• Genecology and Seed Zones for Indian Ricegrass Collected in the Southwestern United States

      Johnson, R. C.; Cashman, M. J.; Vance-Borland, K. (Society for Range Management, 2012-09-01)
      Indian ricegrass (Achnatherum hymenoides [Roemer J.A. Schultes] Barkworth) is a widely distributed, highly desirable native species in desert ecosystems in the western United States. Yet there are no studies linking genetic variation in Indian ricegrass with climate across major areas of its natural distribution. In this study, seeds from 106 collection locations from the southwestern United States were established in common gardens and four phenological traits (Phen; such as blooming date), six production traits (Pro; such as dry weight), and eight morphology traits (Morph; such as leaf dimensions) were measured in 2007 and 2008. Analyses of variance revealed that all basic garden traits differed among source locations (P<0.01), indicating widespread genetic variation. Within Phen, Pro, and Morph categories, canonical correlation was completed between basic garden traits and source location temperature and precipitation. This resulted in six significant (P<0.01) canonical variates (Phen 1, Pro 1 and 2, and Morph 1, 2, and 3) representing each category of traits. Linear correlations (r> +/- 0.25, P<0.01)consistently linked monthly temperature at collection locations with Phen 1, Pro 1, and Morph 1. For precipitation, however, correlations were more dependent on month, with the strongest correlations during the spring developmental period. Using regression models between traits and climate, a map with 12 seed zones was developed representing much of the southwestern United States. This generally distinguished genetic variation between cooler and warmer regions, usually separating more northern, higher elevation areas from more southern, lower elevation areas. The correspondence between climate and genetic variation suggested climate-driven differences in natural selection, likely leading to adaptation. The seed zone map is recommended to guide and broaden germplasm collection and utilization for Indian ricegrass restoration./Indian ricegrass (Achnatherum hymenoides [Roemer & J.A. Schultes] Barkworth) presenta una amplia distribución, es una especie altamente deseable en los ecosistemas desérticos en el oeste de los estados Unidos. Sin embargo, áun no hay ning ún estudio que relacione las variaciones genéticas de Indian ricegrass con el clima a través de las áreas de su distribución natural. Eneste estudio, semillas de 106 localidades del suroeste de Estados Unidos fueron colectadas y establecidas en jardines comunes ycon cuatro características fenológicas (Phen; como día de floración), seis características productivas (Pro; como peso seco), yocho características morfológicas (Morph; como dimensión de la hoja) fueron medidas en 2007 and 2008. Análisis de varianza revelaron que todas las características básicas fueron diferentes entre las localidades de origen (P<0.01), indicando una amplia variación genética. Dentro de las categorías Phen, Pro, y Morph una correlación crónica fue completada entre las características básicas de jardín y fuente de origen, temperatura y precipitación. Esto resultó en seis variables crónicas significativas (P<0.01; Phen 1, Pro 1 and 2, and Morph 1, 2, and 3) representando cada categoría de las características. Correlaciones lineales (r> +/- 0.25, P<0.01) unieron consistentemente cada mes con la temperatura en cada colección y locación con Phen 1, Pro 1,and Morph 1. Para precipitación, sin embargo, las correlaciones fueron más dependientes de la variable mes, con las relacion es más fuerte en el periodo de desarrollo de primavera. Usando los modelos de regresión entre las características climáticas un mapa con 12 zonas de colección de semillas fue desarrollado representando la mayor parte del suroeste de Estados Unidos. Este mapa en general distinguió la variación genética entre las regiones más frías y las más cálidas, separando las localizadas más hacia el norte, con elevaciones más altas de las áreas mas hacia el sur con elevaciones más bajas. La correspondencia entre lavariación genética y climática sugiere que el clima conduce a diferencias en selección natural, probablemente llevando a la adaptación. El mapa con las zonas de semillas se recomienda para guiar y ampliar la recolección de germoplasma y su utilización para la restauración de Indian ricegrass.
