通过木质树木多样性维持恢复潜力，以及基于树木的热带家庭花园在退化流域景观中提供的生态系统服务

《Trees, Forests and People》：Sustainability of restoration potential through woody tree diversity and provisioning ecosystem services of tree-based tropical home gardens in degraded catchment-landscapes

　　H.M.B.S. Herath | D.K.N.G. Pushpakumara | M. Hewson | P. Wickkramagamage | N. Gunathilake
斯里兰卡斯里杰瓦德纳普拉大学地理系

**摘要**
基于树木的热带家园菜园农林复合系统在南亚及其他地区几乎提供了自然森林在各个尺度上提供的所有生态系统服务。这些系统在恢复退化的流域景观方面发挥着重要作用。然而，恢复潜力的可持续性取决于木本树木的多样性及其提供的生态系统服务（PESs）。本研究估计了斯里兰卡上马哈韦利流域（UMC）两个区内选定区域家园菜园中的木本树木多样性，并评估了这些树木物种所提供的PESs。木本树木多样性通过香农指数（Shannon Index）、辛普森指数（Simpson Index）和均匀度指数（Evenness Index）进行评估。PESs则通过家庭调查获得的树木资源评估数据进行分析。共识别出属于38个科的110种木本树木。香农指数（1.51-2.95）、辛普森指数（0.58-0.68）和均匀度指数（-0.38-2.95）表明树木多样性较高，可与南亚地区的热带森林相媲美。在PESs方面，提供木材的树木物种占比最高（36.23%），其次是食物（23%）、多功能用途（15%）、药品（8%）、燃料木（10%）、香料（3%）和绿肥（2%）。此外，大约3%的木本树木物种还具备其他用途，如胶质、油脂、树脂、围栏材料和装饰用途。这些结果表明，家园菜园中的木本树木物种能够提供多种PESs。研究证实，上马哈韦利流域的家园菜园在树木物种多样性和产生PESs方面具有显著的恢复能力，因此可以作为维持流域景观长期生态可持续性的有效策略。本研究为利用基于树木的家园菜园农林复合系统作为全球退化景观生态恢复的替代方案提供了模型。

**1. 引言**
景观恢复旨在恢复被砍伐或退化地区的生态功能并提高人类福祉（Mansourian et al., 2020; Maginnis and Jackson, 2002）。由于土地退化，全球许多地区的生态系统服务损失严重，这对实现人类福祉构成了挑战。亚洲和非洲的研究表明，在面对土地退化时，不采取行动的成本至少是采取行动成本的三倍（Scholes et al., 2018; IPBES, 2018）。对于发展中国家的政府来说，投资于通过重新造林和植树造林进行恢复是一项重大挑战，因为这些项目需要高昂的成本并需要较长的时间才能达到目标（BenDor et al., 2015）。此外，森林种植园仅限于少数几种树木，无法将生物多样性恢复到原始水平。因此，通过森林种植园恢复退化景观的生态系统服务存在局限性。在这种情况下，热带地区的发展中国家应寻求低成本、创新的方案，以多样化的树种增加植被覆盖，从而恢复退化景观的生态系统服务（Shoo & Catterall, 2013）。

在恢复和修复退化景观的各种技术选项中，基于树木的农林复合系统在许多国家发挥着关键作用（Gupta et al., 2021）。“森林外树木”（Trees Outside Forests, TOFs）是指生长在未被定义为“森林”或“其他林地”上的树木，包括农业用地、家园菜园和城市区域（FAO, 2005）。世界各地各种土地利用系统中的零星树木提供了与森林相似的生态系统服务（de Foresta et al., 2013）。农林复合本质上是在森林之外管理树木，并将其融入农业的实践（FAO, 2005）。基于树木的热带家园菜园是一种特定类型的高多样性、多层结构的农林复合系统，与家庭紧密相关。因此，基于树木的热带家园菜园是最复杂、最紧密结合的农林复合形式，也是最具生产力和生态价值的森林外树木类型。此外，森林砍伐导致的树木覆盖丧失可通过森林外树木得到缓解，尽管规模不同，它们仍能提供类似森林的生态系统服务（FAO, 2013）。像家园菜园这样的基于树木的农林复合系统被认为是许多热带国家最重要且分布最广的TOF系统。这些系统具有复杂性、多层次性、可持续性和多种产品特性，提供广泛的生态系统服务（FAO, 2013）。文献表明，通过管理多样化的农林复合系统可以促进退化热带景观中的生物多样性保护（Bhagwat et al., 2008; Gardner et al., 2009）。此外，任何农林复合系统（如家园菜园）的生态系统服务恢复能力取决于其树木多样性（Herath et al., 2024; Fernandes and Nair, 1986）。先前的研究还揭示，树木多样性是TOF系统生物多样性的重要组成部分（Marchetti et al., 2018; Kharal and Oli, 2009; Edmundo et al., 2017）。众所周知，树木丰富的家园菜园能够提供几乎所有生态系统服务，这与其生物多样性水平有关（Gbedomon, 2017）。一些研究还指出，合理管理树木可减少75%的土壤侵蚀（Marden et al., 2020; Marden, 2012; Parkyn et al., 2006）。

