Carbon accumulation in aboveground and belowground biomass and soil of different age native forest plantations in the humid tropical lowlands of Costa Rica

Abstract

Generic or default values to account for biomass and carbon accumulation in tropical forest ecosystems are generally recognized as a major source of errors, making site and species specific data the best way to achieve precise and reliable estimates. The objective of our study was to determine carbon in various components (leaves, branches, stems, structural roots and soil) of single-species plantations of Vochysia guatemalensis and Hieronyma alchorneoides from 0 to 16 years of age. Carbon fraction in the biomass, mean (±standard deviation), for the different pools varied between 38.5 and 49.7% (±3 and 3.8). Accumulated carbon in the biomass increased with the plantation age, with mean annual increments of 7.1 and 5.3 Mg ha-1 year-1 for forest plantations of V. guatemalensis and H. alchorneoides, respectively. At all ages, 66.3% (±10.6) of total biomass was found within the aboveground tree components, while 18.6% (±20.9) was found in structural roots. The soil (0–30 cm) contained 62.2 (±13) and 71.5% (±17.1) of the total carbon (biomass plus soil) under V. guatemalensis and H. alchorneoides, respectively. Mean annual increment for carbon in the soil was 1.7 and 1.3 Mg ha-1 year-1 in V. guatemalensis and H. alchorneoides. Allometric equations were constructed to estimate total biomass and carbon in the biomass which had an R2 aj (adjusted R square) greater than 94.5%. Finally, we compare our results to those that could have resulted from the use of default values, showing how site and species specific data contribute to the overall goal of improving carbon estimates and providing a more reliable account of the mitigation potential of forestry activities on climate change.Los valores genéricos o por defecto para contabilizar la biomasa y la acumulación de carbono en los ecosistemas forestales tropicales se reconocen generalmente como una fuente importante de errores, lo que hace que los datos específicos del lugar y de la especie sean la mejor manera de conseguir estimaciones precisas y fiables. El objetivo de nuestro estudio fue determinar el carbono en varios componentes (hojas, ramas, tallos, raíces estructurales y suelo) de plantaciones monoespecíficas de Vochysia guatemalensis y Hieronyma alchorneoides de 0 a 16 años de edad. La fracción de carbono en la biomasa, media (±desviación estándar), para los diferentes grupos varió entre 38,5 y 49,7% (±3 y 3,8). El carbono acumulado en la biomasa aumentó con la edad de la plantación, con incrementos medios anuales de 7,1 y 5,3 Mg ha-1 año-1 para las plantaciones forestales de V. guatemalensis y H. alchorneoides, respectivamente. En todas las edades, el 66,3% (±10,6) de la biomasa total se encontró en los componentes arbóreos por encima del suelo, mientras que el 18,6% (±20,9) se encontró en las raíces estructurales. El suelo (0-30 cm) contenía el 62,2 (±13) y el 71,5% (±17,1) del carbono total (biomasa más suelo) bajo V. guatemalensis y H. alchorneoides, respectivamente. El incremento medio anual de carbono en el suelo fue de 1,7 y 1,3 Mg ha-1 año-1 en V. guatemalensis y H. alchorneoides. Se construyeron ecuaciones alométricas para estimar la biomasa total y el carbono en la biomasa que tuvieron un R2 aj (R cuadrado ajustado) superior al 94,5%. Por último, comparamos nuestros resultados con los que podrían haber resultado del uso de valores por defecto, mostrando cómo los datos específicos del lugar y de la especie contribuyen al objetivo general de mejorar las estimaciones de carbono y proporcionar una cuenta más fiable del potencial de mitigación de las actividades forestales sobre el cambio climático.