Shifting cultivation, also called swidden agriculture and slash-and-burn farming, refers to any temporal and spatially cyclical agricultural system that involves clearing of land-usually with the assistance of fire-followed by phases of cultivation and fallow, during which land is seldom cultivated, the natural vegetation regenerates, and soil nutrients are restored. Fallows of the shifting cultivation cycle can play a number of complex roles within a farming system, depending on the interplay between biophysical constraints and the socioeconomic factors that affect fallow duration and management. The Kalahan Forest Reserve is 14,730 ha of public forest land and part of the ancestral domain of the Ikalahan-Kalanguya indigenous people of Nueva Vizcaya, Luzon, Philippines. The reservation was established in 1974 under a pioneering agreement with the government which legitimized the prior and vested rights of the indigenous people over their ancestral lands, giving them complete control and authority to manage its natural resources. The Kalahan Forest Reserve landscape is a dynamic mosaic of fields, fallows, and forests at different stages of succession. The community is actively pursuing biodiversity conservation and watershed protection activities, while developing various forest-based livelihoods. Such a scenario is assumed to depend on further increase and/or maintenance of a number of forest types in the landscape. Because farmers' decisions to keep lands in secondary forest fallow shape the local landscape and determine the extent of ecological benefits associated with secondary forest, it is important to elucidate fallowing behaviour and the resultant fallow management systems of farmers, and to know the consequences on the formation of fallows and secondary forests and the implications to the community's multiple production, ecological and socioeconomic goals. The main objectives of the study were: (1) to determine the present trend in fallow management among households of the Kalahan Forest Reserve; (2) to analyze the consequences of present fallow management systems on the recovery process of fallow fields; and (3) to discuss how fallow management of households affect the overall landscape patterns emerging from the way land is utilized in the Reserve.

Through household surveys, interviews, focus group discussion and field observations, the current farming system, basic socioeconomic characteristics and farm portfolios of households of selected villages within the Kalahan Forest Reserve were described. This is to make clear if differences in factors such as population densities, biophysical conditions and access to infrastructure correspond to differences in incomes and livelihoods, the production factors utilized by households, and fallow duration and management. Results show that shifting cultivation is still widely practiced in the Reserve, as part of the indigenous culture of the community and to meet both subsistence and cash needs of households. However, at present, farmers cultivate a lesser number of swidden fields within more confined areas in the Reserve, and complement farming with other income-generating activities. All of the villages studied, regardless of differences in biophysical and socioeconomic attributes, were highly dependent on farming and off-farm-based incomes, and have high utilization rates of products from fallow fields and forests, particularly firewood, especially the remotest village which has households with the lowest incomes and fewer alternative livelihood sources. On the other hand, the village nearest to the town center has shown the greatest tendency towards more intensive land use, with changed production technologies associated with commercial vegetable gardening. There was no apparent difference in fallow management practices among the villages; although in the central village farmers favor the planting of particular species in their fallow fields. Farmers recognize the value of fallowing in restoring soil fertility, and utilize fallow fields and forests as source of firewood, small timber for construction, fruits and other non-timber forest products.

Farmers have applied different cropping and fallowing periods on their fields. These depend on a number of factors such as inherent fertility and other characteristics of sites, urgency to clear land for farming, and individual farming skills. Case histories of selected elderly farmers showed that, over time, more fields are left in fallow for long periods after being cultivated once. Those fields that remain utilized have high crop/fallow ratios, indicating the stabilization of shifting cultivation. Data from field measurements and land use histories indicate that farmers can afford to apply fallow periods (15-20 years) that are perceived to be adequate for recovery of woody growth and soil fertility. There is similarity among villages in terms of distribution of fallow fields in terms of age, majority being left for 15 years since last cultivation.

