Efectos de la fertilización del suelo sobre el crecimiento arbóreo en bosques pluviales tropicales del Chocó, Colombia / Effects of soil fertilization on tree growth in tropical rainforests of Choco, Colombia

Resumen: El crecimiento diamétrico arbóreo (CDA) es un componente fundamental de la productividad primaria neta (PPN) y del almacenamiento de carbono en ecosistemas boscosos, por lo cual cumple un papel importante en la mitigación del cambio climático global. Se ha planteado la hipótesis de que en los bosques lluviosos tropicales de baja altitud el CDA está limitado por la disponibilidad edáfica de nutrientes; sin embargo, pocas evidencias experimentales la apoyan, especialmente en bosques con alta precipitación (>5 000 mm anuales). Este estudio evalúa los efectos de la fertilización del suelo sobre el CDA en bosques pluviales tropicales del Pacífico Colombiano, una de las zonas más lluviosas del mundo. Tales efectos se evaluaron a nivel de localidades, categorías diamétricas, densidad de madera y grupos funcionales. Para ello, se realizaron dos inventarios arbóreos (2014 y 2015), se aplicaron cinco tratamientos de fertilización (nitrógeno-N, fósforo-P, potasio-K, NPK y Control) y se determinó el CDA en cinco parcelas permanentes de una hectárea. Se encontró que la aplicación de N y NPK tuvo poco efecto sobre el CDA con respecto al control, mientras que la adición de P y K produjo reducción significativa en la tasa de crecimiento relativo arbórea con respecto al control a nivel de las localidades, en árboles pequeños y medianos, en todas las densidades de madera (baja, media y alta) y en el grupo de plantas dicotiledóneas. Aunque los resultados no corroboraron la hipótesis de limitación de nutrientes sobre el CDA en los bosques estudiados, se evidenció que durante los primeros años de fertilización (principalmente con P y K) ocurrieron cambios en los patrones de PPN aérea y subterránea, probablemente para maximizar la fotosíntesis y la adquisición de nutrientes del suelo.

Abstract: The tree diameter growth (CDA) is a fundamental component of net primary productivity (NPP) and carbon storage in forest ecosystems; therefore, it plays a key role in mitigating global climate change. It has been hypothesized that CDA in lowland tropical rain forests is limited by the availability of soil nutrients, yet little experimental evidence is available, especially in forest of high precipitation (>5 000 mm per year). This study evaluated the effects of soil fertilization on CDA in tropical rainforests of the Colombian Pacific, one of the wettest areas of the world. Such effects were assessed at the level of localities, diametric categories, wood density, and functional groups. To do this, two arboreal inventories (2014 and 2015) were performed, five fertilization treatments (Nitrogen-N, Phosphorus-P, Potassium-K, NPK and Control) were applied, and the CDA was determined in five permanent plots of one hectare. We found that the application of N and NPK had little effect on CDA as compared to the control; while the addition of P and K produced significant reduction of the trees relative growth rate, with respect to the control at the level of localities, in small and medium sized trees, in all wood densities (low, medium and high), and in the group of dicotyledonous species. Although these results did not corroborate the hypothesis of nutrient limitation on CDA in the studied forests, it was found that during the early years of fertilization (mainly with P and K), different patterns of aboveground and belowground NPP occurred to maximize photosynthesis and soil nutrient acquisition. Rev. Biol. Trop. 65 (3): 1161-1173. Epub 2017 September 01.

Growth and photosynthetic performance of five tree seedlings species in response to natural light regimes from the Central Pacific of Costa Rica / Crecimiento y desempeño fotosintético de cinco plántulas de especies arbóreas en respuesta a regímenes lumínicos naturales del Pacífico Central de Costa Rica

Environmental heterogeneity mostly dominated by differing light regimes affects the expression of phenotypic plasticity, which is important for plant growth and survival, especially in the forest understory. The knowledge about these responses to this heterogeneity is a key factor for forest restoration initiatives. In this study, we determine several phenotypic responses to contrasting light conditions in five native tree seedling species of La Cangreja National Park, Central Pacific of Costa Rica, four of them with threatened or relict populations. After 14 weeks at a medium gap condition (24% of full sun), seedlings were transferred and acclimated for 11 weeks to three different natural light regimes: large gap (LG), medium gap (MG) and small gap (SG), corresponding to 52%, 24%, 9% of the mean direct and indirect radiation at each site from full sun. Growth, biomass allocation and leaf gas exchange were measured after the acclimation period. Four species strongly reduced relative growth rate (RGR) in the lower light condition. Total biomass (TB) and RGR were different in Hymenaea courbaril and Platymiscium curiense. H. courbaril and Astronium graveolens had significant changes in the maximum assimilation rate, with a mean value in the LG of 11.02 and 7.70µmolCO2/m²s, respectively. P. curuense showed the same trend and significant changes in RGR and biomass allocation. Aspidosperma myristicifolium and Plinia puriscalensis showed no adjustments to the light regimes in any of the measured variables. This study remarks the importance of determining the growth and physiological performance of these tree native species. It also demonstrates that the most threatened species are those with the less plastic responses to the light regimes, which stresses the difficult situation of their natural populations. This study highlights an urgent definition of the conservation and restoration needs of the degraded forests of the Costa Rican Central Pacific area, where these species dwell.