    • Linkages Between Riparian Characteristics, Ungulate Grazing, and Geomorphology and Nutrient Cycling in Montane Grassland Streams

      Van Horn, David J.; White, Carleton S.; Martinez, Edward A.; Hernandez, Christina; Merrill, Joshua P.; Parmenter, Robert R.; Dahm, Clifford N. (Society for Range Management, 2012-09-01)
      Catchment characteristics and disturbances control the conditions and processes found in stream ecosystems. We examined nutrient cycling linkages between riparian soils and adjacent streams and the impacts of the removal of ungulate grazing on these ecosystems and processes at six grazing exclosure sites in the Valles Caldera National Preserve, NM, USA. The exclusion of native and domestic ungulate grazers for 3 yr significantly increased the riparian aboveground biomass of standing vegetation (273 +/- 155 in grazed vs. 400 +/- 178 g m-2 in exclosures) and litter (58 +/- 75 in grazed vs. 110 +/- 76 g . m2 in exclosures) (P=0.003 and 0.006, respectively). Except for an increase in total soil phosphorous (P) at three of the six sites, soil nutrient values were minimally affected by grazing after five growing seasons. Within the six sites studied, no connection was found between 0-15-cm depth soils, which were P-limited based on stoichiometric ratios, and stream nutrient availability or limitation, which were nitrogen limited. Stream geomorphology was not significantly altered by 5 yr of grazing exclusion. The elimination of grazing suppressed instream nutrient processing with significantly longer NH4 uptake lengths (P=0.003). These results suggest the exclusion of ungulate grazing impacts terrestrial characteristics (increased standing vegetative biomass) that are linked to ecosystem services provided by adjacent aquatic ecosystems (reduced N-uptake). Management plans should carefully balance the positive effect of grazing on stream nutrient processing and retention reported here with the well-documented grazing-related loss of other ecosystem services such as decreased fish and aquatic invertebrate habitat and effects on water-quality parameters such as turbidity and water temperature./Las características del escurrimiento y los disturbios contralan las condiciones y procesos encontrados en ecosistemas dearroyos. Examinamos la relación del ciclo de nutrientes entre suelos ripiaros y arroyos adyacentes y el impacto de la remoción de ungulados pastoreando en esos ecosistemas y procesos en seis sitios excluidos al pastoreo en Valles Caldera National Preserve, NM, USA. La exclusión de ungulados nativos y exóticos pastoreando, por tres aNNNos incremento significativamente labiomasa aérea de la vegetación (273 +/- 155 en pastoreo vs. 400 +/- 178 g m -2 en exclusiones) y mantillo (58 +/- 75 en pastoreo vs. 110 +/- 76 g.m 2 en exclusiones) (P=0.003 and 0.006, respectivamente). A excepción de un incremento total de fósforo (P) en el suelo en tres de los seis sitios, los valores de nutrientes del suelo fueron mínimamente afectados por el pastoreo después decinco temporadas de pastoreo. Dentro de los seis sitios estudiados, no se encontró conexión entre 0 a 15 cm de profundidad del suelo, las cuales fueron limitadas en P basados en proporciones estequiométricas, y la disponibilidad de nutrientes del arroyo o limitaciones las cuales fueron limitadas en nitrógeno. La geomorfología del arroyo no fue significativamente alterada por los cinco aNNNos de exclusión al pastoreo. La eliminación del pastoreo suprimió el proceso de nutrientes dentro del arroyo consignificativamente mayor duración en la absorción de NH4 (P=0.003). Estos resultados sugieren que la exclusión de ungulados pastoreando impacta las características terrestres (incremento en la biomasa de la vegetación de pie) que está relacionada a los servicios que provee el ecosistema por ecosistemas acuáticos adyacentes (reducción de absorción de N). Los planes de manejodeberán equilibrar cuidadosamente el efecto positivo del pastoreo en procesado de nutrientes en los arroyos y la retención reportada aquí con la bien documentada perdida de otros servicios del ecosistema por pastoreo tales como la disminución del hábitat de peces e invertebrados acua ́ticos y efectos en parámetros de calidad del agua como la turbidez y temperatura del agua.
