Bernardus Hendricus Jozeph de Jong

Abandonment of agricultural lands promotes the global expansion of secondary forests, which are critical for preserving biodiversity and ecosystem functions and services. Such roles largely depend, however, on two essential successional attributes, trajectory and recovery rate, which are expected to depend on landscape-scale forest cover in nonlinear ways. Using a multi-scale approach and a large vegetation dataset (843 plots, 3511 tree species) from 22 secondary forest chronosequences distributed across the Neotropics, we show that successional trajectories of woody plant species richness, stem density and basal area are less predictable in landscapes (4 km radius) with intermediate (40–60%) forest cover than in landscapes with high (greater than 60%) forest cover. This supports theory suggesting that high spatial and environmental heterogeneity in intermediately deforested landscapes can increase the variation of key ecological factors for forest recovery (e.g. seed dispersal and seedling recruitment), increasing the uncertainty of successional trajectories. Regarding the recovery rate, only species richness is positively related to forest cover in relatively small (1 km radius) landscapes. These findings highlight the importance of using a spatially explicit landscape approach in restoration initiatives and suggest that these initiatives can be more effective in more forested landscapes, especially if implemented across spatial extents of 1–4 km radius.

Los bosques de Pinus hartwegii son susceptibles al ataque de plagas forestales, por ello las intervenciones de saneamiento en los rodales de esta especie deben ser analizadas. El objetivo de este trabajo fue evaluar los efectos de las cortas de saneamiento sobre el crecimiento radial del arbolado residual, en rodales de P. hartwegii del Área de Protección de Flora y Fauna Nevado de Toluca. Se establecieron diez sitios de medición de árboles remanentes y tocones en rodales intervenidos durante 2016 (1000 m2) en las exposiciones Oeste y Este del volcán. Se consideró el período de los años 2013-2015 como previo al saneamiento, y 2016-2018 como posterior al saneamiento. Se analizaron el patrón de distribución y la estructura horizontal y vertical. Se calcularon dos índices de densidad y dos índices de competencia. Se colectaron núcleos de madera en todos los individuos y se midieron las anchuras de los anillos de crecimiento mediante técnicas dendrocronológicas. Se estandarizó el crecimiento mediante series de incremento en área basal (IAB). El crecimiento de los árboles remanentes ubicados en la periferia de los tocones fue significativamente diferente entre las exposiciones. El IAB aumentó 37.3% después del saneamiento en la exposición Oeste, mientras que en la exposición Este el IAB aumentó 61.6%. Los árboles remanentes ubicados entre los 2.5 m y 5 m con respecto al tocón tuvieron mayores IAB en ambas exposiciones. Los bosques de Pinus hartwegii responden de manera favorable a las cortas de saneamiento con un aumento estadísticamente significativo en el IAB. Pinus hartwegii forests are susceptible to the attack of forest pests, so sanitation interventions in the stands of this species must be analyzed. The objective of this work was to evaluate the effects of sanitation cuts on the radial growth of residual trees, in monospecific stands of P. hartwegii of the Área de Protección de Flora y Fauna Nevado de Toluca. Ten measuring sites of remnant trees and stumps were established in stands operated during 2016 (1000 m2) in the West and East slopes of the volcano. The period 2013-2015 was considered as prior to sanitation, and 2016-2018 as after sanitation. The distribution pattern, horizontal and vertical structure were analyzed. Two density indices and two proficiency indices were calculated. Wood cores were collected in all individuals and the widths of the growth rings were measured by dendrochronological techniques. Growth was standardized by series of basal area increment (IAB). The growth of the remaining trees located on the periphery of the stumps was significantly different between the exposures. The BAI increased 37.3% after sanitation in the West exposure, while in the East exposure the BAI increased 61.6%. The remaining trees located between 2.5 and 5 m with respect to the stump had higher BAI in both exposures. Pinus hartwegii forests respond positively to sanitation cuts with a statistically significant increase in IAB.

Forests that regrow naturally on abandoned fields are important for restoring biodiversity and ecosystem services, but can they also preserve the distinct regional tree floras? Using the floristic composition of 1215 early successional forests (≤20 years) in 75 human-modified landscapes across the Neotropic realm, we identified 14 distinct floristic groups, with a between-group dissimilarity of 0.97. Floristic groups were associated with location, bioregions, soil pH, temperature seasonality, and water availability. Hence, there is large continental-scale variation in the species composition of early successional forests, which is mainly associated with biogeographic and environmental factors but not with human disturbance indicators. This floristic distinctiveness is partially driven by regionally restricted species belonging to widespread genera. Early secondary forests contribute therefore to restoring and conserving the distinctiveness of bioregions across the Neotropical realm, and forest restoration initiatives should use local species to assure that these distinct floras are maintained.

