Edaphic Factors are a More Important Control on Surface Fine Roots than Stand Age in Secondary Tropical Dry Forests

Authors

  • Jennifer S. Powers,

    Corresponding author
    1. Department of Ecology, Evolution and Behavior, University of Minnesota, St. Paul, MN, U.S.A
    2. Department of Plant Biology, University of Minnesota, St. Paul, MN, U.S.A
    3. Smithsonian Tropical Research Institute, Apartado, Balboa, Panama
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  • Daniel Peréz-Aviles

    1. Department of Ecology, Evolution and Behavior, University of Minnesota, St. Paul, MN, U.S.A
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Abstract

Although there are generalized conceptual models that predict how above and belowground biomass increase during secondary succession after abandonment from agriculture, there are few data to test these models for fine roots (defined as ≤2 mm diameter) in tropical forests. We measured live and dead fine roots (0–10 cm depth) in 18 plots of regenerating tropical dry forest in Costa Rica that varied in age from 5 to 60 yrs, as well as in soil properties. We predicted that both stand age and soil fertility would affect fine roots, with greater values in older forests on low fertility soils. Across two sampling dates and locations, live fine roots varied from 0.35 to 3.53 Mg/ha and dead roots varied from 0.15 to 0.93 Mg/ha. Surprisingly, there was little evidence that surface fine roots varied between sampling dates or in relation to stand age. By contrast, total, live, and dead fine roots averaged across sampling dates within plots were negatively correlated with a multivariate index of soil fertility (Pearson correlations coefficients were −0.64, −0.58, and −0.68, respectively; < 0.01) and other individual edaphic variables including pH, silt, calcium, magnesium, nitrogen, and phosphorus. These results suggest that soil fertility is a more important determinant of fine roots than forest age in tropical dry forests in Costa Rica, and that one-way these plant communities respond to low soil fertility is by increasing fine roots. Thus, simple conceptual models of forest responses to abandonment from agriculture may not be appropriate for surface fine roots.

Resumen

A pesar de que existen modelos conceptuales generalizados que predicen cómo aumenta la biomasa aérea y subterránea durante la sucesión secundaria por abandono de agricultura, existen pocos datos que comprueben estos modelos para raíces finas (definidas como ≤2 mm en diámetro) en bosques tropicales. Medimos la biomasa de raíces finas vivas y muertas (a 0–10 cm de profundidad) en 18 parcelas de bosque seco en regeneración en Costa Rica. Estas parcelas varían en edad de 5 a 60 años y en propiedades del suelo. Nuestra predicción era que tanto la edad del bosque como la fertilidad del suelo afectarían a las raíces finas, con mayores valores en bosques más viejos con suelos poco fértiles. Entre las dos fechas y puntos de muestreo, la acumulación de raíces finas vivas varió de 0.35 a 3.53 Mg/ha y la acumulación de raíces finas muertas de 0.15 a 0.93 Mg/ha. Sorprendentemente, tenemos poca evidencia de variación de raíces finas entre las fechas de muestreo o edad del bosque. Por el contrario, encontramos una correlación negativa entre la acumulación de raíces finas total, vivas, y muertas (promedio entre fechas y puntos de muestreo) y un índice multivariado de fertilidad del suelo (los coeficientes de correlación de Pearson fueron −0.64, −0.58, y −0.68 respectivamente) y otras variables edáficas incluyendo pH, limo, calcio, magnesio, nitrógeno y fósforo. Estos resultados sugieren que la fertilidad del suelo es un determinante de la acumulación de raíces finas más importante que la edad del bosque o la estacionalidad de lluvias en bosques secos tropicales de Costa Rica, y que una manera cómo las comunidades de plantas responden a la baja fertilidad del suelo es aumentando las biomasa de raíces finas. Por lo tanto, puede que los modelos conceptuales simples de cómo responden los bosques al abandono después de actividades agrícolas no sean apropiados para las raíces finas superficiales.

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