Litterfall and nutrient transfer dynamics in a successional gradient of tropical dry forest in Colombia / Dinámica de la hojarasca y transferencia de nutrientes en un gradiente sucesional de bosque seco tropical en Colombia

Introduction: The litterfall production, foliar nutrient dynamics and decomposition are essential to maintain nutrient cycling, soil fertility, and carbon regulation in terrestrial ecosystems. With several studies addressing the variation of these processes, their dynamics in tropical dry forests (TDFs) remain unclear, due to its complex interaction of biotic and abiotic factors. Objective: To evaluate litterfall, nutrient potential return and use efficiency, and decomposition variation in a TDF successional gradient in Tolima, Colombia. Methods: We quantified litterfall from November 2017 to October 2019 in 12 plots distributed in four successional stages: initial, early, intermediate, and late forests. We identified key tree species in foliar litter production and characterized the foliar decomposition of these species. At the community level, we quantified the C, N and P potential return, the N and P use efficiency, and the C:N and N:P ratio. Subsequently, we analyze relationships between vegetation characteristics and some soil chemical properties with these ecological processes. Results: We found that total litterfall in late forests (8.46 Mg ha-1 y-1) was double that found in initial forests (4.45 Mg ha-1 y-1). Decomposition was higher in initial (k = 1.28) compared to intermediate (k = 0.97) and late forests (k = 0.87). The nutrient potential return didn't change along succession, but it did show differences between study sites. The structural development and species richness favored litterfall, while soil chemical conditions influenced nutrient returns and decomposition. Conclusions: TDFs could recover key ecosystem function related to litterfall and nutrient dynamics after disturbances cessation; however, the soil quality is fundamental in return and release of nutrients.

Introducción: La producción de hojarasca, la dinámica de nutrientes foliares y la descomposición son esenciales para mantener el ciclo de nutrientes, la fertilidad del suelo y la regulación del carbono en ecosistemas terrestres. Con diversos estudios que abordan estos procesos, su variación en los bosques secos tropicales (BSTs) permanece incierta, por su compleja interacción de factores bióticos y abióticos. Objetivo: Evaluar la caída de hojarasca, el retorno potencial de nutrientes y eficiencia de uso, y la variación en descomposición en un gradiente sucesional de un BST en Tolima, Colombia. Métodos: Cuantificamos la caída de hojarasca entre noviembre 2017 y octubre 2019 en 12 parcelas distribuidas en cuatro estados sucesionales: bosque inicial, temprano, intermedio y tardío. Identificamos las especies arbóreas clave en la producción de hojarasca y caracterizamos la descomposición foliar de estas especies. A nivel comunitario, cuantificamos el retorno potencial de C, N y P, la eficiencia de uso de N y P y la relación C:N y N:P. Posteriormente, analizamos las relaciones entre las características de la vegetación y algunas propiedades químicas del suelo con estos procesos ecológicos. Resultados: Encontramos que la caída total de hojarasca en los bosques tardíos (8.46 Mg ha-1 año-1) fue el doble de la hallada en bosques iniciales (4.45 Mg ha-1 año-1). La descomposición fue mayor en bosques iniciales (k = 1.28) en comparación con bosques intermedios (k = 0.97) y tardíos (k = 0.87). El retorno potencial de nutrientes no cambió con el avance de la sucesión vegetal, pero exhibió diferencias entre los sitios de estudio. El desarrollo estructural y la riqueza de especies favorecieron la caída de hojarasca, mientras que las condiciones químicas del suelo influyeron en el retorno de nutrientes y descomposición. Conclusiones: Los BSTs tienen la capacidad de recuperar la función ecosistémica de aporte de hojarasca fina, retorno y liberación de nutrientes después del cese de alteraciones antrópicas; sin embargo, la calidad del suelo es fundamental en el retorno y liberación de nutrientes.

