森林退化、年际巴西胡桃树水平生产秘鲁亚马逊地区
梅瑞尔詹森
1、2
*,
曼努埃尔·r·Guariguata
2,
菲德尔Chiriboga-Arroyo
1、3,
茱莉亚Quaedvlieg
1、2、4,
福罗·m·巴尔加斯奎斯佩2、5,埃里克·阿罗约奎斯佩2、5,
Mishari r·加西亚罗卡
5,罗纳德·Corvera-Gomringer6和
克里斯·j .水壶
1、7
- 1环境系统科学部门,研究所的陆地生态系统,生态系统管理,苏黎世联邦理工学院,苏黎世瑞士
- 2国际林业研究中心(CIFOR)主任,秘鲁利马
- 3环境系统科学部门,研究所的综合生物学、植物生态遗传学,苏黎世联邦理工学院,苏黎世瑞士
- 4国际社会研究所(ISS),伊拉斯姆斯大学鹿特丹、海牙,荷兰
- 5Facultad de Ingenieria影响y五分镍币环境,所Amazonica de马德雷德迪奥斯(UNAMAD),马尔多纳多港,秘鲁马德雷德迪奥斯
- 6皇家研究院Investigaciones de la亚马逊Peruana,马尔多纳多港,秘鲁
- 7生物多样性国际、罗马、意大利
巴西坚果是一个经济上重要的非木材林产品在亚马逊流域,但他们生长的森林被日志记录受到威胁的严重退化,道路建设,农业扩张,和森林火灾。因此,许多巴西坚果树种植在一个马赛克的年轻次生林,原始森林残留物和农业领域。对巴西坚果的生殖生态学和水果生产这种退化的景观。以前的研究对巴西坚果生产力并没有明确解决森林退化因素。在这项研究中,我们分析了巴西坚果水果生产的程度是影响森林退化的程度。我们收集了3年的水果生产数据126年巴西坚果树发生退化的森林(上述马赛克)和树冠。未经碰撞的)森林在Tambopata国家保护区在马德雷德迪奥斯,秘鲁。我们分析了森林退化的影响在两个不同的层次:现场类型(即。,degraded vs. undegraded forest) and the individual tree level (quantified as stand basal area and stem density around the individual Brazil nut trees). Stand basal area around the individual Brazil nut trees significantly positively influenced tree fruit production in all 3 years and stem density in year 2 and 3, with strongest effects in the 3rd year, and weakest effect in the 1st year, coinciding with an El Niño year. Trees in undegraded forest produced more fruits in the 2nd and 3rd year than trees in degraded forest (29.4% and 35.8% more, respectively), but not in the 1st year in which trees in undegraded forest produced 31.7% less fruits than trees in degraded forest. These within year effects were not significant, although the effects significantly differed between years. Our results show that forest degradation can affect Brazil nut fruit production, and suggest that the strength (and possibly the sign) of this effect might be different in (extreme) El Niño years. This illustrates the potential importance of restoring degraded forest to enhance resilience and protect the livelihoods of people depending on the Brazil nut trade.
介绍
非木材林产品(非木制森林制品的)提供生计、食品、医药、收入、和建筑材料全世界数以百万计的人(沙克尔顿et al ., 2011)。在全球层面,经济上最重要的非木制森林制品的,几乎完全是从野生种群,是巴西坚果(树冠紧急亚马逊树的种子Bertholletia excelsa)。巴西坚果是收获整个亚马逊盆地,主要在玻利维亚,巴西和秘鲁(Guariguata et al ., 2017)。在这三个国家,森林景观,巴西坚果树的生长,迅速退化是由于意外日志、非法采矿,跨国界道路建设,农业扩张和森林火灾(福利et al ., 2007;戴维森et al ., 2012;白兰度et al ., 2014)。由于这些过程,景观呈现出一种镶配型模式,最近的补丁清除地区,杂草丛生的农田,次生林,原始森林残留物的大茎已被移除(Broadbent et al ., 2008;太阳和Southworth, 2013)。在这些马赛克,巴西坚果树经常保持在相对独立的,通常是为数不多的几个大因为他们是合法的保护源于感觉(Duchelle 2009)。
尽管先前的研究已经表明,热带森林退化,碎片,树隔离从同种个体可以影响树的水果生产(例如,Ghazoul et al ., 1998;Guariguata Pinard, 1998;Ghazoul麦克莱什,2001;劳et al ., 2005),它在多大程度上影响繁殖成功率在巴西坚果树基本上仍有待研究。以前的研究对个人水果生产在巴西坚果树在亚马逊盆地(Wadt et al ., 2005;凯恩et al ., 2007,2014年;Staudhammer et al ., 2013;托马斯et al ., 2017)都是成片的森林里进行的,而不是显式地处理森林退化为一个影响因素。雌雄同株的巴西坚果树,宗和昆虫授粉(主要是由大的蜜蜂;茂,2002,Cavalcante et al ., 2012)从而使他们容易降低水果如果森林退化减少花粉转移和质量(罗查Aguilar, 2001;Wadt et al ., 2015)。
这里,我们比较树水平估计的水果生产巴西坚果树在未经碰撞的(即。,closed canopy) and severely degraded forest (partly cleared for agriculture) over 3 consecutive years in Madre de Dios, Peruvian Amazon. Knowledge on the effect of forest degradation on Brazil nut production may be important in order to gauge future Brazil nut availability across the landscape as this may have direct consequences for local livelihoods.