世界各地的家园菜园长期以来一直提供多种供给型生态系统服务，如各种食物、水果、蔬菜、香料、木材产品、燃料木、牲畜产品等，这在热带和亚热带地区非常普遍（Mohri et al., 2013; Pushpakumara et al., 2012; Nair et al., 2021）。家园菜园的主要调节服务包括控制土壤侵蚀（Krishnarajah and Sumanarathne, 1988; Gajaseni and Gajaseni, 1999）和调节气候（Kumar and Nair, 2004; Mattsson et al., 2013）。此外，家园菜园还提供了许多文化服务，如社交网络、学习和教育、娱乐以及精神放松（Watson, 2002; Chalmin-Pui et al., 2021）。树木覆盖还提供了支持性服务，如改善土壤养分循环（Dagar et al., 2020; Allen et al., 2004）、生物多样性保护以及授粉（Watson et al., 2001; Gbedomon et al., 2017; Agbogidi et al., 2013）。

一个可行的基于树木的农林复合系统恢复策略要求其土地面积随时间扩大。这种增长通过逐步恢复退化景观、增强生物多样性和创建更大、更具韧性的生态系统来实现长期可持续性。扩大这些系统可以恢复数百万公顷的退化土地，适用于“镶嵌恢复”技术，该技术将树木与农林复合结合，带来显著的环境和经济效益（Miccolis et al., 2019）。Herath等人（2021）通过地理空间评估发现，1992-2017年间上马哈韦利流域（UMC）的家园菜园用地增加了60%，而同期森林覆盖率维持在大约20%。由于人口增长和农村及郊区定居点的建立，家园菜园数量不断增加（Herath et al., 2021）。家园菜园中树木数量的增加验证了它们在土地覆盖率方面的恢复潜力。然而，真正的恢复能力取决于树木多样性以及家园菜园中的树木所提供的生态系统服务。这些区域之前因密集的茶叶种植而退化。目前，UMC内的许多废弃茶园在人类定居点建立后已转化为树木丰富的家园菜园（Herath et al., 2021）。

迫切需要找到创新且成本效益高的方法来促进景观层面的生态恢复（Leland et al., 2024）。由于家园菜园是私有财产，这种恢复策略不会给政府带来财务负担。所有者可以完全利用这些供给服务。由于地块规模适中且分布广泛，它们易于管理。此外，过去几十年间家园菜园在流域内呈增长趋势（Herath et al., 2021）。由于缺乏空间和资金，政府在流域内增加森林覆盖的机会有限。在这种情况下，热带地区的家园菜园在恢复大规模退化景观（如受森林砍伐影响的上游流域）的生态系统服务方面具有巨大潜力，这取决于树木的密度和多样性（Herath et al., 2024; Erdmann, 2005）。家园菜园中的树木多样性对于提供供给型生态系统服务及其他对居民福祉有利的生态系统服务至关重要。此外，只要能够从树木产品中获得直接收益，菜园所有者就会种植多种树种。种植多种树种以直接获取供给服务的同时，还能产生其他类型的生态系统服务，如调节性和文化生态系统服务。

基于树木的农林复合系统通过景观恢复为国家带来多重效益。提高景观层面的树木多样性有助于斯里兰卡履行其在多项国际环境保护和管理协议中的承诺和目标。斯里兰卡是许多涉及环境保护的多边国际条约和公约的缔约方，这些条约和公约专注于气候变化缓解和适应、生物多样性保护以及防治荒漠化等，例如《联合国气候变化框架公约》（UNFCC）、《生物多样性公约》（CDB）和《联合国防治荒漠化公约》（UNCCD）。实现这些协议的主要策略之一是通过各种措施在当地和全球范围内增加树木覆盖。加强森林外树木（TROFs）的环境公约和国际协议（如农林复合、城市树木和农业用地上的零星树木）对气候变化缓解、生物多样性和可持续发展至关重要。尽管主要全球条约通常不专门提及“TROFs”，但它们实际上依赖这些系统来实现目标（FAO, 2005; FAO, 2004）。UNFCC通过重新造林、植树造林和森林外树木（如家园菜园和其他基于树木的农林复合系统）促进树木覆盖增加，以减少碳排放，从而应对气候变化。TROFs对实现净零碳目标至关重要。农林复合和农业景观中的树木被视为重要的碳汇。根据《巴黎协定》，各国（包括斯里兰卡）提交的国家自主贡献包括增加树木覆盖。CBD的目标是保护生物多样性及其组成部分的可持续利用。2022年通过的《昆明-蒙特利尔全球生物多样性框架》目标是在2030年前恢复全球30%的退化地区。UNCCD专注于通过植树和可持续森林管理恢复退化土地。《联合国防治荒漠化公约》（UNCCD）侧重于景观恢复、减少土地退化以及在干旱和半干旱地区推广农林复合。它鼓励在农村景观中扩大树木覆盖，以稳定土壤、防止侵蚀并获取各种木材和非木材产品。全球倡议如波恩挑战和联合国生态系统恢复十年（2021–2030）旨在将退化土地（其中大部分不在传统森林范围内）纳入恢复计划，通常采用农林复合和农民管理的自然再生（FMNR）方法。因此，本研究提供了关键的科学基准评估，证明了这些系统在履行相关国际公约和协议方面的潜力。

