ABSTRACT
Abstract Introduction: Fine root dynamics include production, turnover and decomposition; they are crucial to forest health, affect the entire biogeochemical complex of the ecosystem, and consequently, they substantially affect carbon balance. However, the influence of environmental factors and soil nutrient limitation on fine roots presents considerable uncertainties and has not been studied in tropical forests with more than 7 000 mm annual rainfall. Objective: To measure the effect of fertilization on fine roots in the high precipitation Chocó forest. Methods: We worked in two sites of the Chocó region, Colombia (August 2014-May 2015), where rainfall exceeds 10 000 mm per year. We applied five fertilization treatments (N, P, K, NPK and Control) to two soil type plots. Soil cylinders were removed at pre-established intervals to measure roots. Results: Phosphorus applications increased fined roots; and more fine roots were produced in sandy than in loam soil. The effects of fertilization were related, but not clearly determined by edaphic conditions. Conclusions: In this Chocó forest, the production of fine roots was higher in sandy and nutrient-rich soils but belowground net primary productivity was limited by the content of edaphic Phosphorus.
Resumen Introducción: La dinámica de las raíces finas incluye producción, rotación y descomposición; son cruciales para la salud de los bosques, afectan todo el complejo biogeoquímico del ecosistema y, en consecuencia, afectan sustancialmente el balance de carbono. Sin embargo, la influencia de los factores ambientales y la limitación de nutrientes del suelo en las raíces finas presenta incertidumbres considerables y no se ha estudiado en bosques tropicales con más de 7 000 mm de precipitación anual. Objetivo: Medir el efecto de la fertilización en las raíces finas en el bosque chocoano de alta precipitación. Métodos: Se trabajó en dos sitios de la región del Chocó, Colombia (agosto 2014-mayo 2015), donde las precipitaciones superan los 10 000 mm anuales. Se aplicaron cinco tratamientos de fertilización (N, P, K, NPK y Control) a dos parcelas por tipo de suelo. Los cilindros de suelo se retiraron a intervalos preestablecidos para medir las raíces. Resultados: Las aplicaciones de fósforo aumentaron las raíces finas; y se produjeron más raíces finas en suelos arenosos que en francos. Los efectos de la fertilización estuvieron relacionados, pero no claramente determinados por las condiciones edáficas. Conclusiones: En este bosque chocoano, la producción de raíces finas fue mayor en suelos arenosos y ricos en nutrientes, pero la productividad primaria neta subterránea estuvo limitada por el contenido de fósforo edáfico.
Subject(s)
Soil , Nutrients/analysis , ColombiaABSTRACT
Resumen:Las raíces finas juegan un papel importante en la adquisición de agua y minerales del suelo, el balance global del carbono y la mitigación del cambio climático. La dinámica (productividad-PRF y recambio-RRF) de raíces finas es esencial para el ciclo de nutrientes y balance de carbono de los ecosistemas forestales. La disponibilidad de agua y nutrientes determina de manera significativa la PRF y el RRF. Se ha planteado la hipótesis de que la dinámica de raíces finas aumenta con la disponibilidad de los recursos del suelo en bosques tropicales. Para probar esta hipótesis en las selvas tropicales del Chocó (ecosistemas con las más altas tasas de precipitación en el mundo), se establecieron cinco parcelas permanentes de una hectárea en las localidades de Opogodó y Pacurita, donde la PRF y RRF se midieron a 0-10 cm y 10-20 cm de profundidad. La medición de la PRF se realizó por el método de cilindros de crecimiento. La tasa de RRF se midió como la PRF/ biomasa media anual. Además, se midieron los parámetros de fertilidad del suelo (pH, nutrientes y textura) y se evaluó su asociación con PRF y RRF. Se encontró que ambos sitios presentan suelos pobres en nutrientes. Las localidades difieren en características edáficas; Opogodó tiene suelos arenosos y topografía plana, y Pacurita tiene suelos arcillosos, ricos en aluminio y topografía montañosa. En Opogodó la PRF fue (media ± DE) de 6.50 ± 2.62 t/ha.año. En Pacurita la PRF fue 3.61 ± 0.88 t/ha.año. Igualmente, en Opogodó el RRF fue mayor que en Pacurita (1.17 /año y 0.62 /año, respectivamente). El RRF y la PRF fueron mayores en la superficie del suelo (10 cm de profundidad). La PRF y el RRF mostraron correlación positiva con el pH, MO, N total, K, Mg, y arena; mientras que, las correlaciones fueron negativas con la CICE, Al, limo y arcilla. El porcentaje de arena fue el parámetro que mejor explica la variación en la PRF. La tasa negativa de la RRF fue explicada por la disponibilidad de Al. Los resultados evidenciaron un aumento en la dinámica de las raíces finas con la fertilidad del suelo a escala local, lo que sugiere que en selvas tropicales con suelos oligotróficos, las raíces finas tienden a proliferar rápidamente en pequeños parches de suelo ricos en arena y nutrientes.
Abstract:The fine roots play an important role in the acquisition of water and minerals from the soil, the global carbon balance and mitigation of climate change. The dynamics (productivity and turnover) of fine roots is essential for nutrient cycling and carbon balance of forest ecosystems. The availability of soil water and nutrients has significantly determined the productivity and turnover of fine roots. It has been hypothesized that fine roots dynamics increases with the availability of soil resources in tropical forest ecosystems. To test this hypothesis in tropical rainforests of Chocó (ecosystems with the highest rainfall in the world), five one-ha permanent plots were established in the localities of Opogodó and Pacurita, where the productivity and turnover of fine roots were measured at 0-10 cm and 10-20 cm depth. The measurement of the fine root production was realized by the Ingrowth core method. The fine root turnover was measured like fine roots production divided mean annual biomass. In addition, soil fertility parameters (pH, nutrients, and texture) were measured and their association with productivity and turnover of fine roots was evaluated. It was found that the sites had nutrient-poor soils. The localities also differ in soil; Opogodó has sandy soils and flat topography, and Pacurita has clay soils, rich in aluminum and mountainous topography. In Opogodó fine root production was 6.50 ± 2.62 t/ha.yr (mean ± SD). In Pacurita, fine root production was 3.61 ± 0.88 t/ha.yr. Also in Opogodó, the fine root turnover was higher than in Pacurita (1.17 /y and 0.62 /y, respectively). Fine root turnover and production in the upper soil layers (10 cm upper soil) was considerably higher. Productivity and turnover of fine roots showed positive correlation with pH and contents of organic matter, total N, K, Mg, and sand; whereas correlations were negative with ECEC and contents of Al, silt, and clay. The percentage of sand was the parameter that best explained the variations of fine root production. The fine root turnover was negatively explained by soil Al availability. Results suggested the increase of fine root dynamics with soil fertility at a local scale, which also indicates that under the oligotrophic conditions of soils in tropical rainforests, fine roots tend to proliferate rapidly in small patches of soil rich in sand and nutrients. Rev. Biol. Trop. 64 (4): 1709-1719. Epub 2016 December 01.