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Effects of Plot Size and Census Interval on Descriptors of Forest Structure and Dynamics

Authors

  • Fabien Wagner,

    1. Université des Antilles et de la Guyane, UMR ‘Ecologie des Forêts de Guyane’, Campus Agronomique, 97379 Kourou, French Guiana
    2. CIRAD, UMR ‘Ecologie des Forêts de Guyane’, Campus Agronomique, 97379 Kourou, French Guiana
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  • Ervan Rutishauser,

    1. CIRAD, UMR ‘Ecologie des Forêts de Guyane’, Campus Agronomique, 97379 Kourou, French Guiana
    2. CIRAD, UMR botAnique et bioInforMatique de l′Architecture des Plantes, Campus Agronomique, 97379 Kourou, French Guiana
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  • Lilian Blanc,

    1. CIRAD, UMR ‘Ecologie des Forêts de Guyane’, Campus Agronomique, 97379 Kourou, French Guiana
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  • Bruno Herault

    1. Université des Antilles et de la Guyane, UMR ‘Ecologie des Forêts de Guyane’, Campus Agronomique, 97379 Kourou, French Guiana
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ABSTRACT

This study was designed to explicitly formulate the effect of census interval and plot size on the variability of descriptors of tropical forest structure (stand density, basal area, aboveground biomass [AGB]) and dynamic (tree growth, mortality and recruitment rates, biomass fluxes). A unique dataset from a broad plot network (37.5 ha) surveyed every 2 yr over a 16-yr period was used to develop and parameterize a new statistical model predicting the coefficients of variation for each forest descriptor. More than 90 percent of the inherent variability of these coefficients was predicted using a simple model including plot size and census interval in a Bayesian modeling framework. All descriptors of forest structure varied by <10 percent for plot sizes >2 ha. Among the descriptors of forest dynamics, AGB loss was the most variable. The number of 6.25 ha plots required to estimate its mean, over a 16-yr period, within a 20 percent error of the mean remains above four. This contrasts with a relative constant flux of biomass entering the plot through tree growth and tree recruitment. Tree growth was remarkably well estimated with <15 percent variability for a 2-yr census in a plot of 2 ha. This study provides an easy method to assess dataset limitations in efforts to estimate descriptors of forest structure and dynamic, which is of primary importance to decipher any clear consequences of global change in tropical forests.

RÉSUMÉ

Le but de cette étude est de relier les variations des descripteurs de structure (densité du peuplement, surface terrière, biomasse aérienne) et de dynamique (croissance des arbres, taux de mortalité et de recrutement, flux de biomasse) de la forêt tropicale à la surface des parcelles forestières et à l'intervalle de temps entre les inventaires forestiers. Un jeu de données provenant d'un large réseau de parcelles recensé tous les 2 ans sur une période de 16 ans a été utilisé pour développer et paramétrer un nouveau modèle statistique de prédictions des coefficients de variations pour chacun des descripteurs étudiés. Plus de 90 % de la variabilité de ces coefficients de variation est prédit par un modèle statistique qui inclut la taille de la parcelle et l'intervalle de temps entre les inventaires. Tous les descripteurs de structure de la forêt varient de moins de 10% pour des parcelles de taille supérieure à 2 ha. Parmi les descripteurs de la dynamique forestière, le flux sortant de biomasse aérienne est le plus variable. Cinq parcelles de 6.25 ha sont nécessaires pour estimer sa moyenne, sur une période 16 ans, avec une erreur de 20 % sur la moyenne. Ceci contraste avec un flux entrant de biomasse aérienne, via la croissance et le recrutement, relativement constant. La croissance des arbres est remarquablement bien estimée avec moins de 15 % de variabilité pour une parcelle de 2 ha recensée tous les 2 ans. Ce travail fournit une méthode facile de quantification des limitations des jeux de données utilisés pour estimer les descripteurs de structure et de dynamique forestière. Ceci est un prérequis indispensable à l'analyse des effets du changement global sur les forêts tropicales.

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