已有大量文献涵盖了热带家园菜园的各个方面，从物种组成的生态评估（展示结构和功能生物多样性）到其社会经济意义。然而，关于它们在景观恢复方面的潜力，特别是木本树木多样性和由此产生的生态系统服务的研究还相对较少。关于木本树木物种多样性和生态系统服务的科学信息对于填补研究空白至关重要，尤其是为了采取适当政策，将基于树木的热带家园菜园作为敏感退化地区景观恢复的最佳替代方案之一。鉴于上述背景，本研究提出了两个主要的研究问题，以了解基于树木的家庭花园的恢复潜力，特别是那些位于退化、敏感地貌中的家庭花园，如上游集水区。第一个研究问题是“UMC中的家庭花园中木本树木的多样性是什么？”第二个研究问题是“UMC中家庭花园中的木本树种提供了哪些生态系统服务？”因此，本研究的主要目的是估计斯里兰卡上马哈威利流域家庭花园中的木本树种多样性，并评估这些木本树种提供的生态系统服务。考虑提供生态系统服务的主要原因是基于这样一个假设：“只要家庭花园的主人从木本树种提供的生态系统服务中直接受益，他们就会被迫种植多种树种”，从而在长期内实现其他生态系统服务的可持续流动。为了帮助相关机构做出任何恢复工作的决策，将相应的行政层级作为分析单位是非常有用的。因此，根据分区秘书处（DSDs）和最低级别的行政单位格拉马塞瓦尼拉达里区（GNDs）的行政边界来考虑分析单位是很重要的，因为几乎所有发展活动和自然资源管理的政策决策都是基于DSD级别和GND级别做出的，并且有许多利益相关者的参与，如政策制定者、政策执行者和民间社会组织等。因此，本研究的目标是估计UMC选定DSDs中家庭花园的木本树种多样性，并评估相关的生态系统服务，最终识别其景观恢复潜力。

2. 方法论
2.1. 研究区域
本研究基于斯里兰卡的上马哈威利流域（UMC），该地区因其生物物理、水文和社会经济重要性而被称为国家的核心（图1）。该流域位于中央高地，根据斯里兰卡的《土壤保护法》（农业部，1996年）被宣布为高度敏感区域。UMC覆盖了斯里兰卡的三个主要地区：康提、巴杜拉和努瓦拉-埃利亚。UMC大部分位于湿润区，有小部分位于中间区。该地区经历季节性强降雨，年降雨量从1000毫米到超过5500毫米不等。该地区的降雨侵蚀率很高，某些子流域如乌玛奥亚的侵蚀率在468到915之间。红黄色灰壤土是主要土壤类型，占该地区的60%到70%；红棕色土（6%）、未成熟棕色壤土（10%）、红棕色淋溶土（8%）和陡峭岩石土/岩石土（4%）也存在。在19世纪（1830-1930年）之前，UMC几乎四分之三的地区被茂密的森林覆盖，直到英国政府引入种植作物后情况发生了变化。但现在这些森林仅限于少数孤立斑块，大约占UMC的30%（Herath等人，2023年）。这些森林斑块分布在努瓦拉-埃利亚区海拔1500米以上的山顶，以及康提区海拔1000米以上且降雨量超过2000米的山区，这些地方生长着湿润的季风森林；而在巴杜拉区，海拔1000米以上且降雨量低于2000米的地区则生长着低地湿润季风森林。

