高度经常光顾当地水体普遍观察到的质量很差,这可能是疾病的一个重要原因,例如,皮肤。甚至在占碑大河流的水不能被认为是安全的,因为可能浸出的农药从周围的种植园(伯爵et al . 2012年,艾伦et al . 2015年)或上游金矿开采活动。穆斯林占多数的村庄,这并不仅仅是关于健康的问题,但也对宗教习俗。洗干净的水是必不可少的仪式祈祷之前,快速突破,葬礼,和其它宗教庆祝活动。

环境过程导致水循环的变化

蒸散率来自涡度相关测量一个12岁的油棕种植园(PTPN6)干燥,阳光充足条件相似(4.7毫米的一天1)值报告低地雨林在婆罗洲(4.2毫米的一天1年平均;Kumagai et al . 2005年)和雨林在马来西亚半岛(4.2毫米的一天1年平均;塔尼语et al . 2003年)。蒸腾作用估计来自sap通量测量相同的油棕种植园(2.5毫米的一天1)之间的最高五油棕种植园评估在这项研究中,并在15个不同的油棕种植园的不同年龄更大的研究地区(辊et al . 2015年)。也类似于四个森林情节中蒸腾速率最高(2.4毫米的一天1)。油棕和森林蒸散估算与蒸腾速率对热带森林网站报道在印度尼西亚和澳大利亚(1.3 - 2.6毫米的一天1;考尔德et al . 1986年,贝克尔1996年McJannet et al . 2007年)。这表明油棕可以发生实质性的利率在一定条件下,尽管,例如,他们更低生物质相比,每公顷森林(Kotowska et al . 2015年)。在所有研究情节,sap flux-derived估计平均油棕和森林蒸散率相似,但橡胶种植园发生在60%以上相似条件下更低的利率。也,橡胶树部分摆脱了树叶在明显的干旱期,从而进一步减少蒸腾70%明确在缺水的时候。除了水的低得多的再次蒸发到大气中,降水拦截由橡胶种植园1.7倍低于油棕种植园(28%的降雨事件);拦截落入我们的值的范围值报告在东南亚热带森林(通常10 - 30%,例如,1997年堤坝,Kumagai et al . 2004年,迪茨et al . 2006年)。低蒸腾和拦截可以解释的差异从油棕baseflow主导集雨相比橡胶集雨主导,我们观察到。

土壤水分入渗能力由Ks-values来自环渗透计实验研究区域不同土地利用类型的报告从森林(47厘米人力资源减少1人力资源)通过橡胶(7厘米1在收获路径,7.8厘米的人力资源1橡胶树)之间的油棕种植园(3厘米的人力资源1在收获路径和除草圈;美国Tarigan Sunarti,未发表的数据)。低得多的渗透能力在森林种植园相比符合森林转换后观察到的强烈的土壤质量下降,即。,降低C含量和侵蚀(Guillaume et al . 2015, 2016)。C含量在土壤中起着关键作用聚合(2002年Franzluebbers Bronick和拉尔2005),而侵蚀带来更深的和土壤密度层土壤表面。因此,两者都是土壤渗透率较低有关。这样的土壤退化森林转换后也观察到类似的土地利用类型在马来西亚(Gharibreza et al . 2013年),中国(de Blecourt et al . 2013年)和加纳(丁et al . 2014年)。虽然土壤退化的程度是相似的橡胶和棕榈油种植园之间,土壤特性更异构油棕种植园,即。,soil organic carbon content is lower in inter-rows (Frazão et al. 2013) and frequent and intensive management and harvesting operations increase soil compaction, e.g., on harvesting paths. The surfaces with the most degraded soil in oil palm plantations correspond to the locations where rainfall interception is low because of the incomplete canopy cover between palms (> 20% gap fraction; Kotowska et al. 2015). This may explain the higher runoff as reflected by two-fold higher relative peak flows, i.e., normalized by baseflow, in oil palm than in rubber plantations.

结合观察到更高的油棕蒸腾速率比橡胶种植园,增加径流在油棕种植园导致显著更少的水被用于地下水补给后降水比橡胶种植园,远低于在森林地区。因此,地下水补给可能油棕集雨为主的低效率比橡胶为主的,这可能会增加缺水干燥的时期。类似的减少干旱时期baseflows和增加后沉淀峰流森林转换后在各种研究报告(例如,Bruijnzeel 1989年布雷默,弗里奇1990年)1995年,Elkaduwa Sakthivadivel 1999年,周等人。2002年,Bruijnzeel 2004年,克劳斯·et al . 2010年,齐默尔曼et al . 2010年)。

