Welcome to the Rangeland Ecology & Management archives. The journal Rangeland Ecology & Management (RE&M; v58, 2005-present) is the successor to the Journal of Range Management (JRM; v. 1-57, 1948-2004.) The archives provide public access, in a "rolling window" agreement with the Society for Range Management, to both titles (JRM and RE&M), from v.1 up to five years from the present year.

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Recent Submissions

  • Recovery and Germination of Dichrostachys cinerea Seeds Fed to Goats (Capra hircus)

    Tjelele, Julius T.; Dziba, Luthando E.; Pule, Hosea T. (Society for Range Management, 2012-01-01)
    Goats can act as dispersal agents by consuming seed pods of woody plants and dispersing the seeds in feces. Concerns that goats might thereby promote encroachment by woody plant species such as Dichrostachys cinerea (sickle bush) have not been addressed. The objective of this study was to determine the recovery rate and germination of D. cinerea seeds that pass through the digestive tract of goats. We hypothesized that 1) D. cinerea seeds will remain intact and viable after passage through the digestive tract of goats and that 2) D. cinerea seeds will be scarified by such passage, resulting in improved germination percentages. The first trial measured the recovery rate of 1 500 D. cinerea seeds that were consumed by indigenous goats, either voluntarily after mixing them with feed pellets (mixed) or by force-feeding (gavaged). Seed recovery for the gavaged treatment (32.7%) was significantly higher than for the mixed treatment (9.9%; P<0.001). The second trial determined germination percentages of D. cinerea seeds recovered from the feces of animals in the two treatments of the first trial as well as scarified and control (untreated) seeds. The germination percentage of mechanically scarified seeds (53.0%) was significantly higher than that of seeds that passed through the digestive system in the mixed (35.5%) or gavaged (31.2%) treatments or were untreated (19.0%; P<0.001). Seeds that passed through the digestive tract (mixed and gavaged treatments) had a significantly higher germination percentage than untreated seeds (P<0.001). A nonnegligible proportion of D. cinerea seeds remained intact after ingestive chewing and passage through the digestive system, and their germination percentage was even elevated. This suggests that goats have a potential to facilitate woody plant encroachment through dispersal of viable and scarified seeds./Las cabras pueden actuar como agentes dispersores de semillas de plantas leñosas al consumir las vainas de estas. No se ha discutido la preocupación de que las cabras de este modo podrían propiciar la invasión de plantas leñosas tales como Dichrostachys cinerea (arbusto hoz). El objetivo de este estudio fue determinar la tasa de recuperación y germinación de semillas de D. cinerea que pasan a través del tracto digestivo de las cabras. Planteamos la hipótesis de 1) Las semillas de D. cinerea permanecerán intactas y viables después de haber pasado por el tracto digestivo de las cabras, y 2) Las semillas de D. cinerea serán escarificadas por tal pasaje resultando, en el mejoramiento de el porcentaje de germinación. El primer experimento se midió la tasa de recuperación de 1 500 semillas de D. cinerea que fueron consumidas por cabras criollas ya sea de manera voluntaria o después de mezclarlas con bolas de alimento o por alimentación forzada. La recuperación de semillas por medio del tratamiento de alimentación forzada (32.7%) fue significativamente mayor que la del tratamiento de la mezcla (9.9%; P<0.001). El segundo experimento determino el porcentaje de germinación de las semillas de D. cinerea recuperadas por de las heces de los animales en los dos tratamientos del primer experimento, asi como semillas escarificadas y sin tratar. El porcentaje de germinación de las semillas meca ́nicamente escarificadas (53.0%) fue significativamente mayor que el de las semillas que pasaron por el tracto digestivo en los tratamiento de mezcla (35.5%) o alimentación forzada (31.2%) o sin tratar (19.0%; P<0.001). Las semillas que pasaron a través del tracto digestivo (tratamientos de mezcla y alimentación forzada) tuvieron porcentaje de germinación significativamente mayor que las semillas no tratadas (P<0.001). Una proporción importante de semillas de D. cinerea permanecieron intactas después de haber sido masticadas y pasadas por el sistema digestivo y su porcentaje de germinación también fue elevado. Esto sugiere que las cabras tienen el potencial de facilitar la invasión de plantas leñosas a través de la dispersión de semillas viables y escarificadas.
  • Mineral Nitrogen in a Crested Wheatgrass Stand: Implications for Suppression of Cheatgrass

    Blank, Robert R.; Morgan, Tye (Society for Range Management, 2012-01-01)
    Cheatgrass (Bromus tectorum L.) is an exotic annual grass causing ecosystem degradation in western US rangelands. We investigated potential mechanisms by which crested wheatgrass (Agropyron cristatum L. Gaertn., Agropyron desertorum [Fisch. {Ex Link} Scult.]) suppresses the growth and invasibility of cheatgrass. Research focused on monthly mineral soil N availability and the proportional concentration of NH4 +/-N in a crested wheatgrass community by microsite (crested wheatgrass, unvegetated interspace, shrub subcanopy) and soil depth (0-15, 15-30 cm) over a 1-yr period. Mineral soil N in crested wheatgrass microsites ranged from 0.24 to 1.66 mmol kg-1 and was not appreciably lower than the other microsites or other ecosystems we have measured in the Great Basin. The molar proportion of NH4 +/-N in the mineral N pool of crested wheatgrass averaged over 85% for the year and is significantly higher than the other microsites and far greater than other plant communities we have measured in the Great Basin. We conclude that crested wheatgrass does not suppress cheatgrass by controlling mineral N below a threshold level; rather, we hypothesize that it may limit nitrification and thereby reduce NO3---N availability to the nitrophile cheatgrass./El pasto cheatgrass (Bromus tectorum L.) es un pasto exótico anual que está causando degradación en el ecosistema en los pastizales del oeste de los Estados Unidos. Investigamos los mecanismos potenciales por los cuales los pasto (Agropyron cristatum L. Gaertn. y Agropyron desertorum [Fisch. {Ex Link} Scult.]) suprimen el crecimiento y la habilidad de invasión del pasto cheatgrass. La investigación se enfocó en la disponibilidad mensual de nitrógeno mineral en el suelo (N), y la concentración proporcional de NH4+/-N en una comunidad de A. cristatum L. Gaertn. por micro-sitios (A. cristatum L. Gaertn., inter-espacios sin vegetación y sub-dosel) con una profundidad del suelo de (0–15, 15–30 cm) por un periodo de un año. El nitrógeno mineral del suelo en A. cristatum L. Gaertn. varían de 0.24 a 1.66 mmol kg-1 y no se aprecio más profundo que en los otros micro-sitios u otros ecosistemas que fueron medidos en la Great Basin. La proporción molar de NH4+/-N en el concentrado de minerales de N de A. cristatum L. Gaertn. promedio arriba del 85% en el año y es significativamente mayor que los otros micro-sitios y bastante más grande que las otras comunidades de plantas que medimos en la Great Basin. Concluimos que el A. cristatum L. Gaertn. No suprime el pasto cheatgrass a través de controlar el nitrógeno abajo del nivel de tolerancia; en vez de eso, planteamos la hipótesis de que puede limitarse la nitrificación y por eso reducir la disponibilidad de NO3---N para la nitro filiación del pasto cheatgrass.
  • Response of Biomass and Seedbanks of Rangeland Functional Groups to Mechanical Control of Yellow Starthistle