在英属殖民时期（1815-1948年），UMC的数千公顷森林被转换为茶园，这在雨季导致了严重的土壤侵蚀（Krishnaraja和Sumanarathna，1988年；Hewavasam，2010年）。此外，Herath（2021年）指出，在最近几十年里，努瓦拉-埃利亚地区的大量土地被转换为高山蔬菜种植。中央高地的大部分自然森林覆盖在1830年至1890年间被清除，被英国人转换为咖啡种植园。然而，由于真菌疾病的传播，咖啡产业逐渐衰退，随后咖啡种植园被转换为茶园（Hewavasam，2010年）。直到20世纪70年代，UMC的主要土地利用方式都是茶园。此外，在过去四十年中，努瓦拉-埃利亚和巴杜拉地区的某些区域的土地利用模式转向了蔬菜种植（Herath，2021年）。因此，在过去的两个世纪里，自然森林覆盖面积减少了。结果，现在自然森林仅限于流域景观中的少数孤立斑块。森林种植园在流域中的范围也非常有限。多项研究表明，过去两个世纪里UMC森林覆盖面积的急剧减少对环境产生了负面影响（Wickramagamage，1990年；Hewavasam，2010年；Stocking，1992年）。由于气候变化导致的极端降雨，过去二十年里，流域景观中自然灾害（如滑坡、落石、沉降和洪水）的发生频率增加（Wickramagamage，1990年）。缺乏森林覆盖以及将森林覆盖转化为其他用途（如大规模茶园和广泛的蔬菜种植）导致了UMC土壤侵蚀和其他负面环境后果的加剧（Herath，2021年；Hewavasam，2010年）。然而，研究发现，树木丰富的家庭花园的土壤侵蚀率与自然森林相似（Krishnarajah和Sumanarathne，1988年）。

家庭花园是斯里兰卡主要的树木丰富的土地利用类型之一。家庭花园在UMC的康提和巴杜拉地区广泛分布。家庭花园中的树木覆盖有潜力为居民提供广泛的生态系统服务，同时维持UMC的水文功能。图2展示了2021年UMC内家庭花园与其他土地利用类型（包括森林、茶园和水稻种植）的分布情况（Herath，2021年）。森林占近30%，家庭花园约占28%，茶园约占22%。因此，家庭花园是UMC的主要土地利用类型之一。家庭花园在康提和巴杜拉地区广泛分布，而努瓦拉-埃利亚地区则主要被大面积的茶园和蔬菜种植所覆盖。因此，本研究在康提和巴杜拉地区进行，这些地区家庭花园用地占主导地位。

2.2. 原始数据收集
2.2.1 树木资源评估调查
关于树木种类的详细原始数据是通过2023年进行的一项树木资源评估调查结合家庭调查显示收集的。树木资源评估调查是一个系统的过程，用于收集特定生态系统或区域内树木种类的各种信息，如组成、结构、分布、健康状况和种群动态（Suganthi等人，2016年）。它包括识别、绘制地图、测量和分析木本植被，以了解其生态状况、多样性和资源。这种类型的评估对于生物多样性监测、土地管理和保护策略的制定至关重要，尤其是在木本植被受到人为环境变化威胁的地区。树木资源评估调查在评估木本物种多样性方面的主要意义在于它能够提供关于存在哪些物种、它们的分布情况以及它们在社区中的相对重要性的可量化数据。通过测量胸径（DBH）、树高和基面积等参数，该调查揭示了不同木本物种的种群结构（Dash等人，2009年）。这也有助于确定树木物种的自然再生潜力。树木资源评估调查的数据用于计算Shannon-Wiener指数和Simpson指数，提供多样性和生态系统健康的统计测量。该调查记录了每种树木的保护状况，可以指出需要在特定地区进行紧急保护工作的受威胁或稀有树种，将其与常见或外来入侵物种区分开来。在这项研究中，首先进行了树木资源评估调查，以收集有关家庭花园中木本树种提供的生态系统服务的数据。联合国粮食及农业组织（FAO）使用胸径至少为10厘米作为定义和测量森林清单中树木的阈值（2000年，FAO）。因此，该研究仅考虑了胸径大于10厘米的家庭花园中的树木进行资源评估。通过家庭花园主人的当地知识和研究人员的知识，以及在植物学专家的支持下，确定家庭花园中的树木种类。树木种类的鉴定和命名使用了相关文献（Senarathna，2001年）。在整个家庭花园中记录了每种树木的数量及其数量。

2.2.2 抽样技术
采用多阶段群集抽样技术从家庭花园收集数据。多阶段群集抽样是一种复杂的层次抽样技术，它将一个大型群体分成较小、可管理和随机化的组（群集）（Ragunath，2017年）。这种技术非常适合大规模地理研究，例如在无法获得或难以管理两个地区所有个体列表的流域分析中。与简单随机抽样相比，它显著降低了成本和旅行时间，特别是对于地理分散的群体。该过程分为两个阶段：在第一阶段，从UMC的康提和巴杜拉地区有意选择了四个DSD。选择标准是家庭花园占DSD总面积的75%以上。因此，DSD是初级群集。在第二阶段，从每个DSD中随机选择家庭花园。

