How far surface water fluxes determine restoration success in Mediterranean degraded areas? Implications for dryland precision restoration

Drylands functioning depends on water fluxes and the retention of resources. The restoration of degraded areas should mimic the natural arrangement of vegetation in the landscape in a source-sink pattern. Reintroducing key woody seedlings through planting is a major concern in ecological restoration as these areas often exceed degradation thresholds and ecosystem functions are limited. However, it is not clear how natural fluxes might determine seedlings performance of key woody species. We have analyzed the microcatchment surface area of planting spots with and without water optimization treatment (waterproof surfaces with dry wells) and the survival and growth of Olea europaea seedlings during six years after planting in a semiarid degraded landscape. We recorded a positive effect of water optimization treatment in seedling survival and growth highlighting water limitation of these sites. We did not observe a clear and linear relationship between microcatchment collecting surface area and plant performance. The higher the collecting surface the lower the retention capacity of the planting pitch suggesting a loss of the integrity of the planting hole structure. Water optimization treatments were especially effective when collecting surface areas were low. These results might be useful for designing precision restoration actions in degraded landscapes.Fundación CEAM is supported by Generalitat Valenciana, and the projects IMAGINA (PROMETEO/2019/110 - Generalitat Valenciana), INERTIA (PID 2019-111332RB-C22 – Spanish Ministry of Science and Innovation), LORAIN (AGL 2008-05532- C02-02- Spanish Ministry of Science and Innovation), and RECUVES (077/RN08/04.1 - Spanish Ministry of Environment)

Carbon balance as affected by biosolid application in reforestations

Soils of Mediterranean drylands are characterized by a low fertility and organic matter content because of past land use and disturbances regime. The restoration of these degraded lands faces at the same time problems related to water scarcity and the unpredictability of precipitations with problems with soil physical, chemical, and microbiological properties. Organic amendments may help to improve soil properties and, consequently, enhance planted seedling establishment and performance. In this study, we assessed the C balance of 3 Mediterranean areas planted with Pinus halepensis Mill. seedlings with different treatments of biosolid application. The assessment was conducted at different times after the establishment of treatments and the C dynamics are discussed. We considered 3 biosolid types (air‐dried, fresh sludge, and composted sludge) in application doses ranging from 10 to 320 Mg (d.w.) ha−1. We quantified basal area, pine biomass, biomass of spontaneous vegetation, litter, root density, and soil organic matter. All 3 experimental restoration studies improved restoration success in terms of basal area (ranging from 15% to 300%), especially in composted biosolid at 30 Mg (d.w.) ha−1, whereas litter and, especially, root biomass increased with all biosolid treatments and times since application. Soil organic C was higher in application doses above 30 Mg (dry weight) ha−1 due to the organic matter applied with the sludges. The increment in C sequestration rates associated to these restoration treatments ranged between 0.046 and 0.293 kg C m2 yr−1. These results confirm the suitability of organic amendments as restoration technique in Mediterranean degraded drylands.This research was conducted within the framework of research projects funded by the Spanish Ministries of Environment (BIOMET‐608/2006/1‐4.4), the European Commission FP7 (CASCADE/GA283068), and the Government of the Valencia Region (DESESTRES‐PROMETEUII/2014/038)

Evaluación a medio plazo de la aplicación de biosólidos en repoblaciones forestales de Pinus halepensis

Dado el delicado balance entre impactos positivos y negativos en la aplicación de biosólidos en trabajos de restauración forestal, la determinación de dosis adecuadas es un aspecto clave para la optimización del uso de estos residuos orgánicos en repoblaciones forestales en ambiente mediterráneo. En este ensayo realizamos una evaluación de la supervivencia y crecimiento de brinzales de Pinus halepensis sometidos a diferentes dosis de lodos de depuradora compostados o secos al aire, durante los tres años posteriores a su plantación. Tres años después de la plantación, el porcentaje de mortalidad fue elevado (>50% en el conjunto de todos los brinzales). Las dosis de 15 y 30 Mg.ha-1 apenas modificaron los porcentajes de supervivencia respecto al tratamiento control, mientras que dosis superiores los hicieron disminuir significativamente. Esta mortalidad se relacionó con el valor de la conductividad eléctrica del suelo tras el primer verano, y se mantuvo constante los tres años posteriores en relación al tratamiento control. El índice de efecto relativo aplicado al área basal de los brinzales tratados mostró una influencia muy positiva de las dosis más bajas frente a los valores negativos de dicho índice con las dosis de 60 Mg.ha-1. Nuestros resultados sugieren que la aplicación de dosis inferiores a 30 Mg.ha-1 de lodo de depuradora puede suponer una mejora en el resultado global de repoblaciones de Pinus halepensis en medios mediterráneos secos.Esta investigación ha sido financiada parcialmente por el Ministerio de Medio Ambiente (proyectos OLORES, exp nº174/2004/3 y BIOMET, exp. 608/2006/1-4.4). La Fundación CEAM está financiada por la Generalitat Valenciana y por Bancaixa

