Predicting seedling establishment in tropical dry forest using plant traits and microsites

Abstract

Tropical dry forests are considered the most threatened terrestrial ecosystem due to their conversion into agricultural lands. Reforestation of these sites is critical to restore forest structure, function, and diversity. Understanding the environmental factors that affect sapling survival and establishment could help improve success in reforestation projects. This study investigated the ability of different species to adjust physiological leaf traits in response to harsh environmental conditions in tropical dry forest, and the influence of different microsite characteristics on plant growth and survival. Leaf chlorophyll content, leaf water content, photosynthesis, stomatal conductance, transpiration, water use efficiency (WUE), specific leaf area (SLA), growth, and survival rate were determined in an experimental planting of 9 tree species growing under three different vegetation covers (full sun, full shade, partial shade) in an experimental planting in Puerto Rico. Experimental results were compared to physiological measurements on 21 other tree species observed in dry forest remnants in Southwestern Puerto Rico. The relationships between microsite characteristics and growth and survival were also evaluated for these species in each location. High variability in water use efficiency (WUE) resulted in greater growth and survival while high specific leaf area (SLA) was associated with lower survival rates. This suggested that plant species might develop the ability to adjust water use efficiency (WUE) to respond to variable water supply and thereby increase survival. Microhabitats with moderate slope (≤ 20%), deep soil (> 20 cm) and concave microtopography increased plant survival and establishment. In water-limited areas the surviving individuals were mostly found in microhabitats that maximized water availability in the soil. To accelerate restoration of tropical dry forests both physiological and microsite traits should be considered in selecting species for restoration projects.

Los bosques secos tropicales son considerados los ecosistemas terrestres más amenazados debido a su conversión en tierras agrícolas. La reforestación de estos sitios es fundamental para restaurar la estructura, función y diversidad del bosque. La comprensión de los factores ambientales que afectan la supervivencia de árboles jóvenes y el establecimiento podría ayudar a mejorar el éxito en los proyectos de reforestación. Este estudio se investigó la capacidad de las diferentes especies para ajustar las características fisiológicas de la hoja en respuesta a las condiciones ambientales rigurosas en el bosque seco tropical, y la influencia de diferentes características de microhábitat sobre el crecimiento y la supervivencia. El contenido de clorofila y de agua de la hoja, la fotosíntesis, conductancia estomática, transpiración, la eficiencia del uso del agua (WUE), el área foliar específica (SLA), el crecimiento y la tasa de supervivencia fue determinados en una plantación experimental de 9 especies de árboles que crecen bajo tres diferentes tipos de vegetación cubre (a pleno sol, sombra total, sombra parcial) en una plantación experimental en la finca Mataró, Lajas, Puerto Rico y 21 otras especies de árboles observados en bosque seco remanentes del área suroeste de Puerto Rico. Se evaluaron también las relaciones entre las características de microhábitat y el crecimiento y la supervivencia para estas especies en cada localidad. En ambos estudios, la alta variabilidad en el uso eficiente del agua dio lugar a un mayor crecimiento y la supervivencia, mientras que alta SLA se asoció con tasas de supervivencia más bajos. Esto sugiere que las especies de plantas podría desarrollar la capacidad de ajustar WUE para responder a la variabilidad de alimentación de agua y por lo tanto aumentar la supervivencia. Microhábitats con pendiente moderada (≤ 20%), suelos profundos (> 20 v cm) y la micr topografía cóncava aumento de la supervivencia de plantas y establecimiento. En zonas limitadas de agua las especies que sobreviven se encuentran principalmente en microhábitats que maximiza la disponibilidad de agua en el suelo. Para acelerar la restauración de los bosques secos tropicales ambas características fisiológicas y microhábitat se deben considerar en la selección de especies para los proyectos de restauración.