Phenology of the endangered palm Ceroxylon quindiuense (Arecaceae) along an altitudinal gradient in Colombia / Fenología de la palma en peligro Ceroxylon quindiuense (Arecaceae) a lo largo de un gradiente altitudinal en Colombia

Abstract Introduction: Understanding the phenology of plant populations is vital for their conservation and management. We studied the vegetative and reproductive phenology of the endangered palm Ceroxylon quindiuense along an altitudinal gradient in the Central Cordillera of Colombia. Objective: We describe the leaf production rate, and flowering and fruiting cycles, and calculate food offer for the fauna, as a tool for the proper management of the palm. Methods: At each sampling site (2 400, 2 600, 2 800, 3 000 m.a.s.l.), we marked 40 adult individuals (20 pistillate, 20 staminate), which we followed bimonthly for 24 months. We studied leaf production by counting fallen leaves. We followed flower and fruit production through observations with binoculars and photographs. Results: Each adult individual produced, on average, one leaf every 69 days. Although isolated individuals flowered throughout the year, most palms flowered synchronously at each elevation in October 2016-August 2017 and in August 2018-February 2019 and had ripe fruits 7-13 months later. Flowering started at 2 600 m, followed by 2 800 and 3 000 m. Palms at 2 400 m, the lower limit of the palm stands in the area, showed a singular behavior, with scarce flower and fruit production, some individuals that changed sex, and a higher proportion of pistillate palms. Each palm produced 1-11 (x̄ = 5.3, SD = 2.2) inflorescences and 1-10 (x̄ = 5.3, SD = 2.2) infructescences. The average number of fruits per infructescence was 4 465 (SD = 1 488). With an estimated population of adult palms between 256 000 and 600 000 and an overall ratio of pistillate: staminate individuals 1:1 or 1:2, total fruit production in the area during each fruiting period is estimated as 2.0-7.1 billion fruits. Conclusions: The huge number of flowers and fruits and their gradual availability along the altitudinal gradient have a major impact on the spatial and temporal distribution of food offer for fauna associated with the palm.

Resumen Introducción: Comprender la fenología de las poblaciones de plantas es vital para su conservación y manejo. Estudiamos la fenología vegetativa y reproductiva de la palma amenazada Ceroxylon quindiuense a lo largo de un gradiente altitudinal en la Cordillera Central de Colombia. Objetivo: Describimos la tasa de producción de hojas, los ciclos de floración y fructificación, y calculamos la oferta alimentaria para la fauna, como una herramienta para el adecuado manejo de la palma. Métodos: En cada sitio de muestreo (2 400, 2 600, 2 800, 3 000 m.s.n.m.), marcamos 40 individuos adultos (20 pistilados, 20 estaminados), que seguimos bimestralmente durante 24 meses. Estudiamos la producción de hojas contando las caídas al suelo. Seguimos la producción de flores y frutos a través de observaciones con binoculares y fotografías. Resultados: Cada individuo adulto produjo, en promedio, una hoja cada 69 días. Aunque los individuos aislados florecieron durante todo el año, la mayoría de las palmas florecieron sincrónicamente en cada elevación entre octubre 2016 y agosto 2017 y de agosto 2018 a febrero 2019 y tuvieron frutos maduros entre 7-13 meses después. La floración comenzó a los 2 600 m, seguida de los 2 800 y los 3 000 m. Las palmas a 2 400 m, límite inferior de los palmares de la zona, mostraron un comportamiento singular, con escasa producción de flores y frutos, varios individuos que cambiaron de sexo y una mayor proporción de palmas pistiladas. Cada palma produjo 1-11 (x̄ = 5.3, SD = 2.2) inflorescencias y 1-10 (x̄ = 5.3, SD = 2.2) infrutescencias. El número promedio de frutos por infrutescencia fue de 4 465. Con una población estimada de palmas adultas entre 256 000 y 600 000 y una proporción total de individuos pistilados: estaminados 1:1 o 1:2, la producción total de frutos en el área durante cada período de fructificación se estima en 2.0-7.1 mil millones de frutos. Conclusiones: La gran cantidad de flores y frutos y su progresiva disponibilidad a lo largo del gradiente tienen un impacto importante en la distribución espacial y temporal de la oferta de alimento para la fauna asociada a la palma.