Dynamics of leaf litter humidity, depth and quantity: two restoration strategies failed to mimic ground microhabitat conditions of a low montane and premontane forest in Costa Rica

Little is known about how restoration strategies affect aspects like leaf litter’s quantity, depth and humidity. I analyzed leaf litter’s quantity, depth and humidity yearly patterns in a primary tropical lower montane wet forest and two restored areas: a 15 year old secondary forest (unassisted restoration) and a 40 year old Cupressus lusitanica plantation (natural understory). The three habitats are located in the Río Macho Forest Reserve, Costa Rica. Twenty litter samples were taken every three months (April 2009-April 2010) in each habitat; humidity was measured in 439g samples (average), depth and quantity were measured in five points inside 50x50cm plots. None of the restoration strategies reproduced the primary forest leaf litter humidity, depth and quantity yearly patterns. Primary forest leaf litter humidity was higher and more stable (x=73.2), followed by secondary forest (x=63.3) and cypress plantation (x=52.9) (Kruskall-Wallis=77.93, n=232, p=0.00). In the primary (Kruskal-Wallis=31.63, n=78, p<0.001) and secondary (Kruskal-Wallis=11.79, n=75, p=0.008) forest litter accumulation was higher during April due to strong winds. In the primary forest (Kruskal-wallis=21.83, n=78, p<0.001) and the cypress plantation (Kruskal-wallis=39.99, n=80, p<0.001) leaf litter depth was shallow in October because heavy rains compacted it. Depth patterns were different from quantity patterns and described the leaf litter’s structure in different ecosystems though the year.

Poco se sabe acerca de cómo las estrategias de restauración afectan aspectos como la cantidad, profundidad y humedad de la hojarasca. Se analizaron estas variables en un bosque tropical húmedo montano bajo, considerado bosque primario y dos áreas restauradas: un bosque secundario de 15 años (restauración natural) y una plantación de Cupressus lusitanica de 40 años con sotobosque restaurado naturalmente. Los sitios estudiados se ubican en la reserva forestal Río Macho, Costa Rica. Los muestreos se realizaron cada tres meses (abril 2009-abril 2010). En cada ocasión se escogieron al azar 20 cuadrículas de 50x50cm de las que se recogió 439g en promedio de hojarasca para medir la humedad por diferencia entre peso seco y húmedo. En cada cuadrícula se midió la profundidad y cantidad de hojarasca haciendo un promedio de cinco puntos. La cantidad se midió con el número de hojas ensartadas en un picahielos. La profundidad se midió con una regla metálica. Ninguna de las técnicas de restauración reproduce los patrones anuales del bosque primario en cuanto a la humedad, profundidad y cantidad de hojarasca. La humedad de la hojarasca del bosque primario es mas alta y estable ( =73.2), seguida por el bosque secundario ( =63.3) y el cipresal ( =52.9) (Kruskall-Wallis=77.93, n=232, p=0.00). La cantidad de hojarasca acumulada en el bosque primario (Kruskal-Wallis=31.63, n=78, p<0.001) y el secundario (Kruskal-Wallis=11.79, n=75 p=0.008) es mayor en abril debido a los fuertes vientos. La profundidad de la hojarasca del bosque primario (Kruskal-wallis=21.83, n=78, p<0.001) y en el cipresal (Kruskal-wallis=39.99, n=80, p<0.001) es menor durante octubre debido a que los fuertes aguaceros la compactan. Los patrones de cantidad y profundidad de la hojarasca presentan diferencias, que describen la estructura de la hojarasca en diferentes ecosistemas a lo largo del año.

Environmental variables and Piper assemblage composition: a mesoscale study in the Madeira-Purus interfluve, Central Amazonia / Efeitos de variáveis ambientais na composição da assembléia de Piper em mesoescala, no interflúvio Madeira-Purus, Amazônia Central

This study aimed to determine the effects of canopy openness, litter depth, soil cation content and texture on Piper assemblage composition at a mesoscale. Piper assemblage composition and environmental variables were inventoried in 41 0.125 ha (250 × 5 m) plots placed in a terra firme forest located in the Madeira-Purus interfluve, Central Amazonia. Ordination of the 41 plots by Non-metric Multidimensional Scaling (NMDS) in one dimension captured 58 percent of the floristic variation and was used as the response variable in multiple regression models. Environmental variables explained 39 percent of the variation in Piper assemblage composition, which was significantly related to litter depth, soil texture and canopy openness, but not to the cation content. Effects of edaphic components on plant assemblage structure have been reported for different plant groups, however the strong effect of litter depth at a mesoscale had not yet been demonstrated. We suggest that litter depth variation not only influences the structure of Piper assemblages, but also of other plant groups at a mesoscale, as this environmental variable has a direct or indirect effect on species germination and establishment.

Este estudo visou determinar o efeito da abertura de dossel, profundidade da serapilheira, cátions e textura do solo sobre a composição da assembléia de Piper em mesoescala. A composição da assembléia de Piper e as variáveis ambientais foram amostradas em 41 parcelas de 0,125 ha ( 250 × 5 m) localizadas em áreas de floresta de terra firme no interflúvio Madeira-Purus, Amazônia Central. A ordenação das 41 parcelas por NMDS em uma dimensão capturou 58 por cento da variação florística e foi usada com a variável resposta nos modelos de regressão múltipla. As variáveis ambientais explicaram 39 por cento da variação na composição da assembléia de Piper, que esteve significativamente relacionada com profundidade da serapilheira, textura do solo e abertura de dossel. O efeito de fatores edáficos sobre a estrutura de comunidades vegetais foi reportado para diferentes grupos de plantas, entretanto o forte efeito da profundidade da serapilheira em mesoescala ainda não tinha sido demonstrado. Sugerimos que a variação da profundidade da serapilheira, por ter um efeito direto ou indireto na germinação e consequente estabelecimento dos indivíduos, influencia a distribuição das espécies de Piper e provavelmente de outros grupos de plantas em mesoescala espacial.