    Matzek, Virginia; Hill, Shannon (Society for Range Management, 2012-01-01)
    Yellow starthistle (Centaurea solstitialis L.) is a nonnative pest of rangelands that decreases forage quality and yield. Mowing may control starthistle effectively and complement herbicide use in an integrated pest management strategy, but little research has investigated its effects on nontarget vegetation. We monitored biomass and seedbank size of annual and perennial species, in addition to starthistle, in response to 3 yr of mowing treatments, either mowing alone or in combination with solarization tarps or thatch removal. All mowing treatments were very effective at reducing starthistle biomass and seedbank: mowing alone reduced biomass 92+/-2%, mowing with thatch removal 91+/-1%, and mowing with solarization 95+/-1%. Compared to seedbank sizes in the control plots, yellow starthistle seedbank decreased by 100% (mowing alone), 92% (mowing + thatch removal), and 100% (mowing with solarization) after 3 yr of treatment. Mowing also significantly improved perennial species’ biomass. Annual species’ biomass varied on a year-to-year basis but was not significantly affected by any treatment. Seedbank sizes of annuals and perennials also did not differ according to mowing treatment. This research indicates that late-season mowing can effectively reduce starthistle biomass without adverse effects on other vegetation and that mowing alone is sufficient to reduce starthistle seedbank size without additional methods of decreasing seed rain./El cardo amarillo (Centaurea solstitialis L.) es una plaga no nativa de los pastizales que disminuye la calidad y rendimiento del forraje. Por medio del corte se puede tener un control efectivo del cardo amarillo y complementarlo con el uso de herbicida como estrategia de manejo integrado de plagas, pero poca investigación se ha hecho para conocer los efectos en la vegetación no seleccionada. Monitoreamos la biomasa y el banco de semillas de especies anuales y perennes además de el cardo amarillo, en respuesta a tres años de tratamientos de cortes ya sea cortado solo el cardo amarillo ó en combinación con lonas de solarización o techos removibles. Todos los tratamientos de corte fueron muy efectivos en reducir la biomasa y banco de semilla del cardo amarillo: el corte por si solo redujo la biomasa en 92+/-2%, el corte con techo removible 91+/-1% y corte con solarización 95+/-1%. Comparado con el tamaño de los bancos de semillas en las parcelas de control, el banco de semilla del cardo amarillo se redujo en un 100% (solo corte), 92% (corte + techo removible) y 100% (corte con solarización) después de tres años de tratamiento. El corte también mejoro significativamente la biomasa de especies perennes. La biomasa de especies anuales varió año con año pero no afectoda significativamente por ninguno de los tratamientos. Los tamaños de los bancos de semillas de anuales y perennes tampoco tuvieron diferencias de acuerdo al tratamiento de corte. Esta investigación indica que el corte al final de la temporada puede efectivamente reducir la biomasa del cardo amarillo sin tener efectos adversos en la otra vegetación y que el corte por sí solo es suficiente para reducir el tamaño del banco de semillas sin métodos adicionales que reduzcan la semilla de lluvia.
  • Comparison of Ground-Measured and Image-Classified Mesquite (Prosopis glandulosa) Canopy Cover

