Mountain cloud forest and grown-shade coffee plantations: A comparison of tree biodiversity in central Veracruz, Mexico

Alfredo González-Zamora, Manuel Esperón-Rodríguez, Víctor L. Barradas

Abstract


Aim of the study: The objective of this work is to compare tree diversity and richness among one grown-shade coffee plantation (CAE) and two sites of montane cloud forests, one preserved (MCF1) and other perturbed (MCF2). We also develop an analysis of the importance of coffee plantations as a refuge of tree species, holding a potential role for conservation.

Area of study: Our study area is the coffee region of Coatepec-Xico, in the state of Veracruz, Mexico.

Material and methods: We compiled a list of all tree species in each site to determine tree diversity and floristic similarity (dissimilarity). We used different similarity indices and a cluster analysis to show relations among sites.

Main results: 2721 individuals from 154 species were registered in the montane cloud forests as a whole. In the grown-shade coffee plantation we registered 2947 individuals from 64 species. The most similar sites were the perturbed montane cloud forest and the grown-shade coffee plantation and the least similar were the preserved montane cloud forest and the grown-shade coffee plantation. The high biodiversity found in all sites and the differences in tree composition between the two montane cloud forests supports evidence of the ecosystems richness in the region.

Research highlight: Diversity differences among sites determine that the grown-shade coffee plantation is not substitute for montane cloud forest. CAE’s are developed under similar environmental conditions than the MCF; therefore, coexistence and recombination (replacement) of species make them particularly complementary. CAE’s in Veracruz have a potential role as refuge for biodiversity.


Keywords


Agroforestry systems; floristic similarity; diversity; richness; biodiversity refuge.

Full Text:

PDF HTML XML

References


References

Albrecht A, Kandji ST, 2003.Carbon sequestration in tropical agroforestry systems. Agr Ecosyst Environ 99: 15-27. http://dx.doi.org/10.1016/S0167-8809(03)00138-5

Aldrich M, Billingto NC, Edwards M, Laidlaw R, 1997. Tropical Montane Cloud Forests: An Urgent Priority for Conservation. World Conservation Monitoring Centre, Cambridge, United Kingdom. 407 pp.

Ashley R, Russell D, Swallow B, 2006. The policy terrain in protected area landscapes: challenges for agroforestry in integrated landscape conservation. Biodivers Conserv 15: 663–689. http://dx.doi.org/10.1007/s10531-005-2100-x

Barradas VL, Cervantes-Pérez J, Ramos-Palacios R, Puchet-Anyul C, Vázquez-Rodríguez P, Granados-Ramirez R, 2010. Meso-scale climate change in the central mountain region of Veracruz State, Mexico. In: Tropical montane cloud forests: science for conservation and management (Bruijnzeel LA, Scatena FN, Hamilton LS, eds). Cambridge University Press, Cambridge, UK. pp: 549–556.

Bellemare J, Motzkin G, Foster DR, 2002. Legacies of the agricultural past in the forested present: an assessment of historical land-use effects on rich mesic forests. J Biogeogr 29: 1401-1420. http://dx.doi.org/10.1046/j.1365-2699.2002.00762.x

Bhagwat SA, Willis KJ, Birks HJB, Whittaker RJ, 2008. Agroforestry: a refuge for tropical biodiversity? Trends Ecol Evol 23: 261–264. http://dx.doi.org/10.1016/j.tree.2008.01.005

Calderón-Aguilera LE, Rivera Monroy V, Porter Bolland L, Martínez Yrizar A, Ladah LB, Martínez Ramos M, Alcocer Alcocer J, Santiago Pérez AL, Hernández Arana H, Reyes Gómez VM, et al., 2012. An assessment of natural and human disturbance effects on Mexican ecosystems: current trends and research gaps. Biodivers Conserv 21: 589-617.

Castillo-Campos G, Reyes S, Abreo ME, 2011. La biodiversidad en Veracruz: Estudio de Estado. Comisión Nacional para el Conocimiento y Uso de la Biodiversidad, SECCIÓN IV, Diversidad de Ambientes. Flora y vegetación. Universidad Veracruzana, Instituto de Ecología, A.C. México. 1220 pp.

Cavelier J, Tobler A, 1998. The effect of abandoned plantations of Pinus patula and Cupressus lusitanica on soils and regeneration of a tropical montane rain forest in Colombia. Biodivers Conserv 7: 335-347. http://dx.doi.org/10.1023/A:1008829728564

Chapin FS III, Zavaleta ES, Eviner VT, Naylor RL, Vitousek PM, Reynolds HL, Hooper DU, Lavorel S, Sala OE, Honnie SE, Mack MC, Díaz S, 2000. Consequences of changing biodiversity. Nature 405: 234-242. http://dx.doi.org/10.1038/35012241

CONAFOR, 2011. Silvicultura comunitaria. Available at: www.conafor.gob.mx/portal/index.php/temas-forestales/silvicultura, Accessed November, 2014.