Land abandonment as driver of woody vegetation dynamics in Tamaulipan thornscrub at Northeastern Mexico

Background: Vegetation structure is defined as the temporal and spatial distribution of plant species in a particular site. Vegetation structure includes vertical and horizontal distribution and has been widely used as an indicator of successional changes. Ecological succession plays an essential role in the determination of the mechanisms that structure plant communities under anthropogenic disturbances. After an anthropogenic disturbance, such as grazing, forests follow changes in the original composition and vegetation structure, which eventually could restore some of their attributes to become mature forests again. To know how the time of abandonment affects woody plant communities, we ask the following questions: (1) How does the species richness, diversity, and vertical structure (A index) change concerning the time of abandonment? (2) Are species similarities among woody vegetation communities determined by land abandonment? (3) Which woody species have the highest ecological importance in each successional stage? Methods: We explored how successional stages after land abandonment mediated the species richness, species diversity (alpha and beta), and ecological importance value index on four areas of Tamaulipan thornscrub. We selected four areas that differed in time of abandonment: 10, 20, 30, and >30 years. The first three areas were used for cattle grazing, whereas the >30-year area was selected as a control since it does not have a record of disturbance by cattle grazing or agriculture. During the summer of 2012, we randomly established four square plots (40 m × 40 m) in each area, separated at least 200 m from each other. In each plot, we recorded all woody individuals per species with a basal diameter ≥1 cm at 10 cm above ground level. We estimated species richness indices, species diversity (alpha and beta), and ecological importance value index. Results: We recorded 27 woody species belonging to 23 genera and 15 families. Fabaceae accounted for 40% of the species. Acacia farnesiana was the most important and abundant species in the first three successional stages. We suggested that older successional stages of Tamaulipan thornscrub promote woody plant communities, characterized by a higher complex structure than younger communities. We observed the highest species similarity between the sites with a closer time of abandonment, while the lowest similarity was shown between the sites with extreme time of abandonment. We conclude that Tamaulipan thornscrub shows a similar trend of ecological succession to other dry forests and the time of abandonment has a high mediation on plant dynamics in the Tamaulipan thornscrub. Also, we stand out the importance of secondary forests for Tamaulipan thornscrub woody plant communities. Finally, we recommended future studies include aspects of regeneration speed, the proximity of mature vegetation, and the interactions of plants with their seed dispersers.Eduardo Alanis aquired funding from Programa de Mejoramiento al Profesorado (PROMEP/103.5/12/3585). Cristian A. Martínez-Adriano was granted from a CONACYT national postdoctoral fellowship (grants 710775 and 740202)

Forest landscape restoration experiences in southern Europe: sustainable techniques for enhancing early tree performance

It is crucial to raise awareness about the goods and services that forests provide, and the risks that they face in an increasingly harsh climate, in order to boost support for restoration programmes in southern Europe.The research leading to the Sustaffor results received funding from the EU’s Seventh Framework Programme managed by the REA-Research Executive Agency http://ec.europa.eu/research/rea (FP7/2007-2013) under grant agreement no. 606554. J. Cortina’s research is funded by the project UNCROACH (Spanish Ministry of Science and Innovation): CGL2011-30581-C02-01

Different techniques for afforestation with Quercus ilex ssp. ballota (Desf.) Samp. in degraded lands (Comunidad Valenciana)

