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Keywords:

  • ecological restoration;
  • nutrient inputs;
  • plantations;
  • secondary forest;
  • tree islands

ABSTRACT

In degraded tropical pastures, active restoration strategies have the potential to facilitate forest regrowth at rates that are faster than natural recovery, enhancing litterfall, and nutrient inputs to the forest floor. We evaluated litterfall and nutrient dynamics under four treatments: plantation (entire area planted), tree islands (planting in six patches of three sizes), control (same age natural regeneration), and young secondary forest (7–9-yr-old natural regeneration). Treatments were established in plots of 50 × 50 m at six replicate sites in southern Costa Rica and the annual litterfall production was measured 5 yr after treatment establishment. Planted species included two native timber-producing hardwoods (Terminalia amazonia and Vochysia guatemalensis) interplanted with two N-fixing species (Inga edulis and Erythrina poeppigiana). Litter production was highest in secondary forests (7.3 Mg/ha/yr) and plantations (6.3), intermediate in islands (3.5), and lowest in controls (1.4). Secondary forests had higher input of all nutrients except N when compared with the plantation plots. Inga contributed 70 percent of leaffall in the plantations, demonstrating the influence that one species can have on litter quantity and quality. Although tree islands had lower litterfall rates, they were similar to plantations in inputs of Mg, K, P, Zn, and Mn. Tree islands increased litter production and nutrient inputs more quickly than natural regeneration. In addition to being less resource intensive than conventional plantations, this planting design promotes a more rapid increase in litter diversity and more spatial heterogeneity, which can accelerate the rate of nutrient cycling and facilitate forest recovery.

RESUMEN

En áreas de pasturas degradadas, estrategias de restauración activa tienen el potencial para facilitar la recuperación de bosques, aumentando la producción de hojarasca y aporte de nutrientes. En ese estudio se evaluó la dinámica de la hojarasca y nutrientes bajo cuatro tratamientos: plantación forestal (toda la superficie plantada); islas de árboles (árboles sembrados en parches de tres tamaños), control (regeneración natural) y bosque secundario joven (7–9 años). Los tratamientos fueron establecidos en junio de 2004, en parcelas de 50 × 50 m, en seis sitios en el sur de Costa Rica, y la hojarasca fue evaluada entre septiembre de 2008 y agosto de 2009. Las especies introducidas fueron dos nativas maderables (Terminalia amazonia y Vochysia guatemalensis) intercaladas con dos fijadoras de N (Erythrina poeppigiana e Inga edulis). La producción de hojarasca fue superior en los bosques secundarios (7.3 Mg/ha/yr) y plantaciones (6.3), mientras que las islas presentaron valores intermedios (3.5) y el control la producción más baja (1.4). El aporte de Ca, Mg, K y Zn fue superior en los bosques secundarios que en los otros tratamientos, pero N fue más alto en las plantaciones. Inga edulis aportó el 70% de las hojas en las plantaciones, demostrando la influencia que una especie puede tener en la cantidad y calidad de hojarasca. Aunque las islas presentaron menor producción de hojarasca, el aporte de Mg, K, P, Zn y Mn fue similar a las plantaciones. Las islas de árboles aumentaron la producción de hojarasca y aporte de nutrientes rápidamente en comparación con las áreas en regeneración natural. Además de requieren menos recursos que las plantaciones convencionales, su diseño de plantío promueve un incremento más rápido de la diversidad de hojarasca y heterogeneidad espacial, acelerando las tasas de ciclaje de nutrientes y facilitando la restauración.