《Heliyon》：Multifunctional agroforestry parklands support tree diversity, carbon stocks, and threatened native species conservation across landscape gradients in semi-arid West Africa
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摘要专业翻译
农林复合系统（Agroforestry）是一种可持续的农业土地利用方式，可通过固碳（Carbon sequestration）等多种生态系统服务减少温室气体排放并缓解气候变化。然而，关于其在西非半干旱生产景观中多功能性某些方面的科学数据仍然缺乏，
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农林复合系统（Agroforestry）是一种可持续的农业土地利用方式，可通过固碳（Carbon sequestration）等多种生态系统服务减少温室气体排放并缓解气候变化。然而，关于其在西非半干旱生产景观中多功能性某些方面的科学数据仍然缺乏，尤其是在加纳。为此，本研究考察了加纳北部稀树草原（Savanna）景观梯度上农林复合园地对树木多样性、保护状况、碳储量（Carbon stock）及生态重要值（Ecological importance value）的影响。研究人员假设，与远离村庄（5–10 km）的农田相比，靠近村庄（村庄周边）及中等距离（<5 km）农田的这些指标会更高。采用点中心四分法（Point-centred quarter technique, PCQ）获取树木清查数据，并运用稀疏化（Rarefaction）、线性回归（Linear regression）及非度量多维尺度分析（Non-metric multidimensional scaling, NMDS）等多种分析方法验证上述假设。研究结果表明，位于靠近村庄及中等距离的农田往往具有更高的预期树种丰富度（基于稀疏化分析）以及更多生态重要物种。研究认为，农民倾向于在靠近村庄的农田上保留更多具有高经济价值的本土树种而非外来或引入树种，这可能是对周边景观中树木产品供应减少的一种应对策略。该策略直接支持了全球受威胁本土物种的保护，这些物种占景观总物种组成的17%（如非洲紫檀 Pterocarpus erinaceus Poir. 和非洲桃花心木 Khaya senegalensis (Desr.) A. Juss），而全球受威胁的外来物种仅占所识别受威胁物种总数21%中的一小部分。研究区域的碳储量估算表明，农林复合系统在生产景观中具有固碳潜力。研究结果强调了农林复合园地在提升碳储量和通过促进农田树木保留以支持可持续利用（尤其是涉及具有经济价值的受威胁本土物种时）方面的重要性。
论文解读文章
一、研究背景与问题
土地利用变化（尤其是毁林开荒）所产生的温室气体排放已对全球碳收支产生重大影响。自1990年以来，农业扩张已导致全球至少4.2亿公顷森林被破坏，森林和稀树草原被开垦为农田的过程将树木储存的碳释放到大气中，加剧了全球气候变化。农林复合系统作为一种可持续的农业土地利用方式，将木本植物整合到农作物和畜牧生产系统中，不仅能够固碳减排，还能改善土壤健康、为野生动物提供栖息地，并在经济效益上优于传统单一作物种植模式。然而，尽管加纳在其国家自主贡献（NDCs）中承诺通过农林复合等策略应对气候变化，该国政策文件明确承认关于农林复合系统在减排或固碳潜力方面的科学数据仍然缺乏。特别是，在加纳稀树草原生态区，关于农林复合系统在局部尺度上如何通过固碳缓解气候变化的定量数据十分稀缺。此外，树木多样性与碳储量之间的关系在文献中结果不一，有的研究呈显著正相关，有的则呈负相关或无关联，缺乏一致性规律，这进一步凸显了开展本研究的必要性。
二、研究目的与意义
本研究旨在填补加纳北部稀树草原地区农林复合园地多功能性数据的空白，具体考察村庄到农田距离对树木丰度、多样性、组成、生态重要值及碳储量潜力的影响。研究结果对于推动加纳及其他地区（尤其是正在经历快速毁林的土地利用变化的稀树草原地区）的农林复合干预措施具有重要意义，可为国家及国际气候变化减缓与生物多样性保护目标（如可持续发展目标）提供数据支撑。
三、研究设计与主要技术方法