El agua es un recurso limitante para el establecimiento y el desarrollo posterior de brinzales en ambientes mediterráneos. Una alternativa a la irrigación de repoblaciones es el empleo de técnicas dirigidas a incrementar la disponibilidad hídrica de los brinzales o reducir las pérdidas evaporativas. Entre estas técnicas se encuentran la enmienda con geles hidrofílicos o la modificación del microambiente físico del plantón utilizando tubos protectores. En 1997 establecimos tres parcelas experimentales en las que aplicamos hidrogeles, tubos protectores, siembra directa de bellotas y bellotas pregerminadas. Los brinzales de una savia presentaron en enero de 2003 una supervivencia superior al 60% con independencia del tratamiento. La pregerminación de la bellota y el uso de tubo protector incrementó la supervivencia de las plantas. Así, seis años después de la plantación la combinación de ambos tratamientos ofreció un 42% de supervivencia del total de bellotas introducidas. La altura de los brinzales aumentó significativamente con el protector. Al cabo de seis años estos brinzales superaban los 35 cm de altura, un 55 % superior a la de los brinzales no protegidos. También fue significativo el aumento en altura de las bellotas con tubo protector.Water is a limiting resource for seedlings establishment in Mediterranean ecosystems. Techniques that increase water availability as hidrophylic gels (PAM's) and treeshelters represent an alternative to irrigation, wich is costly and usually unfeasible. Most Quercus species have a pivot root that grows deeply in the soil. Nursery cultivation in forest containers cause root prunning wich may hamper species strategy to colonise deep soil horizons. In 1997 we established three experimental plots in wich we tested the following treatments: PAM’s amendment, treeshelters, seeded acorns, pregerminated acorns and one year old seedlings. One year old seedlings showed a 60% survival in January 2003, independently of the treatments. Pregerminated acorns showed 42% survival. Treeshelters on 1 year old seedlings showed a 60% survival. In this treatment, stem height was also promoted, reaching 35 cm six years after planting time, i.e. approximately 55% more than unprotected 1 year old seedlings. Treeshelters also favoured the growth of pregerminated acorns

Clima, tipo de suelo y enmiendas orgánicas como factores reguladores de la dinámica de raíces finas en briznales de Pinus halepensis

Hemos estudiado el efecto de la aplicación de 60 Mg.ha-1 de peso seco de biosólidos sobre la producción y mortalidad de raíces de brinzales de 1 savia de Pinus halepensis plantados sobre suelos forestales contratados, desarrollados sobre roca caliza, marga y arenisca. Para ello dispusimos de rizotrones de 40x40x70 cm simulando un hoyo de plantación, con pared frontal transparente e inclinada, a través de la cual fue posible hacer el seguimiento de la aparición y desaparición de raíces durante los meses posteriores a la plantación. La colonización del suelo por las raíces de P. halepensis fue rápida, prolongándose hasta finales de primavera y mediados de verano, según el suelo. La mortalidad de raíces se inició algunas semanas después, decayendo al poco tiempo. En consecuencia, la densidad de raíces incrementó hasta alcanzar un máximo que se mantuvo relativamente constante durante buena parte del verano y el principio de otoño. El tipo de suelo modificó el patrón temporal de producción de raíces, pero no afectó a la producción, mortalidad o densidad de raíces. La aplicación de biosólidos no afectó a la dinámica radical. Estos resultados ponen de manifiesto la importancia de la respuesta de los brinzales durante las semanas posteriores a la plantación y antes del inicio de la sequía estival, y su relativa independencia de las condiciones edáficas.Este trabajo ha sido llevado a cabo gracias a la financiación recibida del MEC-FEDER, proyecto Bases científicas para la aplicación de biosólidos en montes mediterráneos (BIOMON; REN2000-0181P4-03), a la beca concedida a A. Gobbi por la Agencia Española de Cooperación Internacional, y al apoyo del proyecto Consolider-Ingenio 2010 Multidisciplinary research consortium on gradual and abrupt climate changes, and their impacts on the environment (GRACCIE). Agradecemos la ayuda recibida de EPSAR Comunidad Valenciana y especialmente de F. Llavador. La Fundación CEAM está financiada por la Generalidad Valenciana y Bancaixa

Structural analysis of an agroforestry area in a portion of the xeric shrubland of northeast of Mexico