    Mirik, Mustafa; Ansley, R. James (Society for Range Management, 2012-01-01)
    Remote sensing has long been recognized as a rapid, inexpensive, nondestructive, and synoptic technique to study rangeland vegetation and soils. With respect to the worldwide phenomenon of woody plant invasion on many grasslands and rangelands, there is increasing interest in accurate and cost-effective quantification of woody plant cover and distribution over large land areas. Our objectives were to 1) investigate the relationship between ground-measured and image-classified honey mesquite (Prosopis glandulosa Torr.) canopy cover at three sites in north Texas using high spatial resolution (0.67-m) aerial images, and 2) examine the suitability of aerial images with different spatial resolutions (0.67-m, 1-m, and 2-m) for accurate estimation of mesquite canopy cover. The line intercept method and supervised maximum likelihood classifier were used to measure mesquite cover on the ground and on images, respectively. Images all were taken in September when mesquite foliage was photosynthetically active and most herbaceous vegetation was dormant. The results indicated that there were robust agreements between classified and ground-measured mesquite cover at all three sites with the coefficients of determination (r2) >0.95. Accuracy of lower spatial resolution images ranged from r2=0.89-0.93, with the 2-m spatial resolution image on one of the sites at r2=0.89. For all sites, the overall, producer’s, and user’s accuracies, and kappa statistics were 92% and 97%, 91% and 99%, 85% and 96%, and 0.82 and 0.95 for 2-m and 0.67-m spatial resolution images, respectively. Results showed that images at all three spatial resolution levels were effective for estimating mesquite cover over large and remote or inaccessible areas./La técnica de sensores remotos ha sido reconocida como una técnica rápida, económica, no destructiva, y sinóptica para el estudio de la vegetación de los pastizales y suelos. Con respecto al fenómeno mundial de invasión de plantas leñosas praderas y pastizales, existe un creciente de interés en la cuantificación precisa y efectiva en costo, del alcance y distribución de las plantas leñosas en grandes extensiones de tierra. Nuestros objetivos fueron: 1) investigar la relación entre la medición en tierra y la clasificación de imágenes de la cobertura del mezquite (Prosopis glandulosa Torr), en tres sitios al norte de Texas, usando imágenes de alta resolución espacial (0.67-m), y 2) examinando las imágenes aéreas más apropiadas con diferentes resolución es espaciales (0.67-m, 1-m y 2-m) para una exacta estimación de la cobertura del mezquite. Se usaron el método de la línea de intercepción y el clasificador de máxima probabilidad para medir la cubierta del mezquite en el suelo en las imágenes respectivamente. Todas las imágenes se tomaron en Septiembre cuando el follaje del mezquite estaba fotosintéticamente activo y la mayoría de la vegetación herbácea perennes estaba inactiva. Los resultados indicaron que hubo sólidos coincidencias entre las medidas clasificadas y las del suelo en la medida de cobertura del mezquite en todos los sitios con coeficientes de determinación (r2)>0.95. La precisión de las imágenes espaciales de menor resolución, varían entre r2=0.89–0.93, con 2-m de resolución espacial de imagen en uno de los sitios a r2=0.89. En todos los sitios, en general, las cifras de precisión de los productores y usuarios y las estadísticas de kappa fueron 92% y 97%, 91% y 99%, 85% y 96%, y 0.82 y 0.95 para 2-m y 0.67-m en imágenes de resolución espacial, respectivamente. Los resultados mostraron que las imágenes en los tres niveles de resolución espacial fueron efectivas en la estimación de la cobertura del mezquite en áreas grandes, remotas o inaccesibles.
  • Genetic Improvement and Diversity in Snake River Wheatgrass (Elymus wawawaiensis) (Poaceae: Triticeae)

    Jensen, Kevin B.; Mott, Ivan W.; Robins, Joseph G.; Waldron, Blair L.; Nelson, Mark (Society for Range Management, 2012-01-01)
    With the increased emphasis on using native plant materials in range revegetation programs in the western United States it is critical to identify genetically similar groups and develop native grasses that are competitive with invasive weeds, easy to establish, and persistent, and that produce high seed yield. A grass that shows appreciable drought tolerance on arid rangelands is Snake River wheatgrass (Elymus wawawaiensis J. Carlson Barkworth). This study was designed to estimate genetic relationships and underlying genetic components for seed and forage trait improvement between plant introductions (PIs) of Snake River wheatgrass, 28 half-sib Snake River wheatgrass families (HSFs), and cultivars Secar and Discovery at Nephi, Utah, between 2005 and 2006. Based on molecular genetic diversity data in Snake River wheatgrass, with the exception of the Pis originating from Enterprise, Oregon, all other collections and cultivars are not genetically different and represent a common gene pool from which to develop improved Snake River wheatgrass germplasm. Selection in Snake River wheatgrass for total seed yield (g plot-1), 100-seed weight (g), and seedling emergence from a deep planting depth had a positive effect. Further increases through selection and genetic introgression from hybridization with PIs will likely increase seed yield and 100-seed weight, but will not increase seedling emergence. Increases in dry matter yield (DMY) were observed after two cycles of selection in the HSFs compared to the Pis. There remains considerable genetic and phenotypic variation to further increase DMY in Snake River wheatgrass through selection and hybridization. Trends in forage nutritional quality were not observed after two cycles of selection in the HSFs or the PIs and will not likely result in improvement. Through recurrent selection, populations of Snake River wheatgrass have been and can be developed to more effectively establish and compete on annual weed-infested rangelands./Con el aumento en el interés de usar plantas nativas para los programas de revegetación en el oeste de los Estados Unidos es necesario identificar grupos genéticamente similares y desarrollar pastos nativos que sean competitivos con plantas invasoras, fácil de establecerse, persistentes y con alto rendimiento en producción de semilla. El pasto que muestra buena tolerancia a la sequia en pastizales áridos es el Snake River wheatgrass (Elymus wawawaiensis J. Carlson & Barkworth). Este estudio fue diseñado para estimar la relación genética y subrayar los componentes genéticos para el rasgo de mejoramiento de la semilla y el forraje entre introducción de plantas (PIs) de Snake River wheatgrass, 28 medio hermanas familias de Snake River wheatgrass (HSFs) y de cultivos de Secar y Discovery en Nephi, Utah, entre los años 2005 y 2006. Basados en datos de diversidad genética molecular del pasto Snake River wheatgrass con excepción del PIs originario de Enterprise, Oregon, todas las demás colecciones y cultivos no son genéticamente diferentes y representan un grupo con un gen común del cual se desarrollo el germoplasma mejorado del Snake River wheatgrass. La selección del Snake River wheatgrass por rendimiento total de semilla (g parecela-1), peso de semilla (g) y emergencia de plántulas de una profundidad de plantación profunda tuvo efecto positivo. Aunado al incremento a través de selección y introgresion genética de hibridación con PIs podría incrementar el rendimiento de semilla y el peso de 100 semillas pero no aumentar la emergencia de plántulas. El incremento en rendimiento de materia seca (RMS) fue observado después de 2 ciclos de selección en el HSFs comparado con el PIs. Ahí queda considerable variación genética y fenotípica para futuro incremento en rendimiento de materia seca (RMS) en Snake River wheatgrass a través de selección e hibridación. Tendencias en la calidad nutricional del forraje no se observaron después de 2 ciclos de selección en el HSFs ni en el PIs y no es probable que resulte en mejoramiento. A través de selección recurrente de poblaciones de Snake River wheatgrass han sido y pueden ser desarrolladas para establecerse con mayor efectividad y competir con hierbas anuales en pastizales infestados.
  • Comparison of Herbicides for Reducing Annual Grass Emergence in Two Great Basin Soils