研究人员于2023年7月至8月在加纳北部地区发展研究大学Nyankpala校区周边的四个农业村庄开展野外调查，其中三个村庄位于Tolon区，一个位于Kumbungu区。研究区域属几内亚稀树草原生态区，采用K?ppen-Geiger分类为热带稀树草原（Aw5）气候。研究人员将村庄到农田距离划分为三个类别：近距离（村庄周边）、中等距离（<5 km）和远距离（5–10 km）。树木清查采用点中心四分法（PCQ），在每个距离类别设置700–800 m样线，以50 m间隔设置14–16个采样点，每个采样点通过十字交叉线划分四个象限，测量最近树木到采样点的距离、胸围（CBH > 5 cm）和树高。树木密度采用无样地密度方程估算，物种多样性通过物种丰富度、Shannon指数和Pielou均匀度量化，生态重要值（IV）基于相对密度、相对盖度和相对频率三个指标计算。地上生物量（AGB）使用BIOMASS包中的泛热带异速生长模型估算，碳储量（CS）通过0.5碳转换系数确定。统计分析采用Kruskal-Wallis检验、稀疏化曲线分析、线性回归模型、非度量多维尺度分析（NMDS）和置换多元方差分析（PERMANOVA）。
四、研究结果
4.1 树木密度、多样性与组成
研究共记录720株胸围大于5 cm的木本植物，隶属25个树种。其中近距离类别发现20种，中等距离19种，远距离仅11种。最丰富的树种为乳油木（Vitellaria paradoxa），其次为印楝（Azadirachta indica）和非洲酪脂树（Parkia biglobosa）。约5个树种仅在近距离类别中记录（如猴面包树 Adansonia digitata 和 Vitex doniana），中等距离类别有独有树种（如 Balanites aegyptiaca 和非洲桃花心木 Khaya senegalensis），远距离类别仅1个独有树种（Acacia sieberiana）。树木密度范围为5.11至54.5株/公顷，平均值24.4株/公顷。虽然中等和远距离类别的平均密度略高于近距离，但差异不显著。景观整体Shannon-Wiener多样性指数均值为1.36±0.12，Pielou均匀度为0.64±0.03。Kruskal-Wallis检验显示各距离类别间物种丰富度、多样性和均匀度无显著差异，但平均值从近到远递减。稀疏化分析表明，在相同采样努力下，远距离类别的预期物种丰富度低于中等和近距离类别。近和中等距离类别的稀疏化曲线未达到渐近线，提示更多采样可能发现更多树种。PERMANOVA结果显示各距离类别间树种组成无显著差异。
4.2 树木碳储量
研究区域每个调查样地的平均地上生物量（AGB）为28.55 Mg，范围14.7至67.25 Mg。距离类别对AGB和碳储量（CS）的影响不显著，但描述性统计显示中等距离类别的每公顷AGB和CS平均值最高。树木密度对碳储量有显著正向影响（P = 0.037），而树种丰富度（P = 0.203）和多样性（P = 0.361）对碳储量的影响不显著，尽管均呈现正向趋势。
4.3 保护状况与树木重要值
大多数记录树种为本土树种，仅4个引入树种（印楝 Azadirachta indica、Albizia lebbeck、柚木 Tectona grandis 和腰果 Anacardium occidentale）。约21%的树种被IUCN红色名录列为全球受威胁，其中受威胁的本土树种（如非洲紫檀 Pterocarpus erinaceus、乳油木 Vitellaria paradoxa、Afzelia africana 和非洲桃花心木 Khaya senegalensis）占景观总物种库的17%。近和中等距离类别的受威胁物种数量略高于远距离类别。基于累计相对重要值75%的标准，近距离类别有5个生态重要物种（乳油木、印楝、芒果、非洲酪脂树和 Diospyros mespiliformis），中等距离类别有4个（乳油木、非洲酪脂树、芒果和印楝），远距离类别仅2个（乳油木和非洲酪脂树）。除印楝外，其余生态重要物种均为果树。
五、讨论与结论
讨论部分指出，本研究的树种数量（25种）与埃塞俄比亚农林复合园地（22种）相近，但低于加纳北部苏丹稀树草原（54种）和喀麦隆苏丹-萨赫勒地带（61种）的报道，差异可能归因于采样努力和技术差异。树木密度（平均24.4株/公顷）高于加纳和贝宁稀树草原农林复合园地（最高8株/公顷），但低于布基纳法索半干旱景观（30–37株/公顷）。10 km的距离阈值可能不足以检测树木群落组成和结构的显著空间更替。碳储量方面，树木密度是生物量积累的重要预测因子，而物种丰富度和多样性对碳储量无显著影响，这与部分先前研究一致，但与其他研究结果存在分歧，可能涉及多种尺度依赖因素的复杂交互。农林复合园地对受威胁物种的保护作用显著，农民保留高经济价值本土物种的决策可作为保护区之外的就地保护（in situ conservation）补充策略。
研究结论表明，农林复合系统在加纳北部半干旱稀树草原景观中为树种保护和碳固存做出了重要贡献。树木密度与碳储量之间的显著正相关关系提示，维持适当树木密度的管理策略可直接增强农林复合园地的固碳潜力。尽管树木多样性指标与碳储量呈正向变化但未达统计显著，这些指标仍因其众多其他生态系统服务而值得在农林复合园地管理中给予保护关注。农林复合园地系统通过促进农田树木保留以支持可持续利用，尤其是涉及具有经济价值的受威胁本土物种时，能够有效支持保护工作。研究结果对支持其他半干旱西非国家的国家和国际气候变化减缓及生物多样性目标（如可持续发展目标）具有广泛适用性。
