Direct seeding reduces costs, but it is not promising for restoring tropical seasonal forests

Abstract

A B S T R A C TDirect seeding is a potential technique to restore forests; however, further studies are needed before its application on a large scale. We carried out a field experiment in a deforested area in southern Brazil to test the technical and economic feasibility of a direct seeding system with high tree species diversity to restore the tropical seasonal forest. We also compared species performances and tested the effects of seed size and successional group on tree seedling emergence and development. The trial was established at two different sowing times using 31 tree species. For two years after sowing we evaluated seedling emergence, establishment, survival and early growth of tree species, weed competition and costs for plantation establishment and early maintenance. Most species had low seedling emergence and establishment, but high survival rates, implying that low seedling emergence is the main barrier to community assembly that must be overcome. The most successful species had larger seeds, belonged to non-pioneer categories and had slower growth rates. Final costs after two years were lower than has been reported in the literature for most restoration planting using seedlings both in Brazil and elsewhere; however, seedling density was low. Although direct seeding may be a feasible alternative to decrease planting costs, the poor species performances and low seedling density may reduce its applicability. Thus, we recommend direct seeding only in association with the planting of pioneer species seedlings.

Enrichment planting to restore degraded tropical forest fragments in Brazil

“…Low survival during both the germination and seedling phase are common in restoration projects and seed addition experiments; values of less than 20% probability of germination and survival until seedling phase are typical for tropical species (Holl 2002;Clark et al 2007;Rother et al 2013;Ceccon et al 2016;César et al 2016). Therefore, the choice of species with higher chances of survival when direct seeded is a key to restoration success (Souza and Engel 2018). We did not measure seed predation, which can also be a major cause of failure in direct seeding plantings (Rother et al 2013) -especially in forest environments-and potentially could explain high mortality of seeds in our experiment.…”

Enriquecimento de uma floresta em restauração por meio da semeadura direta e introdução de plântulas

“…Muitos trabalhos têm mostrado uma correlação positiva entre o tamanho da semente e as probabilidades de emergência, sobrevivência e crescimento (VÁLIO, 2001;DALLING;HUBBELL, 2002;WESTOBY, 2004;ENGEL, 2018). Com maior quantidade de reservas nutricionais, durante o estabelecimento inicial, as sementes grandes possuem maior capacidade para suprir a plântula em períodos críticos (LEISHMAN et al, 2000;WESTOBY et al, 1996).…”

“…A técnica de semeadura tem tido maior utilização nos últimos anos (RUIZ-JAEN; AIDE, 2005;AGUIRRE et al, 2015;ENGEL, 2018). Essa técnica pode reduzir os custos em relação ao plantio de mudas porque reduz a necessidade de mão de obra, exclui a fase de viveiro e facilita o transporte do propágulo PARROTTA, 2001;CAVA et al, 2016).…”

“…Estudos têm co-relacionado um maior sucesso no estabelecimento inicial com sementes grandes e mais pesadas LEISHMAN, 2008;WANG et al, 2011;COLE et al, 2011;TUNJAI;ELLIOTT, 2012;PEREIRA et al, 2013;HOSSAIN et al 2014;LAURANCE, 2015;CECCON et al, 2016;MANGUEIRA, 2017;ENGEL, 2018). Sementes grandes contêm maior quantidade de reservas, o que favorece a sobrevivência e o crescimento de suas plântulas durante o estabelecimento inicial, especialmente em condições desfavoráveis como o estresse hídrico.…”

“…Por fim, com o objetivo de analisar como seriam as comunidades se todas as sementes e plântulas fossem introduzidas em apenas uma das linhas ou em apenas duas das linhas de enriquecimento, foram realizadas simulações de nove novas comunidades para cada técnica testada e calculados a riqueza, os números de indivíduos e densidade relativa de cada população e comunidades formadas. Com isso, foi possível discutir efeitos dos diferentes microssítios no estabelecimento e crescimento das plantas.Para verificar se a massa da semente afeta a emergência, o estabelecimento inicial e o crescimento das plântulas das espécies testadas, foram definidas classes de peso de sementes (pequena, média e grande), de acordo comSouza, Engel (2018). Assim, as sementes foram consideradas pequenas quando seu peso era menor que 0,07g, médias quando estava entre 0,07g e 0,39 g e grandes quando eram maiores de 0,40 g.Para verificar diferenças no estabelecimento inicial e emergência entre as sete espécies; entre técnicas (semeadura direta e introdução de plântulas); entre linhas de enriquecimento; e entre grupos de tamanhos de semente foram realizados primeiramente um teste de proporções gerais, onde a hipótese nula era de que as proporções são iguais entre cada grupo analisado.…”