Forest rehabilitation, biodiversity and ecosystem services in Java, Indonesia

Abstract

Planting av trær i degraderte områder er en viktig restaureringsstrategi for å øke forsyningen av økosystemtjenester. Når vi planter spesifikke arter for enkelte formål, for eksempel tømmerproduksjon, kaller vi det rehabilitering. Biodiversitet er fundamentet for økosystemtjenester, og ofte, men ikke alltid, henger disse tett sammen. I mange tropiske områder, har fokuset for skogrestaurering endret seg i takt med økende avskoging, fra tømmerproduksjon til et bredere spektrum av økosystemtjenester som medisin, mat, dyrefôr, brensel, rent vann og regulering av flom og jordskred. Ved å ha et bredere fokus på økosystemtjenester ved restaurering, kan også biologisk mangfold bli bevart. På Java, i Indonesia, har eksotiske arter som mahogni Swietenia macrophylla King. og teak Tectona grandis L. f. blitt plantet for å rehabilitere degraderte skogområder. I denne avhandlingen undersøker jeg effekten av denne rehabiliteringen på biodiversitet og økosystemtjenester, og hvordan de endres over tid siden rehabilitering. Jeg fant at artsrikhet, Shannon-Wiener diversitetsindeks, og andel naturlig forekommende plantearter viste ingen forskjeller mellom bestand plantet med teak eller mahogni, eller mellom rehabilitert skog og naturskog. Andel naturlig forekommende urter og frøplanter og artsrikhet og diversitet av ungtrær økte med økende tid siden rehabilitering. Men artssammensetningen skilte seg mellom bestand av teak og mahogni, og mellom rehabilitert og naturlig skog. Innhold av organisk materiale i jordsmonnet og konsentrasjonen av totalt fosfor, nitrogen og kalium varierte ikke mellom bestand av teak og mahogni. Jordsmonnets egenskaper viste sammenheng med tetthet av urter, frøplanter og ungtrær. pH i jordsmonnet minket med økende tid siden rehabilitering, og var lavere i mahognibestand enn i teak. Antall nyttige urter og eksotiske ungtrær var høyest i bestand av teak. Antall arter brukt til medisin, mat og konstruksjon økte med økende tid siden rehabilitering, mens planter brukt som dyrefôr og prydplanter endret seg ikke over tid. Nyttige eksotiske ettårige og flerårige urter, og naturlig forekommende flerårige urter minket med økende tid siden rehabilitering, mens andel naturlig forekommende ettårige urter økte med økende tid. Jeg konkluderer med at skogsrehabilitering har hatt positive effekter på artsrikhet, diversitet, tetthet og andel naturlig forekommende arter i felt- og busksjiktet, i tillegg til jordsmonnet og nytteplanter. Dette kan skyldes at de rehabiliterte områdene har ikke blitt hogd, og noen har fått lov å bli gamle (> 70 år). Artssammensetningen var derimot forskjellig mellom rehabilitert skog og naturlig skog, og mellom mahogni og teak. For å oppnå funksjonen og forsyningen av økosystemtjenester tilsvarende naturlige økosystemer, bør rehabilitering fokusere mer på naturlig plantesammensetning og diversitet.

Planting trees in deforested areas is regarded as important to increase the provision of ecosystem services, and enhancing biodiversity. Planting a desired tree species is termed rehabilitation. Biodiversity is the basis of ecosystem services, and as a rule, but not always, the two co-vary. The focus of forest restoration is changing from the provision of timber to a wider provisioning of different species of timber, various non-timber forest products and flood and erosion control. Biodiversity often increases with such wide-ranging service provision, although the resulting restored ecosystems do not include all species of primary forests. In Java, Indonesia, forests have been mainly rehabilitated by planting monocultures of exotic teak, Tectona grandis L.f., or mahogany, Swietenia macrophylla King. In this thesis, I investigate the effects of such rehabilitation on biodiversity components and ecosystem services and their changes over time since rehabilitation. Understory species richness, density, Shannon-Wiener diversity index, and the proportion of native plants, did not differ between the planted stand types or between them and the native forests. The proportion of native herbs and seedlings, species richness and Shannon-Wiener diversity index of saplings increased with time since rehabilitation. However, species composition differed between the two stand types, and between them and the native forest. Soil organic matter, concentration of total phosphorus, total nitrogen and total potassium, varied with soil order and altitude but largely not with stand type. Soil pH decreased with time since rehabilitation, and mahogany stands had a lower pH than teak stands. The number of useful herbs and useful exotic sapling species was highest in teak stands. The number of sapling species used as medicine, food and for construction increased with time since rehabilitation, while fodder and ornamental plants did not change over time. Useful exotic-annual, exotic-perennial, and native-perennial herbs decreased with increasing time since rehabilitation. I conclude that forest rehabilitation has had positive impacts with regard to species richness, Shannon-Wiener diversity index, plant density and proportion of native species of the understory plant community. Species composition, however, varied between the stand types and between planted stands and the native forest. To approach the species composition of natural ecosystems for their long-term functioning and the delivery of ecosystem services, forest rehabilitation should focus on plant community composition and biodiversity of native forests. This may require rehabilitation with a higher diversity of indigenous tree species, and perhaps zonation schemes, rather than only monocultures of teak or mahogany.