科特迪瓦可可农林复合系统中伴生树种的结构重要性与保护价值

《Trees, Forests and People》：Structural importance and conservation value of associated tree species in cocoa agroforestry systems of C?te d’Ivoire

　　

摘要：可可农林复合系统（cocoa agroforestry systems）有助于维持人类改造热带景观中的木本植物多样性，但伴生树种（associated tree species）的结构重要性（structural importance）并不一定反映其保护价值（conservation value）。研究人员利用分布于科特迪瓦（C?te d’Ivoire）十个可可生产部门的380个样地，评估了可可农林复合系统中伴生树种和棕榈植物的这两个维度。共记录了3,885个个体，代表236种伴生物种。结构重要性使用重要性值指数（IVI）进行量化，而保护价值则使用保护价值指数（CVI）进行评估，该指数整合了全球灭绝风险（global extinction risk）、生物地理分布（biogeographical distribution）、生态亲和力（ecological affinity）和局部稀有性（local occupancy rarity）。对所有物种计算了CVI，并在替代方法假设下进行了检验。该植物区系包含24种全球受威胁物种，71.2%的物种主要与次生林或成熟林相关。结构重要性集中在相对较少的物种上，17个物种占总体群落IVI的一半以上。IVI和CVI呈中等程度的负相关（Spearman's ρ = -0.344，95%自助法置信区间：-0.460至-0.222，p < 0.001），表明结构优势物种通常并不对应具有最高保护价值的物种。敏感性分析显示，在替代CVI规范下，整体排序稳定性较高（ρ = 0.868–0.994），尽管最高优先级物种之间存在一些变异。这些发现表明，结构重要性和保护价值捕捉了伴生木本植物区系的互补维度，并且可以共同为可可农林复合系统中面向生物多样性的物种优先排序提供信息。

生物多样性丧失与土地退化是热带农业扩张带来的核心挑战，特别是在西非地区，可可种植导致大面积森林转化。尽管可可农场可保留来自残存植被或自然更新的伴生树木，但结构重要性（即物种在群落中的丰度、频度和基面积贡献）并不等同于保护价值（涉及全球灭绝风险、分布限制、森林依赖性和局部稀有性）。现有研究多依赖结构指标，可能忽略低丰度但具高保护价值的物种。为此，研究人员在科特迪瓦10个可可生产部门（Aboisso、Agboville、Akoupé、Daloa、Duékoué、Lakota、Man、Oumé、Soubré、Tabou）设置380个样地（每个0.25 ha），调查所有胸径≥10 cm的伴生树种和棕榈。通过重要性值指数（IVI，结合相对密度、相对频度和相对优势度）量化结构重要性，并构建保护价值指数（CVI），整合全球灭绝风险（基于IUCN红色名录）、生物地理分布（基于Aké-Assi的植物地理框架）、生态亲和力（基于森林生境关联性）和局部稀有性（基于样地占用率的对数转换）。采用Spearman秩相关检验两指数的关联，并通过多种敏感性分析（替代权重、组分移除、稀有性阈值等）评估CVI稳健性。研究表明，IVI与CVI呈显著负相关（ρ = -0.344），结构优势物种（如Cola nitida、Ceiba pentandra）保护价值较低，而高保护价值物种（如Omphalocarpum ahia、Tieghemella heckelii）结构重要性低。敏感性分析显示整体排序稳定（ρ = 0.868–0.994），但最高优先级物种对IUCN组分和稀有性定义敏感。该研究发表于《Trees, Forests and People》，强调结构重要性与保护价值是互补维度，为可可农林复合系统中物种优先排序提供依据，建议在管理中兼顾稀有和受威胁物种。

**结果部分**

**3.1. 伴生树种的植物区系组成与结构重要性**
通过380个样地调查，共记录236种伴生树种（隶属163属44科），总个体数3,885。Fabaceae科物种最丰富（38种）。结构重要性高度集中：Cola nitida的IVI最高（18.92），其次为Ceiba pentandra（17.50）、Elaeis guineensis（17.32）和Alstonia boonei（17.27），前4种占群落总IVI的23.67%。仅17种就贡献了总IVI的50%以上。