材料和方法
研究物种
b . excelsa自然发生在成人密度最高的亚马逊盆地在巴西、玻利维亚和秘鲁(Mori腾跃,1990;托马斯et al ., 2015;李维斯et al ., 2017)。它可以长到60米的高度,超过3米的胸径(胸径)和皇冠直径40 - m (2002年Zuidema和引导;解释和Gribel, 2011;罗克韦尔et al ., 2015;Guariguata et al ., 2017)。它是一种专性outcrosser (Cavalcante et al ., 2012)。虽然没有证实自然森林,几项研究表明,在巴西坚果种植园b . excelsa主要是由几个大的蜜蜂授粉的物种,包括属的传粉者Xylocopa、Bombus Epicharis和Eulaema(茂,2002;Cavalcante et al ., 2012)。水果成熟通常需要在14和15个月(茂,2002)。水果生产个人树木受到胸径、冠直径、皇冠形式,藤本植物负载和冠照明(Zuidema 2003;Wadt et al ., 2005;凯恩et al ., 2007;Tonini et al ., 2008;罗克韦尔et al ., 2015)。个人水果有坚硬外壳,包含10到25种子(佩雷斯et al ., 2003)。在森林树冠,繁殖的概率增加强烈一旦达到40厘米胸径(2002年Zuidema和引导;罗克韦尔et al ., 2015)。
成千上万的土著和地方社区参与收获和巴西坚果的商业化从而发挥重要作用在森林保护(奥尔蒂斯,2002;Guariguata et al ., 2017)。巴西坚果是为数不多的亚马逊非木材林产品的一个重要的出口市场(Guariguata et al ., 2017),它一直被认为是作为一个必要可行的保护和减贫战略Ros-Tonen Wiersum, 2005)。一旦在地上,水果被打开原位用砍刀提取种子和空果壳一般堆积在母亲树(Zuidema 2003)。
研究区域
我们进行这项研究2017年1月至2019年3月内部和周围的豪尔赫·查韦斯区域Tambopata国家保护区(约2747公里2秘鲁马德雷德迪奥斯)部门。马德雷德迪奥斯的特点是低地常绿雨林,并且包含约1.2 -260万公顷的巴西坚果丰富森林(查韦斯et al ., 2012)。这个地区年降雨量2500至3500毫米不等,有独特的雨季从12月到3月(罗克韦尔et al ., 2015)。在马德雷德迪奥斯,巴西胡桃树密度在0.5和1.5之间变化成人胸径(40厘米或更大)树每公顷(罗克韦尔et al ., 2015)。巴西坚果树花在11月和12月和3月之间,成熟水果(2月奥尔蒂斯,2002;罗克韦尔et al ., 2015)。巴西坚果的收获在秘鲁代表估计在2018年的出口价值6600万美元(ADEX 2019)。自2000年以来,国家储备Tambopata内螺母收获是通过政府批准的规范森林特许权禁止木材萃取(威廉et al ., 2019)。
研究设计
一般设置
我们的研究旨在分析森林退化的影响,同时在网站和个人树级别。我们比较个人退化的树之间的水果生产两类:未经碰撞的森林(即。(即,树冠)和退化的森林。,partly cleared for agriculture) using four replicates for each (see section Site selection for details). Because heterogeneity in degradation occurs across and within sites, we also compared individual tree fruit production to level of forest degradation (in terms of SBA and stem density) in a 50 m radius around individual Brazil nut trees within all sites. This also allowed us to test for non-linearity in the relation between fruit production and forest degradation.
选址
2017年1月,我们选择了四个研究地区退化的森林站点(与网站之间的大小不同的3.4和29.1公顷,图1,2)。这些部分被砍伐8至20年前开始研究转换为牧场和小规模的农业。4配对,邻近森林树冠网站(以下定义为未经碰撞的)也选择(图1)。22.2和40.8公顷之间的未经碰撞的网站不同的大小。每一对被认为是一个“区域”(模拟)。我们选择继续退化和未经碰撞的森林站点之间的距离(即相对较短。在0.2到5.8公里)在所有情况下(图1),以减少生物物理变化。森林退化和未经碰撞的网站在站基底面积和干密度显著不同(见结果部分)。
图1。位置研究网站。网站以“U”或“D”分别是未经碰撞的和退化的森林站点位于区域模拟。来源:Esri, INEI、MTC, IGN SERNANP DSFLPR-MDD, GERFOR-MDD,哨兵2。
图2。四个退化的森林的照片网站(广告、BD、CD,DD)。注意,内部异质性很大(见网站图3),因此不能代表整个网站的照片。照片加芙Wiederkehr Guerra。
在所有退化网站,巴西坚果树是相对孤立的,沉浸在一个马赛克的年轻的次生林,原始森林遗迹和农田(图1,2)。农业用三四个网站的活跃的研究(木薯、旱稻和玉米),年焚烧。只有一个网站已经完全放弃了半年的开始我们的研究之前,和以前用于木薯、大米和牛。选择网站是基于特许经营者和所有者愿意允许访问和被认为是代表大多数网站在更广泛的领域与农业的历史。砍伐森林的退化以来网站被地主和家特许经营公司面试评估。我们没有发现任何未经碰撞的森林站点日志树桩。
树的选择