Cronquist A, 1988. The Evolution and Classification of Flowering Plants. The New York Botanical Garden, N.Y. 555 pp.

Current D, Lutz E, Scherr SJ, (eds), 1995. Costs, benefits, and farmer adoption of agroforestry: project experience in Central America and the Caribbean. World Bank Environment Paper No. 14. Washington D.C. 212 pp. http://dx.doi.org/10.1596/0-8213-3428-X

Dávalos Sotelo R, Morato MI, Martínez Pinillos-Cueto E, 2008. Almacenamiento de carbono. In: Agroecosistemas cafetaleros de Veracruz: biodiversidad, manejo y conservación (Manson RH, Hernández-Ortiz V, Gallina S, Mehltreter K, eds.). Instituto de Ecología A.C. (INECOL), Instituto Nacional de Ecología (INE-SEMARNAT), México, pp: 223-234.

Ellis E, Martínez M, 2010. Vegetación y Uso de Suelo de Veracruz. In: Atlas del Patrimonio Natural, Histórico y Cultural del Estado de Veracruz (Tomo 1, Patrimonio Natural). Comisión para la Conmemoración del Bicentenario de la Independencia Nacional y del Centenario de la Revolución Mexicana. Gobierno del Estado de Veracrúz. Xalapa, Veracruz, pp: 203-226.

Esperón-Rodríguez M, Barradas VL, 2015. Comparing environmental vulnerability in the montane cloud forest of eastern Mexico: A vulnerability index. Ecol Indic 52: 300-310. http://dx.doi.org/10.1016/j.ecolind.2014.12.019

Esperón-Rodríguez M, Bonifacio-Martínez M, Barradas VL. 2016. Socio-economical vulnerability to climate change in the central mountainous region of eastern Mexico. Ambio 45:146-160. http://dx.doi.org/10.1007/s13280-015-0690-4

García JG, Castillo G, Mehltreter K, Martínez ML, Vázquez G, 2008. Composición florística de un bosque mesófilo de montaña del centro de Veracruz, Méxio. Bol Soc Bot Méx 83: 37-52.

Geissert D, Ibáñez A, 2008. Calidad y ambiente físico-químico de los suelos. In: Agroecosistemas cafetaleros de Veracruz: biodiversidad, manejo y conservación (Manson RH, Hernández-Ortiz V, Gallina S, Mehltreter K, eds.). Instituto de Ecología A.C. (INECOL), Instituto Nacional de Ecología (INE-SEMARNAT), México, pp: 213-222.

Gómez-Pompa A, 1978. Ecología de la vegetación del estado de Veracruz. CECSA. México. 91 pp.

González-Espinosa M, Meave JA, Ramírez-Marcial N, Toledo-Aceves T, Lorea-Hernández, FG, Ibarra-Manríquez G, 2012. Los bosques de niebla de México: conservación y restauración de su componente arbóreo. Ecosistemas 21: 36-54.

Kessler M, 1999. Plant species richness and endemism during natural landslide succession in a perhumid montane forest in the Bolivian Andes. Ecotropica 5: 123-136.

Kleijn D, Sutherland JW, 2003. How effective are European agro-environment schemes in conserving and promoting biodiversity? J Appl Ecol 40: 947-969. http://dx.doi.org/10.1111/j.1365-2664.2003.00868.x

Landeros-Sánchez C, Moreno-Seceña JC, Escamilla-Prado E, Ruiz-Bello R, 2011. La biodiversidad en Veracruz: Estudio de Estado. Comisión Nacional para el Conocimiento y Uso de la Biodiversidad, SECCIÓN VII, Sistemas productivos y alternativas económicas sustentables. Diversificación de cultivos. Universidad Veracruzana, Instituto de Ecología, A.C. México, pp: 463-475.

Ledo A, Condés S, Alberdi I, 2012. Forest biodiversity assessment in Peruvian Andean montane cloud forest. J Mount Sci 9: 372-384. http://dx.doi.org/10.1007/s11629-009-2172-2

López-Gómez AM, Williams-Linera G, Manson RH, 2008. Tree species diversity and vegetation structure in shade coffee farms in Veracruz, Mexico. Agr Ecosyst Environ 124: 160-172. http://dx.doi.org/10.1016/j.agee.2007.09.008

Luna I, Almeida L, Villers L, Lorenzo L, 1988. Reconocimiento florístico y consideraciones fitogeográficas del bosque mesófilo de montaña de Teocelo, Veracruz. Bol Soc Bot Méx 48: 35-63.

