Soil Microbial Dynamics in Costa Rica: Seasonal and Biogeochemical Constraints
Authors: Cleveland Cory C. , Townsend Alan R. , Constance Briana C. , Ley Ruth E. , Schmidt Steven K. 
Published: March 2006

The soil microbial biomass is largely responsible for the transformation of organic matter and the associated mineralization of important nutrients that regulate plant productivity. While the controls on soil microbial biomass and activity in temperate ecosystems have been well investigated, there is a paucity of such information from tropical rain forest ecosystems. Hence, we used a natural soil gradient (nutrient‐poor oxisols and nutrient‐rich mollisols) to investigate seasonal changes in the size and activity of the soil microbial community in two primary tropical rain forest sites in southwestern Costa Rica. In a nutrient‐poor oxisol, microbial biomass ranged from 952 μg/g in the dry season (February) to 1967 μg/g in the wet season (June). The greater microbial biomass estimates corresponded to greater rates of microbial activity in the oxisol forest; however, the active fraction of the soil microbial biomass remained consistently low, regardless of soil C availability. In addition, while there was very little seasonal variability in microbial C:N ratios, we found extreme variations in seasonal microbial C:P ratios, with the highest microbial C:P ratio occurring when microbial biomass C was at a maximum. Our results suggest the importance of P availability in regulating soil microbial processes and that decomposition during the wet season (of litter accumulated in the previous dry season) may play an important role in driving seasonal changes in microbial biomass and activity.

Las comunidades microbianas del suelo influencian en gran medida la descomposición de materia orgánica y la mineralización de los nutrientes necesarios para la producción primaria de plantas. Aunque los factores que gobiernan la actividad microbiana de suelos en la zona templada han sido investigados extensamente, carecemos de información sobre bosques tropicales hiimedos. En este estudio, usamos sitios de fertilidades variables con el fin de investigar efectos estacionales en el tamaño y la actividad de las comunidades microbianas del suelo en dos bosques tropicales húmedos en el sudoeste de Costa Rica (Península de Osa). En los suelos infértiles (oxisoles), el tamaño de la comunidad microbiana se extendió de 952 μg/g en la estación seca (febrero) a 1967 μ.g/g en la estacion lluviosa (junio). Además, las mayores estimaciones de la comunidad microbiana correspondieron a mayores tazas de cambio de la actividad microbiana. Sin embargo, la fracción microbiana activa se mantuvo siempre baja independientemente de la cantidad de carbono en el suelo. Ademas, aunque no hubo mucha variabilidad en las proporciones de carbono (C) y nitrógeno (N) en la masa microbiana con la estación del año, encontramos grandes cambios en las proporciones de C y de fosforo (P). En particular, observamos una proporcion mas grande de C (sobre P) cuando el tamaño de la comunidad microbiana fue máximo. Nuestros resultados sugieren que la disponibilidad de P regula el tamaño y la actividad microbiana en este ecosistema, y que la descomposición de hojascara en la estación lluviosa (de hojas que se cayeron en la estacion seca anterior) influencia en gran medida el tamano y la actividad microbiana entre las estaciones del año.