**3.2. 伴生树种的保护属性**
CVI的四个维度呈现明显差异：24种（10.2%）为全球受威胁物种（VU或EN），71.2%的物种主要与次生林或成熟林相关（FS+FM）。生物地理上，61.4%为几内亚-刚果分布种（GC），5.5%为西非几内亚-刚果特有种（GCW）。局部稀有性高度偏斜：50.4%的物种仅出现在≤3个样地中，75%的物种出现≤9个样地。

**3.3. 保护价值指数与保护优先物种**
参考CVI介于0.107–0.899之间。Omphalocarpum ahia排名最高（CVI=0.899），因其EN状态、GCW分布、成熟林偏好及低局部占用。前20名中60%为全球受威胁物种，35%为未评估（NE）物种，所有物种均为成熟林关联种。NE物种如Citropsis articulata因高BIO、ECO和RAR得分而排名靠前。

**3.4. 结构重要性与保护价值的关系**
IVI与CVI呈显著负相关（Spearman's ρ = -0.344，p < 0.001）。以中位数为界，47种（19.9%）为高IVI-高CVI，72种（30.5%）为低IVI-高CVI（如Omphalocarpum ahia），71种（30.1%）为高IVI-低CVI（如Cola nitida）。低IVI-高CVI组包含近1/3的伴生植物区系，表明结构不显著的物种可能具有高保护价值。

**3.5. CVI排序的稳健性与敏感性**
整体排序稳健（ρ = 0.868–0.994）。移除ECO组分对全局排序影响最大（ρ = 0.868），移除IUCN对前20名物种影响最大（仅保留15%）。NE/DD物种处理为0.25时与参考排序最一致（ρ = 0.994，前20名保留85%）。替代权重方案下排序变化较小（ρ ≥ 0.956）。稀有性阈值变化对前20名影响较小（5–15%阈值保留95%），但对前50名影响较大（保留54–62%）。

**讨论总结**
研究人员指出，结构重要性与保护价值作为互补维度，共同揭示了可可农林复合系统中伴生植物区系的复杂性。结构优势物种（如Cola nitida）虽贡献大，但保护价值低，反映了其广布性和低威胁状态；而高保护价值物种（如Omphalocarpum ahia）尽管结构不显著，却因全球威胁、分布限制或森林关联性而值得优先关注。CVI的敏感性分析表明，整体排序对方法假设稳健，但最高优先级物种对IUCN状态和稀有性定义敏感，强调CVI应作为相对优先排序框架而非绝对测量。研究局限性包括：非概率抽样限制了统计代表性；未记录树木起源和动态，不能推断种群持久性；CVI简化了复杂信息，缺乏外部验证。未来研究应结合再生监测和独立数据集验证。从管理角度，建议在可可农林复合系统中优先保留高CVI但低结构重要性的物种，并通过辅助自然更新或补植加强其存在，同时明确这不能替代自然森林保护。

**结论翻译**
本研究表明，结构重要性与保护价值为评估可可农林复合系统中的伴生树种和棕榈植物提供了互补视角。通过结合反映物种对林分结构贡献的重要性值指数（IVI）与整合全球灭绝风险、生物地理分布、生态亲和力及局部稀有性的保护价值指数（CVI），分析揭示出高结构重要性的物种并不一定具有最高的保护价值。相反，结构上不显著的物种可能因其威胁状态、分布限制、生态亲和力或调查的可可农林复合系统中的稀有性而值得特别关注。本研究还表明，评估整个植物区系的保护属性而非仅基于结构优势选择物种的重要性。敏感性分析进一步指出，整体CVI排序对关于未评估物种处理、组分权重、组分移除和稀有性阈值的替代假设总体稳健，尽管个别物种位置的变化提醒在解释复合保护指数时需谨慎。因此，CVI应被视为一个透明、相对的优先排序框架，而非保护价值的绝对度量。从管理角度看，这些发现建议可可农林复合系统的生物多样性导向管理不应仅关注丰度或结构优势的树木。应更多关注那些可能在可可农场中以低密度存续的受威胁、地理分布受限、森林关联性及局部稀有的物种。它们的保留、辅助自然更新以及适时的补植，可补充可可产区更广泛的保护行动。然而，此类措施应被视为自然森林保护和恢复的补充，而非替代。更广泛地说，整合结构性和保护性标准为识别热带农林复合系统中可能需差异化管理的物种提供了实用基础。将该框架进一步应用于独立数据集，并结合生态、种群、功能和社会经济信息，将有助于评估其可转移性并完善有利于生物多样性的可可农林复合系统的物种优先排序方法。