There are no basic ecological data regarding the recovery process of vegetation and soil in fallow fields, which are predominant in the Kalahan Forest Reserve due to the long history of shifting cultivation and other agricultural activities. Using structured interviews and field measurements (chronosequence approach), the effects of fallow age on plant species composition, vegetation structure and soil properties were examined in the eastern portion of the Kalahan Forest Reserve within the same villages included in the household survey where agriculture and agroforestry activities are actively practiced. Thirty-two fallow fields or sites of varying fallow ages were sampled using a nested design. Results show a linear increase in basal area (m2/ha) and stem density with fallow age, but no apparent fallow age dependency of species richness (no. of species/100 m2), diversity (Shannon Index) and soil C:N ratio. The tree layer (stems > 5 cm DBH) are dominated by members of Euphorbiaceae, Moraceae and Fabaceae. The dominant species (based on Importance Values) are those with value for commercial or household use that are deliberately introduced by farmers, or early successional species. While there was an increase in the number of species appearing in older fallow sites, there was no distinct pattern of change in species composition. The same group of species dominated the tree community regardless of fallow age or fallow age grouping. These indicate that species diversity in fallow sites of various ages in the Reserve is largely a result of management by the farmers. In terms of aboveground biomass storage, while the high variability in the biomass data needs to be addressed, the patterns that can be gleaned agree with findings regarding biomass growth of secondary tropical forests. Fallow fields appear to accumulate biomass at a rapid rate extending to 15 years or more from the time of abandonment. The results indicate that, aside from years of site abandonment, other factors such as individual farm practice, land use history, and inherent biophysical site differences maybe more important in determining site structure and composition, although the space-for-time substitution approach may not be optimal in a highly heterogeneous landscape such as the Kalahan Forest Reserve. The findings also imply that current fallow management practices may adequately recover biomass lost during the cultivation phase, but not species composition that is comparable to that of similarly-aged mature intact forests.

Current land utilization for farming, in general, is still below the limit (10-ha) imposed by the community for families in the Kalahan Forest Reserve and is likely to remain this way in the future because of inherent physical limitations in the extent of land suitable for farming. Other factors that could limit further expansion of shifting cultivation fields are direct interventions in the form of community rules and regulations on the size, location and manner of preparation of fields, and permanent protection of former cultivation sites that already achieved secondary forest growth; declining population trend in the more remote villages; and changing livelihood activities and lifestyles of households within the Reserve. The landscape implication is that while a larger area of households` fields remain under long fallow or undisturbed, areas that continue to be preferentially cultivated may run the risk of over-intensification.

Current land utilization and fallow management implemented by households appear to be favorable with the community's goals of rehabilitation and protection of forest resources in the Kalahan Forest Reserve. Their participation in payments-for-ecosystem services schemes such as forest-based carbon sequestration projects are also beneficial, as potentially large areas of land may be included in such activities. However, it is important to address the high dependency of households on farming for livelihood, and on fallow fields and forests for daily needs such as firewood. Ultimately, the net benefits for the participation of the community in such activities should provide enough incentive for farmers to minimize, if not totally stop, the clearing of forests for farming.

焼畑耕作は、森林伐採と火入れによって土地を開墾し、一定期間耕作を行った後に移動し、休耕して地力回復を図る農業システムである。焼畑耕作という農業システムの持続可能性を検証するためには、休耕段階において、土地の土壌条件や植生がどのように回復するかを明らかにする必要がある。こうした土地の生物物理的要素は、休耕期間の長さや休耕地の管理形態によって大きな影響を受けると考えられるものの、その詳細は明らかでない。さらに、こうした休耕地の維持管理形態は、地域の社会経済的条件によって異なると考えられるため、これらの関連性についてもあわせて検討する必要がある。

そこで、本研究では、フィリピン・ルソン島の山間地域に位置するカラハン森林保護区(Kalahan Forest Reserve:KFR)を対象として、焼畑耕作域における休耕地の管理状況の詳細を社会経済的要因との関連において明らかにするとともに、休耕地における生物物理学的な特性の変化を把握することで、当該地域における持続的な土地利用計画策定のための基礎的な知見を得ることを目的とした。具体的には、まず、対象地域における休耕地の管理状況の詳細と社会経済的諸条件との関係を、農家へのアンケート調査をもとに明らかにした。さらに、こうした休耕地の管理が耕作後の土壌および植生の回復に与える影響を、フィールド調査を行うことで、具体的に検証した。そのうえで、現在の焼畑耕作システムによって得られる多様な生態系サービスと、森林の炭素固定機能に着目したグローバルスケールでの生態系サービスとの関係性について考察を行い、現在の焼畑耕作システムにおける問題点と今後の土地利用の方向性について検討した。

