《Ecological Frontiers》：Impact of overhead shade intensity and cocoa variety on the micro-climate and productivity of cocoa farms in two ecological zones of Ghana
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可可品种在无遮荫与中等遮荫系统下的产量及微气候影响研究。不同生态区中，Hybrid B品种干豆产量最高（847-765 kg/ha·yr），但遮荫系统土壤水分更高，却导致更多病萎豆（42.1% vs 39.9%）。降雨是病害主因，无遮荫系统干豆产量显著更高。需平衡遮荫管理选育抗逆品种。
斯蒂芬·雅乌·奥波库（Stephen Yaw Opoku）| 维克托·雷克斯·巴恩斯（Victor Rex Barnes）| 芬恩·普劳博格（Finn Plauborg）| 弗朗西斯·夸梅·帕迪（Francis Kwame Padi）| 史蒂夫·阿米萨（Steve Amisah）| 丹尼尔·多姆普雷（Daniel Dompreh）| 约翰·坦尼森·阿费莱（John Tennyson Afele）| 约瑟夫·阿诺凯（Joseph Anokye）| 理查德·阿桑特（Richard Asante）| 埃马纽埃尔·吉安·安萨（Emmanuel Gyan Ansah）| 麦克斯韦尔·亨·奥塞（Maxwell Hene Osei）| 奥利维亚·阿格贝内耶加（Olivia Agbenyega）| 乌费·约根森（Uffe Jorgensen）| 索伦·马库斯·佩德森（Soren Marcus Pedersen）| 托尔斯滕·罗德尔·伯格（Torsten Rodel Berg）
加纳塔福的可可研究所（Cocoa Research Institute of Ghana, Tafo, Ghana）
摘要
鉴于关于遮荫对可可产量影响的观察结果存在分歧，了解不同可可品种对不同遮荫系统的响应对于优化可可生产和确保可可种植系统的可持续性至关重要。本研究评估了在不同遮荫系统下农民田地里种植的各种已定型可可品种的产量。研究使用了两种遮荫方式：i) 无遮荫；ii) 中等遮荫，以及三种可可品种：i) 亚马逊（Amazon）；ii) 杂交A（Hybrid A）；iii) 杂交B（Hybrid B）。在2022/2023和2023/2024两个生长季节中，对两个生态区域（湿润区和干燥区）的微气候变量、土壤含水量、可可豆荚产量和干豆产量进行了监测。采用双因素方差分析（ANOVA），并在0.05的概率水平上使用Tukey的HSD方法进行均值分离。与无遮荫系统相比，中等遮荫系统的土壤含水量显著更高。无遮荫农场的每棵树产生的豆荚数量多于中等遮荫农场。在第一年和第二年，杂交B品种产生的豆荚数量（每棵树每年34.4个豆荚）均高于亚马逊品种（每棵树每年27.8个豆荚）和杂交A品种（每棵树每年29.9个豆荚）。与亚马逊品种相比，这两种杂交品种的豆荚数量也更多。在第一年，中等遮荫系统中枯萎的豆荚比例（42.1%）高于无遮荫系统（39.9%）。降雨被认为是导致豆荚枯萎和病害的主要因素。在两年中，无遮荫系统的可可干豆产量均高于中等遮荫系统。杂交B品种的产量最高，分别为每公顷每年847公斤和765公斤，其次是杂交A品种，分别为每公顷每年725公斤和661公斤；亚马逊品种的产量最低，分别为每公顷每年586公斤和524公斤。该研究强调了在微气候条件多样的地区，需要谨慎管理遮荫并选择高产且抗病的品种以优化可可生产。
引言
可可（Theobroma cacao L.）是全球最重要的经济作物之一。可可豆是糖果工业的原材料，主要用于生产巧克力和其他可食用可可制品[1,2]，同时也用于护肤品[3]。西非生产了全球约70%的可可，其中科特迪瓦和加纳是最大的两个可可生产国，占全球可可产量的50%以上[4]。作为第二大生产国，加纳以其独特的风味和高脂肪含量而闻名，其可可豆品质卓越[5]。可可生产是加纳农业部门的支柱，为约80万农民以及参与可可贸易、运输和加工的众多利益相关者提供了主要收入来源[6]。可可产业也是该国农村就业的重要来源，对加纳的经济发展至关重要，是该国最重要的农产品出口[7]。
可可种植需要特定的气候和生物物理条件，要求温度范围狭窄且土壤湿度相对稳定[8]。由于气候变化导致的降雨模式变化和全球气温上升，可可生产受到了严重影响，尤其是在非洲国家[9]。气候变化使可可树（尤其是未遮荫种植的树木）面临高温和降雨不稳定的问题，增加了压力、死亡率以及生产的脆弱性，从而导致不可持续的生产[10]；Kaba等人[12]指出，将可可树暴露在超过30°C的高温下会损害叶片和花朵的光合作用机制，影响长期的可持续产量潜力。
