A Common-Garden Study of Resource-Island Effects on a Native and an Exotic, Annual Grass After Fire

Abstract

Plant-soil variation related to perennial-plant resource islands (coppices) interspersed with relatively bare interspaces is a major source of heterogeneity in desert rangelands. Our objective was to determine how native and exotic grasses vary on coppice mounds and interspaces (microsites) in unburned and burned sites and underlying factors that contribute to the variation in sagebrush-steppe rangelands of the Idaho National Lab, where interspaces typically have abiotic crusts.We asked how the exotic cheatgrass (Bromus tectorum L.) and native bluebunch wheatgrass (Pseudoroegneria spicata [Pursh] A. Lo¨ ve) were distributed among the microsites and measured their abundances in three replicate wildfires and nearby unburned areas. We conducted a common-garden study in which soil cores from each burned microsite type were planted with seed of either species to determine microsite effects on establishment and growth of native and exotic grasses. We assessed soil physical properties in the common-garden study to determine the intrinsic properties of each microsite surface and the retention of microsite soil differences following transfer of soils to the garden, to plant growth, and to wetting/drying cycles. In the field study, only bluebunch wheatgrass density was greater on coppice mounds than interspaces, in both unburned and burned areas. In the common-garden experiment, there were microsite differences in soil physical properties, particularly in crust hardness and its relationship to moisture, but soil properties were unaffected by plant growth. Also in the experiment, both species had equal densities yet greater dry mass production on coppice-mound soils compared to interspace soils, suggesting microsite differences in growth but not establishment (likely related to crust weakening resulting from watering). Coppice interspace patterning and specifically native-herb recovery on coppices is likely important for postfire resistance of this rangeland to cheatgrass./La variación suelo-planta en relación con la isla de recursos de las plantas perennes y los montículos intercalados con la presencia de inter-espacios relativamente desnudos es la mayor fuente de heterogeneidad en pastizales áridos. Nuestro objetivo fue determinar cómo pastos nativos y exóticos varían con montículos y espacios intermedios (micro-sitios) en aéreas quemadas y no quemadas, y los factores principales que contribuyen a tal variación en los pastizales de Artemisia de Idaho National Lab. Donde los inter-espacios típicamente tienen capas abióticas. Nos preguntamos cómo el pasto exótico cheatgrass (Bromus tectorum L.) y el pasto nativo bluebunch wheatgrass (Pseudoroegneria spicata [Pursh] A. Löve) se distribuyeron entre los micro-sitios, y medimos su abundancia en tres replicas de incendios forestales y áreas adyacentes no incendiadas. Se condujo un estudio común de jardín en el cual muestras de suelo de cada micro-sitio incendiado se sembró con semillas de cada especie para determinar el efecto de los micro-sitios en el establecimiento y crecimiento de los pastos nativos y exóticos. Las propiedades físicas del suelo se midieron como en un estudio típico de jardín para determinar las propiedades intrínsecas de la superficie de cada micro-sitio, y las diferencias en la retención de suelo en cada micro-sitio después de la transferencia de los suelos al jardín, para el desarrollo de las plantas, y para los ciclos de humectación/secado. En el primer estudio, sólo la densidad de bluebunch wheatgrass fue mayor en los montículos que en los inter-espacios en ambas áreas incendiadas y no incendiadas. En el experimento común de jardín, se presentaron diferencias en los micro-sitios relativos a las propiedades físicas del suelo, particularmente en la dureza de la corteza y su relación con la humedad, pero las propiedades del suelo no se afectaron por el crecimiento de las plantas. De igual manera en el experimento, ambas especies tuvieron iguales densidades pero mayor producción de materia seca en los suelos de los montículos comparado con los suelos de los inter-espacios, sugiriendo diferencias entre los micro-sitios en crecimiento pero no en establecimiento (probamente relacionado con el debilitamiento de la corteza como resultado del riego). Los patrones de los montículos e inter-espacios y específicamente la recuperación de herbáceas nativas en los montículos es probablemente importante para la resistencia de este pastizal a la invasión cheatgrass después de la presencia de incendios forestales.