康提地区的家庭花园分布比巴杜拉地区要密集得多（Herath，2021年）。最初采用分层抽样技术进行数据收集。为此目的，分别从康提和巴杜拉地区的四个DSD中选择了五个GND。然后から康提地区的每个DSD中随机选择了大约75个家庭花园，总共从康提地区获得了300个样本。UMC的巴杜拉地区也采用了相同的程序。然而，从巴杜拉的五个DSD（地方发展秘书处）中选择了大约50个家庭果园，因为巴杜拉地区的家庭果园数量相对较少，以便总共收集200个样本。总共使用了500个家庭果园来进行针对坎迪和巴杜拉地区的UMC（Upper Mahaweli Catchment）的树木资源评估调查。这些家庭果园中的所有直径大于或等于10厘米的木质树木都被统计在内，以通过资源评估调查获得树木数量和其他基本数据。每个家庭果园的树木总数都被记录下来，因为调查的家庭果园面积从0.5公顷到1公顷不等，这适合进行树木评估。选择这些DSD进行这项分析的主要原因是，政府和其他非政府机构开展的大多数植树计划都是基于国家的行政单位。因此，这项研究的结果将对政策制定者和执行者非常有益，帮助他们决定优先选择哪些DSD来加强植树计划。

同时，也在UMC的两个地区的总共500个家庭果园中进行了家庭调查，以收集有关每种树木的用途及其对生态系统服务的直接效益的数据。生态系统服务类别的识别基于《千年生态系统评估》（2005年）。

2.3 数据分析
通常使用Shannon–Weiner多样性指数（H）（Kreb，1985）来估计一个社区的生物多样性。Shannon-Weiner指数通过以下公式计算：
H = -∑(pi * log(pi))
其中，H表示物种多样性指数，Pi表示第i个物种的比例，S表示物种总数。
Simpson指数（D）用于衡量物种的优势度或均匀度，通过以下公式计算：
D = N(N-1) / (n*(n-1))
其中，N表示所有物种的有机体总数，n表示特定物种的个体数量。
均匀度的公平性指的是每个物种在特定区域内的相对优势程度。木质树种的均匀度通过以下公式计算：
E = H' / log(S)
其中，H'是Shannon指数，S是物种数量。

首先根据家庭果园主人的当地知识和研究人员的专业知识，根据木质树种的当地名称进行识别。然后通过参考文献（Senarathna, 2001; Ariyadasa, 2002）确定了这些树种的学名。数据编码和分析使用了STRATA 11.2软件。

2.4 生态系统服务提供评估
通过资源评估调查和家庭调查收集的数据来评估每种树木提供的生态系统服务。首先，根据木质树种提供的生态系统服务类型对家庭果园主人的直接效益进行了编码。随后使用Kruskal-Wallis检验（Conver, 1999）来确认不同树木种类在生态系统服务提供方面的差异。

3. 结果与讨论
基于树木的农林系统的景观恢复潜力和可持续性主要取决于树木多样性以及木质树种为当地、区域和全球社区提供生态系统服务的能力。只要家庭果园主人能够持续获得带来社会经济效益的生态系统服务，他们就有可能可持续地维持树木多样性。因此，这些花园中的多样化树种自然而然地会产生其他生态系统服务，如调节服务和文化服务。因此，本研究旨在估计Upper Mahaweli Catchment（UMC）家庭果园中的木质树种多样性，并评估其提供的服务，以确定该地区的景观恢复潜力。关于树木多样性和相关生态系统服务的发现如下：