在退化的网站,所有巴西坚果树与胸径> 40厘米映射和标记(数量的树木不同的10至17)。同等数量的树木被随机选择在每个配对,未经碰撞的森林,在森林边缘的最小距离100米保持边缘的影响降到最低。R基函数“sample”(R发展核心团队,2014年)用于随机选择这些树从树木的总数在未经碰撞的森林站点列表中的所有巴西坚果树的坐标让步。几棵树在网站非盟(图1(即)藤本植物高负载。,lianas covering part of the crown), which was attributed to temporary abandonment of the concession due to change of ownership, according to the current concession owner. We chose to exclude these trees if they were randomly selected and instead selected the closest adjacent tree without liana loads, because liana loads are known to negatively influence fruit production (罗克韦尔et al ., 2015)。巴西坚果树与同种的邻居在30米的范围内也不排除/选择,以避免重叠冠这将使水果计数困难在个体水平(这是两棵树的情况下退化的网站)。2017年11月16日更多的树从土地具有类似特征的选择,因为更多的树木所需的另一项研究(3树木被选在未经碰撞的网站和10 3树就在退化和未经碰撞的网站,分别图1)。总的来说,我们选择126棵树> 40厘米胸径生殖(即117人。、水果树下发现了至少1 3年的研究)。
数据收集
森林结构
描述植被结构,我们建立的中心的126个巴西坚果树在我们网站,南北和东西5 m×50 m的横断面。所有生活和死树站在这些横切胸径> 10厘米的统计。从这个数据,站基底面积(SBA),干密度,枯枝SBA (DSBA)和枯枝干密度(DSD)在每个巴西胡桃树估计除以总SBA,干密度,DSBA和DSD总面积的阴谋。只有活着的茎被包含在SBA和干密度计算。站枯枝被记录因为枯枝提供筑巢地点的主要传粉者之一的巴西胡桃树,Xylocopa额的(Freitas Oliveira-Filho, 2003)。
巴西胡桃树的特点
所有126年巴西胡桃树胸径、冠直径、冠照明指数和树损失测定。在离地面1.15米,胸径测量卷尺。皇冠直径测量从北到南,从东到西,然后取平均值。测斜仪是用于确定冠的边缘的确切位置。冠照明指数量化方法后Keeling和菲利普斯(2007)。任何树可见的火焰伤害,失踪的分支机构和/或不完整的冠被视为“损坏”。
巴西胡桃树果实生产
水果生产每棵树被量化的2017年3月,2018年和2019年通过计算空水果树下每个采样的数量被巴西坚果收藏家堆积后(只包括降低一半的水果)。此外,任何成熟的果实留在皇冠(绑定到最终同年秋天)计算通过使用双筒望远镜,和未开封的水果树的树冠下寻找。树添加到研究2017年11月,水果生产的一分之二人口普查年决心在同一时刻(即。,March 2018), by counting both the fruits that were opened or unharvested in the current and the previous year (fruits from different years can easily be distinguished due to decay of the outer shell of the fruits over time). In cases in which piles of empty fruits consisted of fruits from multiple trees, if there was any doubt about the origin of the pile of empty fruits (i.e., which mother tree), or if some fruits were known to be stolen (after consulting with collectors), the corresponding tree was excluded from further analysis (12, 6, and 12 trees in total in census years 1, 2, and 3, respectively).
统计分析
网站类型森林结构和巴西胡桃树特点的差异
我们第一次检测未经碰撞的差异和退化的森林森林结构(即。SBA,干密度,DSBA和DSD)和巴西胡桃树(即特征。,树损伤,冠照明指数、胸径和冠直径)。为此,我们使用混合效应回归分析与网站包括随机效应。我们安装一个模型为每个树的特点和森林结构变量。模型树损坏是安装使用二项分布,为冠照明使用顺序逻辑回归指数。其他模型使用正态分布和REML估计。退化的重要性水平确定使用方差分析模型之间的比较有和没有网站类型术语(与正态分布模型分析re-fitted使用最大似然估计)。
森林退化对巴西坚果水果生产的影响
然后分析了森林退化的影响对个人树水果生产。如上所述,我们使用措施在两个不同级别的森林退化,即。(即,现场森林退化的水平。,degraded vs. undegraded forest) and forest degradation around the individual Brazil nut trees (i.e., SBA and stem density around the individual trees). Because SBA and stem density significantly differed between degraded and undegraded sites (see Results section), we performed separate regression analyses for these variables.
分析使用广义混合效应泊松回归分析所有子集。模型建设和优化模型选择中所描述的步骤之后进行Zuur et al。(2009)。巴西胡桃树特征和测量DSBA和DSD被包含在所有超出最优模型。我们包括二次和SBA和干密度的平方根除了SBA和干密度的最优模型,分别测试的非线性对应关系。人口普查年,网站之间的相互作用类型和人口普查年,线性和二次胸径和冠直径是包含在所有超出最优模型。第一年被用作参考年所有超出最优模型,和未经碰撞的森林作为参考站点类型网站类型以外的最优模型。
超出最优模型的最优随机效应结构选择为每个模型基于最低AIC从三个随机效应结构:(1)个人树在网站,(2)个人树区域内,和(3)个人树和一个随机相互作用区域和站点类型/ SBA / SD。后选择最优随机效应的结构优化模型,选择固定效应是基于最低AIC和自由度ΔAIC < 2范围内。选择的模型与其它年份(即改装。、2和3)和站点类型(即。,degraded forest) as reference year/site type.
