Edaphic factors and initial conditions influence successional trajectories of early regenerating tropical dry forests. (14th August 2019)

• Record Type: Journal Article
• Authors: Estrada‐Villegas, Sergio; Bailón, Mario; Hall, Jefferson S.; Schnitzer, Stefan A.; Turner, Benjamin L.; Caughlin, Trevor; van Breugel, Michiel
• Editors: Chang, Cynthia
• Is Part Of: Journal of ecology. Volume 108:Number 1(2020:Jan.)
• Page Start: 160
• Page End: 174
• Publication Date: 2019-08-14
• Subjects: forest regeneration -- linear mixed models -- neotropics -- nonmetric multidimensional scaling -- secondary forests; Plant ecology -- Periodicals; 577.05
• DOI: 10.1111/1365-2745.13263
• Languages: English
• ISSNs: 0022-0477

Abstract

Abstract: Edaphic factors and initial conditions can regulate the speed of forest succession. Edaphic factors, which include soil chemistry and topography, determine soil resource availability and can filter species as forests mature. Initial plant cover early in succession can determine the rates at which secondary forests change in structure, richness, biomass and composition over time. While some of the effects of edaphic factors and initial conditions on forest succession have been studied, how they simultaneously modify young regenerating tropical forest has rarely been examined. We surveyed 22 young forests plots in Panama for 7 years (11, 6 and 3‐year‐old stands when censuses began). We study how tree and liana species composition change early in succession, as well as how edaphic factors (soil nutrients and topography) and initial conditions (initial basal area and forest canopy cover) influence changes in tree and liana abundance, species richness, biomass and composition throughout succession. We found that edaphic factors and initial conditions explained up to 45% of the variation in the successional trajectories for trees and lianas. Soil nutrients had a significant positive effect on the changes in tree biomass accretion, while topography significantly contributed to community similarity of large lianas over time. Initial basal area had a significant negative effect on the changes in sapling abundance and tree richness over time and a positive marginal effect on tree biomass accretion. Forest canopy cover only had a positive marginal effect on changes in sapling abundance. Tree abundance, biomass and richness increased over time, while sapling abundance, biomass and richness remained stable or decreased, probably due to community thinning. However, changes over time of small and large lianas diverged, probably due to differential resource availability that affected lianas but not trees. Synthesis . Soil fertility, topography and initial basal area influence early forest regeneration. Higher soil fertility can allow trees to fix carbon faster, and lianas might show habitat association to ridges and slopes. Basal area can determine how fast saplings and trees change in abundance, richness and biomass over time by possibly affecting space availability for recruitment and light availability for growth. Abstract : Soil fertility, topography and initial basal area influence early forest regeneration. Higher soil fertility can allow trees to fix carbon faster, and lianas might show habitat association to ridges and slopes. Basal area can determine how fast saplings and trees change in abundance, richness and biomass over time by possibly affecting space availability for recruitment and light availability for growth. Foreign Language Abstract: Resumen: Los factores edáficos y las condiciones iniciales pueden regular la velocidad de la sucesión de bosques. Factores edáficos como la química del suelo y la topografía, determinan la disponibilidad de recursos del suelo, y pueden filtrar las especies que participan en la regeneración de bosques. Durante la sucesión, la cobertura vegetal inicial puede determinar las tasas de cambio en la estructura, riqueza, biomasa y composición de bosques secundarios a través del tiempo. Aunque algunos efectos de los factores edáficos y de las condiciones iniciales han sido estudiados, rara vez se ha examinado cómo estos pueden afectar simultáneamente la regeneración de bosques tropicales. Durante siete años censamos 22 bosques secos jóvenes en Panamá (bosques de 11, seis y tres años de edad al comienzo de los censos). Examinamos cómo la composición de árboles y lianas cambia durante la sucesión temprana, y cómo los factores edáficos (nutrientes del suelo y topografía) y las condiciones iniciales (área basal inicial y cobertura del dosel), influyen en las tasas de cambio de la abundancia, riqueza, biomasa y composición de árboles y lianas durante la sucesión. Encontramos que los factores edáficos y las condiciones iniciales explicaron aproximadamente 45% de la variación de las trayectorias de sucesión de árboles y lianas. Los nutrientes del suelo tuvieron un efecto significativamente positivo en la acumulación de biomasa arbórea, mientras que la topografía incrementó la similitud en la composición de las lianas a través del tiempo. El área basal inicial tuvo un efecto significativamente negativo en los cambios de la abundancia de plantones y en la riqueza de árboles a través del tiempo, y un efecto marginalmente positivo en la acumulación de biomasa arbórea. La cobertura del dosel tuvo un efecto marginalmente positivo en los cambios de abundancia de plantones. La abundancia, biomasa y riqueza de árboles incrementaron con el tiempo, mientras que los mismos parámetros se mantuvieron estables o decrecieron para los plantones, probablemente a causa del autoraleo del bosque. Sin embargo, a través del tiempo, las trayectorias de lianas pequeñas y grandes divergieron, probablemente por una disponibilidad diferencial de recursos que afectó a las lianas y no a los árboles. Síntesis . La fertilidad del suelo, la topografía y el área basal inicial influyen en la regeneración de bosques. Suelos más fértiles puede hacer que los árboles fijen carbono más rápido, y las lianas pueden mostrar una asociación a crestas y pendientes. El área basal inicial puede determinar qué tan rápido cambian en abundancia, riqueza y biomasa los plantones y árboles a través del tiempo; posiblemente porque afecta la disponibilidad de espacio para el reclutamiento, y la disponibilidad de luz para crecer.