3.1 UMC家庭果园中的木质树种多样性
在这项研究中，通过对斯里兰卡Upper Mahaweli Catchment的坎迪和巴杜拉地区500个家庭果园样本进行的树木资源评估，共统计到64,163棵直径大于或等于10厘米的木质树木。鉴定了大约110种树木，属于38个属。所鉴定树木种类、其科及来源的详细信息如表2所示。这些数据与印度东高止山脉热带森林的发现非常相似（Naidu和Kumar, 2016）。豆科（Fabaceae）是最主要的科，包含13个物种，其次是锦葵科（Malvaceae）7种，漆树科（Anacardiaceae）和桃金娘科（Myrtaceae）各6种，其他科如夹竹桃科（Apocynaceae）、无患子科（Sapindaceae）、樟科（Lauraceae）、使君子科（Combretaceae）、茜草科（Rubiaceae）等不到4种。家庭果园中的树木种类为所有者提供了多种生态系统服务，包括用于消费的产品和通过出售额外产品获得的收入。尽管Gliricidia sepium是一种外来物种，但它在这500个调查的家庭果园中出现了456次，是数量最多的树种。家庭果园主人大多将其作为多用途树种植。其次是Areca catechu，出现在352个家庭果园中。Mangifera indica是最常见的水果树种，出现在461个家庭果园中。Artocarpus heterophyllus是主要的粮食多用途树种，出现在438个家庭果园中，其次是Cocos nucifera，出现在417个家庭果园中。Alstonia macrophylla在341个家庭果园中出现较多，由于其作为入侵物种在家庭果园中迅速扩散，当局需要给予特别关注。尽管一些稀有树种在调查的家庭果园中数量较少，但在某些家庭果园中仍然存在，如Semecarpus subpeltata（24棵）、Petchia ceylanica（21棵）、Syzygium revolutum（11棵）、Humboldtia laurifolia（4棵）和Drypetes sepiaria（3棵）。因此，识别和记录家庭果园中的树种非常重要，因为南亚的热带家庭果园被认为是遗传资源离体保护和可持续利用的最佳选择之一（Acharya, 2006; Mohri et al., 2013）。家庭果园在维持本地和外来树种以及管理树种和野生树种的生物多样性方面发挥着重要作用，并对提高家庭果园主人的生活质量和经济与社会福祉具有积极作用（Salako et al., 2024; Bhagwat, 2008; Saikia and Marsden, 2016; Webb and Kabir, 2009）。

图3使用Shannon指数、Simpson指数和Even指数展示了Upper Mahaweli Catchment的坎迪和巴杜拉地区调查区域秘书处（DSDs）中家庭果园的木质树种多样性。根据结果，使用Shannon指数、Simpson指数和Even指数估计的木质树种多样性分别为1.51 - 2.95、0.86 - 0.86和-0.38 - -0.63。某些DSD（如Pathaahewahata、Gangawata Korale、Doluwa和Hali-Ela）的树木多样性很高，与热带地区的一些森林相似（Amberber et al., 2014; Das, 2024; Christensen et al., 2008; Nguyen et al, 2021; Naidu and Kumar, 2016）。这表明UMC的家庭果园树木多样性很高，这表明该地区的景观恢复潜力很大。

3.2 家庭果园中木质树种的生态系统服务提供
农林系统中的树木长期以来一直提供多种生态系统服务（Mohit et al., 2015）。研究表明，家庭果园中统计的木质树种提供了多种生态系统服务。表1总结了在斯里兰卡UMC调查家庭果园中木质树种提供的主要生态系统服务及其功能。

表1. UMC家庭果园中树木提供的生态系统服务功能
| 生态系统服务 | 生态系统功能 |
|------------------|----------------------------------------|
| 食物供应 | 生产高质量和健康的食物，包括水果 |
| 燃料木材 | 大多数树木具有生产高热量值的燃料木材的潜力 |
| 药用产品 | 树木的各个部分目前被用作药材，有些树木具有药用潜力 |
| 木材生产 | 高质量的木材树在大多数UMC家庭果园中很常见 |
| 绿肥供应 | 传统上，某些树木的叶子被用作某些作物（如水稻和蔬菜）的绿肥 |
| 香料生产 | 产香料的树种能带来较高的现金收入 |
| 饲料生产 | 传统上，某些树木的叶子被用作牛和山羊的饲料 |
| 其他多种产品 | 一些树木或其部分被用于装饰、提取树胶和树脂、围栏、遮荫等 |

统计到的树种主要为所有者提供了直接效益，如木材、食物、药材、燃料木材、香料、绿肥和饲料（Tamang et al., 2019; Hideyuki et al., 2013; Wiryono et al., 2023）。此外，本研究中记录的一些树种还有其他用途。例如，树胶、树脂和树叶被用作工业原料，一些叶子用于装饰、围栏和遮荫等。由于这些产品的利用相对较低，因此被归类为其他（h）类别。表2详细列出了斯里兰卡UMC调查家庭果园中的木质树种，包括学名、科名、来源及提供的生态系统服务（附使用代码）。