尽管有报道称无遮荫系统的可可产量较高，但遮荫（农林业）对可可的好处已有充分文献记载[[13], [14], [15]]。Asare等人[16]认为，虽然消除遮荫可能会提高产量，但由于缺乏遮荫带来的负面影响以及维持生产力所需增加的农业化学品投入，这些做法在经济上可能并不划算，因为可可树作为下层植被物种自然生长得更好[17]。遮荫可可系统提供了微气候优势，如温度调节、水分保持、土壤有机质积累和养分循环，这些对于提高土壤肥力和缓解气候变化（如极端高温和干旱）的不利影响至关重要[9]。这些系统还增强了生态系统的韧性，并有助于生态平衡。
杂交可可品种的开发重点在于那些对经济可行性至关重要的特性，如早结果、高豆产量以及对Phytophthora豆荚腐病和CSSV的耐受性[[18], [19], [20], [21]]。然而，当时并未关注遮荫和气候变异性对可可的影响[9]。这意味着，在非生物压力下产量增加的农民田地中的可可植株可能具有尚未充分利用的适应气候变化的遗传特性。因此，有必要进一步探索和利用这些遗传潜力，以适应不同生态区域的气候变化。鉴于气候变化带来的当前威胁，在正在进行的研究和育种工作中，优先考虑与环境适应相关的生理特性至关重要[9,20]。
目前，加纳各地农民种植的可可品种的气候适应性尚未经过科学测试。鉴于关于遮荫对可可产量影响的观察结果存在分歧[[22], [23], [24]]，了解不同可可品种在不同农生态条件下对不同遮荫系统的响应对于优化可可生产和确保可可种植系统的可持续性至关重要。本研究旨在评估加纳两个生态区域内农民田地里种植的各种已定型可可品种对不同遮荫系统的产量响应。研究假设可可品种和遮荫强度的变化显著影响可可农场内的微气候条件，从而影响两个生态区域的可可生产力。目标是识别能够在全球变暖背景下茁壮成长的气候智能型可可品种。具体而言，该研究比较了三种不同可可品种在无遮荫和中等遮荫系统下的产量。
研究地点
研究地点
本研究在加纳阿散蒂地区（Ashanti region）的阿丹西北区（Adansi North District）和奥芬索市（Offinso Municipality）的两个不同的农生态区域进行，分别属于湿润半落叶区和干燥半落叶区（图1）。有关地点的详细描述可见Anokye等人的研究[25]。研究覆盖了2022/2023和2023/2024两个生长周期。
地点选择
在两个生态区域内进行了初步调查，选择了三个社区作为研究地点
微气候变量
第一年（2022年），干燥生态区的平均日温度范围为25.9至33.1°C；第二年（2023年），平均日温度范围为25.0至33.6°C。湿润生态区的平均日温度在第一年和第二年分别为25.2至33.0°C和25.0至33.5°C（图2）。在两个生长季节的主要干旱期间，无遮荫系统的平均温度分别为30.0°C和30.5°C，显著高于
微气候变量
研究发现，在两个生态区域的主要干旱季节，无遮荫系统的平均温度显著高于中等遮荫系统。具体而言，中等遮荫系统在第一年和第二年的温度分别为29.1°C和29.6°C，而无遮荫系统的温度分别为30.0°C和30.5°C。这一在遮荫树下的温度降低现象与其他研究结果一致，表明遮荫树可以降低环境温度
结论
研究表明，可可生产力受到遮荫程度、品种选择和微气候条件的显著影响。在两个生态区域中，无遮荫系统的表现始终优于中等遮荫系统，产生的豆荚数量和干豆产量都更多。在测试的品种中，杂交B品种的表现最为出色，在两种遮荫条件下均产生了最多的豆荚和干豆产量。此外，杂交B品种的
作者贡献声明
斯蒂芬·雅乌·奥波库（Stephen Yaw Opoku）：撰写——审稿与编辑、初稿撰写、方法论设计、数据分析、概念化。维克托·雷克斯·巴恩斯（Victor Rex Barnes）：验证、监督、项目管理、资金筹集。芬恩·普劳博格（Finn Plauborg）：验证、资源提供、项目管理。弗朗西斯·夸梅·帕迪（Francis Kwame Padi）：方法论设计、调查实施。史蒂夫·阿米萨（Steve Amisah）：软件使用、资源协调。丹尼尔·多姆普雷（Daniel Dompreh）：监督工作。约翰·坦尼森·阿费莱（John Tennyson Afele）：撰写——审稿与编辑、方法论设计。约瑟夫·阿诺凯（Joseph Anokye）：数据分析
致谢
作者感谢丹麦外交部通过DANIDA为这项研究提供的财政支持。本研究是加纳CLIMCARG项目的一部分