使用软件
所有分析R (R发展核心团队,2014年)。使用包的顺序逻辑模型安装顺序(克里斯坦森,2019)。所有其他模型使用lme4包(贝茨et al ., 2014固定效应),所有子集选择使用挖泥船函数执行MuMIn包(巴顿,2015)。
结果
网站和巴西胡桃树的森林结构特征
作为一个整体,未经碰撞的和退化的森林站点不同森林结构。平均SBA 20.2和26.3米之间变化2哈−1在未经碰撞的森林站点和在8.7和11.9之间2哈−1在退化的森林站点。干密度在391.9和500.0之间茎公顷−1在未经碰撞的森林站点,在187.0和222.8之间茎公顷−1在退化的森林站点。我们发现SBA和干密度均明显高于未经碰撞的森林站点相比,退化的森林(图3,p= 6.64 e-06和SBAΔAIC =−18.30,p= 7.62 e-06,ΔAIC干密度=−18.03)。总体而言,小企业管理局估计是一个因素在未经碰撞的2.3高于退化的森林站点(模型估计的23.1米2哈−1相对于10.12哈−1分别)。干密度估计是一个因素在未经碰撞的森林站点2.1高于退化的网站(模型估计为435.7公顷−1而茎203.2公顷−1分别)。DSBA区域DSD个体周围树木未经碰撞的和退化的森林之间没有显著差异(p分别为= 0.249和0.105)。巴西胡桃树顶照明高是退化的森林(即。冠照明指数较低,p= 1.38平台以及)而其他巴西胡桃树(即特征。,tree damage, DBH, and crown diameter) did not differ significantly (p= 0.678、0.660和0.367,分别)。
图3。站底面积(一)和干密度(B)跨站点与不同程度的退化。站点AU-DU对应于未经碰撞的森林站点,AD-DD模拟退化网站的区域。盒是四分位范围(差),中间的黑色线条框中位数,胡须是极端数据点为1.5×差。
森林退化、年际水果生产
立地类型水平影响
我们没有找到一个显著的整体森林退化对水果生产的影响,但是我们发现了大量的森林退化的影响之间的相互作用和年(ΔAIC =−1.97,p= 0.8633,ΔAIC =−823.0p分别为= < 2.2 e-16),这表明退化的影响强烈年之间的不同。我们统计模型估计水果生产个人与皇冠直径平均树高29.4%和35.8%相比,未经碰撞的森林退化的森林普查年2和3,分别和第一年低31.7% (图4)。然而,这些在年退化和未经碰撞的森林没有显著差异(p= 0.609,0.634,和0.571年1、2和3,分别补充表1)。
图4。三年的数据(一)和统计模型估计(B)个人在未经碰撞的巴西胡桃树的水果生产(U)和退化的森林(D) Tambopata国家储备和马德雷德迪奥斯的缓冲区,秘鲁亚马逊。在面板(一),盒子是四分位范围(差),中间的黑色线条框中位数,胡须是极端数据点为1.5×差。统计模型估计的面板(B)代表一个单独的树估计平均胸径和树破坏的树木在我们的数据集,并得到所有子集泊松回归分析混合效果。
树水果生产年(ΔAIC = 1314.7,明显不一p= < 2.2 e-16)。在未经碰撞的森林,树果实产量高出大约57.7%和47.3%相比,第二年第一和第三年(p= < 2 e-16)和低6.6%相比,第三年(1年p= 0.0001,图4和补充表1)。在退化的森林的趋势不同,树在退化的森林水果生产估计第一年高8.0%和67.1%相比,第二和第三年(p= 3.38 e-08和< 2 e-16分别),第二和第三年也显著不同的水果生产(p= < 2 e-16,图3和补充表1)。
网站中的各个树被选为最优随机效应(即结构。,inclusion of area nor an interaction between area and site type significantly improved the model, ΔAIC = 2.348 and 1.058, respectively), indicating that the effect of forest degradation on tree fruit production did not significantly differ between the four study areas. Furthermore, we found a positive quadratic effect of DBH on tree fruit production, and a negative effect of tree damage (p= 0.0060和0.0118,分别补充表1)。其他解释变量包含在beyond-optimal模型(即。,crown diameter, DSBA, and DSD), were not selected by the all subset regression (i.e., did not improve the model with ΔAIC > 2).
分析结果的影响网站类型树的水果生产中清晰地表明,水果生产中不同年森林退化和未经碰撞的。此外,它表明,森林退化影响个人巴西胡桃树生产但年际变化的规模和影响的迹象。然而,随着在森林退化的影响并不显著,这基于我们的分析不能肯定地得出结论。
个人树水平影响
在单独的分析,我们发现了一个显著的影响周围的SBA个人树树水果生产和显著的年际变化(即在这种影响。小企业管理局的统计模型和SBA之间的相互作用,大大改善了我们的统计模型,ΔAIC =−7.2,p= 0.0025,ΔAIC =−476.0,p分别为= < 2.2 e-16)。SBA的影响是积极和显著的3年内(p= 0.0180、0.0018和0.0002),3年最强和最弱的第一年(p= < 2.2 e16天,< 2.2 e-16,分别,图5一个和补充表2)。干密度的影响周围的树树果实生产相似(图5 b),重要的总体影响干密度和显著的年际变化这一效应(AIC -ΔAIC = 6.91,p= 0.0028和ΔAIC = 1289点,p分别为= < 2.2 e-16),积极和重大的影响在两个3年(p= 0.0533,0.00267,和2.18 e-05第一年,2和3,分别),3年和最强的效应和弱的第一年(p= < 2.2 e16天图5 b和补充表2)。二次平方根SBA方面并没有显著改善SBA模型(ΔAIC = 1.961,p= 0.844和ΔAIC = 0.771,p分别为= 0.267),也没有二次或根的干密度显著提高干密度模型(ΔAIC 1.558,p= 0.5062和ΔAIC = 0.36360,p分别为= 0.2011)。我们的研究结果提供了清晰的证据SBA的积极影响及干密度个人巴西坚果树在水果生产,而不是在这些非线性关系。此外,我们的结果表明,这些关系可以不同年的力量。
图5。三年巴西胡桃树在水果生产(一)小企业管理局和(B)干密度梯度Tambopata国家保护区和马德雷德迪奥斯的缓冲区,秘鲁亚马逊。数据点代表水果项个人巴西胡桃树在我们的研究网站,小企业管理局和干密度相比50米半径在相应的巴西胡桃树。线条与混合效应模型估计得到的泊松回归分析与平均胸径和树破坏树木在我们的网站。
网站中的各个树被选为最优随机效应的结构SBA和干密度模型(即。,inclusion of area nor a random interaction between area and SBA/stem density significantly improved the models, ΔAIC = 1.294 and 3.226, respectively, for the SBA model and 2.822 and 1.484, respectively, for the stem density model), indicating that the effect of SBA and stem density on fruit production did not significantly differ between areas. Tree damage was found to negatively affect individual fruit production in both the SBA and the stem density model (p分别为= 0.0210和0.0121),和水果生产在这两个模型(胸径呈正相关p= 0.00936和0.0107,补充表2)。其他解释变量包含在beyond-optimal模型(即。,DSBA/DSD, crown diameter and crown illumination index), were not selected by the all subset regression.