La heterogeneidad ambiental dominada mayormente por diferencias en los regímenes lumínicos afecta la expresión de la plasticidad fenotípica, la cual es importante para el crecimiento y la supervivencia de las plantas, especialmente en el sotobosque. Conocer dichas respuestas ante la heterogeneidad es un factor clave para las iniciativas de restauración forestal. En este estudio, determinamos varias respuestas fenotípicas ante condiciones lumínicas contrastantes de cinco especies de plántulas de árboles nativos del Pacífico Central de Costa Rica, algunos de ellos con poblaciones amenazadas. El crecimiento, la asignación de biomasa y el intercambio gaseoso a nivel foliar se midieron al final de once semanas de aclimatación en tres regímenes con diferente radiación: claro grande (LG), claro mediano (MG) y claro pequeño (SG) que corresponden al 54, 24 y 9% de la media del factor de radiación indirecta e indirecta en cada sitio a pleno sol, respectivamente. Cuatro especies presentan fuertes disminuciones en la tasa de crecimiento relativo (RGR) en la condición de poca luz. La biomasa total, RGR y la relación raíz/tallo fueron diferentes para todas las especies. Hymenaea courbaril y Astronium graveolens respondieron significativamente en la tasa de asimilación máxima, con un valor promedio en el LG de 11.02 y 7.70µmolCO2/m²s¹ respectivamente. Platymiscium curuense mostró tendencias similares y cambios significativos en la RGR y la asignación de biomasa. Aspidosperma myristicifolium y Plinia puriscalensis mostraron una plasticidad muy baja debido que no expresaron ajustes en ninguna de las variables medidas ante los regímenes de luz. Este estudio resalta la importancia de determinar el crecimiento y el rendimiento fisiológico de estas especies de árboles nativos. También demuestra que las especies más amenazadas son aquellas con las respuestas con menor plasticidad ante los regímenes luz, lo que acentúa la difícil situación de sus poblaciones naturales. Este estudio destaca una urgente definición de las necesidades de conservación y restauración de los bosques degradados de zona del Pacífico Central costarricense, donde estas especies habitan.

Reubicación de plantas de Espeletia grandiflora (Asteraceae) como estrategia para el enriquecimiento de áreas de páramo alteradas (PNN Chingaza, Colombia)

Relocation of Espeletia grandiflora (Asteraceae) plants as a strategy for enrichment of disturbed paramo areas (PNN Chingaza, Colombia). Ecological restoration of the Andean paramos faces several ecological barriers mainly at the phase of dispersal and establishment of native species. With the aim to contribute to the enrichment of degraded areas, different strategies have to be developed to overcome those barriers. In this work we studied the response of individuals of Espeletia grandiflora (Asteraceae) to the relocation as a strategy for ecological restoration programs. We also evaluated the effect of size of relocated individuals on their survival and development. The work was carried out in an experimental plot at 3 424m altitude in the sector Lagunas de Siecha of Chingaza National Park, Colombia. We relocated 200 plants that belonged to three different size classes: 5, 10 and 15cm of initial height. The following variables were registered: survival, plant height, number of living leaves and stem diameter of each individual. We also evaluated the differences between individuals in survival and development. In terms of survival the most efficient size classes corresponded to 15cm high; the survival was 85% after two years. The relative growth rates for height and stem diameter decreases with the increase in size, but the absolute increase in height did not show significant differences between the three sizes tested. Since the stem diameter was found the strongest survival predictor after two years of relocation activities, we suggest its use as a criterion for selection of relocation individuals. The relocation of individuals of E. grandiflora had a positive side effect, carrying other species that may contribute to the enrichment and restoration of degraded areas. Among these, we found species of the genus Hypericum, as well as Arcytophyllum nitidum and Calamagrostis effusa, which should be evaluated in terms of survival and development for the subsequent implementation of the relocation strategy. In this study we verified the successful relocation of individuals of E. grandiflora as a strategy for enrichment of paramos, and provided values of survival and growth, which should be useful for planning and predicting with greater certainty the success of restoration programs in the paramo.