表2. 鉴定的木质树种及其提供的生态系统服务（PESs）
| 木质树种学名 | 科 | 来源 | 生态系统服务使用代码 |
|------------------|----------------------------------------|-------------------------------------------|--------------------------------------------|
| Psidium guajava | Myrtaceae | Nb,c | 1 |
| Gliricidia sepium | Fabaceae | Ec,f,g,h |
| Artocarpus heterophyllus | Moraceae | Na,bc |
| Mangifera indica | Anacardiaceae | Nb,c2,f,g |
| Cocos nucifera | Arecaceae | Na,b,c1,f,h |
| Alstonia macrophylla | Apocynaceae | Ea,c2,f |
| Areca catechu | Arecaceae | Na,b,e,f,h |
| Persea americana | Lauraceae | Nb,f,C |
| Citrus reticulata | Rutaceae | Nb,c1,h |
| Syzygium malaccense | Myrtaceae | Nb,h |
| Cocos nucifera var. aurantiaca | Arecaceae | Ia,b,c1,f,h |
| Swietenia macrophylla | Meliaceae | Ea,c2, g |

3.2 家庭果园中木质树种的生态系统服务提供
农林系统中的树木长期以来一直提供多种生态系统服务（Mohit et al., 2015）。研究表明，家庭果园中统计的木质树种提供了多种生态系统服务。表1总结了斯里兰卡UMC调查家庭果园中木质树种提供的主要生态系统服务及其功能。木材树木种类的多样性也非常高，约有70种树木（图4a）。它们属于大约45个属和38个科。在所有木材树木中，有62种是本地特有的，大约12种是外来物种。一些外来物种，如出现在康提地区的Alstonia macrophylla和巴杜拉地区的Eucalyptus torelliana，数量较多，并且相比本地物种扩散得非常快，这导致了家庭花园中树木多样性的下降（Herath等人，2023年）。下载：下载高分辨率图片（810KB）下载：下载全尺寸图片图4. a-h 按分类群和来源划分的家庭花园中木本树木的多样性，根据提供的生态服务类别。

食物生产树木的多样性也很高，包括大约55种、32个属和25个科（图4b）。其中，50种是本地特有的，大约5种是外来物种。康提和巴杜拉地区的家庭花园中食物树木的多样性非常高（Pushpakumara等人，2016年）。大约24种木本树木具有多功能性，主要用于木材、食物生产、燃料以及其他多种次要用途（图4c）。Gliricidia sepium是UMC家庭花园中最丰富的多功能木本树木。大约24种是本地特有的，2种是外来物种。大约7种木本树木被用作绿肥，属于近5个属和4个科（图4f）。其中大约5种是本地特有的，2种是外来物种。大约4种木本树木可以生产有价值的香料，属于4个属和4个科（图4g）。其中3种是本地特有的，1种是外来物种。此外，大约12种属于8个属和4个科的树木被用作饲料来喂养牛和山羊（图3h）。其中大约8种是本地特有的，4种是外来物种。一些木本树木在家庭花园中只有一株或两株。它们还通过各种用途为所有者带来直接利益，例如用于宗教仪式、装饰、遮荫、获取某些树脂、制革等。总体而言，木本树木在种类、属、科及其保护状况方面表现出极大的多样性。

图5显示了根据提供的生态系统服务（PESs），记录的所有树木物种中的百分比。提供木材的树木物种占比最高（37.23%）。这与斯里兰卡的先前研究结果相当（Ariyadasa, 2002；Karunarathna和Gunathilaka, 2002）。斯里兰卡的家庭花园贡献了该国约40%的木材需求（FSMP, 1995）。大约23%的树木物种用于食物生产。其中大多数树木结出可食用的果实（Pushpakumara等人，2016）。此外，树叶、花朵和嫩枝也被用于食品制备。大约15%的树木物种是多功能树木。这两种多功能树木在两个地区的家庭花园都非常普遍。大约8%的记录树木物种提供了药用产品。树木的各个部分，如叶子、树皮、根、花朵和果实，都被用于药用目的。然而，大多数树木物种都有潜力用于药用目的，因为它们在其他国家已经被用于这种用途，但在我国尚未得到充分利用。根据文献，几乎所有树木的部分都对人类具有药用价值（世界森林组织，2022年）。这表明调查中的家庭花园中药用树木未得到充分利用。大约10%的树木物种直接用作高热值的燃料。这一数字与斯里兰卡的其他研究结果一致（Ariyadasa, 2002；Heenkenda, 2014）。然而，任何树木的枯枝和修剪下来的树枝都可以用作燃料。大约3%的树木物种生产的有价值香料为家庭花园所有者带来了现金收入，并为国家创造了外汇。大约2%的树木物种被用作稻米和蔬菜作物的绿肥。大约3%的树木物种被用作饲料，主要用于喂养牛。大约3%的树木物种被用于其他多种用途，如工业原料、篱笆、遮荫等。根据Kruskal-Walli检验（p < 0.05），不同PES类别之间的平均差异显著。下载：下载高分辨率图片（193KB）下载：下载全尺寸图片图5. 根据PESs划分的木本树木物种类别的百分比。

