Coffee pulp accelerates early tropical forest succession on old fields. Issue 1 (28th March 2021)

• Record Type: Journal Article
• Authors: Cole, Rebecca J.; Zahawi, Rakan A.
• Is Part Of: Ecological solutions and evidence. Volume 2:Issue 1(2021)
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• Publication Date: 2021-03-28
• Subjects: agricultural by‐products -- agricultural waste -- amendments -- degraded pastures -- restoration -- soil -- tropical forest; Environmental management -- Periodicals; Ecology -- Periodicals; Electronic journals; Periodicals; 333.72
• DOI: 10.1002/2688-8319.12054
• Languages: English
• ISSNs: 2688-8319

Abstract

Abstract: Applying nutrient‐rich agricultural by‐products, such as fruit peels and pulp, to degraded land has been proposed as a strategy to overcome a number of barriers to tropical forest recovery. While such linkages between agroindustry and restoration represent win–win scenarios, practical applications remain largely unexplored. In this case study, we tested coffee pulp as an amendment to catalyze forest succession on post‐agricultural land in southern Costa Rica. A 0.5‐m‐deep layer of coffee pulp was deposited across a 35 × 40‐m area and an adjacent similar‐sized control plot (no coffee pulp addition) was delineated. Over 2 years, we measured changes in soil nutrients, ground cover, understory vegetation, tree establishment and canopy cover across both coffee pulp and control treatments. Our results show that soil carbon, nitrogen, and phosphorous were substantially elevated in the coffee pulp compared to control treatment after 2 years. Coffee pulp addition significantly altered the ground cover characteristics, eliminating pasture grasses, facilitating establishment of herbaceous plants and increasing the percent area covered by leaf litter. Early‐successional trees and shrubs established quickly in the coffee pulp treatment, reaching 30‐fold greater mean basal area and 20‐fold greater woody stem density (>1‐cm‐dbh) compared to the control treatment. Structural metrics showed fourfold greater mean canopy height in the coffee pulp compared to control treatment. Canopy height >5 m was ∼40% in the coffee pulp but was negligible (<3%) in the control treatment. Our study highlights the significant potential for using agricultural waste, such as coffee pulp, to jump start forest succession on degraded tropical lands and encourages further research to optimize linkages between agroindustry and restoration. Abstract : (A) Freshly added layer of coffee pulp on post‐agricultural land. (B) Control treatment two years after initiating study. (C) Woody vegetation growing on coffee pulp treatment two years after initiating the study, photo credits R. Cole. (D) Aerial view of the coffee pulp treatment (bottom) and the adjacent control treatment (top) one year after initiating the study, photo credit R. Zahawi. Resumen: 1. Se ha propuesto que la aplicación de subproductos agrícolas que son ricos en nutrientes, como las cáscaras y pulpas de frutas, puede funcionar para superar una serie de barreras a la recuperación de los bosques tropicales en tierras degradadas. Si bien estos vínculos entre la agroindustria y la restauración ecológica representan escenarios en los que todos ganan, las aplicaciones prácticas permanecen en gran parte sin explorar. En este estudio piloto, probamos la pulpa de café como una enmienda para catalizar la sucesión forestal en tierras degradadas en el sur de Costa Rica. 2. Se depositó una capa de pulpa de café de 0, 5 m de profundidad en un área de 35 × 40 m y se delineó una parcela de control adyacente de tamaño similar (sin adición de pulpa de café). Durante dos años, medimos los cambios en los nutrientes del suelo, la cobertura de suelo, la vegetación del sotobosque, el establecimiento de árboles y la cobertura del dosel en los tratamientos de pulpa de café y control. 3. Nuestros resultados muestran que después de dos años, el carbono, el nitrógeno y el fósforo en el suelo se elevaron sustancialmente en el tratamiento con pulpa del café en comparación con el control. La adición de pulpa de café alteró significativamente las características de la cobertura del suelo, eliminando pastos, facilitando el establecimiento de plantas herbáceas y aumentando el porcentaje de área cubierta por hojarasca. 4. Los árboles y arbustos de sucesión temprana se establecieron rápidamente en el tratamiento de pulpa de café, alcanzando un área basal media 30 veces mayor y una densidad de tallos leñosos 20 veces mayor (>1 cm dap) en comparación con el tratamiento de control. Las métricas estructurales mostraron una altura media de dosel cuatro veces mayor en la pulpa de café en comparación con el tratamiento de control. La altura del dosel >5 m fue ∼ 40% en el tratamiento de la pulpa de café, pero fue insignificante (<3%) en el tratamiento de control. 5. Nuestro estudio destaca un potencial significativo del uso de desechos agrícolas, como la pulpa de café, para impulsar la sucesión forestal en tierras tropicales degradadas y alienta más investigaciones para optimizar los vínculos entre la agroindustria y la restauración ecológica.