El trasplante o reubicación de individuos ha sido ampliamente usado para la adición de especies en procesos de restauración. En este trabajo se estudió la respuesta de individuos de Espeletia grandiflora a la reubicación como estrategia de restauración ecológica; así mismo, se evaluó el efecto del tamaño de los individuos reubicados sobre la supervivencia y desarrollo. Se reubicaron individuos de tres diferentes tamaños, 5, 10 y 15cm de altura. Se registraron las variables supervivencia, altura de la planta, número de hojas vivas y diámetro del tallo de cada uno de los individuos, se evaluaron las posibles diferencias en cuanto a supervivencia y desarrollo. La categoría de tamaño más eficaz corresponde a la de 15cm de altura, que presentó una supervivencia del 85% luego de dos años. Se sugiere el uso del diámetro del tallo como criterio de selección de los individuos a reubicar, ya que es la variable que mejor predice la supervivencia dos años luego de la reubicación. Las tasas de crecimiento relativo en altura y diámetro del tallo disminuyen conforme aumenta el tamaño de los individuos; sin embargo, el incremento absoluto en altura no presenta diferencias entre los tres tamaños evaluados. A partir de los resultados se verifica el éxito de la reubicación de plantas de E. grandiflora como estrategia de enriquecimiento en pastizales de páramos alterados.

Growth and mortality patterns in a thinning canopy of post-hurricane regenerating rain forest in eastern Nicaragua (1990-2005)

One of the strongest hypothesis about the maintenance of tree species diversity in tropical areas is disturbance. In order to assess this, the effect of intensive natural disturbances on forest growth and mortality in a thinning canopy was studied after the landfall of hurricane Joan in 1988. We evaluated the growth and mortality rates of the 26 most common tree species of that forest in eastern Nicaragua. Permanent plots were established at two study sites within the damaged area. Growth and mortality rates of all individual trees ≥3.18cm diameter at breast height were assessed annually from 1990 to 2005. During this period the forest underwent two phases: the building phase (marked by increased number of individuals of tree species present after the hurricane) and the canopy thinning phase (marked by increased competition and mortality). Our results from the thinning phase show that tree survival was independent of species identity and was positively related to the increase in growth rates. The analysis of mortality presented here aims to test the null hypothesis that individual trees die independently of their species identity. These findings were influenced by the mortality observed during the late thinning phase (2003-2005) and provide evidence in favor of a non-niche hypothesis at the thinning phase of forest regeneration. Rev. Biol. Trop. 58 (4): 1283-1297. Epub 2010 December 01.

Estudiamos el efecto de los fenómenos naturales sobre la dinámica de bosques húmedos tropicales del este de Nicaragua después del paso del huracán Juana en 1988. Evaluamos las tasas de crecimiento y mortalidad de las 26 especies más comunes en ese bosque posterior al huracán. El estudio se llevó a cabo en dos localidades del área afectada por el huracán. Establecimos parcelas permanentes en dos sitios afectados por el huracán, en las cuales medimos variables demográficas poblacionales a todos los individuos con un diámetro a la altura del pecho ≥3.18cm. El estudio se realizó durante dos fases, la fase de construcción de dosel (caracterizada por el aumento en el número de individuos de las especies que resistieron el huracán) la fase de raleo del dosel (caracterizado por el aumento de la competencia y mortalidad). El análisis de la mortalidad en la etapa de raleo del dosel trata de probar la hipótesis que la mortalidad de los árboles no esta ligada a la identidad de especies de árboles y que la sobrevivencia se encuentra directamente relacionada con el crecimiento de los árboles. Asimismo, estos resultados confirman la hipótesis de independencia con respecto a posibles nichos ecológicos.

A pilot study of the influence of Natrum muriaticum 6cH and 30cH in a standardized culture of Phaseolus vulgaris L

The use of highly diluted and agitated solutions is widespread. Its use extends to all living beings including plants, acting effectively in the latter's primary and secondary metabolism. Aims: this is a pilot study designed to assess the action of Natrum muriaticum in dilutions 6 CH and 30 CH in comparison to the action of 5.0% NaCl solution administered separately to a population of Phaseolus vulgaris L. (common bean). Materials and methods: it was determined the relative growth rate (RGR) of the bean population treated for 6 weeks and subdivided into 4 groups (5 vases each): P1 (control) treated with 30% alcohol solution only; P2, treated with aqueous 5.0% NaCl solution; P3, treated with Nat-m 6 CH; P4, treated with Nat-m 30 CH. Results: it was seen an increase in the salinity of the soil that caused the inhibition of the development of the bean population P2. In addition, the use of Nat-m promoted a significant increase in vegetable growth, chiefly in dilution 6 CH (P3), causing a significant increase in the RGR of the bean population. Conclusion: high dilutions of Nat-m showed to be efficient to stimulate the growth of common bean.