4. 结论与建议

通过“森林外树木资源”（TOFS）增强被砍伐和退化流域景观的生态系统服务恢复潜力的有效性主要取决于几个因素，例如这些系统的树木多样性以及树木产生多种生态系统服务的能力，以维持家庭花园中树木多样性的可持续性。在这方面，作为斯里兰卡UMC地区主要的“森林外树木资源”，家庭花园可以被认为是实现长期可持续恢复目标的最佳候选者之一。根据多样性指数，UMC地区大多数家庭花园中的木本树木种类多样性与该地区热带森林的多样性大体相当。这表明树木丰富的家庭花园在物种多样性方面具有很高的恢复潜力，足以成为弥补严重森林砍伐和退化导致的树木覆盖及其生态系统服务损失的最佳恢复策略之一。此外，研究进一步发现，UMC地区家庭花园中的木本树木通过主要产品（如食物、木材、多功能性、燃料、香料、药用产品、绿肥、饲料等）具有很高的生态系统服务生产能力。木本树木这种高生产能力激励家庭花园所有者长期保持丰富的树木多样性，从而增强家庭花园生态系统服务的可持续性。只要所有者能够从木本树木中获得多种生态系统服务，他们就会倾向于维持家庭花园中的高树木多样性。此外，管理家庭花园中的树木资源还提供了其他生态系统服务，如调节服务、文化服务和支持服务。因此，生态系统服务的可持续性是其他生态系统服务可持续性的关键因素。

基于研究结果，本研究提出了几项重要建议，以维持家庭花园中的丰富树木多样性，从而长期产生多样的生态系统服务，促进UMC地区的生态和社会经济可持续性。为了确保物种的多样性，研究建议各种机构（如林业部门、出口农业部门和阿育吠陀医学部门）之间的合作，支持家庭花园的植树计划。应为家庭花园中树木的有效管理提供技术支持。尽管这些树木的几乎所有部分都具有药用价值，但由于缺乏意识，它们的利用程度仍然很低。应提高人们对树木药用价值的认识，特别是要提高人们对维护树木多样性及其产生生态系统服务能力的认识，以及家庭花园作为生物多样性异地保护单元的作用。研究建议将“森林外树木资源”（TOFs）纳入《生物多样性公约》，并将其视为缺乏森林覆盖地区的最佳生物多样性异地保护策略之一，同时支持所有者维持生态系统服务的可持续流动。最终，这些策略对于UMC地区的长期生态可持续性至关重要。这种方法为全球类似流域景观的恢复策略提供了范例。

影响：

由于斯里兰卡致力于多个国际环境公约，例如促进联合国生态系统恢复十年（2021-2030年）以逆转生态系统损失和退化，以及《联合国气候变化框架公约》（UNFCC 2026-2035年）下的国家自主贡献（NDC）以重新建立和增加绿色覆盖，恢复荒地和废弃土地用于农林业，以及《生物多样性公约》（CBD）等，本研究的结果将有助于政策制定者制定有效的恢复退化景观的策略，同时实现相关的环境目标。NDC还规定了加强主要河流和流域系统的保护（NDC 3.0）、改善和增加“森林外树木资源”（TROF）以及增强生物多样性（NDC 4.0和5.0）。因此，这项研究的结果对于确认富树木资源的农林业在实现NDC目标方面的潜力具有重要意义。此外，家庭花园中的木本树木提供的碳效益对于实现斯里兰卡的“净碳零”目标也非常关键。NDC 2.0重点关注植树造林、恢复和TROF的可持续管理。家庭花园是通过TROF增强树木覆盖的预期类别之一。此外，《生物多样性公约》的主要目标是保护生物多样性、可持续利用其组成部分以及公平公正地分享遗传资源带来的利益。可持续管理和利用木本树木的产品与《生物多样性公约》的实施直接相关。因此，这项研究提供了基于证据的信息和政策建议，不仅有助于恢复退化景观，也有助于支持斯里兰卡履行国际环境协议的承诺，同时增强国家的生态系统可持续性。

未引用的参考文献：
- 粮农组织2013, 粮农组织2003, Gajaseni和Gajasseni, 1990, Werden等人, 2024, Marchetti等人, Christensen和Heilmann-Clausen, 2009
CRedI作者贡献声明：
H.M.B.S. Herath：撰写——原始草案、验证、项目管理、方法论、调查、资金获取、数据分析、概念化。
D.K.N.G. Pushpakumara：撰写——审阅与编辑、验证、监督、项目管理、概念化。
M. Hewson：撰写——审阅与编辑、可视化、验证、监督、概念化。
P. Wickkramagamage：撰写——审阅与编辑、可视化、验证、监督、概念化。
N. Gunathilake：撰写——审阅与编辑、可视化、验证。