    Hirsch, Merilynn C.; Monaco, Thomas A.; Call, Christopher A.; Ransom, Corey V. (Society for Range Management, 2012-01-01)
    Reducing seed germination and seedling emergence of downy brome (Bromus tectorum L.) improves the success of revegetating degraded shrubland ecosystems. While pre-emergence herbicides can potentially reduce these two processes, their impact on germination and emergence of downy brome and revegetation species in semiarid ecosystems is poorly understood and has not been comprehensively studied in soils with potentially contrasting herbicide bioavailability (i.e., residual plant activity). We designed a greenhouse experiment to evaluate the effects two pre-emergence acetolactate synthase-inhibiting herbicides (rimsulfuron and imazapic) on germination and emergence of downy brome and two revegetation grass species (crested wheatgrass [Agropyron cristatum {L.} Gaertn.] and bottlebrush squirreltail [Elymus elymoides {Raf.} Swezey]) that were grown in representative soils from salt desert and sagebrush shrublands. Pre-emergence herbicides significantly (P<0.05) reduced seedling emergence and biomass production of downy brome and crested wheatgrass and increased mortality more so in sagebrush compared to salt desert soil, suggesting that these common Great Basin soils fundamentally differ in herbicide bioavailability. Also, germination and emergence of the two highly responsive species (crested wheatgrass and downy brome) were clearly more impacted by rimsulfuron than imazapic. We discuss these results in terms of how the specific soil physiochemical properties influence herbicide adsorption and leaching. Our results shed new light on the relative performance of these two promising herbicides and the importance of considering soil properties when applying pre-emergence herbicides to reduce germination and emergence of invasive annual grasses and create suitable seedbed conditions for revegetation./Reduciendo la germinación y emergencia del pasto bromo velludo (Bromus tectorum L.) mejora las practicas de re-vegetación en los ecosistemas de matorral degradados. Mientras que los herbicidas de pre-emergencia puede potencialmente reducir estos dos procesos, sus impactos en germinación y emergencia en pasto bromo velludo y re-vegetación de especies en ecosistemas semiáridos no está bien entendido y no ha habido estudios profundos en suelos con potencial de contrastar la bio-disponibilidad del herbicida por ejemplo en la actividad residual en la planta. Se diseño un experimento en invernadero para evaluar el efecto depre-emergencia de acetolactate inhibidor de herbicida (rimsulfuron e imazapic) en la germinación y emergencia del bromo velludo y dos especies de pasto para re-vegetación (triguillo crestado [Agropyroncristatum {L.} Gaertn.] y escobilla cola de ardilla [Elymuselymoides {Raf.} Swezey]) los cuales fueron sembrados en suelos representativos de desierto salado y matorrales de artemisa. El herbicida de pre-emergencia reduce (P<0.05) significativamente la emergencia de plántulas y producción debió masa de bromo velludo y triguillo crestado y aumenta mas la mortalidad en artemisa comparado con el suelo salino del desierto, sugiriendo que estos suelos típicos del Great Basin difieren bastante en bio-disponibilidad del herbicida. Además, la germinación y emergencia de las dos especies altamente responsables (triguillo crestado y bromo velludo) fue más impactado por el rimsulfuron que el imazapic. Discutimos estos resultados en términos de cómo las propiedades fisicoquímicas del suelo influyen en la absorción del herbicida y escurrimiento. Nuestros resultados ofrecen nuevos senderos con respecto al desempeño de estos dos prometedores herbicidas y la importancia de considerar las propiedades del suelo cuando se vayan a hacer aplicaciones de herbicidas pre-emergentes para reducir la germinación y emergencia de pastos anuales invasores y crear un banco de siembra adecuado para la re-vegetación.
  • Cattle Grazing and Yosemite Toad (Bufo canorus Camp) Breeding Habitat in Sierra Nevada Meadows

    Roche, L. M.; Allen-Diaz, B.; Eastburn, D. J.; Tate, K. W. (Society for Range Management, 2012-01-01)
    Exclusion of cattle by fencing has been proposed to alleviate possible negative grazing impacts on hydrologic, water quality, and cover habitat conditions within Sierra Nevada meadows used by Yosemite toads (Bufo canorus Camp) for breeding. Our objectives were to: 1) determine associations between breeding pool habitat conditions and use of potential breeding pools by toads; and 2) determine how habitat conditions respond to cattle exclusion treatments on the Sierra National Forest, California. We randomly selected two toad occupied and two unoccupied breeding pools in each of nine meadows for this study (n=36 breeding pools). After baseline data collection in 2006, three meadow fencing treatments were implemented over the course of 3 yr. Treatments were fencing to exclude cattle from the entire meadow; fencing to exclude cattle from toad breeding and rearing areas, with grazing allowed in the remaining unfenced portion of the meadow; and cattle grazing allowed across entire meadow. We monitored hydrologic, water quality, and cover habitat variables as well as toad occupancy during the breeding seasons of 2006 through 2008. Concentrations of water quality constituents were uniformly low all years regardless of treatment. Occupied pools were shallower, warmer, and more nitrogen enriched than unoccupied breeding pools. We found no evidence of improved toad breeding pool habitat conditions following fencing compared to standard US Forest Service grazing management./La exclusión del ganado por medio de cercos ha sido propuesto para reducir los posibles impactos negativos del pastoreo en la calidad del agua, la hidrología y las condiciones de cobertura del hábitat dentro de las praderas de Sierra Nevada, usados por el sapo yosemite (Bufo canorus Camp) en su reproducción. Nuestros objetivos fueron: 1) Determinar las asociaciones entre las condiciones del hábitat en un estanque de cría y el uso de estanques potenciales de cría por sapos y 2) Determinar cómo las condiciones del hábitat responden a los tratamientos de exclusión del ganado en el bosque Nacional la Sierra en California. Seleccionamos al azar dos estanques de crianza de sapos ocupados y dos sin ocupar en cada una de las nueve praderas para este estudio (n=36 estanques de cría). Después de los valores de referencia recabados en el 2006, se implantaron tres tratamientos de cercos en praderas por un periodo de tres años. Los tratamientos fueron, cercar para apartar el ganado de toda la pradera, cercar para excluir el ganado de la cría del sapo y su área de reproducción, permitiendo el pastoreo en la porción restante de la pradera sin cercar y permitir el pastoreo del ganado en toda la pradera. Se monitoreo la hidrología, calidad del agua y las variables de la cobertura del hábitat, así como la ocupación del sapo durante las temporadas de reproducción del 2006 al 2008. Monitoreamos las variables de hidrología, calidad de agua y la cobertura del hábitat así como la ocupación de los sapos durante las temporadas de reproducción del 2006 al 2008. Las concentraciones de los componentes en la calidad del agua fueron uniformemente bajos todos los años independientemente del tratamiento. Los estanques ocupados fueron menos profundos, más tibios y más ricos en nitrógeno que los estanques para reproducción vacios. No encontramos evidencia que mejoraran las condiciones del hábitat de los estanques de reproducción después del cercado de acuerdo a los parámetros del Servicio de Bosques de los Estados Unidos para manejo de pastizales.
  • Seasonal Patterns of Forage Availability in the Fescue Grasslands Under Contrasting Grazing Histories

