市场导向的可可基亚马逊Chakra系统不同多样化路径的树木碳组合对比

《Resources》：Contrasting Tree-Carbon Portfolios Across Diversification Pathways in Market-Oriented Cacao-Based Amazonian Chakra Systems

　　

市场导向的亚马逊Chakra系统将可可生产与树木及互补作物整合在一起，然而生产性多样化如何影响树木碳保留仍知之甚少。研究人员评估了厄瓜多尔亚马逊的36个以可可为基础的Chakra系统，以识别结构-生产路径，并检验独立估算的树木碳储量与碳保留组合在这些路径间是否存在差异。主成分分析（Principal Component Analysis, PCA）和分层聚类（Hierarchical Clustering）识别出三条路径——Tree-rich cacao（富树可可）、Tree-simplified cacao（简化树可可）和Tree–crop-diversified cacao（树-作物多样化可可）——它们以树木密度和多样性以及可可和Musa（芭蕉属）密度相区分。路径间的平均树木碳储量无显著差异，分别为24.6、16.9和16.0 Mg C ha^?1。然而，碳在物种间的分布差异显著。在Tree-simplified cacao中，优势物种储存了地块水平树木碳的75.2%，三个优势物种合计储存了97.4%，而在其他路径中分别为45.0–47.7%和78.5–85.9%。所有路径中共出现12个树种。突出的共有种包括Cordia alliodora、Inga edulis、Cedrela spp.、Cedrelinga cateniformis和Persea americana，它们共同提供碳保留以及木材、食物、遮荫和其他生计功能。因此，相似的树木碳储量可能源自显著不同的物种组合。亚马逊Chakra系统为基于灵活的、多功能的树-作物组合而非标准化种植设计或仅碳目标的生产性森林景观恢复提供了一个有用的参考。

热带景观面临农业生产与生物多样性保护、气候变化减缓及农村生计协调的重大挑战。农林复合系统（Agroforestry System, AFS）通过整合作物生产与生物多样性保护、景观连通性、碳储存和生计多样化，为气候智能型多功能土地利用提供了有前景的基础。然而，传统农业生态系统的商业化通常与树木多样性、结构复杂性和生态系统服务供给的下降相关。核心问题在于，更大的市场整合是否必然导致生态简化，或者热带小农系统能否沿着保留关键生态功能的替代生产路径发展。亚马逊Chakra系统是厄瓜多尔亚马逊地区基切瓦（Kichwa）家庭管理的内生性农林复合系统，将作物与水果、木材、药用、精神及其他有用植物整合在一起，常与残留和再生森林相关联。2023年，联合国粮农组织（FAO）将Napo省的亚马逊Chakra认定为全球重要农业文化遗产（Globally Important Agricultural Heritage System, GIAHS）。随着可可（Theobroma cacao L.）成为许多市场导向Chakra系统的主要现金收入来源，并伴随最近全球可可价格上涨，理解市场导向是否导致统一的生态简化或保留树木多样性和碳的替代配置变得尤为重要。

研究人员在厄瓜多尔亚马逊Napo省评估了36个市场导向的以可可为基础的Chakra系统，旨在：（i）基于树木密度、树种丰富度、Shannon多样性、可可密度和Musa密度识别结构-生产路径；（ii）确定独立估算的地上树木碳储量和物种水平碳分配模式是否在路径间存在差异；（iii）识别跨路径共有的树种并表征其碳贡献和已记录的多功能用途。结果发现了三条不同的多样化路径，尽管树木碳储量没有显著差异，但碳在物种间的分布显著不同；共有物种组合提供了碳保留和多种生计功能。这表明相似的树木碳储量可能来自显著不同的物种组合。其重要意义在于，亚马逊Chakra系统为基于灵活的多功能树-作物组合的生产性森林景观恢复提供了参考，而非标准化的种植设计或仅以碳为目标。

**主要技术方法**：研究样本来自厄瓜多尔亚马逊Napo省Kichwa地区三个可可生产者协会相关的36个市场导向Chakra系统（每个协会12个样地）。在每个Chakra中设置1600 m2样地（40 m×40 m），调查所有胸径（DBH）≥10 cm的活树和棕榈，并在嵌套的400 m2样地（20 m×20 m）中记录可可茎秆，在1600 m2样地中计数Musa植株。使用Chave等提出的潮湿热带森林异速生长模型估算每棵树的地上生物量，并乘以碳分数0.47得到树木碳储量。通过主成分分析（PCA）和Ward最小方差分层聚类识别多样化路径，使用Welch单因素方差分析和Holm校正进行路径间比较。计算碳加权多样性（Hill数，¹D_C）和优势种碳集中度。此外，对330户随机选择的Kichwa家庭进行调查，以表征更广泛的社会经济和生物文化背景。

**3.1 家庭和农场特征**。对330户Kichwa家庭的调查显示，92.7%的受访者自认为Kichwa，60.9%的户主为女性，户主平均年龄48.5岁，平均受教育年限7.4年。家庭平均成员数5.2人，农场平均面积6.4公顷，其中Chakra面积2.1公顷，森林面积4.0公顷。Chakra年收入平均为575.7美元，家庭总年收入平均为1652.7美元。该背景表明Chakra系统在当地生计中具有重要地位。

