Haryono Supriyo

Sustainable site productivity and nutrient management in a short rotation plantation of Gmelina arborea in East Kalimantan, Indonesia

AbstractSustainable Forest Management (SFM) requires information on plant growth and nutrient dynamics in forest ecosystems. To obtain fundamental information for SFM in short-rotation plantations in tropical regions, a serial study was conducted on: (i) land use changes and effects on soil chemical properties in tropical forestland, (ii) site index and nutrient dynamics in Gmelina arborea Roxb. (yemane), (iii) stand age and nutrient cycles in the first rotation of a yemane plantation on a moderately productive site, and (iv) biomass and N2-fixation of legume cover crops (LCC) for soil amelioration. Land use change from natural stands to plantations was linked to a decrease in electric conductivity (EC), cation exchange capacity (CEC), total carbon (T-C), carbon to nitrogen ratio (C/N ratio) and exchangeable ca. Three sites classified by productivity (poor, moderate and good) were examined using annual inventory data from 3 to 4% sampling intensity of yemane plantations in the Sebulu site, PT Sumalindo Lestari Jaya. The growth of yemane was very rapid during the first 6 years and was strongly influenced by site quality. The differences in average stand height between the site classes at 6 years were 3 m, representing stand volume differences of approximately 40 m3 ha−1. Whole-tree harvesting removed 50% of the aboveground biomass and nutrients. The good site had greater amounts of total phosphorus (T-P), total calcium (T-Ca), total magnesium (T-Mg), available P, and exchangeable Ca and Mg in the soil than moderate and poor sites. There were no significant differences in nutrient amounts in the soil at different stand ages (4, 6 and 8 years of age). The effects of site class on the topsoil characteristics were greater than those for land use change and stand age. Yemane plantations in tropical regions are supported more by nutrient cycling rate than by the amount of nutrient availability in soil. Nitrogen and phosphorus were the limiting nutrients for yemane growth and regeneration in East Kalimantan. Legumes can promote sustainable site productivities in short-rotation plantations in tropical forests by supplying N to the soil through N2-fixation and organic matter. Annual N2-fixation from the atmosphere by LCC was 10–60 kg N ha−1 yr−1. Application of fertilizer needs to be considered for development of yemane on very poor soils. Palabras clave: Cambios del use de la tierra, Cultivos de leguminosas, Plantación de corta rotación, Calidad de sitio, Manejo de nutrientes en bosques sustentables, Bosque tropical Resumen. Para un Manejo Forestal Sostenido (MFS) se necesita información acerca del crecimiento de las plantas y la dinámica de los nutrientes en los ecosistemas forestales. Para obtener información fundamental para el MFS en regiones tropicales de plantaciones de corta rotación, se condujeron estudios en serie acerca de (i) los cambios en la utilización de los terrenos y sus efectos en las propiedades químicas del suelo en terrenos forestales tropicales (ii) el índice de sitios y la dinámica de los nutrientes en la Gmelina arborea Roxb. (yemane) (iii) la edad de los rodales y el ciclo de los nutrientes en la primera rotación de una plantación de yemane en un sitio moderadamente productivo (iv) y estudios sobre la biomasa y fijación del N2 en cultivos con leguminosas para mejorar el suelo. El cambio en el uso de sitio bosque natural a plantaciones forestales, se relacionó con una disminución en la conductividad eléctrica, capacidad de intercambio de cationes, carbón total, tasa de carbón a nitrógeno (C/N) y el Ca intercambiable. Se examinaron tres sitios clasificados por su productividad (baja, moderada y buena), utilizando datos de un inventario anual con una intensidad de muestreo del 3-4 % de las plantaciones de yemane en el sitio Sebulu, de PT Sumalindo Lestari Jaya. El crecimiento del yemane durante los seis primeros años fue muy rápido y estuvo fuertemente influenciado por la calidad del suelo. Las diferencias en la altura promedio del rodal entre las distintas clases de sitios fue de 3 m, lo cual representa diferencias en el volumen del rodal de aproximadamente 40 m3 ha−1. La cosecha total de los árboles removió el 50% de la biomasa y de los nutrientes en la capa superior del suelo. En el sitio de buena calidad, el suelo tenía mayores cantidades de fósforo total (T-P), calcio total (T-Ca), magnesio total (T-Mg), fósforo disponible y calcio y magnesio intercambiables, que en los sitios de calidad baja o moderada. No se encontraron diferencias significativas en la cantidad de nutrientes en el suelo a las diferentes edades de los rodales (4, 6 y 8 años de edad). Los efectos de la clase de sitio en las características de la capa superficial del suelo fueron mayores que los efectos debido a los cambios de uso del terreno y por la edad del rodal. Las plantaciones de yemane en regiones tropicales, utilizan más los nutrientes reciclados que la cantidad de nutrientes disponibles en el suelo. El nitrógeno y el fósforo fueron los nutrientes limitantes en las plantaciones del oriente de Kalimantan. En plantaciones de corta rotación en bosques tropicales, las leguminosas pueden promover una productividad sostenida del sitio, al suministrarle N al suelo por medio de la fijación del N2 y de la materia orgánica. La fijación anual de N2 de la atmósfera en los cultivos con una cobertura de leguminosas fue del 10 a 60 kg N/ha/año. Para el desarrollo de plantaciones de yemane en suelos de muy baja calidad, se debe considerar la aplicación de fertilizantes.

SIMULASI MODEL DINAMIK PENGARUH LEGUME COVER CROPS (LCC) TERHADAP LIMPASAN DAN SEDIMEN DI LAHAN HUTAN TANAMAN (Dynamic model simulation of the effects of Legume Cover Crops (LCC) on runoff and sediment in plantation forest land)

Declining productivity of plantation forest due to low soil fertility. This condition has forced managers to make efforts in manipulating the tree growing environment. One such effort is by introducing cover crops species from legumes (LCC), to control surface runoff, soil erosion and input nutrient into the soil. The research aims to determine the effectiveness of LCC in controlling total runoff and sedimentation in Eucalyptus pellita plantations, through dynamic model simulation. The dynamic model of STELLA version 9.0.2 was used to study water and nutrient cycles, focused on the application of LCC to reduce total runoff and sedimentation. The results showed that LCC could drop the total runoff of average 35% in the 1 - 2 years old. In the 1styear it decreased from 1,530 mm to 994 mm, while in the 2ndyear it decreased from 1,240 mm to 806 mm. The declining also occurred in the sediment content, in the 1st year it decreased from 12.20 tonnes/ha to 7.93 tonnes/ha, and the 2nd year it decreased from 6.63 tonnes/ha to 4.36 tonnes/ha. These research findings can be used by the environmental manager to minimize potential land degradation, especially during the post-harvest until the young plantations (0-2 years old) phases.