Manson RH, Hernández-Ortiz V, Gallina S, Mehltreter K (eds.), 2008. Agroecosistemas cafetaleros de Veracruz: biodiversidad, manejo y conservación. Instituto de Ecología A.C. (INECOL), Instituto Nacional de Ecología (INE-SEMARNAT), México. 330 pp.

Mcneely JA, 1995. How traditional agro-ecosystems can contribute to conserving biodiversity. In: Conserving biodiversity outside protected areas. The role of traditional agro-ecosystems (Halladay P, Gilmour DA, eds.). IUCN, Gland, Switzerland, and Cambridge, UK in collaboration with AMA Andalucía and Centro de Investigación F. González-Bernáldez, pp: 20-40.

MEA, 2005. Ecosystems and Human well-being. Millenium Ecosystem Assessment, Island Press, New York.

Mejía NR, Meave JA, Ruiz CA, 2004. Análisis estructural de un bosque mesófilo de montaña en el extremo oriental de la sierra madre del sur (Oaxaca), México. Bol Soc Bot Méx 74: 13-29.

Michon G, De Foresta H, 1995 The Indonesian agro-forest model. Conserving biodiversity outside protected areas. In: The role of traditional agro-ecosystems (Halladay P, Gilmour DA, eds.). IUCN, Gland, Switzerland, and Cambridge, UK in collaboration with AMA Andalucía and Centro de Investigación F. González-Bernáldez, pp: 90-104.

Moreno CE, 2001. Métodos para medir la biodiversidad. M&T–Manuales y Tesis SEA, vol. 1. Zaragoza, Spain.

Mostacedo B, Fredericksen TS, 2000. Manual de Métodos Básicos de Muestreo y Análisis en Ecología Vegetal. Santa Cruz, Bolivia. BOLFOR. 87 pp.

Nonato De Souza H, De Goede RGM, Brussaard L, Cardoso IM, Duarte EMG, F RBA, Gomes LC, Pulleman MM, 2012. Protective shade, tree diversity and soil properties in coffee agroforestry systems in the Atlantic Rainforest biome. Agr Ecosys Environ 146: 179-196. http://dx.doi.org/10.1016/j.agee.2011.11.007

O'Dea N, Whittaker RJ, 2007. How resilient are Andean montane forest bird communities to habitat degradation? Biodivers Conserv16: 1131–1159. http://dx.doi.org/10.1007/s10531-006-9095-9

Olguín J, Sánchez- Galván G, Vidal G, 2011. La biodiversidad en Veracruz: Estudio de Estado. Comisión Nacional para el Conocimiento y Uso de la Biodiversidad, SECCIÓN V, La biodiversidad del estado y algunas de sus amenazas . La producción de café como amenaza a la biodiversidad. Universidad Veracruzana, Instituto de Ecología, A.C. México, pp: 391-425.

Ortega F, Castillo, G, 1996. El bosque mesófilo de montaña y sus implicaciones forestales. Ciencias 43: 32-39.

Palacio-Prieto JL, Bocco G, Velásquez A, Mas JF, Takaki-Takaki F, Victoria A, Luna González L, Gómez-Rodríguez G, López-García J, Palma M, et al., 2000. Technical Note: Current situation of forest resources in Mexico: results of the 2000 National Forest Inventory. Inv Geogr Bol Inst Geogr 43: 183-203.

Peeters L, Soto-Pinto L, Perales H, Montoya G, Ishiki M, 2003. Coffee production, timber, and redwood in traditional and Inga-shaded plantations in Southern Mexico. Agr Ecosys Environ 95: 481-493. http://dx.doi.org/10.1016/S0167-8809(02)00204-9

Pimentel D, Stachow U, Takacs DA, Brubaker HW, Dumas AR, Meaney JJ, O'Neil J, Onsi DE, Corzilius DB, 1992. Conserving Biological Diversity in Agricultural Forestry Systems -Most Biological Diversity Exists in Human-Managed Ecosystems. Bioscience 42(5): 354-362. http://dx.doi.org/10.2307/1311782

R Core Team, 2014. R: A Language and Environment for Statistical Computing. R Foundation for Statistical Computing, Vienna, Austria.

Rivas CJ, Aguirre C, Jiménez P, Corral R, 2005. Un análisis del efecto del aprovechamiento forestal sobre la diversidad estructural en el bosque mesófilo de montaña «El Cielo», Tamaulipas, México. Sist Rec Forest 14(2): 217-228.

Ruelas Monjardín LC, Nava Tablada ME, Cervantes J, Barradas VL, 2014. Importancia ambiental de los agroecosistemas cafetaleros bajo sombra en la zona central montañosa del estado de Veracruz, México. Madera y Bosque 20: 27-40.