**3.2 市场导向Chakra多样化路径的多变量分析**。主成分分析将定义路径的五个变量简化为两个特征值大于1的主成分，共同解释了总方差的67.16%。旋转后，RC1与物种丰富度（载荷0.886）和Shannon多样性（0.933）相关，代表树木多样性梯度；RC2主要与树木密度（?0.861）和Musa密度（0.742）相关，代表结构-生产梯度。层次聚类确定了三条路径：Tree-rich cacao（n=13）、Tree-simplified cacao（n=15）和Tree–crop-diversified cacao（n=8）。路径间在树木密度、物种丰富度、Shannon多样性、可可密度和Musa密度上存在显著差异（p≤0.019），而基础面积和树木碳储量无显著差异。路径归属与生产者协会无关，所有路径都包含来自三个协会的样地。

**3.3 可可-芭蕉资源配置及其与树木碳的相关性**。三条路径在可可-Musa组成空间中占据不同区域：Tree-rich cacao倾向于较高的可可和较低的Musa密度；Tree–crop-diversified cacao则倾向于较高的Musa和较低的可可密度；Tree-simplified cacao介于中间。沿标准化可可-Musa组成轴，树木碳储量的线性回归系数为2.27 Mg C ha^?1（HC3稳健95%置信区间：?0.64至5.19；p=0.127；R²=0.030），表明在数据集中未检测到作物组成与树木碳储量之间存在统计显著的线性关联。

**3.4 相似的碳储量但不同的碳分配模式**。三条路径的平均树木碳储量分别为24.6、16.9和16.0 Mg C ha^?1，无显著差异（p=0.283）。然而，碳在物种间的分配差异显著。Tree-rich cacao和Tree–crop-diversified cacao的有效碳贡献物种数（4.69和3.94）显著高于Tree-simplified cacao（2.07；p<0.001）。优势种碳占比在Tree-simplified cacao中为75.2%，而其他路径为45.0–47.7%；三个优势种合计碳占比在Tree-simplified cacao中为97.4%，其他路径为78.5–85.9%。因此，树木碳储量相似但碳分配模式存在巨大差异，Tree-simplified cacao几乎完全依赖少数物种，而其他路径碳分布在更多物种中。

**3.5 共有物种组合与多功能性**。12个树种在所有三条路径中出现，表明存在共享物种组合。其中五种——Cordia alliodora、Inga edulis、Cedrela spp.、Cedrelinga cateniformis和Persea americana——构成共享碳核心。这些物种不仅贡献碳，还提供木材、食物、遮荫和其他生计功能。例如，Cordia alliodora、Cedrela spp.和Cedrelinga cateniformis具有公认的木材潜力，而Inga edulis和Persea americana有助于粮食生产。该组合表明，在多样化路径中保留共有物种可在维持碳储量的同时支持多种生态系统服务。

**讨论总结**。研究人员指出，三条路径代表了可可、Musa和树木资源的替代配置，而非单一的商业化阶段。没有检测到可可-Musa组成与树木碳之间的线性关联，因此假设H1（碳储量在路径间有差异）未得到支持。但假设H2得到支持，即Tree-simplified cacao表现出较低的碳加权多样性和更高的优势种碳集中度。生物文化过滤作为解释性假说，与物种循环出现和已记录的多功能用途一致，但需要直接测试农民决策与单木保留之间的联系。此外，碳储量相似但组合不同的发现提示，恢复应以本地适应的多功能树-作物组合为中心，而非固定密度或标准化物种混合物。Napo地区的具体密度不应推广为通用管理目标。

**结论**。市场导向的亚马逊Chakra系统支持多种以可可为基础的资源配置，这些配置在树木结构、树木多样性以及可可和Musa的相对丰度上存在差异，同时在地上树木碳储量上没有检测到差异。因此，假设H1未得到支持。然而，假设H2在本样本中得到支持：树种简化可可（Tree-diversity-simplified cacao）表现出比富树可可和树-作物多样化可可更低的碳加权多样性和更大的优势种主导度及前三优势种碳集中度。因此，相似的保留树木碳水平与显著不同的物种组合相关联。表征碳保留因此不仅需要考虑碳储量，还需要考虑支撑该储量的树木资源组成。多用途物种在路径间的循环出现突出了这些资源配置的生物文化维度，提供食物、木材、遮荫、材料和其他生计功能的物种同时也贡献了碳保留。总体而言，亚马逊Chakra为多功能资源生产和生产性森林景观恢复提供了有用的参考。三条路径最好被解释为可可、Musa和树木的替代性立地资源组合，而非固定的管理处方。其更广泛的相关性不在于规定作物或树木密度，而在于表明不同的资源配置可以在维持树木组分的同时支持多种生产和生态功能。未来需要长期监测，将这些结构组合与可可和Musa产量、木材生长、粮食生产、劳动需求和经济回报联系起来，以识别在维持生计、生物多样性和碳保留的同时改善资源生产的本地适应配置。