讨论
森林退化的影响对个人树水果生产
我们的分析显示,个人巴西胡桃树水果生产在我们的四个研究领域受到森林退化的网站类型(即。森林、森林退化和未经碰撞的)和结构在各个巴西坚果树,有显著的年际变化(即。3年,最强的效果和弱的第一年,和第一年估计有积极影响网站类型级别)。然而,在年网站类型级别的退化的影响并不显著。
内的一个可能的解释与年影响可能是退化的森林内的大型异构性网站,与巴西坚果树的一部分在森林退化的网站增长补丁SBA与干密度与树木生长在未经碰撞的森林(图3)。结果SBA和干密度的影响个体树在水果生产并发有负面影响的生产在最高水平的退化(即最高。,没有茎树)。因此,我们网站的片状结构可能导致网站在水果生产的变化。这也可以解释差异的估计罗查和阿基拉(2001),他发现花序在干燥的林木Enterolobium cyclocarpum在哥斯达黎加时七倍,将水果生长在连续森林和树木生长在草原相比,虽然未经碰撞的最大区别和退化的森林在我们的研究中是第三年1.4的一个因素。此外,在未经碰撞的森林退化的森林水果产量高于第一年是看似矛盾的负面影响水果生产的森林结构在各个今年巴西坚果树。这支持其他属性的观念比小规模的森林退化结构可能会影响水果生产。
我们选择排除藤本植物出没的巴西坚果树树冠森林网站理论上可以导致一个小高估水果生产在相应的网站。然而,没有一个退化的影响措施水果生产地区之间明显不同,表明结果可能不是强烈的影响选择排除藤本植物树从一个网站的加载。我们不能排除潜在影响水果去除刺(Dasyproctaspp。Mori腾跃,1990)树水果生产记录(没有包含在我们的研究)。然而,在玻利维亚的研究没有发现任何森林退化对概率的影响传播种子的刺(他们车,2002),这表明刺活动不太可能是一个重要因素影响我们的估计森林退化对巴西坚果水果生产的影响。
机制可以解释我们的结果吗?
传粉者数量和森林退化之间的关联可以解释个体树的水果生产下降,但我们的方法不允许进行调查。森林退化和日志记录已经被证明能够影响授粉服务;通过减少总栖息地,边缘效应和相关的微气候的变化。减少连接已被证明影响授粉,通常降低花粉质量(即。,由于减少了远交率)和数量(哈德利和贝茨2012;斯坦et al ., 2015)。例如,Chiriboga-Arroyo et al。(2020)发现更少的遗传多样性和更多的近亲繁殖苗与成年人相比,根据森林退化的程度Wadt et al。(2015)发现相关交配明显高于巴西坚果树生长在草地和树木生长自然森林相比,表明蜜蜂饲料在同种个体的窄附近的草场。然而,相反的效果也被发现在其他系统中,伊斯梅尔et al。(2012)发现孤立的树来得到更多不同的花粉池在咖啡树树冠紧急在印度风景。合适的传粉者的嵌套网站可以增加授粉服务(Ghazoul 2005)。然而,我们并没有发现任何显著影响的枯枝干密度或枯枝SBA水果生产,也没有未经碰撞的和退化的森林之间的不同。此外,授粉服务之间的关系和森林退化不能解释水平的巨大差异效应大小的森林退化水果生产第一年我们的研究比其他2年,也不解释水果产量的年际变化,我们观察到在退化和未经碰撞的森林。替代或其他未知的机制可能导致观察到的未经碰撞的差异和退化的森林和年。
我们发现树巴西坚果产量在个体水平明显退化森林里最高的第一年和第二年未经碰撞的森林。年际气候变化是一个可能的解释。水果成熟b . excelsa需要14个月(茂,2002)。因此,水果下降在2017年初我们的研究(第一年)可以追溯到水果成熟在2016年,这是一个强烈的厄尔尼诺现象(Jimenez-Munoz et al ., 2016西方亚马逊)。气候马尔多纳多港气象站的数据从我们的研究领域(约10公里)显示,年降雨量在2016年仅为2032毫米,2285毫米相比平均在过去的5年,分别在2017年和2018年,2327年和2428年(SENAMHI 2019)。低降雨量在2016年可能造成高水蒸气赤字,这可能导致更高的利率的树水果堕胎(Augspurger 1983;Gunarathne和佩雷拉,2014年)。降雨在开花期间(即对应于我们的第一次人口普查年。,the flowering period of November 2015–February 2016), was also relatively low (263.5 mm compared to 289.1 and 328.8 mm average monthly rainfall in November 2016/2017–February 2017/2018, respectively). Drought stress preceding and during flowering might have caused trees to produce less and/or abort flowers, leading to lower fruit production (Borchert 1994)。强大的人口减少水果的生产水平b . excelsa干燥后厄尔尼诺年据报道在玻利维亚(Zuidema 2003)。然而,降水年际变化并不直接解释了相对较高的水果生产第一年在退化的森林,和相关的较弱的森林退化的影响。这可以解释为争夺水资源的差异。较低的干密度和站断面积,发现在我们的严重退化的网站,众所周知,森林减少水的竞争Giuggiola et al ., 2013)。可能,水资源没有水果生产的限制因素相对潮湿的第二和第三年我们的研究中,但被限制在相对干燥的第一次(即。厄尔尼诺现象)。巴西坚果树种植在干密度相对较低的地区可能有相对优势相比,个体生长在森林的树冠水竞争,提供一个相对较高的水果生产的合理解释严重退化的森林树木的第一次人口普查。
结论和启示
我们的研究表明,森林退化可以有负面影响巴西胡桃树的生产水平,但这种效应的强度变化之间的年几年,可能是积极的。我们的分析还强调了应用分类变量的困难森林退化,当异质性的退化可以在较小的空间尺度上高。森林退化和高的年际变化的影响在水果生产(第二个在其他研究中也被观察到凯恩et al ., 2007;罗克韦尔et al ., 2015)可能对巴西坚果产业的可持续发展产生影响,包括巴西坚果收藏家的生计。支离破碎的景观受人为影响(如农业和日志记录)和自然(如干旱)干扰预计会在亚马逊盆地的趋势(Broadbent et al ., 2008;奥利维拉et al ., 2019)。森林退化的负面影响对巴西坚果水果生产意味着人为干扰可能影响巴西坚果收藏者的生计。此外,极端气候事件可能会变得更频繁的在亚马逊盆地(马伦戈et al ., 2016),这可能会加剧这些问题。
根据我们的研究,我们不能确定的频率年水果生产和降解效果的差异发生,但非常干燥的intercurrence厄尔尼诺年的年森林退化对水果生产的影响最弱和水果生产在森林树冠最低,表明森林退化,气候波动可能有交互作用。更深入分析巴西坚果产量之间的关系,气候波动和景观退化与多个站点在亚马逊盆地和多个年的数据可以帮助揭示如果确实是这样,阐明这些关系背后的主要动力和机制。更普遍的是,增加了识别的非木材林产品的作用和基于树的食物来支持弹性热带森林景观(Jansen et al ., 2020更好地理解),这将是重要关键因素塑造年际变化在水果生产景观不同退化程度。
数据可用性声明
在这项研究中生成的数据集是可在请求相应的作者。
作者的贡献
研究想法被CJK著,构思设计的方法是乔丹,CJK,著,FC-A FMVQ, EAQ。数据收集的MJ阵线,EA和数据分析和解释是由乔丹和著。乔丹的写作手稿。所有作者的贡献至关的草稿,并最终批准出版。
资金
这项研究是财务支持的鸡笼苏黎世ETH世界粮食系统中心的计划。FC-A财务支持的苏黎世联邦理工学院(批准号ETH - 1516 - 1)。
的利益冲突
作者声明,这项研究是在没有进行任何商业或财务关系可能被视为一个潜在的利益冲突。
确认
我们感谢SERNANP和教唆者提供访问Tambopata国家储备和连续后勤支持(包括豪尔赫·查韦斯检查的支持点公园巡游者),所有家特许经营公司允许访问他们的特权,他们愿意与我们合作项目,Alessia Capurso和丹尼尔·纳瓦罗的设计和执行的一部分森林结构数据的收集,Edwin Corrimanya Anali兰特,撒莱Vargas, Piher马塞达,Manuel Huinga和苏菲Baezfor帮忙收集的数据,帮助创建丹尼尔·纳瓦罗图1提供评论和卡拉罗克韦尔的一个早期版本的手稿。