まず、カラハン森林保護区内に位置する複数の村を対象とし、各村における農家の社会経済的状況をアンケート調査することで、現在の農業形態の特徴を明らかにした。その結果、現在も大半の農家が焼畑移動耕作を行っているものの、農家の平均耕作地面積は減少しており、保全地域内のより狭い範囲内で集中的に行われていることがわかった。また、補足的な換金作物の栽培により、新たな収入源を得ていることもわかった。調査を行ったすべての村において、農家は農業と農業以外の収入との両方に依存していた。調査を行った村間で、休耕地の管理形態に明確な違いはなかったが、中心部に位置する村では、休耕地に特定の植物種を植栽していることが明らかになった。農家は、休耕により土壌の肥沃度を回復させることの重要性を認識しており、また、燃料としての薪や建築材、果物、その他の作物を得る場として、休耕地を有効に活用していた。休耕地として長期間残されている立地が徐々に増加している一方で、耕地として利用されている立地の休耕期間は短縮化されており、焼畑移動耕作が行われている範囲が限定されてきていることが示唆された。カラハン森林保護区において、現在、農地として利用されている面積は、農家あたり10ha以下であり、自然立地的な制約により、農地面積が将来的に増加する可能性は低いと考えられた。

つぎに、共時的手法を用いることで、休耕年数が植生構造や種組成、土壌特性、およびバイオマス蓄積に与える影響を検証した。その結果、休耕年数の増加に伴い、木本の胸高断面積や立木密度は線形に増加したものの、一定面積辺りの出現種数や種多様性(Shannon H')、およびCN比は明確な変化を示さなかった。優占種は、商業的もしくは自家用の利用価値の高い種であり、農家によって意図的に導入された種もしくは遷移初期段階の種であったことから、休耕地における植物種の多様性は、農家による管理活動の影響を強く受けていることが示唆された。また、休耕地において、耕作放棄後15年程度もしくはそれ以上の間にバイオマスの蓄積が著しく進んでいることが明らかになった。現在の休耕地管理形態は、耕作によって失われたバイオマスを回復する上では、適切であるものの、焼畑耕作が行われていない森林と同様の植生(種組成)の回復には、不十分であると考えられた。

カラハン森林保護区は、森林による炭素固定機能に着目したプロジェクトに参画しており、こうした生態系サービスに対して、海外から資金提供を受けている。こうした地域の生態系サービスに着目した国際的なシステムに参画し、今後の具体的な土地利用の方向性を考えるにあたっては、地域の人々が生活していく上で、生態系から享受しているサービス(耕作地、休耕地、森林から得られる多様な「供給サービス」)とその重要性を考慮し、地球規模での環境問題に寄与しうる生態系サービス(炭素固定などの「調整サービス」)とのバランスを検討していく必要がある。地域における持続的な土地利用システムを確立していくうえで、こうした国際的な活動に参画することは、過度の森林伐採や耕地化を防ぐ上で、農民に十分なインセンティブを与え得ると考えられる。

以上のように、本研究は、伝統的に焼畑移動耕作を行ってきたカラハン森林保護区における、現在の休耕地の管理状況の詳細、および休耕地の管理が土壌や植生の回復に与える影響を、社会経済的要因と生物物理学的要素との関連から具体的に明らかにしたものである。こうした知見は、地域における土地利用の持続可能性を検討するうえで極めて重要な知見である。また、本研究は、こうした農業システム(特に休耕地)から得られる直接または間接的な生態系サービスの多様性、およびその重要性について議論することで、農家にとっての地域資源の重要性を明確に示している。本研究成果は、今後、気候変動などのグローバルな環境問題への貢献が求められる東南アジアの農村地域において、焼畑耕作システムによる地域の土地利用および生態系サービスの持続性を検証していくうえで、重要な基礎的知見を得ている。よって審査委員一同は、博士(農学)の学位を与えるに十分値する論文であると判断した。