Above-ground biomass storage potential in primary rain forests managed for timber production in Costa Rica

Abstract

Tropical forests play a fundamental role in mitigating climate change through storage of carbon in above- and below- ground biomass. Their mitigation potential is, however, affected by significant greenhouse gas emissions through tropical deforestation or forest degradation. Mitigating degradation caused by conventional logging is therefore an important challenge for silvicultural management, and various reduced impact logging techniques seek to reduce biomass loss and other logging impacts during forest logging activities. Little knowledge exists about the potential of sustainable management for maintaining and restoring the climate change mitigation capacity of tropical forests. Our research contributes to knowledge about this potential, as our aim is to evaluate the above-ground biomass (AGB) stock of tropical forests managed for sustainable timber production and compare it with that of intact primary forests. We also determine the environmental and spatial factors that influence AGB. We estimated the AGB of 141 permanent sampling plots in Costa Rican tropical forests (71 plots set up in areas managed for timber production forests and 70 plots set up in areas with intact primary forests) using data for the 2000–2015 period. We compared the AGB of timber production forests with that of primary forest using linear mixed models and examined the relationship between forest AGB and climate, soil fertility and spatial variables (PCNM eigenvalues) using variation partitioning (VARPART) and multiple linear regression in the mixed model framework. Mean AGB was higher in forest plots set up in areas managed for timber production than in plots set up in areas with intact primary forests. In VARPART, spatial variables had the strongest effect on AGB with a small but significant effect of soil fertility. Regression showed potassium levels in the soil to be positively related to AGB. There was no significant effect of climate, probably because of the short temperature and precipitation gradients. Sustainable forest management in these Costa Rican forests managed for timber production has enabled them to store as much carbon in biomass as primary forests, due to the low intensity logging and sustainability criteria stipulated by the country’s forestry legislation. As a result, sustainable forest management, in addition to providing a sustainable timber ecosystem service, is also a natural climate solution, maintaining the mitigation potential of Costa Rica’s tropical forests in the current climate context.Los bosques tropicales desempeñan un papel fundamental en la mitigación del cambio climático mediante el almacenamiento de carbono en la biomasa aérea y subterránea. Sin embargo, su potencial de mitigación se ve afectado por las importantes emisiones de gases de efecto invernadero derivadas de la deforestación tropical o la degradación forestal. Por lo tanto, mitigar la degradación causada por la tala convencional constituye un reto importante para la gestión silvícola, y diversas técnicas de tala de impacto reducido buscan reducir la pérdida de biomasa y otros impactos de la tala durante las actividades de tala forestal. Existe poco conocimiento sobre el potencial de la gestión sostenible para mantener y restaurar la capacidad de mitigación del cambio climático de los bosques tropicales. Nuestra investigación contribuye al conocimiento de este potencial, ya que nuestro objetivo es evaluar las reservas de biomasa aérea (AGB) de los bosques tropicales gestionados para la producción sostenible de madera y compararlas con las de los bosques primarios intactos. También determinamos los factores ambientales y espaciales que influyen en la AGB. Estimamos la AGB de 141 parcelas de muestreo permanentes en bosques tropicales costarricenses (71 parcelas establecidas en áreas manejadas para bosques de producción maderable y 70 parcelas establecidas en áreas con bosques primarios intactos) utilizando datos del período 2000-2015. Comparamos la AGB de los bosques de producción maderable con la del bosque primario utilizando modelos lineales mixtos y examinamos la relación entre la AGB del bosque y las variables climáticas, de fertilidad del suelo y espaciales (valores propios del PCNM) utilizando la partición de la variación (VARPART) y la regresión lineal múltiple en el marco del modelo mixto. La AGB media fue mayor en las parcelas forestales establecidas en áreas manejadas para la producción maderable que en las parcelas establecidas en áreas con bosques primarios intactos. En VARPART, las variables espaciales tuvieron el mayor efecto sobre la AGB, con un efecto pequeño pero significativo de la fertilidad del suelo. La regresión mostró una relación positiva entre los niveles de potasio en el suelo y la AGB. No se observó un efecto significativo del clima, probablemente debido a los cortos gradientes de temperatura y precipitación. La gestión forestal sostenible en estos bosques costarricenses gestionados para la producción de madera les ha permitido almacenar tanto carbono en biomasa como los bosques primarios, gracias a la tala de baja intensidad y a los criterios de sostenibilidad estipulados por la legislación forestal del país. En consecuencia, la gestión forestal sostenible, además de brindar un servicio ecosistémico maderero sostenible, constituye también una solución climática natural, manteniendo el potencial de mitigación de los bosques tropicales de Costa Rica en el contexto climático actual.