Diversity and spatial clustering of shade trees affect cacao yield and pathogen pressure in Costa Rican agroforests
Résumé
Es ist allgemein bekannt, dass die räumliche Verteilung der Individuen von Bedeutung ist, wenn die Koexistenz von Arten in einer Gemeinschaft erklärt werden soll. Dennoch wurden bisher nur wenige Analysen zur räumlichen Struktur in tropischen Waldplantagen durchgeführt. Das hauptsächliche Anliegen dieser Untersuchung war es die Beziehungen zwischen einerseits der räumlichen Organisation der Schattenbäume und andererseits der Artenvielfalt der Schattenbäume und der Kakaoernte zu beleuchten, indem wir die Daten von 29 Kakao-Waldplantagen in Costa Rica auswerteten. Um die räumliche Organisation der Schatten- und Kakaobäume in den Untersuchungsflächen zu analysieren, wurde eine Methode der räumlichen Statistik, Ripleys K-Funktion, genutzt. Für jeden Bestand wurden die x- und y-Koordinaten der mehr als 2.5m großen Bäume erfasst. In jeder Probefläche schätzten wir außerdem den Artenreichtum der Schattenbäume und die Kakaoernte ein (mit der Gesamtzahl der Fruchtstände = Anzahl der Fruchtstände, die durch Monilia-Fruchtfäule beschädigt wurden + Anzahl der gesunden Fruchtstände). Es wurden drei Typen von Beständen festgestellt: Der erste war durch eine signifikante Häufung von Schattenbäumen charakterisiert, durch den höchsten Artenreichtum der Schattenbäume (S = 6) und die höchste Anzahl von beschädigten Fruchtständen (139 Fruchtstände ha-1 Jahr-1). Der zweite Typ war durch eine zufällige räumliche Organisation der Schattenbäume charakterisiert. Der dritte Typ zeigte einen Trend in Richtung einer gleichmäßigen Verteilung. Der Artenreichtum der Schattenbäume unterschied sich nicht signifikant zwischen den beiden letzten Typen (S = 4 für beide), noch unterschied sich die Anzahl der beschädigten Fruchtstände (jeweils 56 Fruchtstände ha-1 Jahr-1 und 67 Fruchtstände ha-1 Jahr-1). Obwohl die Trends statistisch nicht für alle Variablen in unserem Datensatz signifikant waren, scheint es so zu sein, dass eine gehäufte räumliche Struktur der Synergie zwischen Umwelt (Baumartenreichtum) und Gewinn (Kakaoproduktion) dient.
The importance of the spatial organisation of individuals in explaining species coexistence within a community is widely recognised. However, few analyses of spatial structure have been performed on tropical agroforests. The main objective of this study was to highlight the links between spatial organisation of shade trees on the one hand, and shade tree species richness and cacao yield on the other, using data from 29 cacao agroforests in Costa Rica. A method of spatial statistics, Ripley’s K-function, was used to analyse the spatial organisation of shade and cacao trees in the study plots. For each stand, the X and Y coordinates of ≥2.5-m-tall trees were recorded. In each plot we also assessed shade tree species richness and cacao yield (with total number of pods = number of pods damaged by frosty pod rot + number of healthy pods). Three types of stands were identified: the first was characterised by significant clustering of shade trees, the highest shade tree species richness (S = 6), and the highest number of damaged pods (139 pods ha−1 year−1). The second type was characterised by random spatial organisation of shade trees. The third type showed a trend towards regular organisation. Species richness of shade trees did not differ significantly between the last two types (S = 4 for both), nor did the number of damaged pods (56 pods ha−1 year−1 and 67 pods ha−1 year−1 respectively). Although the trends were not statistically significant for all the variables in our data set, the clustered spatial structure appears to favour a synergy between environmental (tree species richness), and provisioning (cacao production) services.