    • Mapping Total Vegetation Cover Across Western Rangelands With Moderate-Resolution Imaging Spectroradiometer Data

      Hagen, Stephen C.; Heilman, Philip; Marsett, Robert; Torbick, Nathan; Salas, William; van Ravensway, Jenni; Qi, Jiaguo (Society for Range Management, 2012-09-01)
      Remotely sensed observations of rangelands provide a synoptic view of vegetation condition unavailable from other means. Multiple satellite platforms in operation today (e.g. Landsat, moderate-resolution imaging spectroradiometer [MODIS]) offer opportunities for regional monitoring of rangelands. However, the spatial and temporal variability of rangelands pose challenges to consistent and accurate mapping of vegetation condition. For instance, soil properties can have a large impact on the reflectance registered at the satellite sensor. Additionally, senescent vegetation, which is often abundant on rangeland, is dynamic and its physical and photochemical properties can change rapidly along with moisture availability. Remote sensing has been successfully used to map local rangeland conditions. However, regional and frequently updated maps of vegetation cover in rangelands are not currently available. In this research, we compare ground measurements of total vegetation cover, including both green and senescent cover, to reflectance observed by the satellite and develop a robust method for estimating total vegetation canopy cover over diverse regions of the western United States. We test the effects of scaling from ground observations up to the Landsat 30-m scale, then to the MODIS 500-m scale, and quantify sources of noise. The soil-adjusted total vegetation index (SATVI) captures 55% of the variability in ground measured total vegetation cover from diverse sites in New Mexico, Arizona, Wyoming, and Nevada. Scaling from the Landsat to MODIS scale introduces noise and loss of spatial detail, but offers inexpensive and frequent observations and the ability to track trends in cover over large regions./Observaciones de pastizales con sensores remotos proporcionan una vista sin óptica de la condición de la vegetación que no está disponible usando otros medios. Múltiples plataformas satelitales en operación hoy en día (e.g. Landsat, MODIS) proporcionan oportunidades para un monitoreo regional de los pastizales. Sin embargo, la variabilidad espacial y temporal de los pastizales posee retos relacionados con el mapeo de la condición de la vegetación. Por ejemplo, las propiedades del suelo pueden tener gran impacto en la reflectancia registrada por el sensor del satélite. Adicionalmente, la vegetación senescente, lacual es a menudo abundante en los pastizales, es dinámica y sus propiedades físicas y fotoquímicas pueden cambiar rápidamente debido al contenido de humedad disponible. Los sensores remotos han sido utilizados con éxito para mapear las condiciones locales de los pastizales. Sin embargo, mapas regionales y frecuentemente actualizados de la cobertura de la vegetación en pastizales no están disponibles en la actualidad. En esta investigación, se compararon medidas del suelo del total de la cobertura, incluyendo ambas coberturas la verde y la senescente, contra la observada por el satélite para desarrollar un método robusto con la finalidad de estimar el total de la cobertura de la copa de la vegetación sobre la diversa región del Oeste de estado Unidos. Se evaluaron los efectos de escala desde observaciones al ras de suelo hasta aquellas usando Landsat auna escala de 30 m, entonces a la escala de 500 m en MODIS y se cuantificaron las fuentes de variación. El índice ajustado total de vegetación (SATV) captura 55% de la variabilidad en la estimación del total de la cobertura vegetal de diversos sitios en Nuevo México, Arizona, Wyoming, y Nevada. La conversión de escala de Landsat a MODIS introduce cierto margen de error y pérdida de detalle espacial, pero ofrece observaciones baratas y frecuentes así como la capacidad de rastrear las tendencias en cobertura sobre extensas regiones.
    • Mowing Wyoming Big Sagebrush Communities With Degraded Herbaceous Understories: Has a Threshold Been Crossed?

