SEARCH

SEARCH BY CITATION

Keywords:

  • cattle;
  • deforestation;
  • nutrients;
  • pasture;
  • soil carbon;
  • terracettes

Abstract

We assessed the effects of deforestation on soil carbon (C) and nutrient stocks in the premontane landscape near Las Cruces Biological Station in southern Costa Rica, where forests were cleared for pasture in the mid-1960s. We excavated six soil pits to a depth of 1 m in both pasture and primary forest, and found that C stocks were ~20 kg C/m2 in both settings. Nevertheless, soil δ13C suggests ~50 percent of the forest-derived soil C above 40 cm depth has turned over since deforestation. Soil nitrogen (N) and phosphorus (P) stocks derived from the soil pits were not significantly different between land uses (P = 0.43 and 0.61, respectively). At a larger spatial scale, however, the ubiquity of ruts produced by cattle-induced erosion indicates that there are substantial soil effects of grazing in this steep landscape. Ruts averaged 13 cm deep and covered ~45 percent of the landscape, and thus are evidence of the removal of 0.7 Mg C/ha/yr, and 70, 9 and 40 kg/ha/yr of N, P and potassium (K), respectively. Subsoils in this region are ~10 times less C- and N-rich, and ~2 times less P- and K-rich than the topsoil. Thus, rapid topsoil loss may lead to a decline in pasture productivity in the coming decades. These data also suggest that the soil C footprint of deforestation in this landscape may be determined by the fate of soil C as it is transported downstream, rather than C turnover in situ.

Resumen

Se evaluaron los efectos de la deforestación en los inventarios de carbono (C) y nutrientes en el suelo del paisaje premontano cerca de la Estación Biológica Las Cruces en el sur de Costa Rica, en donde el bosque fue cortado para pastizales en la mitad de la década de los 60. Se escavaron seis calicatas de 1 m de profundidad en pastizal y bosque primario, y se encontró que el inventario de C fue ~20 kg C m−2 bajo ambas condiciones. No obstante, el δ13C del suelo sugiere que ~50% del C derivado del bosque arriba de 40 cm de profundidad ha sido reciclado desde que se dio la deforestación. Los inventarios de nitrógeno (N) y fósforo (P) del suelo estimados en las calicatas no fueron significativamente diferentes entre ambos usos de la tierra (P = 0.43 y 0.61, respectivamente). Sin embargo, la ubicuidad de la erosión derivada de los caminos de brecha creados por el ganado a una escala espacial mayor, sugiere que hay efectos substanciales en el suelo producto del pastoreo en este paisaje inclinado. Las brechas tenían una profundidad promedio de 13 cm y cubrían ~45% del terreno, y son así evidencia de la remoción de 0.7 Mg C ha−1 a−1, y 70, 9 y 40 kg ha−1 a−1 de N, P y potasio (K), respectivamente. El subsuelo en esta región es ~10 veces menos rico en C y N, y ~2 veces menos rico en P y K que la capa superior del suelo. De esta manera, la perdida rápida de la capa superior puede conducir a un decline en productividad de los pastizales en décadas futuras. Estos datos también sugieren que el efecto de la deforestación en cuanto al C en este paisaje podría estar determinado por el destino del C del suelo de manera a como es transportado corriente abajo, mas que por reciclado de C in situ.