Russell D, Franzel S, 2004. Trees of prosperity: Agroforestry, markets and the African smallholder. Agroforest Syst 61: 345-355. http://dx.doi.org/10.1023/B:AGFO.0000029009.53337.33

SAGARPA, 2007. Sistema Integral in Información Agroalimentaria y Pesquera (SIAP). Secretaría de Agricultura, Ganadería, Desarrollo Rural, Pesca y Alimento de México. (http://www.siap.sagarpa.gob.mx/).

Sala OE, Chapin FS III, Armesto JJ, Berlow R, Bloomfield J, Dirzo R, Mooney HA, Oesterheld M, Poff NL, Sykes MT, Walker BH, Walker W, Wall DH, 2000. Biodiversity – global biodiversity scenarios for the year 2100. Science 287: 1770-1774. http://dx.doi.org/10.1126/science.287.5459.1770

Salam MA, Noguchi T, Koike M, 2000. Understanding why farmers plant trees in the homestead agroforestry in Bangladesh. Agroforest Syst 50: 77-93. http://dx.doi.org/10.1023/A:1006403101782

Schroth G, 1995. Tree root characteristics as criteria for species selection and systems design in agroforestry. Agroforest Syst 30: 125-143. http://dx.doi.org/10.1007/BF00708917

Sosa V, Gómez-Pompa A (eds.), 1994. Lista Florística. In Flora de Veracruz. Instituto de Ecología, A.C., Xalapa, Veracruz, México. 245 pp.

Thangata PH, Hildebrand PE, 2012. Carbon stock and sequestration potential of agroforestry systems in smallholder agroecosystems of sub-Saharan Africa: Mechanisms for reducing emissions from deforestation and forest degradation (REDD+). Agr Ecosys Environ 158: 172-183. http://dx.doi.org/10.1016/j.agee.2012.06.007

Tilman D, Cassman KG, Matson PA, Naylor R, Polasky S, 2002. Agricultural sustainability and intensive production practices. Nature 418: 671-677. http://dx.doi.org/10.1038/nature01014

Toledo-Aceves T, Meave JA, González-Espinosa M, Ramírez-Marcial N, 2011. Tropical montane cloud forests: current threats and opportunities for their conservation and sustainable management in Mexico. J Environ Manag 92(3): 974-981. http://dx.doi.org/10.1016/j.jenvman.2010.11.007

Tornquist CG, Hons FM, Feagley SE, Haggar J, 1999. Agroforestry system effects on soil characteristics of the Sarapiquí region of Costa Rica. Agr Ecos Environ 73: 19-28. http://dx.doi.org/10.1016/S0167-8809(99)00004-3

Travieso-Bello AC, Ros AV, 2011. La biodiversidad en Veracruz: Estudio de Estado. Comisión Nacional para el Conocimiento y Uso de la Biodiversidad, Gobierno del Estado de Veracruz, Universidad Veracruzana, Instituto de Ecología, A.C. México, pp: 261-270.

Villarreal H, Álvarez M, Córdoba S, Escobar F, Fagua G, Gast F, Mendoza H, Ospina M, Umaña AM, 2004. Manual de métodos para el desarrollo de inventarios de biodiversidad. Programa de inventarios de Biodiversidad. Instituto de Investigación de Recursos Biológicos Alexander von Humboldt. Bogotá, Colombia. pp: 185-227.

Villavicencio-Enríquez L, Valdez-Hernández JI, 2003. Análisis de la estructura arbórea del sistema agroforestal rusticano de café en San Miguel, Veracruz, México. Agrociencia 37(4): 413-423.

Williams-Linera G, 2002. Tree species richness complementarity, disturbance and fragmentation in a Mexican tropical montane cloud forest. Biodivers Conserv 11: 1825-1843. http://dx.doi.org/10.1023/A:1020346519085

Williams-Linera G, Manson RH, Isunza-Vera E, 2002. La fragmentación del bosque mesófilo de montaña y patrones de uso del suelo en la región oeste de Xalapa, Veracruz. México. Madera y Bosques 8:73-89.

Williams-Linera G, 2007. El bosque de niebla del centro de Veracruz: ecología, historia y destino en tiempos de fragmentación y cambio climático. CONABIO, Instituto de Ecología, A.C. Mexico. 197 pp.

Williams-Linera G, López-Gómez A, 2008. Estructura y diversidad de la vegetación leñosa. In: Agroecosistemas cafetaleros de Veracruz: biodiversidad, manejo y conservación (Manson RH, Hernández-Ortiz V, Gallina S, Mehltreter K, eds.). Instituto de Ecología A.C. and Instituto Nacional de Ecología (INE-SEMARNAT), México, pp. 55-63.

Wright SJ, 2005. Tropical forests in a changing environment. Trends Ecol Evol 20:5 53-60.




DOI: 10.5424/fs/2016251-07538

Webpage: www.inia.es/Forestsystems