Factors Limiting Tropical Rain Forest Regeneration in Abandoned Pasture: Seed Rain, Seed Germination, Microclimate, and Soil1

Authors

  • Karen D. Holl

    1. Center for Conservation Biology, Stanford University, Stanford, California 94305 U.S.A.
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    • 2

      Current address: Environmental Studies Department, University of California, Santa Cruz, California 95064 U.S.A.


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    Received 24 March 1997; revision accepted 10 September 1997.

ABSTRACT

Vegetation, seed rain, seed germination, microclimate, and soil physical and chemical parameters were measured in a recently abandoned pasture and adjacent primary rain forest in southern Costa Rica. The goal of this study was to assess the importance of these factors in limiting forest regeneration in abandoned pastures. Seed rain of animal dispersed species decreased dramatically in the pasture >5 m from the forest/pasture edge; fewer wind dispersed seeds fell in the pasture than in the forest, but the difference was much less than for animal dispersed seeds. Percent seed germination of most species studied was similar in the forest and in pasture with grasses; seed germination was lower during the dry season in areas of pasture cleared of grasses. Air temperature, vapor pressure deficit (VPD), and photon flux density (PFD) were much higher in the pasture than in the forest at 1 m above the ground. VPD and PFD at ground level and soil temperature were similar in the pasture and the forest, indicating that pasture grasses strongly modify microclimatic conditions near the soil surface. The lowest gravimetric water content recorded in the pasture during the dry season was 0.5 and leaf relative water contents of the two species measured in the forest and pasture were identical, suggesting that plants in the pasture were not water stressed. Levels of most soil nutrients were lower in the pasture as compared to the forest; however, aboveground and root biomass for seedlings grown in pasture and forest soils did not differ significantly. Although a number of factors impede forest recovery in abandoned pastures, these results suggest that the most imporrant limitation is lack of seed dispersal.

RESUMEN

Se evaluó la vegetación, la dispersión de semillas, la germinación de semillas, el microclima, y las condiciones flsicas y químicas del suelo en un pastizal recientemente abandonado y un bosque húmedo primario en el sur de Costa Rica. El motivo del estudio fue evaluar la importancia de estos factores como limitantes en la regeneración del bosque en pastizal abandonado. La cantidad de semillas dispersadas por animales disminuyó drásticamente en el pastizal a más de 5 m del borde entre el mismo y el bosque; la cantidad de semillas dispersadas por el viento fue más bajo en el pastizal que en el bosque, pero la diferencia fue menor que para las semillas dispersadas por animales. El porcentaje de germinación de la mayoría de las semillas de las plantas estudiadas fue similar en el bosque y en el pastizal con gramas. Sin embargo, la germinación fue más baja en áreas sin gramas durante la época seca. La temperatura del aire, el déficit de presión de vapor (VPD), y la densidad del flujo de fotones (PFD) fueron màs altos en el pastizal que en el bosque medidos a 1 m por encima del nivel del suelo. El VPD y la PFD al nivel del suelo y la temperatura del suelo fueron similares en el pastizal y en el bosque, lo que indica que las gramas modifican sustancialmente las condiciones microclimáticas cerca del suelo. El contenido gravimétrico de agua del suelo más bajo registrado durante la época seca fue 0.5 y los contentidos relativos de agua de dos especies de plantas en el bosque y el pastizal fueron idénticos, lo que sugiere que las plantas en el pastizal no sufrieron stress por falta de agua. Los niveles de nutrientes en el suelo fueron más bajos en el pastizal que en el bosque; sin embargo, la biomasa de hojas, tallos, y raíes de plántulas que crecieron en suelo de pastizal y de bosque no fueron estadísticamente difetentes. Aunque varies factores limitan la recuperación del bosque en áreas de pastizal, estos resultados sugieren que el factor más importante es la falta de dispersión de semillas.

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