我们的研究结果是一致的水文效应的“海绵和泵”方法的森林转换(Pena Arancibia Bruijnzeel 2004年,2013年)。森林可以作为海绵通过提高入渗率和水分保留由于有机质的影响和根网络对土壤物理性质,并由世界讲述作为泵向大气中大量的水(见,例如,佩纳Arancibia 2013)。在我们的研究中,两种土地利用类型取代森林可能减少了海绵的效果。根据“渗透平衡假说”(Bruijnzeel 1986、1989、2004),净森林转换对水流的影响很大程度上取决于森林的土地覆盖类型替换。Baseflow(在干旱期)在森林地区如果损失可能高达渗透能力较为重要的低得多(evapo)蒸腾速率在新成立的土地利用系统,这是常有的事。在我们的研究中,橡胶种植园就是这样一个例子。然而,油棕种植园是不同的:我们发现土壤退化,因此低渗透率以及高水蒸气转移到大气中。结合,这可以引起或增强周期缺水油棕景观为主。

面对变化与环境测量

我们的研究结果表明,降雨量及降雨季节性模式没有显著改变油棕以来在研究地区的扩张。同时,类似的水卷re-evaporated回大气层油棕种植园和森林,但减少水的渗透进入土壤的油棕种植园。因此,多沉淀水离开了景观作为地表径流,造成河流高在降雨;更少的水仍然在棕榈树下的土壤比在森林地区,地下水补给却降低了。结果,井可能干燥干燥的时期(早期)在油棕主导地区,据报道的大多数采访Bungku村民。中水回用的油棕率极高的感知,增加季节性缺水的主要原因在一些Bungku村民不匹配的结果我们的蒸散和蒸腾测量。然而,人民认为地区油棕扩张可能会负责当地缺水干燥的时期是由几个环境测量的结果。我们也有迹象表明,在eco-hydrological特征有显著差异(尤其是蒸腾率)之间的棕榈油和橡胶种植园,所观察到的几个村民。

因此我们匹配的社会认知和环境测量提供了多方面的解释物理水循环的变化。这些变化背后的主要力量是油棕迅速扩大业务,构成森林砍伐和土地利用变化的主要驱动力在该地区(科尔切斯特et al . 2011年)。当地水循环的变化不仅是造成土壤退化在棕榈树下,也通过渠道化的河流和沼泽地区的排水油棕公司(个人观察,从卫星图像)。这些转变的物理水流镜子改变社会权力关系的转换的最初forest-dominated地区向一个集中管理农业的和工业的景观(见Beckert et al。2014年,布莱德等。2015年,海因et al . 2015年)。水,以前常见的池资源丰富,今天是旱季期间成为一种稀缺资源。在这种缺水的时候,周围的人重组他们的日常生活不断的“寻找水。“水因此越来越被视为一种商品,而不是一个常见的资源池。这种资本增加社会偏振村里赢家之间的土地利用变化和弱势社会群体,如原住民或贫穷的农民。减少获得土地的光(科尔切斯特et al . 2011年,Beckert et al . 2014年,Hauser-Schaublin Steinebach 2014年,海因et al . 2015年),获得干净的水变成了一个额外的参数证实在当地的政治主张争论获得土地和自然资源。我们的社会和环境分析的不同组件和流程hydrosocial周期Bungku因此清晰地描绘了当地water-society关系的复杂性。它为例,说明当地土地利用变化触发hydrosocial材料和散漫的变化周期,即。,当地水资源短缺的发生以及其本地解释,不同的社会群体。

结论

水资源短缺报告更经常发生因为油棕种植已成为占主导地位的土地使用和发生过大规模的森林采伐。几个村民强烈强调油棕是水的主要消费者,因此主要负责减少当地地下水位和水供应。分析环境过程通常支持这种看法,也证实了橡胶和棕榈油种植园之间的区别。然而,有一些eco-hydrological复杂性添加到本地的解释。土壤水分蒸发蒸腾损失总量数据表明,油棕种植园使用差不多水作为蒸腾的森林。而不是高用水的油棕本身,当地缺水似乎与水在景观尺度降水后的再分配。在自然生态系统中,例如,森林,降雨量最大的一部分被土壤和水对植物的蒸腾作用和地下水补给。根据油棕种植园,然而,沉淀水不能穿透侵蚀和土壤压实。因此,大量的水使景观作为地下水补给径流和更少的水。大规模转换的自然森林油棕种植园从而诱发或提高周期性缺水。


作者的贡献

珍妮弗·莫顿和亚历山大滚了同样的角度来研究协调,造成数据和想法,的时间写作和修改手稿。詹妮弗·莫顿协调人类的维度研究的一部分,亚历山大把自然科学的部分。

对这篇文章

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确认

这项研究是由德国研究基金会的资助(DFG)在990年合作研究中心的框架(http://www.uni-goettingen.de/crc990)。詹妮弗·莫顿收到的资助Heinrich-B�基金会。我们非常感谢我们所有的印尼同行的援助在现场工作。特别感谢我们所有的印尼现场助理让广泛的现场工作成为可能。Terimakasih !最后,我们感谢两位匿名评论者的建设性意见。珍妮弗·莫顿和亚历山大·R�会造成同样的手稿。

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