补充材料
本文的补充材料在网上可以找到:https://www.雷竞技rebatfrontiersin.org/articles/10.3389/ffgc.2020.525533/full补充材料
引用
贝茨,D。,Mächler, M., Bolker, B., and Walker, S. (2014). Fitting linear mixed-effects models using lme4.arXiv: 1406.5823。doi: 10.18637 / jss.v067.i01
白兰度,p . M。,Balch, J. K., Nepstad, D. C., Morton, D. C., Putz, F. E., Coe, M. T., et al. (2014). Abrupt increases in Amazonian tree mortality due to drought-fire interactions.Proc。国家的。学会科学。美国的一个。111年,6347 - 6352。doi: 10.1073 / pnas.1305499111
Broadbent e . N。Asner g P。凯勒,M。,Knapp, D. E., Oliveira, P. J., and Silva, J. N. (2008). Forest fragmentation and edge effects from deforestation and selective logging in the Brazilian Amazon.医学杂志。Conserv。141年,1745 - 1757。doi: 10.1016 / j.biocon.2008.04.024
Cavalcante, M。奥利维拉,F。茂,M。,Freitas, B. (2012). Pollination requirements and the foraging behavior of potential pollinators of cultivated Brazil nut (Bertholletia excelsaBonpl)。树木在亚马逊雨林中部。心灵j . Entomol。2012:978019。doi: 10.1155 / 2012/978019
查韦斯。,Guariguata, m R。Cronkleton, P。芒通,M。,Capella, J. L., Araujo, J. P., et al. (2012).Superposicion Espacial en la Zonificacion de博斯克在马德雷德迪奥斯:Implicaciones帕拉Sostenibilidad Recurso项目del Castanero。国际林业研究中心(CIFOR)主任,茂物,印度尼西亚。
Chiriboga-Arroyo F。詹森,M。,Bardales-Lozano, R., Ismail, S. A., Thomas, E., García, M., et al. (2020). Genetic threats to the Forest Giants of the Amazon: Habitat degradation effects on the socio-economically important Brazil nut tree (Bertholletia excelsa)。植物地球人。1卷。doi: 10.1002 / ppp3.10166
克里斯坦森,r·h·b (2019)。顺序数据序列回归模型。-10 R包的2019.12版本。网上:https://CRAN.R-project.org/package=ordinal
戴维森,大肠。,de Araújo, A. C., Artaxo, P., Balch, J. K., Brown, I. F., Bustamante, M. M., et al. (2012). The Amazon basin in transition.自然481年,321年。doi: 10.1038 / nature10717
福利,j . A。,Asner, G. P., Costa, M. H., Coe, M. T., DeFries, R., Gibbs, H. K., et al. (2007). Amazonia revealed: forest degradation and loss of ecosystem goods and services in the Amazon Basin.前面。生态。环绕。5,25-32。doi: 10.1890 / 1540 - 9295 (2007) 5 (25: ARFDAL) 2.0.CO; 2
Freitas, b . M。,Oliveira-Filho, J. d. (2003). Ninhos racionais para mamangava (Xylocopa frontalis) na polinização do maracujá-amarelo (西番莲)。Ciencia农村33岁,1135 - 1139。doi: 10.1590 / s0103 - 84782003000600021
Ghazoul, j . (2005)。Buzziness像往常一样吗?质疑全球授粉危机。生态发展趋势。另一个星球。20岁,367 - 373。doi: 10.1016 / j.tree.2005.04.026
Ghazoul, J。,Liston, K. A., and Boyle, T. (1998). Disturbance-induced density-dependent seed set inShorea siamensis(龙脑香料),热带森林的树。j .生态。86年,462 - 473。doi: 10.1046 / j.1365-2745.1998.00270.x
Ghazoul, J。,McLeish, M. (2001). “Reproductive ecology of tropical forest trees in logged and fragmented habitats in Thailand and Costa Rica,”热带森林的树冠:生态和管理k . e . Linsenmair a·j·戴维斯,b . Fiala m . r . Speight(多德雷赫特:Springer), 335 - 345。
Giuggiola,。Bugmann, H。Zingg,。,Dobbertin, M., and Rigling, A. (2013). Reduction of stand density increases drought resistance in xeric Scots pine forests.对。生态。管理。310年,827 - 835。doi: 10.1016 / j.foreco.2013.09.030
Guariguata, m R。Cronkleton, P。,Duchelle, A. E., and Zuidema, P. A. (2017). Revisiting the 'cornerstone of Amazonian conservation': a socioecological assessment of Brazil nut exploitation.Biodivers。Conserv。26日,2007 - 2027。doi: 10.1007 / s10531 - 017 - 1355 - 3
Guariguata, m R。,Pinard, M. A. (1998). Ecological knowledge of regeneration from seed in neotropical forest trees: implications for natural forest management.对。生态。等内容。112年,87 - 99。doi: 10.1016 / s0378 - 1127 (98) 00318 - 1