      Davies, Kirk W.; Bates, Jonathan D.; Nafus, Aleta M. (Society for Range Management, 2012-09-01)
      Wyoming big sagebrush (Artemisia tridentata ssp. wyomingensis [Beetle A. Young] S.L. Welsh) plant communities with degraded native herbaceous understories occupy vast expanses of the western United States. Restoring the native herbaceous understory in these communities is needed to provide higher-quality wildlife habitat, decrease the risk of exotic plant invasion, and increase forage for livestock. Though mowing is commonly applied in sagebrush communities with the objective of increasing native herbaceous vegetation, vegetation response to this treatment in degraded Wyoming big sagebrush communities is largely unknown. We compared mowed and untreated control plots in five Wyoming big sagebrush plant communities with degraded herbaceous understories in eastern Oregon for 3 yr posttreatment. Native perennial herbaceous vegetation did not respond to mowing, but exotic annuals increased with mowing. Density of cheatgrass (Bromus tectorum L.), a problematic exotic annual grass, was 3.3-fold greater in the mowed than untreated control treatment in the third year posttreatment. Annual forb cover, largely consisting of exotic species, was 1.8-fold greater in the mowed treatment compared to the untreated control in the third year posttreatment. Large perennial grass cover was not influenced by mowing and remained below 2%. Mowing does not appear to promote native herbaceous vegetation in degraded Wyoming big sagebrush plant communities and may facilitate the conversion of shrublands to exotic annual grasslands. The results of this study suggest that mowing, as a stand-alone treatment, does not restore the herbaceous understory in degraded Wyoming big sagebrush plant communities. We recommend that mowing not be applied in Wyoming big sagebrush plant communities with degraded understories without additional treatments to limit exotic annuals and promote perennial herbaceous vegetation./Las comunidades de plantas de artemisia Wyoming big sagebrush (Artemisia tridentate ssp. Wyomingensis [Beetle & A. Young] S.L. Welsh) con degradadas coberturas herbáceas ocupan una gran extensión del oeste de los Estados Unidos. El restablecimiento de la cobertura herbácea nativa en estas comunidades es necesario para mejorar la calidad del hábitat para fauna silvestre, mitigar el riesgo de la invasión de plantas exóticas e incrementar la producción de forraje para ganado. A pesarde que comúnmente se hacen cortes en comunidades de artemisia con el objetivo de incrementar la vegetación nativa, se desconoce la respuesta de la vegetación al tratamiento en áreas con comunidades degradadas de Wyoming big sagebrush. Se compararon parcelas segadas y áreas control sin tratamientos en cinco comunidades de Wyoming big sagebrush con cobertura herbácea degradada en el este de Oregón durante tres años posteriores a la aplicación de los tratamientos. La vegetación perenne herbácea no respondió a la siega, pero las plantas exóticas anuales se incrementaron con esta práctica. La densidad de cheatgrass (Bromus tectorum L.), una especie problemática exótica fue tres veces mayor en áreas segadas que en áreas control sintratamiento tres años después de la aplicación de los tratamientos. La cobertura herbácea anual en gran parte formada por especies exóticas fue 1.8 veces mayor en las zonas segadas que en las áreas control sin tratamiento tres años posteriores a la aplicación de tratamientos. La gran cobertura de pastos perennes no fue influenciada por la siega y permaneció debajo del 2%.La siega parece no promover la vegetación herbácea nativa en comunidades degradadas de Wyoming big sagebrush y podría facilitar el cambio de áreas de matorrales a pastizales anuales exóticos. Los resultados de este estudio sugieren que la siega, como un tratamiento independiente, no restablece la cobertura herbácea en comunidades de Wyoming big sagebrush. Nosotros recomendamos que la siega no se practique en comunidades de Wyoming big sagebrush con cobertura degradada sin tratamientos adicionales para limitar la presencia de plantas anuales exóticas y estimular la vegetación herbácea perenne.
    • Potential Use of Willingness to Accept (WTA) to Compensate Herders in Maqu County, China, for Reduced Stocking

      Cao, Jian-Jun; Holden, Nicholas M.; Qin, Yan-Yan; Song, Xiao-Yu (Society for Range Management, 2012-09-01)
      In grassland areas subject to degradation caused by overgrazing such as the Maqu grasslands, excess livestock could be removed in order to balance available forage and animal numbers. As the number of animals owned by a herder family represents wealth, income, lifestyle, and culture, reducing livestock numbers is problematic and some form of compensation is required to encourage change. Willingness to accept compensation (WTA) was assessed with the use of contingent valuation (CV) methodology to estimate the value that herder families place on the livestock numbers that lead to overgrazing. The minimum acceptable compensation was estimated as 3 717 RMB (~555) per head of cattle and 503 RMB (~75) per head of sheep at 2005 prices. The total compensation required for herder families in Maqu was estimated to be between 2.5 X108 RMB and 3.7 X108 RMB at 2005 prices to reduce stocking to levels considered sustainable based on an estimate of 5 X105 sheep overgrazing equivalents in 2006./Las aéreas de pastizal están sujetas a degradación por el pastoreo como en los pastizales de Maqu, el exceso de ganado podríaser removido con el fin de balancear la disponibilidad de forraje y el número de animales. Cómo el número de animales en posesión de una familia representa riqueza, ingreso, estilo de vida y cultura, la reducción del número de animales es un problema y una forma de compensación se requiere para llevar a cabo es cambio. La Disposición a Aceptar una Compensación (DAC) fue evaluada usando la metodología de Valuación Contingente (VC) para estimar el valor que el hato familiar tiene en el número de animales que provocan el sobrepastoreo. La compensación mínima aceptada fue estimada en 3 717 RMB (~555) por cabezade bovino y de 503 RMB (~75) por cabeza de oveja a precios de 2005. La compensacion total requerida por hato familiar en Maqu fue estimada entre 2.5 X 108 RMB y 3.7 X 108 RMB a precios de 2005 para reducir la carga animal a niveles considerados sostenibles basados en una estimación de 5 X 105 sobrepastoreo de ovejas equivalente en 2006.
