Hugh C. A. Brown

Restoring forest structure, biodiversity and ecosystem function in the West African humid tropics: secondary versus plantation forests

Brown H. C. A. (2024). Restoring forest structure, biodiversity and ecosystem function in the West African humid tropics: secondary versus plantation forests. https://doi.org/10.14214/df.358

Tiivistelmä

Metsien häviäminen ja köyhtyminen tropiikissa on johtanut tärkeiden metsävarojen ja ekosysteemipalvelujen ehtymiseen. Metsäeläimistölle ja -kasveille sopivat elinympäristöt ovat paikoin lähes hävinneet sekä metsäekosysteemeistä riippuvaiset ihmisyhteisöt ovat kärsineet. Trooppisten alueiden metsäkadon nopea eteneminen vaatii kiireellisiä ja käytännöllisiä toimia, että metsäkadon perimmäisiin syihin voidaan puuttua, ja ennallistaa vahingoittuneita ekosysteemejä ja maisemaa. Tutkimuksen tavoitteena oli verrata ennallistamistehokkuutta vanhojen hoitamattomiksi jääneiden istutusmetsien ja samanikäisten sekundäärisukkession metsien välillä, vertailukohtana primaarimetsät. Tutkimuskohteina olivat metsikön rakenne, floristinen monimuotoisuus, putkilokasvien lajidiversiteetti sekä tärkeät ekologiset toiminnat. Lisäksi arvioitiin puun rahallinen arvo tutkittujen kolmen metsätyypin välillä.

Tutkimus suoritettiin 11 metsiköissä Ghanan kosteilla ja runsassateisilla ilmasto-/metsäalueilla. Systemaattinen satunnaisotos sisälsi 93 koealaa, joista jokainen oli kooltaan 20 m × 20 m (puille), sisältäen osaruudut 5 m × 5 m taimille sekä 2 m × 2 m pintakasvillisuudelle.

Neljäkymmentäkaksi vuotta perustamisen ja/tai hylkäämisen jälkeen sekä istutus- että sekundäärimetsät osoittivat rakennepiirteitä, jotka olivat verrattavissa primaarimetsään. Istutusmetsissä oli suurempi runkoluku ja suurempi puun pohjapinta-ala kuin sekundäärimetsissä. Sekundaarimetsät, istutus- ja luonnontilaiset metsät olivat lajikoostumukselta samankaltaisia ja niissä esiintyi useita harvinaisia ja rauhoitettuja lajeja. Merkittävä osa primaarimetsien kasvilajeista, 60 % ja 77 %, esiintyi myös sekundaarisissa metsissä ja istutusmetsissä. Shannon-Wienerin monimuotoisuusindeksissä (H') ja Simpsonin indeksissä (S), jotka kuvaavat kasvilajien monimuotoisuutta, ei ollut merkitsevää eroa primaari- (H'=3,07, S = 0,91) ja sekundaari-(H'=2,95, S = 0,87) ja istutus- (H' = 2,85, S = 0,87) metsien välillä. Yleisesti primääri- ja sekundaarimetsät olivat runsaslajisempia kuin istutusmetsät. Viljelmien keskimääräisten maanpäällisten hiilivarastojen (159,7 ± 14,3 Mg ha^-1 ) todettiin olevan samanlaiset kuin primaarimetsien (173,0 ± 25,1 Mg ha^-1 ), mutta molemmat olivat paljon korkeampia kuin sekundaarimetsillä (103,4 ± 12,0 Mg ha^-1 ).

Maaperän pH-tasot runsassateisilla tutkimuspaikoilla olivat alhaisemmat kuin kosteilla alueilla. Märällä vyöhykkeellä pH:n vaihteluväli oli 4,2 - 4,6, kun taas kostealla vyöhykkeellä 4,6 - 5,4. Maaperän fysikaalis-kemialliset ominaisuudet, hiilivarastot, ravinteikkuus, mikrobien aktiivisuus ja karikkeen hajoamisnopeus olivat samankaltaisia primääri-, sekundaari- ja istutusmetsissä. Merkittäviä eroja havaittiin ilmastovyöhykkeiden välillä. Toisin kuin aikaisemmissa trooppisissa tutkimuksissa, havaitsimme että karikkeen hajoamisnopeus oli suurempi kostealla vyöhykkeellä kuin runsassateisella vyöhykkeellä. Tulokset viittaavat siihen, että ero johtui erityisesti karikkeen vaikeasti hajoavasta hiilifraktiosta. Vastaavasti maaperän mikrobien biomassa ja mikrobipopulaatio olivat suurempia kostealla vyöhykkeellä. Keskimääräiset maaperän hiilivarastot (0 - 50 cm) olivat merkittävästi korkeammat runsassateisella vyöhykkeellä (106,8 Mg ha^-1 ) verrattuna kosteaan ilmastovyöhykkeeseen (56,9 Mg ha^-1 ).

Puuviljelmien keskimääräinen kantoarvo oli 8577 dollaria hehtaarilta verrattuna primaari- ja sekundaarimetsiin, joiden arvot olivat 3112 dollaria ja 1870 dollaria hehtaarilta.

Trooppiset metsäviljelmät, jotka on perustettu pitkällä rotaatiokierrolla ja matalan intensiteetin metsänhoidolla, sekä sekundaarimetsät voivat kehittyä ekosysteemiksi, jotka osoittavat rakenteellista ja floristista monimuotoisuutta, ekologista toimivuutta ja omavaraisuutta, samoja piirteitä kuin primaarimetsissä. Tällaiset metsäistutukset ja sekundaarimetsät ovat käyttökelpoisia reittejä maisemien ennallistamiseen ja ilmastonmuutoksen hillitsemiseen, samalla kun ne voivat tarjota maanomistajille kohtalaista taloudellista tuottoa valikoivan puunkorjuun avulla.

Avainsanat
karikkeen hajotus; maanpäälliset hiilivarannot; maaperän orgaaninen hiili; pohjapinta-ala; suojeluarvo; kantoarvo

Julkaistu 31.10.2024

Katselukerrat 332

Saatavilla https://doi.org/10.14214/df.358 | Lataa PDF

Osajulkaisut

Brown, H.C.A., Berninger, F.A., Larjavaara, M., Appiah, M. (2020). Above-ground carbon stocks and timber value of old timber plantations, secondary and primary forests in southern Ghana. Forest Ecology and Management 472, article id 118236.

https://doi.org/10.1016/j.foreco.2020.118236

IBrown, H.C.A., Appiah, M. and Berninger, F.A. (2022). Old timber plantations and secondary forests attain levels of plant diversity and structure similar to primary forests in the West African humid tropics. Forest Ecology and Management 518, article id 120271.

https://doi.org/10.1016/j.foreco.2022.120271

IBrown, H.C.A., Appiah, M., Quansah, G, W., Adjei, E. O., and Berninger, F. (2024). Soil carbon and bio-physicochemical properties dynamics under forest restoration sites in southern Ghana. Geoderma Regional 38, article id e00838.

https://doi.org/10.1016/j.geodrs.2024.e00838

---