    Bork, Edward; Willms, Walter; Tannas, Steven; Alexander, Mike (Society for Range Management, 2012-01-01)
    Grazing by large herbivores has been shown to condition vegetation in a manner that improves grassland quality for subsequent herbivory. Fescue grasslands evolved with disturbance from fire and winter grazing by bison but are now grazed primarily by cattle during summer. We examined the effect of long-term summer grazing on the seasonal forage production and quality of fescue grasslands in an examination of the hypothesis that long-term grazing had conditioned fescue grasslands to benefit livestock. This hypothesis was examined by comparing, between grazed and ungrazed plots, the biomass and composition of herbage components, concentrations of nitrogen (N) and acid detergent fiber (ADF) therein, and the ability of major plant types to maintain their biomass and quality throughout the growing season. The study was conducted in southern Alberta at five sites that had long-term exclosures (20+ yr) on grasslands that had been moderately grazed. Grazing had no effect on the N concentration of associated grasses, but grasses had lower N concentration than forbs. Concentrations of ADF followed a reciprocal trend to N. Grazing increased the mass of forbs from about 10% to 20% as a proportion of total biomass, which in turn, was not affected by grazing history. However, this grazing-induced shift to a higher quality vegetation type was not sufficient to affect total mass of N or total digestible nutrients at the community level. Rather than changes in current growth and quality, the predominant effect of summer grazing was in reducing litter mass, which also had the potential for affecting forage production and selection by herbivores. Finally, grazing reduced the relative contribution of rough fescue to total biomass by about 30%, and despite no significant effect on the potential to support summer grazing, this change could reduce the quality of these grasslands for winter grazing./El Pastoreo por grandes herbívoros ha demostrado que mejora la vegetación incrementando la calidad de los pastizales para un pastoreo subsecuente. Los pastizales de Festucas evolucionaron con perturbaciones de fuego y pastoreo por el bu ́falo durante el invierno, pero ahora son pastoreados principalmente durante el verano por ganado doméstico. Examinamos el efecto a largo plazo del pastoreo de verano sobre la producción de forraje estacional y la calidad de los pastizales de Festuca, y probamos la hipótesis de que el pastoreo a largo plazo ha acondicionado los pastizales de Festuca en beneficio del ganado doméstico. Esta hipótesis se examinó por comparación entre parcelas pastoreadas y no pastoreadas, la biomasa y la composición de componentes del forraje, las concentraciones de nitrógeno (N) y fibra detergente ácido (ADF) y en la capacidad de la mayoría de tipos de plantas para mantener su biomasa y calidad a lo largo de la temporada de crecimiento. El estudio se realizó en el surde Alberta en cinco sitios que tenían exclusiones a largo plazo (más de 20 años) en pastizales ha habían sido pastoreado moderadamente. El pastoreo no tuvo ningún efecto en la concentración de N de los pastos asociados, pero las gramíneas tenían una menor concentración de N que las herbáceas. Las concentraciones de ADF siguieron una tendencia recíproca al N. El pastoreo aumentó la masa de herbáceas de alrededor del 10% al 20% como proporción de la biomasa total, que a su vez, no se afectó por la historia de pastoreo. Sin embargo, este cambio inducido por el pastoreo a un tipo de vegetación de mejor calidad, no fue suficiente para afectar la masa total de N o TDN a nivel de la comunidad. En lugar de los cambios en el crecimiento real y en la calidad, el efecto predominante de pastoreo de verano fue en la reducción de la masa del mantillo, que también tenía el potencial de afectar la producción de forraje y selección por herbívoros. Finalmente, el pastoreo redujo la contribución relativa de Festuca aproximadamente un 30%, de la biomasa total a pesar de no mostrar ningún efecto significativo sobre el potencial de apoyar el pastoreo de verano, este cambio podría reducir la calidad de estos pastizales para el pastoreo durante el invierno.
  • Grazing Intensity and Spatial Heterogeneity in Bare Soil in a Grazing-Resistant Grassland