Gunarathne, R。,Perera, G. (2014). Climatic factors responsible for triggering phenological events inManilkara hexandra(Roxb)。Dubard。,a canopy tree in tropical semi-deciduous forest of Sri Lanka.太。生态。55岁,63 - 73。
哈德利,a S。,Betts, M. G. (2012). The effects of landscape fragmentation on pollination dynamics: absence of evidence not evidence of absence.医学杂志。牧师。87年,526 - 544。doi: 10.1111 / j.1469 - 185 x.2011.00205.x
伊斯梅尔,s。Ghazoul, J。,Ravikanth, G., Uma Shaanker, R., Kushalappa, C., and Kettle, C. J. (2012). Does long-distance pollen dispersal preclude inbreeding in tropical trees? Fragmentation genetics ofD ysoxylum malabaricum在一个agro-forest景观。摩尔。生态。21日,5484 - 5496。doi: 10.1111 / mec.12054
詹森,M。,Guariuata, M., Raneri, J., Ickowitz, A., and Kettle, C. (2020). Food for thought: the underutilized potential of tropical tree-based foods for 21 century sustainable food systems.Br。生态。Soc。2,1006 - 1020。doi: 10.1002 / pan3.10159
Jimenez-Munoz, j . C。Mattar C。,Barichivich, J., Santamaría-Artigas, A., Takahashi, K., Malhi, Y., et al. (2016). Record-breaking warming and extreme drought in the Amazon rainforest during the course of El Niño 2015-2016.科学。代表。6:33130。doi: 10.1038 / srep33130
凯恩,k。、Wadt l . H。,Staudhammer, c . L。(2014). Testing a silvicultural recommendation: Brazil nut responses 10 years after liana cutting.j:。生态。51岁,655 - 663。doi: 10.1111 / 1365 - 2664.12231
凯恩,k。、Wadt l . H。O., and Staudhammer, C. L. (2007). Explaining variation in Brazil nut fruit production.对。生态。等内容。250年,244 - 255。doi: 10.1016 / j.foreco.2007.05.024
基林,h . C。,Phillips, O. L. (2007). A calibration method for the crown illumination index for assessing forest light environments.对。生态。等内容。242年,431 - 437。doi: 10.1016 / j.foreco.2007.01.060
李维斯,C。,Costa, F. R., Bongers, F., Peña-Claros, M., Clement, C. R., Junqueira, A. B., et al. (2017). Persistent effects of pre-Columbian plant domestication on Amazonian forest composition.科学355年,925 - 931。doi: 10.1126 / science.aal0157
劳,。,Boshier, D., Ward, M., Bacles, C., and Navarro, C. (2005). Genetic resource impacts of habitat loss and degradation; reconciling empirical evidence and predicted theory for neotropical trees.遗传95年,255年。doi: 10.1038 / sj.hdy.6800725
马伦戈,j . A。,Williams, E. R., Alves, L. M., Soares, W. R., and Rodriguez, D. A. (2016). “Extreme seasonal climate variations in the Amazon basin: droughts and floods,” in生物圈之间的相互作用、大气和人类土地利用在亚马逊流域eds l·纳吉,b . r . Forsberg和p . Artaxo(柏林;海德堡:Springer), 55 - 76。
茂,m . m . (2002)。“生殖物候学和授粉的巴西胡桃树(Bertholletia excelsaHumb。和Bonpl。在玉蕊科)东部亚马逊。蜜蜂授粉:保护农业和自然之间的联系、eds p . Kevan gosper和v . l . Imperatriz丰(巴西利亚:环境部),245 - 254。
森。,Prance, G. T. (1990). Taxonomy, ecology, and economic botany of the Brazil nut (Bertholletia excelsaHumb。和Bonpl。:玉蕊科)。放置经济学。机器人。8,130 - 150。
奥利维拉,。,Soares-Filho, B., Costa, M., Lima, L., Garcia, R., Rajão, R., et al. (2019). Bringing economic development for whom? An exploratory study of the impact of the Interoceanic Highway on the livelihood of smallholders in the Amazon.Landsc。城市Plann。188年,171 - 179。doi: 10.1016 / j.landurbplan.2019.04.025
奥尔蒂斯,大肠(2002)。“巴西坚果(Bertholletia excelsa),“在开发绿色市场:非木材林产品的认证和管理Guillen eds a, s . a Laird, p .斯坦利,a·r·皮尔斯(伦敦:趋势),61 - 74。
佩雷斯,c。Baider C。,Zuidema, p。、Wadt l . H。,凯恩,k。,Gomes-Silva, D. A., et al. (2003). Demographic threats to the sustainability of Brazil nut exploitation.科学302年,2112 - 2114。doi: 10.1126 / science.1091698
罗查,o . J。,Aguilar, G. (2001). Reproductive biology of the dry forest treeEnterolobium cyclocarpum(Guanacaste)在哥斯达黎加:比较树留在牧场森林和树木在连续。点。j .机器人。88年,1607 - 1614。doi: 10.2307 / 3558405