Existe la necesidad de sustituir componentes de los sustratos para el desarrollo de las plántulas en vivero forestal, por productos de bajo costo y sobre todo por materiales renovables. El biocarbón es liviano, poroso y presenta una alta capacidad de retención de agua. Por lo anterior, el objetivo de este estudio fue evaluar el uso de biocarbón a base de bagazo de caña de azúcar en la producción de plantas de pino prieto (Pinus greggii Engelm. ex Parl.), bajo condiciones de vivero. Se evaluaron cuatro tratamientos: (a) biocarbón con suelo forestal, (b) sustrato forestal (mezcla de 12.5% peat moss, 12.5% agrolita, 25% vermiculita y 50% corteza de pino), (c) biocarbón con sustrato forestal, ambos en una relación 1:9 (biocarbón:suelo, biocarbón:sustrato), y (d) suelo forestal solo. Se evaluó el efecto del biocarbón y de la fertilización (N, P y K) en el desempeño de los tratamientos en suelo y sustrato forestal. Las variables evaluadas fueron: altura de planta, diámetro de tallo, biomasa aérea, biomasa radical, biomasa total aérea, a relación biomasa aérea/radical; además la concentración de nutrientes acumulados (N, P, Ca, Mg, K y Na) en la parte aérea y radical. Los resultados obtenidos indican que como resultado de la adición de biocarbón al suelo y la fertilización, la altura, diámetro, biomasa (aérea y total) de pino prieto, fueron semejantes a las obtenidas en sustrato forestal, solo o combinado con biocarbón. Estos resultados se asociaron a la adición de biocarbón al suelo que incrementó la absorción de N y su concentración en la biomasa aérea, y favoreció la disponibilidad de Mg, Ca, K y P, éstos dos últimos elementos adicionados en la fertilización. Se concluye que la combinación de biocarbón y suelo en una relación (1:9) (p/p) con adición de fertilizante (N, P y K) puede ser empleado en el desarrollo de Pinus greggii Engelm ex Parl en vivero.

Resilient secondary tropical forests?: Although deforestation is rampant across the tropics, forest has a strong capacity to regrow on abandoned lands. These “secondary” forests may increasingly play important roles in biodiversity conservation, climate change mitigation, and landscape restoration. Poorteret al. analyzed the patterns of recovery in forest attributes (related to soil, plant functioning, structure, and diversity) in 77 secondary forest sites in the Americas and West Africa. They found that different attributes recovered at different rates, with soil recovering in less than a decade and species diversity and biomass recovering in little more than a century. The authors discuss how these findings can be applied in efforts to promote forest restoration. —AMS

Significance: Tropical forests disappear rapidly through deforestation but also have the potential to regrow naturally through a process called secondary succession. To advance successional theory, it is essential to understand how these secondary forests and their assembly vary across broad spatial scales. We do so by synthesizing continental-scale patterns in succession using a functional trait approach. We show that the start and pathway of succession varies with climatic water availability. In dry forests, succession is driven by drought tolerance traits and in wet forests by shade tolerance traits. Based on these successional principles, we propose an ecologically sound strategy to improve active forest restoration.

La dendroecología es una subdisciplina de la dendrocronología, que se refiere al estudio de los procesos ecológicos en un bosque por medio del análisis de anillos de crecimiento de los árboles de un rodal. Esta subdisciplina es útil para comprender la dinámica de crecimiento en condiciones naturales y de manejo. El objetivo del presente estudio fue hacer una revisión sobre la aplicación de la dendroecología como herramienta en manejo forestal. Se identificaron 78 trabajos que involucraron 118 especies. Los países donde se ha realizado un mayor número de estudios dendroecológicos son Estados Unidos de América, España y Argentina. Las prácticas de manejo que fueron mayormente beneficiadas con el uso de métodos dendroecológicos son la estimación del tiempo de turno en la fase de planeación. el aclareo en la fase de ejecución. y las evaluaciones de crecimiento y rendimiento, así como los impactos de plagas y enfermedades sobre el crecimiento en la fase de monitoreo. La investigación en manejo forestal se sustenta principalmente en el seguimiento de parcelas permanentes de medición y puede ser fortalecida por el análisis de anillos de crecimiento. Los métodos dendrocronológicos proporcionan información relevante sobre la estructura del bosque, el estado fitosanitario, las tasas de crecimiento de especies arbóreas y su variación temporal. Las experiencias de la investigación dendroecológica llevada a cabo en otros países pueden aplicarse también en México, incluyendo el estudio de especies latifoliadas. El uso de la dendroecología como herramienta para el manejo forestal contribuiría a optimizar la producción maderable y favorecería la conservación de los ecosistemas forestales en el país.