    Augustine, David J.; Booth, D. Terrance; Cox, Samuel E.; Derner, Justin D. (Society for Range Management, 2012-01-01)
    We used very large scale aerial (VLSA) photography to quantify spatial patterns in bare soil in the northeastern Colorado shortgrass steppe. Using three pairs of pastures stocked at moderate (0.6 animal unit months [AUM] ha-1) versus veryheavy (1.2 AUM ha-1) rates, we detected greater bare soil under very heavy (mean=22.5%) versus moderate stocking (mean=13.5%; P=0.053) and a lower coefficient of variation across pastures under very heavy (0.48) versus moderate stocking (0.75; P=0.032). Bare soil exhibited significant positive spatial autocorrelation across distances of 60-120 m under moderate stocking (Moran’s I=0.14), while patchiness at this scale was eliminated under very heavy grazing (I=20.05). Across distances of 120-480 m, we observed no spatial autocorrelation with either stocking rate. Spatial autocorrelation was greatest at a separation distance of 2 m (I=0.48-0.58) but was unaffected by stocking rate at this scale. Thus, very heavy grazing did not increase spatial autocorrelation in bare soil across scales of 2-480 m. Means and variability in the distribution of bare soil were not influenced by ecological site. Bare soil increased primarily at the scale of individual plant clusters through both increases in the density of small (2-20 cm) bare patch intercepts and increases in the frequency of bare patch intercepts of 20-60 cm (rather than <20 cm). Our approach demonstrates the utility of VLSA for analyzing interactions between grazing and other landscape features and highlights the importance of spatially explicit sampling across broad scales (pastures) while testing for potential shifts in patchiness of bare soil at the scale of plant interspaces./Utilizamos fotografía de escalas aéreas muy altas (VLSA) para cuantificar patrones espaciales en suelo desnudo en un pastizal de pastos cortos del noreste de Colorado. Usando tres pares de pastizales con carga animal moderada (0.6 unidades animal por mes [AUM] ha-1) comparándolos contra pastizales con cargas animales altas (1.2 AUM ha-1), detectamos una mayor cantidad desuelo desnudo en lugares con cargas animales altas (media=22.5%) en comparación con las cargas animales moderadas (mean=13.5%; P=0.053), y un bajo coeficiente de variación a través de pastizales con cargas animales muy altas (0.48) en comparación con cargas animales moderadas (0.75; P=0.032). El suelo desnudo presentó auto-correlaciones significativas y positivas espaciales en las distancia de 60 a 120 m bajo una carga animal moderada (Moran’s I=0.14), mientras, la agregación a esta escala se eliminó dentro de áreas de carga animal alta (I=20.05). A la escala de 120–480 m, no observamos correlación alguna con ninguna carga animal. La auto correlación espacial fue la mayor en la separación de 2 m (I=0.48–0.58) pero no fue afectada por ningún nivel de carga animal en esta escala. De esta manera los lugares pastoreados fuertemente no incrementaron la auto correlación espacial en suelo desnudo en la escala de 2–480 m. Las medias y la variabilidad en la distribución de suelo desnudo no fueron influenciadas por los sitios ecológicos. El suelo desnudo se incrementó principalmente en las escalas de plantas individuales y agregados, ambas mediante el incremento en la densidad de pequeñas intercepciones de suelo desnudo (2–20 cm), e incrementos en la frecuencia de intercepciones de suelo desnudo de 20 a 60 m (en lugar de <20 cm). Nuestro enfoque demuestra la utilidad de VLSA para analizar interacciones entre el pastoreo y otras características del paisaje, y recalca la importancia del muestreo espacialmente explicito a través de amplias escalas (pastizales) mientras se evalúa el potencial de cambio de áreas a suelo desnudo a la escala de espacios entre plantas.
  • Response of Grass Seedlings to Smoke-Water and Smoke-Derived Butenolide in the Absence of Macronutrients (Nitrogen, Phosphorus, and Potassium)

    Kulkarni, Manoj G.; Ghebrehiwot, Habteab M.; Kirkman, Kevin P.; Van Staden, Johannes (Society for Range Management, 2012-01-01)
    Compositional transformation of South African semiarid grasslands and savannas owing to changes in soil nutrient status and fire-linked attributes is often reported. However, mechanisms of change are not fully understood. Currently, plant-derived smoke has attracted much attention as a fire-related cue responsible for stimulating germination and seedling growth. However, there is very little documentation on how these fire-linked factors, such as smoke, and soil macronutrients, such as nitrogen (N), phosphorus (P), and potassium (K), interact to effect seedling growth of grasses. In this study, smoke-responsive (Themedatriandra) and less smoke-responsive species (Eragrostis curvula and Panicum maximum) were tested with different concentrations and combinations of smoke-water and smoke-isolated butenolide with or without added N, P, or K under greenhouse conditions. In the absence of N, P, or K, smoke-water and butenolide treatments enhanced a number of seedling growth parameters of T. triandra. In contrast, exclusion of N from the nutrient solution significantly reduced shoot length, seedling weight, root volume, and vigor index of E. curvula at all tested concentrations of smoke-water and butenolide solutions compared to the control. In the presence of N, P, and K, smoke-water and butenolide suppressed seedling growth of P. maximum, whereas the absence of one of these macronutrients had a small promotory effect on some parameters. This study may assist in understanding the postfire seedling dynamics of grasses./La transformación de la composición de los pastizales y sabanas de la zona semiárida de Sud-África debido a cambios en el estado de nutrientes del suelo y atributos vinculados con el fuego, son reportados frecuentemente. Sin embargo, no se comprende plenamente los mecanismos de este cambio. Actualmente, el humo derivado de plantas ha atraído mucho la atención como un factor relacionado con el fuego siendo este responsable de estimular el crecimiento y germinación de las plántulas. Sin embargo, hay poca documentación en cómo estos factores relacionados con el fuego, tales como humo, y los macro-nutrientes del suelo, como el nitrógeno (N), el fósforo (P) y el potasio (K) interactúan afectando el crecimiento de las plántulas de las gramíneas. En este estudio, especies como (Themeda triandra) que responde al humo y especies con una respuesta menor al humo como (Eragrostis curvula y Panicum maximum) se probaron con diferentes concentraciones y combinaciones de agua-humo y humo con butenolide con o sin N, P, o K bajo condiciones de invernadero. En la ausencia de N, P, o K los tratamiento sde agua-humo y butenolide mejoran un gran número de parámetros del crecimiento de las plántulas de T. triandra. En cambio, la exclusión del N de la solución de nutrientes redujo significativamente la longitud del tallo, peso de la plántula, volumen de la raíz y el índice de vigor de E. curvula en todas las concentraciones probadas de las soluciones de agua-humo y butenolide comparadas con el control. En presencia de N, P y K, el humo-agua y el butenolide suprimieron el crecimiento de las plántulas de P. maximum, mientras que la ausencia de uno de estos macro-nutrientes tiene un pequeño efecto promotor en algunos parámetros. Este estudio puede ayudar al entendimiento de la dinámica de las plántulas después del fuego en las gramíneas.
  • Long-Term Effects of Fire, Livestock Herbivory Removal, and Weather Variability in Texas Semiarid Savanna