罗克韦尔,c。,Guariguata, m R。芒通,M。,Quispe, E. A., Quaedvlieg, J., Warren-Thomas, E., et al. (2015). Nut production inBertholletia excelsa在一片被砍伐的森林马赛克:对多个森林使用。《公共科学图书馆•综合》10:e0135464。doi: 10.1371 / journal.pone.0135464
Ros-Tonen, m·A。,Wiersum, K. F. (2005). The scope for improving rural livelihoods through non-timber forest products: an evolving research agenda.对。树木的生计15日,129 - 148。doi: 10.1080 / 14728028.2005.9752516
第一种,R。,Gribel, R. (2011). Population structure of Brazil nut (Bertholletia excelsa,玉蕊科)站在两个地区不同职业的历史在巴西亚马逊河。嗡嗡声。生态。39岁,455 - 464。doi: 10.1007 / s10745 - 011 - 9412 - 0
沙克尔顿,S。,Delang, C. O., and Angelsen, A. (2011). “From subsistence to safety nets and cash income: exploring the diverse values of non-timber forest products for livelihoods and poverty alleviation,” in非木材林产品在全球范围内、eds s·沙克尔顿、c·沙克尔顿和p·斯坦利(柏林:Springer), 55 - 81。
斯坦,大肠。汉森,p E。,Steffan-Dewenter, I. (2015). Interactive effects of habitat fragmentation and microclimate on trap-nesting Hymenoptera and their trophic interactions in small secondary rainforest remnants.Biodivers。Conserv。24岁,563 - 577。doi: 10.1007 / s10531 - 014 - 0836 - x
Staudhammer, c . L。、Wadt l . H。,凯恩,k。(2013). Tradeoffs in basal area growth and reproduction shift over the lifetime of a long-lived tropical species.环境科学173年,45-57。doi: 10.1007 / s00442 - 013 - 2603 - 1
太阳,J。,Southworth, J. (2013). Remote sensing-based fractal analysis and scale dependence associated with forest fragmentation in an Amazon tri-national frontier.远程Sens。5,454 - 472。doi: 10.3390 / rs5020454
托马斯·E。,Alcázar Caicedo, C., McMichael, C. H., Corvera, R., and Loo, J. (2015). Uncovering spatial patterns in the natural and human history of Brazil nut (Bertholletia excelsa在亚马逊盆地)。j . Biogeogr。42岁,1367 - 1382。doi: 10.1111 / jbi.12540
托马斯·E。,Valdivia, J., Alcázar Caicedo, C., Quaedvlieg, J., Wadt, L. H. O., and Corvera, R. (2017). NTFP harvesters as citizen scientists: Validating traditional and crowdsourced knowledge on seed production of Brazil nut trees in the Peruvian Amazon.《公共科学图书馆•综合》。12:e0183743。doi: 10.1371 / journal.pone.0183743
Tonini, H。,Kaminski, P. E., and da Costa, P. J. P. A.B. (2008). Relação da produção de sementes de castanha-do-brasil com características morfométricas da copa e índices de competição.Pes。Agropec。巴西。43岁,1509 - 1516。doi: 10.1590 / s0100 - 204 x2008001100009
Wadt l . d。巴尔多尼啊,,。席尔瓦,V。,Campos, T.d., Martins, K., et al. (2015). Mating system variation among populations, individuals and within and among fruits inBertholletia excelsa。Silvae麝猫。64年,248 - 259。doi: 10.1515 / sg - 2015 - 0023
Wadt, l . H。,凯恩,k。,Gomes-Silva, D. A. (2005). Population structure and nut yield of aBertholletia excelsa站在西南亚马逊。对。生态。等内容。211年,371 - 384。doi: 10.1016 / j.foreco.2005.02.061
威廉,h V。,Ingram, V. J., and Guariguata, M. R. (2019). Brazil nut forest concessions in the Peruvian Amazon: success or failure.Int。。牧师。21日,254 - 265。doi: 10.1505 / 146554819826606540
Zuidema, p。,Boot, R. G. (2002). Demography of the Brazil nut tree (Bertholletia excelsa在玻利维亚Amazon:种子提取对招聘和种群动态的影响。j .太多。生态。18日至31日。doi: 10.1017 / S0266467402002018
关键词:Bertholletia excelsa秘鲁马德雷德迪奥斯,非木材林产品,Tambopata国家保护区
引用:Jansen M, Guariguata先生,Chiriboga-Arroyo F, Quaedvlieg J,巴尔加斯奎斯佩调频,阿罗约奎斯佩E,加西亚先生Roca, Corvera-Gomringer R和水壶CJ(2021)巴西胡桃树森林退化、年际水平生产秘鲁亚马逊地区。前面。对。水珠。改变3:525533。doi: 10.3389 / ffgc.2020.525533
收到:09年1月2020;接受:2020年12月15日;
发表:2021年1月21日。
编辑:
Mirjam Ros荷兰阿姆斯特丹大学版权©2021 Jansen, Guariguata Chiriboga-Arroyo Quaedvlieg,巴尔加斯奎斯佩,阿罗约奎斯佩,加西亚Roca, Corvera-Gomringer和水壶。这是一个开放分布式根据文章知识共享归属许可(CC)。使用、分发或复制在其他论坛是允许的,提供了原始作者(年代)和著作权人(s)认为,最初发表在这个期刊引用,按照公认的学术实践。没有使用、分发或复制是不符合这些条件的允许。
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