Photosynthesis of seedlings of Otoba novogranatensis (Myristicaceae) and Ruagea glabra (Meliaceae) in abandoned pasture, secondary forest and plantation habitats in Costa Rica / Fotosíntesis de plántulas de Otoba novogranatensis (Myristicaceae) y Ruagea glabra (Meliaceae) en pastizales abandonados, bosques secundarios y hábitats de plantaciones en Costa Rica

ABSTRACT

Enrichment planting in naturally recovering secondary forests or in tree plantations is increasingly being used as strategy to restore later-successional, large-seeded tropical forest trees. We seeded two tree species (Otoba novogranatensis and Ruagea glabra) in three agricultural sites in Southern Costa Rica abandoned pastures, eight to ten year old secondary forests and three year old tree plantations (containing two N-fixing of four total tree species). We measured micrometeorological conditions, soil water content, plant water potential, leaf area, foliar C and N, and photosynthesis to better understand mechanistic responses of seedlings to conditions in the different successional habitats. Micrometeorological conditions, soil water content, and plant water potential were generally similar across habitats. Certain aspects of leaves (such as Specific Leaf Area and foliar N content), and photosynthesis (e.g. quantum yield and electron transport rate) were highest in the plantations, intermediate in the secondary forests, and lowest in abandoned pastures. Enhanced rates of photosynthetic biochemistry (such as Vcmax and Jmax) and Photosystem II efficiency (e.g. thermal energy dissipation) occurred in leaves from the plantations compared to the abandoned pastures, which may be related to higher leaf %N content. Results suggest that foliar N may be of greater importance than soil water content and micrometeorological factors in driving differences in photosynthetic processes across planting habitats. Planting seeds of these two species in plantations containing three year old trees (including two N-fixing species) enhances certain aspects of their photosynthesis and growth, compared to seedlings in abandoned pastures with non-native grasses, and thus can help increase forest recovery on abandoned agricultural lands.

RESUMEN

El enriquecimiento de bosques secundarios o plantaciones forestales en proceso de regeneración natural por medio de la siembra de plántulas es una práctica cada vez más utilizada para restaurar bosques tropicales en estado de sucesión tardía. Sembramos dos especies de árboles (Otoba novogranatensis y Ruagea glabra) en pastizales abandonados, bosques secundarios de ocho a diez años de edad y plantaciones forestales de tres años de edad (con dos especies fijadoras de Nitrógeno de un total de cuatro especies) en tres sitios agrícolas en el Sur de Costa Rica. Medimos condiciones micrometeorológicas, contenido de agua del suelo, potencial hídrico de las plantas, área foliar, C y N foliar, y fotosíntesis para entender de una mejor manera las respuestas funcionales de las plántulas ante condiciones de distintos estadíos sucesionales. Las condiciones micrometeorológicas, contenido hídrico del suelo y el potencial hídrico de las plantas fueron mayoritariamente similares entre hábitats. Algunos aspectos de las hojas (como Área Foliar Específica y contenido de N foliar) y fotosíntesis (ej. rendimiento cuántico y tasa de transporte de electrones) presentaron valores mayores en las plantaciones, intermedios en los bosques secundarios y menores en los pastizales abandonados. Se obtuvo un aumento en las tasas fotosintéticas bioquímicas (como Vcmax, Jmax) y la eficiencia del Fotosistema II (ej. disipación de energía térmica) en hojas provenientes de las plantaciones comparado a las de los pastizales, posiblemente relacionado a un mayor %N foliar. Los resultados sugieren que el N foliar puede ser más importante que el contenido de agua del suelo y que los factores micrometeorológicos para marcar diferencias en los procesos fotosintéticos entre hábitats. Las plántulas de estas dos especies en las plantaciones con árboles de tres años de edad (incluyendo dos fijadoras de N) incrementaron ciertos aspectos de su fotosíntesis y crecimiento comparado a las plántulas en los pastizales abandonados de especies exóticas, por lo tanto, esta práctica puede ayudar a incrementar la recuperación de los bosques en áreas agrícolas abandonadas.