Antecedentes y Objetivos: Los estudios de comunidades vegetales permiten conocer los impactos causados por las actividades agrícolas y pecuarias, especialmente en las zonas áridas. El objetivo de este trabajo fue contrastar la diversidad, composición y estructura de los estratos arbóreo y arbustivo de tres áreas (Agroforestal, Regenerada y Referencia) del matorral xerófilo. Métodos: Se establecieron tres áreas con cuatro sitios de muestreo de 1600 m2 cada una, elegidos al azar, en donde se censaron y registraron los individuos arbóreos y arbustivos. En cada área se calcularon parámetros ecológicos, así como los índices de Shannon y Margalef. Resultados clave: Considerando las tres áreas, se registró un total de 25 especies de plantas vasculares pertenecientes a 22 géneros y 15 familias. Fabaceae fue la familia mejor representada con nueve especies, siendo el género Acacia el que tuvo un mayor número (tres). Los valores de riqueza de especies, el índice de Shannon, índice de Margalef y abundancia, entre el área Referencia y Agroforestal, fueron similares, y en ambos los resultados fueron significativamente mayores que los valores del área Regenerada. El área Agroforestal presentó menor abundancia pero mayor dominancia comparada con las otras dos áreas estudiadas y fue el área que alcanzó el mayor porcentaje de similitud con el área de Referencia. Conclusiones: La actividad Agroforestal contribuye en cierta manera con el mantenimiento de la diversidad y la composición de plantas vasculares del matorral espinoso tamaulipeco estudiado; y dicha actividad no permite cambiar en gran medida la composición y estructura de este tipo de vegetación.Background and Aims: The studies of plant communities allow to know the impacts caused by the agricultural and livestock activities, especially in arid zones. The objective of this work was to contrast the diversity, composition and structure of the arboreal and shrub strata of three areas (Agroforestry, Regenerated and Reference) of the xerophilous scrub. Methods: In each area four sampling sites of 1600 m2 each one were established randomly, where all arboreal and shrubby individuals were registered and censused. In each area, ecological parameters were calculated, as well as the Shannon and Margalef indices. Key results: In the three areas, a total of 25 species of vascular plants belonging to 22 genera and 15 families were registered. The best represented family was Fabaceae with nine species, being the genus Acacia the one that presented the largest species number (three). The observed values of species richness, the Shannon index, Margalef index and abundance between the Reference and Agroforestry area were similar, and both were significantly higher than the values of the Regenerated area. The Agroforestry area presented lower abundance but greater dominance compared with the other two areas studied, and it was the area that reached the highest percentage of similarity with the Reference area. Conclusions: The Agroforestry activity contributes in a certain way in the maintenance of the diversity and composition of vascular plants of the Tamaulipan thorn scrub studied; and this activity does not allow to change to a large extent the composition and structure of this type of vegetation.Este estudio fue apoyado parcialmente por el proyecto PROMEP/103.5/12/3585

La participació d’estudiants en projectes d’investigació. Exemples dins l’ecologia i restauració forestal

Un component, no només un complement, de la docència és la posada en pràctica, en institucions externes a l’àmbit estrictament docent, dels coneixements adquirits. Un exemple són les pràctiques en empreses i altres activitats que incrementen el currículum acadèmic. L’alumne guanya experiència i coneixements que difícilment podria obtenir a l’aula o al laboratori. Així mateix, l’empresa obté col·laboració de persones preparades i sovint interessades. Beneficiaris de la col·laboració d’alumnes son els instituts d’investigació. L’alumne veu a la pràctica la importància de conceptes expressats pel personal docent (per exemple disseny experimental, presa, anàlisi i presentació de dades, etc.), les satisfaccions, i també les dificultats a l’hora de fer un treball estricte. L’institut d’investigació obté un ajut sovint imprescindible per dur a terme projectes d’I+D+i. Aquest treball analitza la col·laboració d’alumnes en projectes d’investigació dins del programa forestal de la Fundació CEAM (www.ceam.es). Considera l’origen dels alumnes, les institucions i programes que faciliten la col·laboració, els projectes d’investigació beneficiats, i intenta valorar les millores personals i de currículum obtingudes per l’alumnat col·laborador