Soil organic carbon (SOC) information is fundamental for improving global carbon cycle modeling efforts, but discrepancies exist from country‐to‐global scales. We predicted the spatial distribution of SOC stocks (topsoil; 0–30 cm) and quantified modeling uncertainty across Mexico and the conterminous United States (CONUS). We used a multisource SOC dataset (>10 000 pedons, between 1991 and 2010) coupled with a simulated annealing regression framework that accounts for variable selection. Our model explained ~50% of SOC spatial variability (across 250‐m grids). We analyzed model variance, and the residual variance of six conventional pedotransfer functions for estimating bulk density to calculate SOC stocks. Two independent datasets confirmed that the SOC stock for both countries represents between 46 and 47 Pg with a total modeling variance of ±12 Pg. We report a residual variance of 10.4 ±5.1 Pg of SOC stocks calculated from six pedotransfer functions for soil bulk density. When reducing training data to define decades with relatively higher density of observations (1991–2000 and 2001–2010, respectively), model variance for predicted SOC stocks ranged between 41 and 55 Pg. We found nearly 42% of SOC across Mexico in forests and 24% in croplands, whereas 31% was found in forests and 28% in croplands across CONUS. Grasslands and shrublands stored 29 and 35% of SOC across Mexico and CONUS, respectively. We predicted SOC stocks >30% below recent global estimates that do not account for uncertainty and are based on legacy data. Our results provide insights for interpretation of estimates based on SOC legacy data and benchmarks for improving regional‐to‐global monitoring efforts.

La evaluación del complejo de combustibles forestales en bosques y selvas constituye un avance de suma importancia para la predicción, análisis y control de incendios forestales. Con el objetivo de caracterizar las camas de combustibles forestales en los manglares del sistema de humedales El Castaño, en la Reserva de la Biosfera La Encrucijada, Chiapas, se aplicaron mediciones en campo y técnicas de análisis de datos relacionales. Con ello se calcularon algunos índices para la estructura y composición de las camas de combustibles forestales. Se cuantificó la biomasa de combustibles vivos empleando ecuaciones alométricas; los combustibles muertos se evaluaron aplicando la técnica de intersecciones planares. En este estudio se definieron camas de combustibles forestales en cuatro tipos de manglar, siendo Rhizophora mangle y Laguncularia racemosa las especies más importantes en términos de dominancia. Los combustibles de dosel en el manglar de R. mangle presentaron las cargas más altas de biomasa (266.67 t ha-1 + 39.58 t ha-1). Para los combustibles muertos, se observaron diferencias en la carga de 10 h, siendo mayor en el manglar de L. racemosa (17.21 t ha-1 + 1.11 t ha-1), lo cual representa mayor potencial para la propagación del fuego en periodos de sequía y alta temperatura. No se observaron diferencias en la carga total de combustibles muertos, por lo tanto, los cuatro tipos de manglar evaluados tienen la misma capacidad de acumular biomasa muerta. Los resultados obtenidos son fundamentales para definir el peligro de incendios.

Trends in structural and chemical leaf traits along a chronosequence of semi-evergreen tropical forest and their correlation with litter production and decomposition and associated carbon (C) and nitrogen (N) fluxes were assessed. Leaves of 15 dominant species in each plot were collected to measure leaf area, specific leaf area (SLA), C and N concentration and C:N ratio. Litterfall was measured and litter decomposition experiments were set up in 16 experimental plots in a chronosequence of secondary and mature forest. All five leaf traits combined discriminated the secondary forests from mature forest. SLA, N and C:N were significantly correlated to litter decomposition rates. Litter decomposition was significantly slower in mature forest compared with secondary forests. The N concentration of litter was lowest during the dry season, when litterfall was highest. N concentration in fresh leaves was higher than in litter, indicating that N is re-absorbed before leaf abscission. Leaf dynamics and associated nutrient cycling differ significantly between secondary forests and mature forest. Ecosystem-level leaf structural and chemical traits are good predictors of the stage of the forest and explain well the differences in decomposition rates between secondary and primary forests.