    Taylor, Charles A.; Twidwell, Dirac; Garza, Nick E.; Rosser, Colin; Hoffman, James K.; Brooks, Terry D. (Society for Range Management, 2012-01-01)
    We examined how the occurrence and structure of grasses and woody plants changed after 12 yr of a fire season manipulation and removal of livestock herbivores. Applying high intensity fires in the summer preserved the structural integrity of this semiarid live oak (Quercus virginiana Mill.) savanna while decreasing or eliminating numerous problematic plants in the understory and overstory, such as prickly pear cactus (Opuntia spp.), sacahuista (Nolina texana S. Watson), Ashe juniper (Juniperus ashei J. Buchholz), Pinchot’s juniper (J. pinchotii Sudw.), and honey mesquite (Prosopis glandulosa Torr.). In the less intense repeat winter burning treatments, undesirable woody plants were generally maintained at pretreatment levels in the overstory but all woody plants except Ashe juniper increased in the understory. Alternatively, areas excluded from fire in the control treatment rapidly transitioned from a grass-tree codominated savanna environment to one that is heavily dominated by woody plants. In the grass community, the most frequently occurring grass species in the winter burn treatment differed from summer burn and control treatments, whereas the summer burn treatment was not different from the control. Of the herbaceous plants, only little bluestem (Schizachyrium scoparium [Michx.] Nash) responded to fire treatments. Little bluestem increased in the winter burn treatment, remained fairly constant in the summer burn treatment, and decreased in the control. Other grasses varied largely as a function of annual weather variability, the removal of livestock, and legacy effects resulting from pre-existing variability. These findings suggest that fire can reduce or eliminate woody plant species that threaten the stability of live oak savannas while having little long-term effect on grasses desired by rangeland managers./Examinamos el cambio que hubo en la ocurrencia y estructura de gramíneas y plantas leñosas después de 12 años de manipulación de la época del fuego y exclusión del pastoreo por el ganado. Por medio de la aplicación de alta intensidad de fuego durante el verano se preservó la integridad estructural de estas sabanas semiáridas de encino (Quercus virginiana Mill.) mientras decrecieron o se eliminaron una gran cantidad de plantas problemáticas que se ubican arriba y abajo de la cobertura arbórea, tales como especies de nopales (Opuntia spp.), sacahuista (Nolina texana S. Watson), Ashe juniper (Juniperus ashei J. Buchholz), Pinchot’s juniper (J. pinchotii Sudw.), y mezquite (Prosopis glandulosa Torr.). En las áreas tratadas con fuegos de menor intensidad y repetidamente durante el invierno, las plantas leñosas indeseables se mantuvieron generalmente en niveles existentes a antes de la aplicación de las quemas en la cobertura aérea, pero todas las plantas leñosas excepto Ashe juniper se incrementaron en los lugares debajo de los árboles. Por otra parte, las áreas excluidas del fuego en los tratamientos que se usaron como controles cambiaron rápidamente pasando de ambientes dominados por pastos-árboles y co-dominados por sabanas a lugares que fueron altamente dominados por plantas leñosas. En la comunidad de pastos, las especies que se hallaron con mayor frecuencia en las quemas de invierno fueron diferentes de las plantas que se encontraron en las áreas que se quemaron durante el verano asícomo de las áreas usadas como control. Además, los tratamientos del fuego aplicados en el verano no fueron diferentes de los controles. Con respecto a las plantas herbáceas sólo little bluestem (Schizachyrium scoparium [Michx.] Nash) respondió a las quemas. Little bluestem se incrementó en áreas tratadas con fuego en el invierno, permaneció bastante constante en las áreas donde el fuego fue aplicado durante el verano y decreció en los controles. Otras especies de gramíneas variaron en gran medida como una función de la variabilidad del clima anual, la eliminación de ganado y los efectos heredados de variabilidad preexistente. Estos resultados sugieren que el fuego puede reducir o eliminar especies de plantas leñosas que son una amenaza para la estabilidad de sabanas de encino (live oak) ejercitando un pequeño efecto a largo plazo en los pastos más deseados por los manejadores de pastizales.
  • Density-Dependent Ecohydrological Effects of Piñon-Juniper Woody Canopy Cover on Soil Microclimate and Potential Soil Evaporation

