Sapling growth and crown expansion in canopy gaps of Nothofagus pumilio (lenga) forests in Chubut, Patagonia, Argentina

Abstract

In the province of Chubut in Patagonia, Argentina, Nothofagus pumilio forests (locally known as lenga), are managed through selective cuts, which imply the opening of canopy gaps. This management scheme is carried out without taking into consideration the changes of sapling requirements through either a cutting cycle or the precipitation gradient in which these forests thrive. To analyze these changes, we inferred the facilitation-competition balance between the canopy and regeneration, studying the effects of precipitation levels, gap size and gap age on saplings growth in height on 45 canopy gaps artificially created between 1960 and 1993. Results showed that during the first 20 years since gap opening, growth of regeneration is determined by light availability in mesic sites and by water availability in xeric sites. However, differences due to precipitation levels gradually decrease over time. Moreover, in the period between 20 and 35 years after gap opening, in both mesic and xeric sites, growth is limited by light availability. This indicates that in xeric sites, sapling growth requirements shift from a water-dependent situation to a light-dependent situation. The average closing rate of gaps due to lateral growth of bordering trees is high enough so that within the proposed gap size range, gap healing can occur before regeneration reaches the upper stratum. Consequently, in mesic sites gap opening can be done by a single operation that generates gaps with diameters of approximately twice the average height of the canopy (D/H). While in xeric environments, lenga seedling establishment and initial growth require the cover of small gaps, but advanced regeneration requires bigger gaps to reach the canopy. For this reason, gaps should be opened in two stages: the first gaps should be opened with a D/H between 0.8 and 1, and after a cutting cycle of 35 years, these openings should be enlarged to a D/H between 1.5 and 2. The close relationship maintained between the new cohort and the upper strata require special considerations regarding the evolution of the balance between positive and negative interactions during development. Our work highlights the need to adjust management practices to these spatial and temporal variations to achieve an optimal growth along the entire production cycle.

En la provincia del Chubut, Patagonia Argentina, los bosques de Nothofagus pumilio (lenga) son manejados mediante cortas de selección, que implican la apertura de claros en el dosel. Este esquema de manejo es implementado sin tener en cuenta los requerimientos de los renuevos a lo largo de todo el ciclo de cortas ni el gradiente de precipitaciones presente en su distribución. Para analizar estos aspectos estimamos el balance facilitación-competencia entre el dosel y la regeneración, considerando los efectos de los niveles de precipitación, el tamaño de los claros y la antigüedad de los mismos, en 45 claros creados artificialmente entre los años 1960 y 1993. Los resultados muestran que durante los primeros 20 años desde la apertura del claro, el crecimiento de la regeneración está determinado por la disponibilidad de luz en los sitios mésicos y por la disponibilidad de agua en los sitios xéricos. Sin embargo, la diferencias entre los distintos niveles de precipitación decrece gradualmente a lo largo del tiempo y entre los 20 a 35 años luego de la apertura de los claros, tanto en los sitios mésicos como xéricos el factor limitante es la luz. Esto implica que en los sitios xéricos el crecimiento de los renuevos pasa de ser dependiente del agua a dependiente de la luz. Por otro lado, la tasa de cierre de los claros debida al crecimiento lateral de la copa de los árboles límite es lo suficientemente grande como para que pueda ocurrir el cierre antes de que los renuevos alcancen el estrato superior. Por lo tanto, en los sitios mésicos la apertura de los claros puede realizarse en una única operación que genere claros con un diámetro de aproximadamente el doble de la altura dominante del bosque (D/H ≈ 2). Por el contrario, en los sitios xéricos, el establecimiento y crecimiento inicial de los renuevos requiere la apertura de claros pequeños (D/H entre 0,8 y 1) que luego deberán ser ampliados para maximizar el crecimiento avanzado (D/H entre 1,5 y 2). La estrecha relación entre la regeneración y el dosel del bosque requiere la consideración de los posibles cambios en el balance entre los apsectos positivos y negativos de la misma a lo largo de todo su desarrollo. Nuestro trabajo resalta la necesidad de ajustar las prácticas de manejo a estas variaciones espaciales y temporales para alcanzar un desarrollo óptimo a lo largo del todo el ciclo productivo.