    • Summer and Winter Defoliation Impacts on Mixed-Grass Rangeland

      Smart, Alexander J.; Gates, Roger N.; Johnson, Patricia S.; Schafer, Rebecca (Society for Range Management, 2012-09-01)
      Combined growing- and dormant-season pasture use has potential to increase herbage harvest without causing the undesirable shift in species composition that occurs with excessive utilization. The objective of this study was to determine the effect of summer clipping on winter pastures and winter clipping on summer pastures regarding standing crop, plant community composition, and forage quality. The study was conducted from 2003-2006 at the Antelope and Cottonwood Research Stations located in the mixed-grass prairie of western South Dakota. At each location, the experimental design was a randomized complete block with three replications that included 18 clipping treatments arranged as a split-split plot. Whole plots consisted of four summer clipping dates (May-August). Subplot treatments were two clipping intensities (clipped to residual height to achieve 25% or 50% utilization). Sub-subplots consisted of two winter clipping intensities (unharvested or clipped to a residual height to achieve a total utilization of 65%). Two winter control treatments were arranged in the subplot and split into two clipping intensities of 50% and 65% utilization. Winter biomass for the May 25% clipping treatment was similar to winter biomass for winter-only clipping. No increase in forage quality resulted from summer clipping compared with winter clipping. Three consecutive yr of combined growing-season and dormant-season defoliation to 65% utilization resulted in no change in functional group composition compared with <50% utilization treatments. Clipping in June resulted in reduced midgrass biomass at both stations and increased shortgrass biomass at Cottonwood. Results suggest that producers could combine growing and dormant-season grazing to increase the harvest of herbage on mixed-grass prairie, but should change season of use periodically to avoid an undesirable shift in plant composition./La combinación en el uso de temporada de crecimiento y dormancia en praderas tiene el potencial de aumentar la cosecha deforraje sin causar el indeseable cambio en la composición de especies que ocurre con la utilización excesiva. El objetivo de este estudio fue determinara el efecto de cortes de verano en praderas de invierno y cortes de invierno en praderas de verano en relación a forraje en pie, composición de las comunidades de plantas y calidad del forraje. El estudio se realizó de 2003 a 2006 en la Estaciones Experimentales de Antelope y Cottonwood ubicadas en la pradera de pastos mixtos en el oeste de South Dakota. En cada lugar, el diseño experimental fue bloques completamente al azar con tres repeticiones que incluían 18 tratamientos de cortes en un arreglo de parcelas y sub-subparcelas divididas. Las parcelas completas consistieron en cuatro fechas de corte de verano (Mayo–Agosto). Los tratamientos de subparcela fueron dos intensidades de corte (cortes con altura residual para lograr el 25% o 50% de utilización). Las sub-subparcelas consistieron en dos intensidades de corte en invierno (sin cosecha o corte a altura residual para lograr un 65% de utilización total). Dos tratamientos testigos fueron arreglados en subparcela y separados en dos intensidades de corte de 50% y 65% de utilización). La biomasa de invierno para el tratamiento del 25% de Mayo fue similar a la biomasa de invierno para los cortes solo de invierno. No hubo aumento en la calidad del forraje de los cortes de verano comparado con los cortes de invierno. La combinación de tres años consecutivos de defoliación en temporada de crecimiento y dormancia al 65% de utilización resultaron en ningún cambio en la funcionalidad de la composición del grupo comparado con <50% de tratamientos de utilización. Los cortes en Junio resultaron en reducción de biomasa de pastos medianos en ambas estaciones y aumento en la biomasa de pastos cortos en Cottonwood. Los resultados sugieren que los productores podrán combinar el pastoreo en temporadas de crecimiento y dormancia para aumentar la cosechade forraje en praderas mixtas, pero deberán cambiar temporadas de uso periódicamente para evitar cambios no deseados en la composición de plantas.