    Royer, Patrick D.; Breshears, David D.; Zou, Chris B.; Villegas, Juan Camilo; Cobb, Neil S.; Kurc, Shirley A. (Society for Range Management, 2012-01-01)
    Many rangeland processes are driven by microclimate and associated ecohydrological dynamics. Most rangelands occur in drylands where evapotranspiration normally dominates the water budget. In these water-limited environments plants can influence abiotic and biotic processes by modifying microclimate factors such as soil temperature and potential soil evaporation.Previous studies have assessed spatial variation in microclimate and associated ecohydrological attributes within an ecosystem (e.g., under vs. between woody canopies) or across ecosystems (e.g., with differing amounts of woody canopy cover), but generally lacking are assessments accounting systematically for both, particularly for evergreen woody plants. Building on recently quantified trends in near-ground solar radiation associated with a piñon-juniper gradient spanning 5% to 65% woody canopy cover, we evaluated trends in soil temperature and associated estimates of potential soil evaporation as a function of amount of woody canopy cover for sites overall and for associated canopy vs. intercanopy locations. Quantified soil temperature trends decreased linearly with increasing woody canopy cover for intercanopy as well as canopy patches, indicating the coalescing influence of individual canopies on their neighboring areas. Notably, intercanopy locations within high-density (65%) woody canopy cover could be as much as ~10 degreesC cooler than intercanopy locations within low-density (5%) cover. Corresponding potential soil evaporation rates in intercanopies within high-density woody canopy cover was less than half that for intercanopies within low density. Our results highlight ecohydrological consequences of density-dependent shading by evergreen woody plants on soil temperature and potential soil evaporation and enable managers to rapidly estimate and compare approximate site microclimates after assessing amounts of woody canopy cover. Such predictions of microclimate have general utility for improving management of rangelands because they are a fundamental driver of many key processes, whether related to understory forage and herbaceous species or to wildlife habitat quality for game or nongame species./Muchos procesos en los pastizales están definidos por microclimas y sus dinámicas eco-hidrológicas asociadas. Muchos pastizales se localizan en zonas áridas donde la evapotranspiración normalmente es el flujo dominante del balance hídrico. En estos ambientes donde el agua es escasa, las plantas pueden influenciar procesos ecológicos, bióticos y abióticos, mediante la modificación de factores micro-climáticos, como temperatura del suelo el potencial de evaporación desde la superficie. Estudios previos han definido que la variación en microclimas y los atributos asociados con la eco-hidrología dentro de los ecosistemas (por ejemplo debajo del dosel vs. en espacios entre el dosel aé de dos árboles) o a través de los ecosistemas (por ejemplo con diferentes cantidades de cobertura de dosel). Sin embargo, se carece generalmente de la determinación sistemática de ambos, particularmente para las plantas arbustivas siempre verdes. Basándose en tendencias cuantificadas recientemente para la radiación solar cerca de suelo en un gradiente de pino-junípero abarcando una cubierta de 5% a 65% de cobertura de dosel, se evaluaron las tendencias en la temperatura del suelo y se desarrollaron estimaciones asociadas con el potencial de evaporación de suelo en función de la cantidad de cubierta arbórea tanto para sitios en general (en función de la cobertura), como para aquellos asociados con la cubierta contra sitios ubicados entre los árboles (no directamente debajo de las copas). Las temperaturas del suelo cuantificadas tendieron a decrecer linealmente con el incremento en la cobertura arbórea en los espacios entre árboles, asícomo los espacios cubiertos por los árboles, indicando la relación entre la influencia de las copas individuals sobre sus áreas vecinas. Notablemente, los espacios entre árboles dentro de lugares con altas densidades (65%) de cubierta arbórea pueden ser hasta 10uC más fríos que los espacios entre árboles dentro de una densidad baja de cobertura aérea (5%). Con respecto al potencial de las tasas de evaporación en los espacios entre árboles en las áreas con niveles altos de cubierta de dosel, resultó siendo menos de la mitad de la que ocurriría en espacio sigualetne abiertos, pero localizados en zonas con baja cobertura de dosel arbóreo. Nuestros resultados resaltan los efectos eco-hidrológicos de la sombra producida por los árboles sobre la temperatura del suelo y el potencial de evaporación del suelo, y que dependen de la cantidad y densidad de árboles en el paisaje. Estos resultados permiten a los manejadores una rápida estimación y comparación del microclima en diversos sitios, después de determinar la cantidad de cubierta arbórea. Tales predicciones de microclimas tienen una utilidad general para mejorar el manejo de pastizales porque son fundamentales para muchos procesos esenciales, si se relacionan con pastos que se encuentran debajo de la cobertura arbórea, asícomo con las especies herbáceas o para la calidad del habitad de la vida silvestre de especies cinegéticas y no cinegéticas.
  • Does Shrub Removal Increase Groundwater Recharge in Southwestern Texas Semiarid Rangelands?

    Moore, Georgianne W.; Barre, David A.; Owens, M. Keith (Society for Range Management, 2012-01-01)
    Evapotranspiration (ET) is a key component limiting groundwater recharge past the root zone in semiarid regions. Vegetation management may alter groundwater recharge if ET is altered due to changes in vegetation type or cover. This study quantifies changes in groundwater recharge following vegetation cover change from native woodland to pasture in a semiarid region of southwest Texas. The Carrizo-Wilcox aquifer is a valuable groundwater resource in this area, where overuse by dependent farming practices has lowered aquifer levels significantly in the last 85 yr. Combining data from short-term (30 mo) monitoring of the changes in soil moisture and long-term (5-30 yr) changes in total soil chloride indicated deep drainage increased slightly where land had been cleared of vegetation. Annual recharge rates below rooting depths (standardized to 155 cm) averaged only 0.72 +/- 0.2 mm yr-1 (mean 6 SE) in areas not cleared of woody vegetation, as estimated by chloride mass balance. Upon clearing, 72% of the total chloride naturally occurring in the soil profile was flushed away within 30 yr, leading to an estimated 2.59 +/- 1.7 mm yr-1 additional recharge. Deep soil moisture in recently cleared land increased by up to 17% during the growing season of wet years (double the average rainfall) but did not increase in dry or normal precipitation years, providing supporting evidence that more water penetrated below the roots under certain environmental conditions. These results demonstrate that brush management can increase recharge by modest, but measurable, amounts depending on site-specific soil characteristics and degree of reduction in vegetation./La evapotranspiración (ET) es un componente clave que limita la recarga de agua subterránea más allá de la zona radicular en regiones semiáridas. El manejo de la vegetación puede alterar la recarga de las aguas subterráneas si se altera la ET por los cambios en la cubierta o el tipo de vegetación. Este estudio midió los cambios de la recarga del agua subterránea después de los cambios en la cubierta de la vegetación de un bosque nativo a un pastizal en una región semiárida del suroeste de Texas. El acuífero de Carrizo–Wilcox es un recurso valioso de las aguas subterráneas en esta zona, donde el uso excesivo debido a las prácticas dependientes de la agricultura ha bajado significativamente los niveles acuíferos en los últimos 85 años. Combinando los datos de seguimiento a corto plazo (30 meses) de los cambios en la humedad del suelo y a largo plazo (5–30 años) en los cambios del total del cloruro de suelo indicaron que el drenaje profundo aumentó ligeramente en áreas donde la vegetación se había aclarado. Las tasas anuales de recarga debajo de la profundidad de la raíz (estandarizado a 155 cm) promedió sólo 0.72 +/- 0.2 mm año-1 en áreas no esclarecidas de vegetación leñosa, estimado por el balance de masa de cloruro. Después de la clareo el 72% del total del cloruro que ocurre naturalmente en el perfil del suelo fue removido entre 30 años, conduciendo aun a estimación de recarga adicional de 2.59 +/- 1.7 mm año-1. La humedad del suelo profundo en tierras recientemente aclaradas se incrementó hasta un 17% durante la estación de crecimiento en años húmedos (doble de la media de la precipitación) pero no aumentó durante años con precipitación normal o años secos, proporcionando pruebas que más agua penetró por debajo de la zona radicular bajo ciertas condiciones ambientales. Estos resultados demuestran que el manejo de arbustivas puede incrementar modestamente la recarga del agua, pero en cantidades medibles, dependiendo de las características especificas del sitio del suelo y el grado de reducción de la vegetación.